超聲成象

1 拼音

chāo shēng chéng xiàng

2 英文參考

Ultrasonic imaging

3 概述

超聲是超過正常人耳能聽到的聲波，頻率在20000赫茲（Hertz，Hz）以上。超聲檢查是利用超聲的物理特性和人體器官組織聲學性質上的差異，以波形、曲線或圖像的形式顯示和記錄，藉以進行疾病診斷的檢查方法。40年代初就已探索利用超聲檢查人體，50年代已研究、使用超聲使器官構成超聲層面圖像，70年代初又發展了實時超聲技術，可觀察心臟及胎兒活動。超聲診斷由於設備不似CT或MRI設備那樣昂貴，可獲得器官的任意斷面圖像，還可觀察運動器官的活動情況，成像快，診斷及時，無痛苦與危險，屬於非損傷性檢查，因之，在臨牀上應用已普及，是醫學影像學中的重要組成部分。不足之處在於圖像的對比分辨力和空間分辨力不如CT和MRI高。本文只介紹灰階超聲成像（grey scale ultrasonic tomography）。

超聲成像是利用超聲聲束掃描人體，通過對反射信號的接收、處理，以獲得體內器官的圖象。常用的超聲儀器有多種：A型（幅度調製型）是以波幅的高低表示反射信號的強弱，顯示的是一種“回聲圖”。M型（光點掃描型）是以垂直方向代表從淺至深的空間位置，水平方向代表時間，顯示爲光點在不同時間的運動曲線圖。以上兩型均爲一維顯示，應用範圍有限。B型（輝度調製型）即超聲切面成象儀，簡稱“B超”。是以亮度不同的光點表示接收信號的強弱，在探頭沿水平位置移動時，顯示屏上的光點也沿水平方向同步移動，將光點軌跡連成超聲聲束所掃描的切面圖，爲二維成象。由於B型超聲圖象清晰、直觀，層次感強，故在臨牀廣爲應用。至於D型是根據超聲多普勒原理製成．C型則用近似電視的掃描方式，顯示出垂直於聲束的橫切面聲象圖。近年來，超聲成象技術不斷髮展，如灰階顯示和彩色顯示、實時成象、超聲全息攝影、穿透式超聲成像、超聲計並機斷層圾影、三維成象、體腔內超聲成像等。

超聲成像方法常用來判斷臟器的位置、大小、形態，確定病竈的範圍和物理性質，提供一些腺體組織的解剖圖，鑑別胎兒的正常與異常，在眼科、婦產科及心血管系統、消化系統、泌尿系統的應用十分廣泛。目前超聲成象技術在中醫領域也得到應用，如利用多普勒血流計探測各種脈象的血流情況。從而爲脈象的客觀化、定量化提供指標；超聲成像也可用來進行中醫證的客觀化研究。

4 USG的成像基本原理與設備

4.1 超聲的物理特性

超聲是機械波，由物體機械振動產生。具有波長、頻率和傳播速度等物理量。用於醫學上的超聲頻率爲2.5～10MHz，常用的是2.5～5MHz。超聲需在介質中傳播，其速度因介質不同而異，在固體中最快，液體中次之，氣體中最慢。在人體軟組織中約爲150m/s。介質有一定的聲阻抗，聲阻抗等於該介質密度與超聲速度的乘積。

超聲在介質中以直線傳播,有良好的指向性.這是可以用超聲對人體器官進行探測的基礎。當超聲傳經兩種聲阻抗不同相鄰介質的界面時其聲阻抗差大於0.1%,而界面又明顯大於波長,即大界面時,則發生反射,一部分聲能在界面後方的相鄰介質中產生折射,超聲繼續傳播,遇到另一個界面再產生反射,直至聲能耗竭。反射回來的超聲爲回聲。聲阻抗差越大，則反射越強，如果界面比波長小，即小界面時，則發生散射。超聲在介質中傳播還發生衰減，即振幅與強度減小。衰減與介質的衰減係數成正比，與距離平方成反比，還與介質的吸收及散射有關。超聲還有多普勒應（Doppler effect），活動的界面對聲源作相對運動可改變反射回聲的回率。這種效應使超聲能探查心臟活動和胎兒活動以及血流狀態。

