超声

声波（sound wave）是一种机械振动波，每秒振动的次数为频率，人耳能够听见的声波频率范围大约为20~2 000Hz。超过人耳听阈范围即频率大于2 000Hz的声波称为超声波（ultrasound wave)。超声成像是利用超声波的物理特性和人体组织声学参数进行的成像技术，并以此进行疾病诊断。当前，超声成像技术发展迅速，应用广泛。超声诊断是医学影像诊断的重要组成部分。

一、超声成像的基本原理

超声诊断所用声源振动频率一般为1~10兆赫兹（MHz)，常用2.5~5.0MHz。超声成像的基本原理与超声波的物理特性及人体组织对人射超声波所产生的多种物理现象有关，主要有如下方面。

1．指向性 超声波与一般声波不同，由于频率高，波长短，而在介质内呈直线传播，故有良好的指向性。这是超声检查对人体器官结构进行探测的基础。

2．反射 超声波人射到比自身波长大的大界面时，入射声波的较大部分能量被该界面阻挡而返回，这种现象称之为反射。

3．散射 界面直径明显小于人射声波波长的小界面则对入射超声产生散射现象，使入射超声的能量向各个空间方向分散辐射。散射回声来自脏器内部的细小结构，是组成声像图的重要部分，其临床意义十分重要。

4．折射 由于声波在人体各组织脏器中传播速度不同，声束在经过这些组织间的大界面时，产生声束前进方向的改变，称为折射。折射可造成测量及超声导向两个方面产生误差。

5．绕射 又名衍射。声束在界面边缘经过，可向界面边缘靠近且绕行，产生声轴的弧形转向。

6．相干 为两束声波在同一空间传播时的叠加现象。由于两束声波在频率、相位及振幅上的差别，叠加后可产生另一种新的波形。

7．衰减 超声波在介质中传播时，因小界面散射，大界面反射，声束的扩散以及介质对超声能量的吸收等，声能逐渐减少，称之为衰减（attenuation)。不同组织对超声能量吸收的程度不同，主要与蛋白质和水含量有关。在人体组织中，声能衰减程度依递减顺序为骨质与钙质、肝脾等实质组织、脂肪组织、液体。超声通过液体时几乎无衰减，而通过骨质或钙质时，则明显衰减，致其后方回声减弱，乃至消失而形成声影（acoustic shadow)。

8．多普勒效应 当一定频率的超声波在介质中传播时，如遇到与声源做相对运动的界面，则其反射声波的频率会随界面运动的情况而发生改变，称之为多普勒效应（Doppler effect)。当界面朝向探头运动时，频率增高；背离探头运动时，则频率减低；界面运动速度愈快，频率差值（频移）就愈大，反之亦然。利用多普勒效应，可以检测组织或血流的运动，包括方向、速度、加速度等参数，并可进行定性（判断血流是层流或湍流等）和定量分析。

当入射超声波在人体组织中传播，经过不同器官、不同组织，包括正常与病变组织的多层界面时，每一界面由于两侧介质的声阻抗不同而发生不同程度的反射和／或散射。这些反射或散射形成的回声，以及超声在传播中所经过不同组织的衰减信息，经接收、放大和信息处理而在显示屏上以图像或波形显示，形成声像图（ultrasonogram)，此即超声成像的基本原理。

二、检查技术

超声心动图（echocardiography）可动态观察心脏的结构与功能，实时显示内部血流状态。包括二维超声心动图,M型超声心动图（M mode echocardiography,M-Echo)，多普勒超声心动图（Doppler echocardiography)。

（一）二维超声心动图 能直观、实时动态显示心脏的形态、大小、空间位置及连接关系等，具有较好的空间分辨率，是心脏超声检查最基本和最常用的检查方法。

（二）M型超声心动图 主要用于心脏结构细微运动的观察，心腔和大血管内径、室壁厚度和搏动幅度、瓣膜运动幅度和速度，以及左心室收缩功能的测量等。

（三）多普勒超声心动图 利用多普勒效应原理检测心脏的血流动力学和心肌运动情况。根据显像模式分为CDFI、频谱多普勒（spectral Doppler）和TDI。

CDFI通过彩色编码来显示血流频移信号，朝向探头的血流以红色代表，背离探头的血流以蓝色代表。CDFI 能实时显示心腔和大血管内血流的方向、范围、速度、性质及有无异常通道等，但不能进行精确的定量分析。

