§6.3 超声成像（US）

超声成像（US）是通过采集人体组织器官的超声信息，了解其生理状况、组织结构和形态，并借此发现和诊断疾病的方法。超声检查是一种无创、无痛、方便、直观的有效检查手段，尤其是B超，应用广泛，影响很大。

超声成像发展历程

超声成像应用于临床始于20世纪50年代，70年代后超声诊断技术得以广泛应用并不断发展。近40年来，医学超声诊断技术发生了一次又一次革命性的飞跃，20世纪80年代介入性超声逐渐普及，体腔探头和术中探头的应用扩大了诊断范围和诊断水平，90年代后血管内超声、三维成像、超声造影等新技术不断涌现，使超声诊断又上了一个新台阶。超声诊断总的发展趋势是从静态向动态图像（快速成像）发展、从黑白向彩色图像过渡、从二维图像向三维和四维图像迈进、从反射法向透射法探索、从解剖成像向分子生物成像跃进，具有十分广阔的发展前景（图6-82）。

超声成像定义

物体振动产生的波称为声波，声波的频率是指波列中质点在单位时间内振动的次数，以赫兹（Hz）为单位测量，描述每秒周期数。例如，1000Hz波形每秒有1000个周期。频率越高，音调越高。振动频率大于20kHz的声波超过了人耳听觉的上限，称为超声波。超声波在媒质中传播时能量很大，超声波能成束发射，以纵波的形式向远方传导（图6-83）。

超声波物理特性

超声波的物理特性是超声成像的声学理论基础，超声波具有束射、反射、衰减和多普勒效应等物理特性。

（一）束射性或指向性

超声波频率极高，而波长很短，超声波束摄入人体后在介质中呈直线传播，具有良好的束射性或指向性，这便是超声对人体器官进行定向探测的基础。

（二）反射、折射和散射

超声在介质中传播与介质的声阻抗密切相关。超声束在比较均匀的介质中呈直线传播；超声束传播途中遇到具有不同声阻抗的界面时，部分声束发生折射，部分声束发生反射；如超声束波长遇到远远小于声波波长且声阻抗不同的界面（如红细胞）时则会发生折射，借此可以评价人体组织器官组织学特性和功能状态（图6-84）。

（三）超声的衰减

超声波在实际传播过程中，会遇到诸多因素的影响而产生不同程度的衰减，超声波的衰减主要有扩散、散射和吸收3种，不同生物组织对入射超声的吸收衰减程度不一（图6-85）。

1.扩散：声束扩散，使声波原方向声强减弱。声束传播越远，声强越弱。

2.散射：介质散射，也使声波原方向声强减弱。

3.吸收：介质的吸收将声能转化为热能，超声能量减少。

（四）超声多普勒效应

多普勒效应（Doppler effect）是指超声遇到运动的介质界面时，反射波的频率会发生改变，即产生频移现象。当界面朝向探头运动时，频率增高，称为“蓝移”；当界面背离探头运动时，则频率减低，称为“红移”。界面运动速度越快，频移的数值就越大，反之亦然。根据波的“红移”或“蓝移”的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。利用多普勒效应，可以检测组织或血流运动，包括方向和速度，并可判断血流是层流或湍流。（图6-86）

成像原理

（一）超声成像基本条件

1.声源：超声声源由超声探头（换能器）产生。

2.回波信号：超声穿过组织器官和病变部位时，会遇到不同强度的声阻抗，因此会构成强弱不等的反射波（回波），回波信号是超声成像的基础。

3.回波信号被接收并经信号放大、处理等过程而形成声像图：超声探头不仅产生超声，而且同时具有接收回波信号的功能，回波信号经计算机处理后即可形成超声图像。

（二）超声成像基本原理

现代超声诊断仪均用回声原理，由仪器的探头发射一束超声进入体内，并进行线形、扇形或其他形式的扫描；当扫描声束遇到不同声阻抗的两种组织的交界面时，即有超声波反射回来；反射波由探头接收后，经过信号放大和信息处理，形成一幅人体组织器官的断层图像，称为声像图，并在屏幕上显示，此即超声成像的基本原理（图6-87）。

