超声波诊断

七、超声波诊断

产科医生给孕妇做检查时（如图2-18），往往会建议她用超声波检查一下胎儿或者预产日期，甚至需要检查一下四肢或心脏的血液循环，有时还需要多普勒彩色超声来检查血流的情况，超声图像技术在医学中的应用已有很多年了。

图2-18　孕妇正在进行超声测试（由菲利浦公司提供）

什么是超声波？人们能够听得到的声音是每秒振动几十次到2万次的信号，如果信号每秒振动大于2万次，人耳听不到了，人们就称之为超声波信号。通常超声波使用的声音频率以兆赫为单位，一兆赫兹等于一百万赫兹（MHz）。

超声波图是医学图像技术之一，它是将超声波射入人体，然后把其反射回来的声波形成图像，这种系统很像蝙蝠、鲸鱼利用超声波的回波导向。

声波在不同介质中传播的速度是不同的，空气为331m、水为1540m、脂肪为1450m、人体软组织为1540m、脑为1541m、骨（头颅骨）为4080m。

医用超声波设备组成及成像原理：

①医用超声波设备有一个探头，它能发射1~5兆赫的超声脉冲到人体内部。②超声脉冲（超声波）在人体内部不同的器官与组织处会产生相应的反射和透射。由于器官与组织的位置不同，射入、反射的时间也就不同，也就是说液体、软组织、骨骼反射的声波会有很大不同。③不同位置的人体组织产生的反射声波到达探头的时间延迟也不同。声波对不同组织的界面（如液体与软组织，软组织与骨头之间因密度不同而有较为明显的交界面）反映很灵敏，所以交界面距探头的位置（深度）不同时收到反射波的时间也就不同。

人体不同组织吸收射入声波所产生携带的能量使声波的幅度逐渐减少，在医学中常以声波阻抗表示人体不同组织对声波前进过程的影响。

另外，使用的超声频率愈高，在人体内吸收得愈多（衰减愈快），到达的最大深度愈浅。所以小儿科用的超声探头的发射频率是5.0～7.5MHz，而成人使用的频率是2.0～3.0MHz。

反射的声音波被探头检测到，然后再传到超声波的主机（微机的CPU），主机就会按超声波在人体内不同组织前进的速度，按1540m/s等的不同速度及经反射后收到信号的时间长度，来进行入射与反射的路程计算。主机会根据上述的路程计算结果以及不同路程反射的声波强度不同，绘制出如图2-19所示的图像。

图2-19　超声探测处理后的图像

典型的超声波每秒发出几百万次超声波脉冲，同时接收同样次数的反射回来的超声波脉冲，探头可以沿着人体的皮肤表面滑动，也可以在皮肤某位置做不同角度的摆动以获得人体不同器官位置的超声图像（如图2-20）。

图2-20　超声波机器和不同超声探头（由动态图像公司提供）

有些探头设计得可穿过人体表面，有些专门设计成能够插入到人体的不同部位，例如阴道、直肠、食道，这样就能进行更接近人体器官（子宫、前列腺、胃部）的观察，使得到的图像更细致、清晰（如图2-21）。

图2-21　超声波机器正在用多普勒超声做心脏血流测试

超声波的类型如下：

A型超声波：目前几乎淘汰了。

B型超声波：也称亮度型，简称为B超。它显示反射声波的位置和能量强度，能量强度愈大显得该点的亮度也愈亮。

M型超声波：也称运动型，它除了有B超的图形外，还在图像的下边用一长条图形显示深度和时间特性。

2D型：也称二维型，它能显示B超图像组织的宽与深尺寸大小，探头的声波束很快地来回扫着，从而产生断层的图像。

至今我们只谈到二维的超声图像，或者说是“层像”。它是三维组织或胎儿的单层图像，目前具有立体感和彩色效果的三维超声图像和多普勒超声图像都已经在应用了。

三维（3D）超声图像：近年来，三维超声图像的超声波技术有很大发展，它是将多张二维图像再利用计算机的软件技术把这些二维的图像组成为三维的图像（如图2-22）。

图2-22　由菲利浦公司提供的三维超声图像

三维的超声图像让人们对器官组织有更立体的图像感受，它有助于诊断。

多普勒超声：多普勒超声是利用声音的多普勒效应原理进行工作。当探测的目标相对于超声波是运动时，如果反射回来的声波频率比发射出去的声波频率更高，这说明运动目标是向探头方向移动。相反，如果运动目标是离探头发射声波的方向而去，那么其反射的声波频率很显然比发射的声波频率更低，所以利用发送与反射后收到的声波频率变化就可以算出运动目标的运动方向和运动速度。例如，多普勒超声可用来测量流过心脏和冠状动脉的血流情况。

超声的主要用途：产科、妇科检查及心脏和肿瘤的检查。其主要优点是超声检查不带放射性，而且进行超声检查比X射线或者其他放射技术的检查更快。

心脏科可以检查心脏内部结构和功能是否正常，可以测量流经心脏和主要血管的血流；泌尿科检查是否有肾结石，可以及早发现前列腺癌。另外，可以检查肝脏、胆管、胰腺、脾脏是否正常。

人们也很关心超声波是否对人体有害，至今尚未见到超声波检查人类和动物过程产生的致病效应。

医用超声技术展望：

随着计算机技术的发展，超声波机器的显像所需的时间会愈来愈短，而且会有更大容量的存储器用来存储图像和数据。而探头变换器的体积也会变小，所以就会有更多的可插入式探头插入人体组织，从而获得更为优越的人体内部组织的图像，整个超声波的机器就会变得更小，有可能做到手提式的超声波机，这对伞兵、野战部队就非常适用。一个激动人心的超声波机器新的研究领域是超声波图像，由头盔式的超声显示器显示（如图2-23）。

图2-23　头盔式超声波显示器