频谱多普勒通过频谱图对心腔和大血管内的血流进行定性和定量分析，包括血流的方向、性质、时相、速度、流量及压力阶差等。

TDI以多普勒原理为基础，提取心肌运动所产生的多普勒频移信号进行分析、处理和彩色编码成像，实时显示心肌运动产生的低频高振幅频移信号，主要用于评价心肌运动。

（四）其他检查方法和新技术 实时三维超声心动图（real-time three dimensional echocar-diography,RT-3DE)、斑点追踪成像（speckle tracking imaging,STI)、经食管超声、负荷超声以及心脏声学造影等技术，在临床实际工作中的应用也越来越广泛。

三、正常影像

1、心脏与心包

（一）二维超声心动图

（1）胸骨旁左心室长轴切面：显示左心室、左心房、室间隔、右心室、主动脉、主动脉瓣与二尖瓣等。

（2）胸骨旁左心室短轴切面：可获得系列不同的切面。观察瓣膜的形态、开放幅度、心室大小、室壁运动等。

（3）四腔心切面：包括心尖四腔心切面、胸骨旁四腔心切面和剑突下四腔心切面。可显示房室结构、大小与比例，房间隔和室间隔，二尖瓣、三尖瓣以及十字交叉结构等。

（二）M型超声心动图

(1）心底波群：其解剖结构自前至后分别为胸壁、右心室流出道、主动脉根部及左心房。

(2）二尖瓣波群：其解剖结构为胸壁、右心室腔、室间隔、左心室流出道、二尖瓣前后叶及左心室下侧壁。二尖瓣前叶曲线正常人呈双峰，分别表示心室快速充盈期和缓慢充盈期。

(3）心室波群：自前至后，所代表的解剖结构为胸壁、右心室前壁、右心室腔、室间隔、左心室（二尖瓣波群及其内的腱索）与左心室下侧壁。该波群为测量左心室内径、室间隔和左心室后壁厚度的标准区。

（三）彩色多普勒超声心动图 在心尖四腔心切面和左心室长轴切面上，正常二尖瓣口和三尖瓣口血流，显示为舒张期朝向探头的红色血流信号，而左心室流出道和主动脉瓣口的血流显示为收缩期背离探头的蓝色血流信号。

（四）频谱多普勒超声心动图 包括脉冲波多普勒（pulsed wave Doppler,PW）和连续波多普勒(continuous wave Doppler,CW)，频谱曲线，横轴代表时间，纵轴代表多普勒频移大小或血流速度。从频谱曲线上可评价血流方向、流速、性质等。

2、主动脉与肺血管 在胸骨旁左心室长轴及心底短轴切面，可显示正常主动脉瓣及主动脉根部。通过胸骨上窝切面，可显示升主动脉、主动脉弓及其主要弓上血管分支。在肺动脉长轴切面，可显示主肺动脉及左右肺动脉分支起始段。在二维图像上，动脉横断面呈圆形，纵断面呈两条平行条带状，管腔内无回声。动脉壁可见三层回声：①内膜，呈纤细的线样回声，表面光滑；②中层，为内外膜之间的平滑肌，呈纤细的暗带；③外膜，为血管壁最外层结缔组织，表现为高回声光带。CDFI正常动脉内血流为层流。

3、外周（下肢）血管 动脉横断面呈圆形，纵断面呈两条平行条带状，管腔内无回声。可见动脉壁为三层结构。静脉壁薄，二维超声上表现为细线状，有时可见静脉瓣回声。CDFI正常下肢动脉为层流，频谱多普勒表现为三相血流频谱，当出现狭窄等病变时，早期常表现为负向波减弱或消失。