超声检查设备

（一）超声检查设备系统的构成

超声检查设备系统主要由换能器（常称为探头）、主机和信息处理系统、显示和记录系统组成（图6-88）。

1.探头：又称换能器，是将电能转换成超声能、同时也可将超声能转换成电能的一种器件，因此探头兼有发射超声波束和接收超声回波两项功能。探头种类较多，包括常规探头和专用探头，其形状大小各异，并分别具有不同的使用范围。（图6-89）

（1）常规探头：包括线阵形、扇形和凸弧形探头（图6-90）。

（2）专用探头：包括腔内探头、术中探头、穿刺探头及容积探头（三维成像）等（图6-91）。

2.主机和信息处理系统：负责设备运转，包括超声波的发射、接收、信息采集和处理。

3.显示和记录系统：用于实时显示图像和资料保存。由显示屏（荧屏）、打印机、照相机、录像装置组成。

（二）超声诊断仪的分类

超声设备种类繁多，总体上可分为解剖超声诊断仪和血流超声诊断仪两大类。

1.解剖超声诊断仪：

（1）一维超声诊断仪：包括A型超诊断仪（现已淘汰）和M型超声诊断仪（超声心动图仪）。

（2）二维超声诊断仪：又称B型超声诊断仪，是目前广为应用的一种超声检查设备。

（3）三维超声诊断仪：是一种新型的、立体显示的设备，现已初步应用于临床。

2.血流超声诊断仪：

（1）一维血流超声诊断仪：又称频谱型多普勒诊断仪。

（2）二维血流超声诊断仪：即彩色多普勒超声诊断仪。

（3）三维血流超声诊断仪：即立体彩色多普勒诊断仪。

（三）常用超声诊断仪

超声诊断仪多种多样，但实际上目前临床上应用的超声诊断仪主要为普通黑白B型超声诊断仪和彩色超声诊断仪两种。

1.常规B型超声诊断仪：又称二维超声诊断仪，其图像为亮度调制型灰阶图像，可随探头的移动实时显示脏器不同截面的图像，能直观地显示脏器的大小、形态、内部结构，并可将实质性、液性或含气性组织区分开来（图6-92）。

2.彩色超声诊断仪：又称彩色多普勒超声诊断仪，简称彩超仪。彩超仪是二维黑白B超声诊断仪与彩色多普勒诊断仪的双机融合，兼具B型、M型和D型超声诊断仪的功能，除可进行彩色多普勒血流显像（CDFI）检查外，还可进行二维灰阶超声和频谱多普勒超声检查。先进的机型还配有多种新技术软件，可进行三维成像等多种新技术检查。彩超目前已在常规健康体检及心血管疾病检查中广泛使用。（图6-93）

超声成像的优势与局限性

（一）主要优势

1.无放射性损伤，检查的安全性高，病人可在短期内进行反复多次检查。

2.可实时进行身体各部位任意方位的断面成像，同时可进行图像的三维重建。

3.可实时获取人体实质脏器大小、形状、厚度等的信息，并可据其改变对某些疾病进行诊断，如前列腺肥大等。

4.对软组织成像，其分辨率明显优于CT，可辨别人体实质脏器的许多病理改变，如囊肿、结石、结节、息肉、积液、肿块等，并可据此对许多疾病作出诊断。

5.不用造影剂可显示血流状况。

6.设备较轻便，检查费用较低，应用范围较广。

（二）局限性

1.由于骨骼和肺、胃肠道内气体对入射超声波的全反射，会影响检查效果，限制了超声检查在骨科、胃肠道、肺部和神经系统等方面的应用。

2.超声成像显示的器官范围较小，图像也不及CT和MRI那样清晰。

3.超声检查结果的准确性，在很大程度上依赖于操作者的技术水平和临床经验。

超声成像类型与显示方式

超声成像类型很多，其显示方式也各不相同，有些成像类型已经淘汰（如A型），新的成像类型又不断产生（如声学造影显像），但目前应用最多的成像类型有二维（B型）、M型和D型，分述如下。