4.2 超聲的成像基本原理

人體結構對超聲而言是一個複雜的介質，各種器官與組織，包括病理組織有它特定的聲阻抗（表1-4-1）和衰減特性。因而構成聲阻抗上的差別和衰減上的差異。超聲射入體內，由表面到深部，將經過不同聲阻抗和不同衰減特性的器官與組織，從而產生不同的反射與衰減。這種不同的反射與衰減是構成超聲圖像的基礎。將接收到的回聲，根據回聲強弱，用明暗不同的光點依次顯示在影屏上，則可顯出人體的斷面超聲圖像，稱這爲聲像圖（sonogram或echogram）。

表1-4-1　人體不同介質的聲速與聲阻抗

^*R（Rayls）=1kg/m².s

人體器官表面有被膜包繞,被膜同其下方組織的聲阻抗差大,形成良好界面反射,聲象圖上出現完整而清晰的周邊回聲,從而顯出器官的輪廓。根據周邊回聲能判斷器官的形狀與大小。

超聲經過不同正常器官或病變的內部，其內部回聲可以是無回聲、低迴聲或不同程度的強回聲。

無回聲：是超聲經過的區域沒有反射，成爲無回聲的暗區（黑影），可能由下述情況造成：①液性暗區：均質的液體，聲阻抗無差別或差很小，不構成反射界面，形成液性暗區，如血液、膽汁、尿和羊水等。這樣，血管、膽囊、膀胱和羊膜腔等即呈液性暗區。病理情、況下，如胸腔積液、心包積液、腹水、膿液、腎盂積水以及含液體的囊性腫物及包蟲囊腫等也呈液性暗區，成爲良好透聲區。在暗區下方常見回聲增強，出現亮的光帶（白影）。②衰減暗區：腫瘤，如巨塊型癌，由於腫瘤對超聲的吸收，造成明顯衰減，而沒有回聲，出現衰減暗區。③實質暗區：均質的實質，聲阻抗差別小，可出現無回聲暗區。腎實質、脾等正常組織和腎癌及透明性變等病變組織可表現爲實質暗區。

低迴聲：實質器官如肝，內部回聲爲分佈均勻的點狀回聲，在發生急性炎症，出現滲出時，其聲阻抗比正常組織小，透聲增高，而出現低迴聲區（灰影）。

強回聲：可以是較強回聲、強回聲和極強回聲。①較強回聲：實質器官內組織緻密或血管增多的腫瘤，聲阻抗差別大，反射界面增多，使局部回聲增強，呈密集的光點或光團（灰白影），如癌、肌瘤及血管瘤等。②強回聲：介質內部結構緻密，與鄰近的軟組織或液體有明顯的聲阻抗差，引起強反射。例如骨質、結石、鈣化，可出現帶狀或塊狀強回聲區（白影），由於透聲差，下方聲能衰減，而出現無回聲暗區，即聲影（acoustic shadow）。③極強回聲：含氣器官如肺、充氣的胃腸，因與鄰近軟組織之聲阻抗差別極大，聲能幾乎全部被反射回來，不能透射，而出現極強的光帶。

4.3 超聲設備

超聲設備類型較多。早期應用幅度調製型（amplitude mode），即A型超聲，以波幅變化反映回波情況。灰度調製型（brightness mode），即B型超聲，系以明暗不同的光點反映回聲變化，在影屏上顯示9～64個等級灰度的圖像，強回聲光點明亮，弱回聲光點黑暗。

根據成像方法的不同，分爲靜態成像和動態成像或實時成像（real timeimagimg）兩種。前者獲得靜態聲像圖，圖像展示範圍較廣，影像較清晰，但檢查時間長，應用少，後者可在短時間內獲得多幀圖像（20～40幀/s）故可觀察器官的動態變化，但圖像展示範圍小，影像稍欠清晰。

超聲設備主要由超聲換能器即探頭（probe）和發射與接收、顯示與記錄以及電源等部分組成（圖1-4-1）。

圖1-4-1　脈衝回聲式超聲設備基本結構示意圖

換能器是電聲換能器，由壓電晶體構成，完成超聲的發生和回聲的接收，其性能影響靈敏度、分辨力和僞影干擾等。B型超聲設備多用脈衝回聲式。電子線陣式多探頭行方形掃描，電子相控陣式探頭行扇形掃描（圖1-4-2）。爲了藉助聲像圖指導穿剌，還有穿剌式探頭。

