超声诊断的基础和原理

吕净燕

新郑市公立人民医院  河南新郑  451100

计算机技术、电子技术高速发展背景下，超声成像技术取得了一定成果，由于其具有经济实用，快速，诊断效率高等优点，现已广泛应用于临床。那么超声诊断基础与原理是什么呢，下面对超声诊断知识开展科普。

1.超声诊断原理是什么？

超声诊断原理可总结为“脉冲-回波”原理，即利用超声探头发射出脉冲超声后，在组织器官界面生成反射、散射信号，在脉冲期间由探头接收回波信号，并利用特定仪器计算声束轴线各界面反射深度及回声强度，开展灰阶编码操作，生成超声信息线，收集多条信息线即可生成灰阶图像。总结如下：①超声波为成像载体：超声波是指振动频率＞20000Hz的机械波，存在直线传播性，且具有反射、散射、折射、绕射、衰减等特性。②发射超声波：高频交变电场作用下，超声探头内压电晶体可出现振动，而振动频率＞20000Hz即可生成超声波，探头发射超声波后，可以脉冲方式向人体内发射[1]。③传播超声波：超声具有束射性，及进入人体后遇到不同器官、组织可发生反射、散射，出现回博信号，而回声强度与界面声阻抗差有关。④接收超声波：回声信号作用于超声探头中压电晶体后，可在表面生成微弱电信号，而探头接收回声信号后，可转为电信号。⑤处理信号及成像：收集电信号经超声仪放大、处理后，依据信号强弱进行编码，可在显示器内生成二维图像。⑥分析声像图：基于临床资料观察声像图，有利于诊断疾病。

2.超声诊断基础是什么？

2.1超声诊断仪

目前临床应用超声诊断仪类型众多，构成基本类似，主要由控制电路、信号处理电路、换能器、图像处理器、发射或接收电路、图像输出器、电源等构成。其中控制电路可生成各类时序信号，能够协调电路工作，还可监测系统运行情况；信号处理电路可对发射信号（如有序发射各类信号）与接收信号（如放大、降噪处理等）进行处理；换能器即人们常说的探头，可进行电/声转换，发现电脉冲驱动生成声波后向特定诊断位置进行发射，而人体反射回波又可经换能器作用转为电信号；图像处理器可依据成像算法重构人体图像；发射或接收电路能够控制换能器工作方案，动态聚集各类技术，以完成电路控制；图像输出器具有显示、打印、存储、记录、传输图文作用；电源可为超声诊断器械提供电能。

2.2探头结构与种类

探头作用主要为发射、回收超声波信号，由主体、壳体与导线等构成，主体核心主要为压电材料。结合临床实践分析，A型、M型超声探头主要为单晶片，除单晶片外，还存在数十、数百、数千晶片探头，若千晶片并联构成的探头，其阵元数随之增加。近年来，我国换能器发展趋势如下：①高密度探头：分1维、1.5维、2维等。②高频探头：心脏疾病、腹部疾病诊断探头频率为3-7MHz；浅表脏器诊断探头频率为7.5-15MHz；眼、皮肤等疾病诊断探头频率为20-40MHz；超声显微镜探头频率为100-200MHz[2]。③宽带探头：所谓宽带，是指探头工作上下限，能够实现一个探头由浅至深的发射、接受不同频率回波信号。④专用探头：专用探头是指用于直肠、食道、尿道、阴道、腹腔、血管等检查中的专用探头。基于不同探查位置设计为不同形状，可基于扫描方式分为扇型、线阵型与凸阵型等。此外，探头类型不同，其发射超声大小、声束形状也不同。

2.3成像种类

超声诊断仪可利用不同探头、不同声束扫描方式、不同信号收集形式生成多种图像，常见成像类型包括A超、B超、M超、 C超、F超、D超等。A型超声在医学诊断中应用较早，属于基本超声诊断形式，可基于声束传播位置中组织依据距离分布，可以幅度调制形式显示，还可基于回波幅度形状、大小、位置进行评估，但随着B型超声的应用，A型诊断仪以面临淘汰，目前主要用于颅脑诊断中。B超超声基于A型超声发展而来的，主要依据脉冲回波技术成像，利用灰度调制显示光点亮度代表回声大小，可生成与声束方向相同的二维切面图。B超图像具有疏密不等、亮暗不等及排列多样等特征，能够直观显示各组织、器官解剖图，多用于腹部超声诊断中。M型超声又名超声心动图检查，能够显示心脏各层组织运动情况，多用于心血管疾病诊断中，同B超诊断相同，M型超声也采用灰度调制，但无需扫描声束，而是在水平方向上以时间为轴展开图像，可显示随时间变化的器官结构变化图像。C型超声同B超相同，均为二维图像，随着B超在临床中推广应用，人们希望获取与X透视类似的超声图像，因此C型超声应运而生。但C型超声诊断时，成像换面与超声声束呈垂直状态，且与B超扫描面差90%左右[3]。C型超声适用于肿瘤组织检查中，可清晰显示肿瘤组织扩张范围，在临床诊断中具有重要应用价值。F型超声：F型超声原理同C超，但C型超声仪存在电路延迟控制距离，开启时刻为可调常数，而F型超声距离选通时间是与位置变化相关的函数。多普勒诊断法：多普勒超声诊断仪是依据多普勒效应制成的，适用于血流速度测量中，还可明确血流性质、血流方式，同时可辅助医师计算压差、速度、血流速度均值、阻力指数等与血流动力学相关的参数。目前我国应用多普勒超声诊断仪种类众多，依据成像方式可分为2类，即频谱多普勒诊断仪、超声多普勒显像仪等。其中频谱多普勒诊断仪又可结合生成信号不同分为脉冲型多普勒诊断仪与连续性频谱诊断仪等；多普勒显像仪又可分为彩色血流显像仪、血管显像仪等，适用于血管、心脏、血流与胎心监测中。

参考文献：

[1]李雯.关于超声检查的科普知识[J].保健文汇,2021,22(02):22-22.

[2]胡巧洪,李潜,熊丹蕾,范小明.住院医师规范化培训超声专科医师科研能力培养的探索[J].全科医学临床与教育,2022,20(06):538-540.

[3]敬文瑞.超声介入科普[J].保健文汇,2020(03):45-46.