（一）B型超声检查

B型超声采用多声束探头进行检查，并以每条声束各自的回声时间（代表深度）和强度，重新组成检查切面的二维断层灰阶图像。图像上的纵坐标代表回声时间，即回声深度；而回声的强弱则形成不同辉度的光点，众多回声光点构成图像，故属于辉度调制型显示。B超检查时，随着探头的不断移动，可以获取除冠状面外的各方位断层图像。在二维声像图上，根据组织内部声阻抗差的大小，可将人体组织器官分为无反射、少反射、多反射和全反射4种声学类型（表6-9、图6-94）。

1.无反射型（无回声）：是超声经过的区域没有反射，成为无回声的暗区（黑影），可能由下述情况造成。

（1）液性暗区：均质的液体，声阻抗无差别或差很小，不构成反射界面，形成液性暗区，如血液、胆汁、尿和羊水等。这样，血管、胆囊、膀胱和羊膜腔等即呈液性暗区。病理情、况下，如胸腔积液、心包积液、腹水、脓液、肾盂积水以及含液体的囊性肿物及包虫囊肿等也呈液性暗区。（图6-95）

（2）衰减暗区：肿瘤，如巨块型癌，由于肿瘤对超声的吸收，造成明显衰减，而没有回声，出现衰减暗区（图6-96）。

（3）实质暗区：均质的实质，声阻抗差别小，可出现无回声暗区。肾实质、脾等正常组织和肾癌及透明性变等病变组织可表现为实质暗区。

2.少反射型（低回声）：表现为亮度低、回声分布均匀的点状回声，如肝、脾等实质脏器（图6-97）。

3.多反射型（高回声）：介质内部结构致密，与邻近的软组织或液体有明显的声阻抗差，引起强反射。例如，骨质、结石、钙化可出现带状或块状强回声区（白影）。由于透声差，下方声能衰减而出现无回声暗区，即声影。（图6-98）

4.全反射型（强回声）：含气器官如肺、充气的胃肠，因与邻近软组织之声阻抗差别极大，声能几乎全部被反射回来，不能透射，而出现极强的光带，超声不适宜对这些部位进行检查（图6-99）。

（二）M型超声检查

M型超声检查又称超声心动图检查。超声心动图是指应用超声测距原理，脉冲超声波透过胸壁和软组织，测量其下心壁、心室及瓣膜等结构的周期性活动，在显示器上显示为各结构相应的活动和时间之间的关系曲线，用记录仪记录这些曲线，即为超声心动图。M型超声心动图是采用单声束扫描心脏。将心脏及大血管的运动以光点群随时间改变所形成曲线的形式显现的超声图像。M型超声检查时，探头相对同定于胸壁，心脏或大血管在扫描线所经部位下作来回或上下运动而形成曲线图，临床称其为M型超声心动图描记术（UCG）。M型超声主要用于检查心脏和大血管。通过评估距离—时间曲线，可以检测房室和主动脉径线，左、右室壁和室间隔厚度、瓣膜运动幅度和速度，以及左右室收缩功能等。（图6-100～图6-103）

（三）D型超声检查

D型超声又称多普勒超声，是利用超声多普勒效应的成像技术，即超声射束在运动体上反射回波改变频率的超声，其所产生的频移可以由音响、曲线图或彩色血流图表现出来。D型超声主要是检查运动的器官和流动的体液，如心脏、血管及其中流动的血液（包括胎儿心动），用以了解运动状态，测量血流速度及方向。D型超声包括频谱多普勒超声和彩色多普勒血流成像（CDFI）。