圖1-4-2　實時掃查探頭

a．電子線陣式　b.電子相控陣式

探頭性能分3.0、3.5、5.8MHz等。兆赫越大，其通透性能越小。根據檢查部位選用合適的探頭。例如眼的掃描用8MHz探頭，而盆腔掃描，則選用3.0MHz探頭。一個超聲設備可配備幾個不同性能的探頭備選用。

顯示器用陰極射線管,記錄可用多幀照相機和錄像機等。

5 USG圖像特點

聲像圖是以明（白）暗（黑）之間不同的灰度來反映回聲之有無和強弱，無回聲則爲暗區（黑影），強回聲則爲亮區（白影）。

聲像圖是層面圖像。改變探頭位置可得任意方位的聲象圖，並可觀察活動器官的運動情況。但圖像展示的範圍不像X線、CT或MRI圖像那樣大和清楚。

6 USG檢查技術

超聲探查多用仰臥位，但也可用側臥位等其他體位。探查過程中可變更體位。

切面方位可用橫切、縱切或斜切面。

患者採取適宜體位，露出皮膚，塗耦合劑，以排出探頭與皮膚間的空氣，探頭緊貼皮膚掃描，掃描中觀察圖像，必要時凍結，即停幀，行細緻觀察，作好記錄，並攝片或錄像。

應注意器官的大小、形狀、周邊回聲，尤其是後壁回聲、內部回聲、活動狀態、器官與鄰近器官的關係及活動度等。

7 USG圖像分析與診斷

觀察聲像圖時，首先應瞭解切面方位，以便於認清所包括的解剖結構。注意周邊回聲，包括器官和較大腫塊的邊緣回聲，藉此可觀察其大小、形狀、位置與活動情況。應用遊標可測量其徑線、面積或體積，判斷是否增大或縮小；有無局部膨隆；有無移位，活動如何等。要觀察器官與較大腫塊的內部回聲，包括回聲的強弱、多少、分佈和回聲周圍情況（例如有無聲影）等。因爲它可反映組織結構的內部性質。還應注意鄰近器官的改變，包括受壓移位或浸潤破壞等。器官瀰漫性病變依器官大小、形狀和內部回聲的改變進行診斷，較爲困難，器官內佔位病變則依靠侷限性內部回聲異常作診斷，較易發現。

將所得聲像圖的改變進行綜合判斷。如爲局部病變，則應確定病變的位置（例如位於某一器官的哪一部位）；病變的大小、數目；病變的物理性質，是液性、實質性、含氣性或混合性；病理性質，是炎性或腫瘤性，良性或惡性，原發還是轉移，是癌還是肉瘤等。

聲像圖對發現病變、確定病變位置和大小較易，確定病變爲液性、實質性或含氣性也較爲可靠。鑑別是良性或惡性也有可能、例如良性病變的周邊回聲清楚，邊緣光滑，內部回聲均勻，衰減不明顯，而惡性病變則周邊回聲不清，邊緣不光滑，輪廓不規則，內部回聲不均勻，出血壞死區可無回聲，而衰減也較爲明顯。

8 USG診斷的臨牀應用

超聲對心、腹部和盆部器官包括妊娠的檢查應用較多。如對肝癌、肝血管瘤、肝膿腫、肝硬化、膽囊結石與腫瘤、胰腺及脾的疾病、腹水的診斷；腎、膀胱、前列腺、腎上腺、子宮、卵巢的檢查；眼、甲狀腺及乳腺的檢查；妊娠的診斷，胎位、胎盤的定位，多胎、死胎、胎兒畸形及葡萄胎的判定等都有相當的價值（圖1-4-3）。

圖1-4-3 聲像圖

a.正常子宮（↓） b.卵巢皮樣囊腫（↓） c.妊娠（↓）d.胎頭光環（↓） e.子宮前壁胎盤（↓）f.前置胎盤（↑爲子宮內口） BL.膀胱 UT.子宮 C.囊腫 P.胎盤 AM.羊水FA.胎兒

應當指出，超聲診斷也有它的限制。由於超聲的物理性質，使超聲對骨骼、肺和胃腸的檢查受到限制。聲像圖表現所反映的是器官和組織聲阻抗差的改變，缺少特異性，因之對於病變的性質的判斷，需綜合分析，並與其他影像學表現和臨牀資料相結合纔可靠。病變過小，直徑在0.5cm左右，或聲阻抗差不大，不引起反射，則難於由聲像圖上顯示出來。此外，超聲設備的性能、檢查人員的技術與經驗也均影響診斷的結果。