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医学超声成像的基本原理范文1
关键词：超声原理肿瘤良恶性程度
【中图分类号】R9【文献标识码】B【文章编号】1671-8801（2013）11-0536-01
1资料与方法
1.1资料。超声图像基本原理分析肿瘤的良恶性程度是近年来新开展的一项技术，目前，气候、温度、环境、以及经济高速发展，工作生活节奏加块、竞争日益激烈、未来不确定性增多。人们不堪重负、肿瘤患者的发病率逐渐上升、严重影响着生活工作质量、乃至整个社会和家庭的烦恼。这一问题已经引起社会各界的普遍关注。如何法简便快捷、无毒无痛苦且准确率高。在短时间内即刻确诊己成为我国医学界研究热点之一。目前国内外的检测标准主要依据CT，核磁、化验、病理诊断。虽然准确率也十分满意。但超声图像基本原理分析肿瘤的良恶性程度方法简便快捷、操作简单、无毒无痛苦、是患者最易接受的首选的检查方法。具体方法：根据肿瘤的不同部位选用探头：一般频率为2-10MHz、浅表频率为7-10MHz。恶性肿瘤的早期诊断是明显提高生存率的关键、采用彩色多普勒超声显像仪、具有脉冲减影谐波成像及造影匹配成像技术-CnTI、常规扫查探头频率3.5MHz、造影探头频率2.50-7.0MHz调节超声输出功率、机械指数（MI）：0.047-0.115：选用单聚焦、放置在病灶后方小水平；增益调节在略能区分出病灶与正常实质约85-105。
1.2方法：选取500例典型病例，先常规扫查患侧、记录病变的位置、形态、大小、数目、部位边界、内部及周边回声特征，然后观察肿块周边及内部有无血流，血流信号多少及分布情况。当肿瘤组织侵犯血管可能引起肿瘤团块内出血、同时导致肿瘤生长速度增块，部分病历还可出现肿瘤部分坏死、液化、此肘灰阶图表现为混合回声的团块。综上所述、肿瘤的声像图表现是复杂的，并无明显特异性，其超声表现与病因有关，作为一种无创性检查手段、彩色多普勒对肿瘤良恶性的诊断有重要临床意义。
1.3超声观察：记录病变位置、形态、大小、数目、包膜是否完整内部及周边回声特征、病灶内外动脉血流特点：速度、阻力指数。在最大切面上测量长径（L）及短径（S）计算L/S、用CDFI及DPI观察肿瘤血供类型。以PWD测量收缩期（Vmax）和舒张期末峰值流速（Vmin）并计算阻力指数（RI）、脉动指数（PI）。PWD取样线角度于60度、所有数值均测量3个频谱取平均值。
1.4统计学分折：应用SPSS13.0统计分析软件计量资料以上表示：组间比较用非配对t检验、以P
1.5血液分布表现：根据CDFI和DPI血液情况、将血供类型分4型：无血流型；中心型；中心分布型；周边型；总之血管分布状况及血液动力学指标在肿瘤中不同恶性度、L/S值大小在一定程度上反映了肿瘤的恶性度。人体不同组织的回声采用以下分级方法：①强回声、等回声、弱回声、无回声。人体不同组织的声衰减有一定规律、水分愈多、声衰减愈低；②液体中含蛋白成份愈多、声衰成度愈高；③组织中含胶原蛋白和钙质愈多、声衰成度愈高。由于人体不同组织呈现不同的超声图像各其特点及特异性、可以显示人体体表的各种征像、组织轮廓及内部的细微结构。超声图像基本原理分析肿瘤的良恶性程度无毒无副作用、操作简单、对临床尤其术前患者提供了重要诊断价值。
2结果
检出率及手术符合率。本组500例典型病例手术结果与超声诊断基本一致。
3讨论
人体组织对入射超声产生多种物理现象、其主要表现为反射、折射和散射、超声在人体组织中传播时、如果遇到一个界面、可以得到一个反射回声信息、如依次遇到多个界面、则可得到多个反射回声和组织内部细微结构散射回声。超声诊断正是应用反射原理来清楚显示体表和内部器官的表面形态、并利用背向散射原理、显示组织内部细微结构。
采用彩色多普勒超声显像仪、具有脉冲减影谐波成像及造影匹配成像技术-CnTI、常规扫查探头频率3.5MHz、造影探头频率2.50-7.0MHz调节超声输出功率、机械指数（MI）：0.047-0.115：选用单聚焦、放置在病灶后方小水平；增益调节在略能区分出病灶与正常实质约85-105。
人体组织对入射超声产生多种物理现象、其主要表现为反射、折射和散射、超声在人体组织中传播时、如果遇到一个界面、可以得到一个反射回声信息、如依次遇到多个界面、则可得到多个反射回声和组织内部细微结构散射回声。超声诊断正是应用反射原理来清楚显示体表和内部器官的表面形态、并利用背向散射原理、显示组织内部细微结构。利用组织对多波长激光的漫散射效应完成对组织生理信息三维成像。为早期诊断肿瘤的良恶性提供诊断依据。利用2种不同物理性能的诊断方法同时应由于肿瘤的良恶性的诊断，对形态结构信息和功能信息进行综合判断，有复合诊断功能，可提供更多的诊断信息、有助于检查时更准确地判断肿瘤病变良恶性质及观察恶性患者新辅助化疗的疗效，为肿瘤患者提供了新的诊断方式作为一种无创性检查手段、彩色多普勒对肿瘤良恶性的诊断有重要临床意义。可为外科治疗提供科学诊断依据。
参考文献
[1]唐杰，姜玉新.超声医学[M].北京：人民卫生出版社.2009，642