1.频谱多普勒超声：血流方向在频谱多普勒显示中，以零基线区分血流方向。在零基线上方者示血流流向探头，零基线以下者示血流离开探头。频谱多普勒超声临床可用于检测心脏及大血管等的血流动力学状态，特别是先天性心脏病及瓣膜病的分流或反流情况，有较大的临床应用价值。（图6-104～图6-106）

2.多普勒彩色血流显像（CDFI）：CDFI是在血管超声二维显像的基础上，以实时彩色编码显示血流的方法，即于显示屏上以不同色彩显示不同的血流方向，红色或黄色表示血流流向探头（热色），蓝色或蓝绿色表示血流流离探头（冷色），以五彩代表湍流，不同的速度则以不同的颜色深度加以区别，从而增强了对血流的直观感，这种方法称为多普勒彩色血流成像。（图6-107～图6-111）

（四）彩超检查

彩超又称彩色多普勒超声。简单地说，彩超就是黑白B超和彩色多普勒的叠加。彩色多普勒超声一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术获得的血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像。由此可见，彩色多普勒超声既具有二维超声组织结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的丰富信息，近年来已在临床上广泛应用和推广，受到了普遍的重视和欢迎，在临床上被誉为“非创伤性血管造影”。

（五）C型与V型超声检查

1.C型超声：即额断切面超声，一般B超二维图像是取得平行声束切入体内的画面，而不能取得垂直声束方位的图像。C型切面图像的获取，是电脑技术高度发展的结果。

2.V型超声：在B型二维图像上加以C型的组合，可以取得被检物体纵、横、额等多方位断面图像，并以此为基础经过电脑的编辑处理形成三维图像。三维图像立体位置更明确，信息量更丰富，有助于对小病变的发现。

超声检查新技术

超声检查新技术近年来不断涌现，择要简介如下。

（一）组织多普勒成像（DTI）

DTI又称多普勒心肌组织成像、心肌组织速度成像或彩色多普勒心肌组织成像，是一项以分析心室壁运动为主，并有多种显示模式的超声检查新技术（图6-112）。

（二）彩色多普勒能量图

彩色多普勒能量图是依据血管腔内红细胞等运动散射体的多普勒频移信号的强度或能量为成像参数，进行二维彩色成像的一种检查方法。该技术主要用于观察脏器的血流灌注情况。（图6-113）

（三）声学造影检查

声学造影检查是将含有微小气泡的对比剂经血管注入体内，再通过谐波成像原理使相应的心腔大血管或靶器官显影，为临床疾病诊断提供重要依据，包括右心系统声学造影、左心系统声学造影和心肌及实质脏器灌注声学造影等（图6-114、图6-115）。

（四）三维超声成像

由于计算机技术的进步，三维超声成像检查技术已在临床逐步开展应用。三维超声成像能静态地显示胎儿、脏器等的立体图像，对疾病的诊断发挥巨大的作用。（图6-116）

（五）四维彩色超声成像

四维超声技术就是采用三维超声图像加上时间维度参数，该技术能够实时获取三维图像，即动态显示的三维图像，是目前世界上最先进的彩色超声设备。四维彩色超声成像不仅能显示脏器的活动情况、心脏瓣膜开放等，还能对胎儿的体表进行检查，如唇裂，脊柱裂，大脑、肾、心脏、骨骼发育不良等情况，以便尽早地进行治疗。（图6-117、图6-118）

（六）腔内超声成像

腔内超声成像是通过通过内镜检查，引进微型超声探头，对体内腔道器官内病变的检查方法，包括经食管超声心动图、心腔内超声、血管内超声、经胃和十二指肠超声、经直肠超声和经阴道、子宫超声，分别用于诊断心血管、消化道、子宫以及他们毗邻脏器的疾病（图6-119、图6-120）。

超声成像临床应用

超声检查通过不同的检查技术，主要应用于以下几方面。由于超声检查设备简单、应用广泛、用费较低，因此已成为常规体检的主要项目之一。

1.能清晰地显示肝、胰、脾、肾、子宫等实质性器官和胆囊、膀胱等含液体器官的正常结构与病理解剖，能准确地鉴别囊性和实质性病变（表6-10、表6-11）。

2.能清晰地显示从早孕到分娩前的整个妊娠过程。

3.能全面、直观、实时地显示心脏和大血管的解剖结构，以及心脏、瓣膜的运动状态和血流状况。

4.腔内超声通过食管、直肠或阴道等探查，可提高对深部器官疾病的诊断能力。

5.超声引导定位穿刺技术可进一步提高临床诊断与治疗水平（包括包裹性积液的定位）。

6.利用多种腔内探头、术中探头，有助于某些微小病变的早期发现、肿瘤侵犯范围的精确定位及有无周围淋巴结转移等，有利于肿瘤的分期和制定合理的治疗方案。

超声应用与图像示例

超声检查是一种动态检查方法，主要由检查医师作出诊断，以下图片仅供读者参考。

1.颅脑疾病：颅内囊肿或脓肿、新生儿颅内出血、脑积水以及颅内肿瘤等（图6-121）。

2.甲状腺疾病：甲状腺肿、甲状腺功能亢进症、结节性甲状腺肿、单纯性甲状腺肿、甲状腺炎、甲状腺腺瘤、甲状腺囊肿、甲状腺癌等（图6-122）。

3.乳腺疾病：乳腺炎、乳腺囊性增生症、乳腺脓肿、乳腺囊肿、乳房纤维腺瘤、乳腺癌等（图6-123）。

4.心脏疾病：M型和D型超声广泛用于心血管疾病的检查，对二尖瓣疾患、主动脉瓣疾患、三尖瓣疾患、扩张（充血）型心肌病、肥厚型心肌病、房间隔缺损、室间隔缺损、动脉导管未闭、法洛四联症、心包积液、心房肿瘤、冠心病等均有重要诊断价值（图6-124、图6-125）。

5.肝脏疾病：肝囊肿、多囊肝、肝棘球蚴病（肝包虫病）、肝脓肿、肝癌、肝良性肿瘤、肝硬化、脂肪肝、淤血肝等（图6-126）。

6.胆道疾病：胆系结石、胆囊炎、胆系肿瘤、胆道蛔虫病、先天性胆总管囊肿、阻塞性黄疸的鉴别诊断等（图6-127、图6-128）。

7.泌尿系疾病：肾发育及位置异常、肾外伤、肾及肾周脓肿、肾盂积水、肾结石、肾炎及肾病综合征、肾结核、肾囊肿、多囊肾、肾肿瘤、移植肾、先天性巨输尿管、输尿管囊肿、输尿管结石、输尿管肿瘤、肾上腺肿瘤、前列腺炎、前列腺肥大、前列腺癌、膀胱畸形、膀胱异物、膀胱结石、膀胱肿瘤、睾丸肿瘤、鞘膜积液、隐睾等（图6-129、图6-130）。

8.妇科疾病：宫内避孕环、子宫发育异常、子宫肌瘤、子宫体癌、卵巢实质性肿瘤、卵巢赘生性肿瘤、卵巢非赘生性囊肿等（图6-131）。

9.产科应用：超声是中晚期妊娠监测的重要手段，已广泛用于临床，对双胎、胎儿宫内发育迟缓、前置胎盘、胎盘早期剥离、羊水过多、羊水过少、胎儿畸形、死胎、流产、异位妊娠、葡萄胎等均有重要的诊断价值（图6-132）。

10.血管疾病：颈部大血管病变、四肢大动脉闭塞、四肢深静脉栓塞、动脉瘤、动静脉瘘等（图6-133）。