[2]袁惠，等.甲状腺结节超声造影定量分析.中国临床医学影像杂志，2008，19（6）：427-428
[3]郭荣荣，杨立，薛改琴.甲状腺滤泡癌、髓样癌超声表现的初步探讨[J].肿瘤研究与临床，2006，18（10）：691-693
医学超声成像的基本原理范文2
【关键词】无损检测；混凝土结构；超声检测技术
随着混凝土结构的广泛使用，其质量检测和性能评估是目前土木工程界迫切需要解决的问题。由于结构混凝土无损检测技术能反映结构物中混凝土的强度、均匀性、连续性等各项质量指标，对保证新建工程质量，以及对已建工程的安全性评价等方面具有无可替代的重要作用，因而越来越受到人们的重视。
1 超声检测技术概述
超声法是一种广泛用于混凝土缺陷探测的方法，混凝土的物理力学性能与超声波在其中的传播速度及其他声学参数有很好的相关性。超声波的探测精度能满足缺陷探测要求，但以目前的超声仪及换能器，当超声波换能器正对测试时，在混凝土中的最大穿透距离只能达到10m左右，而当换能器错开一定距离时，穿透距离仅能达到2、3m。显然超声波换能器无法满足长距离探测的要求。采用稀土超磁致伸缩材料制作的超磁致换能器，具有发射功率大、发射频率高、穿透距离远、接收信号频带宽、重复性好、余振短等优点，能够同时兼顾到传播距离及检测分辨率，是一种理想的长距离探测震源。超磁致换能器发射中心频率为10-50kHz，处于可闻声波及超声波频段。将超磁致换能器和超声波换能器发射产生的应力波统称为声波。
目前，超声探伤常用的缺陷分析判断方法有经验法、数理统计法、数值判据法和模糊判别法。经验法，即依据超声探伤的基本原理判别缺陷。其结果依赖于检测人员的实践经验，漏判和误判严重。数理统计法简单易行，但是只能对单个声学参数进行统计意义上的判断，且物理意义不明确。数值判据法须根据测试值建立合理的物理模型，经适当的数学处理后，找出一个可能存在缺陷的临界值作为判断的依据。模糊判别法是计算各声学参数相对于正常获异常的隶属度，然后将各个声学参数加权平均得到综合的相对于正常或异常的隶属度。由于测试分析方法本身的局限性，以上方法仍处于定性或半定量水平，都只对缺陷的定位具有一定精度，而对缺陷的大小、形状及性质难以给出定量的结果，从而给最终准确评价带来困难。超声波的频率范围为20kHz至15MHz，超声发生器则是由产生超声频振荡的电子线路和换能器(传感器)组成。超声层析的应用范围很广，早在世界二次大战期间，超声层析在军事监测方向就获得了比较满意的效果，以后更广泛地应用于医学之中；此外，超声层析在工业无损探伤方面用途也很广。
2 超声无损检测技术在工程中的运用分析
超声无损检测属于弹性波法。在各种无损检测方法中，超声无损检测是当前无损检测工作中研究最活跃、发展最快的检测方法。目前，超声脉冲检测技术已成为检测工程结构质量的重要手段之一。其主要优点是有效探测距离长，测试精度高，设备简单且无污染。
将超声技术技术应用于混凝土质量检测中，其理论依据是混凝土的质量与声速有较好的相关性，首先在被测混凝土结构物某断面上，将测区划分成网格，发射换能器在一侧某点发射，接收换能器在另一侧所有点上接收，使每个网格都有2条以上的测线通过，利用声时通过反演技术获得测区各部分的波速分布图，从而确定缺陷区的位置、尺寸以及缺陷本身的波速，推断缺陷的类型、强度等。
2.1 超声无损检测的基本原理
根据弹性波的运动学和动力学特征，弹性波层析成像方法可以分为两大类：一是以运动特征为基础的射线层析成像；二是以动力学特征为基础的波动方程层析成像。
作为反演声波穿透的射线层析成象，其基本思想是根据声波的射线几何运动学原理，将声波从发射点到接收点的旅行时间表达成探测区域介质速度参数的线积分，然后通过沿线积分路径进行反投影来重建介质速度参数的分布图像。
混凝土声波CT无损检测技术就是根据声波射线的几何运动学原理，利用最先进的声渡发射、接收系统，在被检测块体的一端发射，在另一端接收，用声波扫描被检测体，然后利用计算机反演成像技术，呈现被检测体各微小单元范围内的混凝土声波速度，进而对被检测体作出质量评价。
2.2 观测系统布置
根据混凝上结构物的形状特点，对结构物常用的测线布置方式为：白色点为接收点，黑色点为激发点。理论及实践都证明，三侧激发一侧接收，所得反演效果最好。射线密度达到要求。一般检测过程中测线都采用该方式布置，激发边和接收边道间距，1般在20-50cm范围。在结构物两端的部份，可适当加密激发点和接收点，以利于增加射线密度。根据结构物的临空面不同，可采用合适的测线布置。
2.3 观测系统完备性评价
观测系统完备是声波CT结果可靠性的基本保障。观测系统的完备性是通过单元的射线密度和射线正交性来衡量的。因此，射线密度和射线正交性就成了表征观测系统完备性的I爵个重要指标，它们是观测系统可靠性评价的有效方法。为保证声波CT结果的可靠性和分辨率，要求研究区内每个单元体内的射线超过40条，同时要求每个单元体内通过的射线其交角至少有一组大于60°，其交角的正弦值大于0.87。
2.4 后期成像
所用软件为TDSoft的《工程CT》，该软件有模块化设计、文件格式要求清晰、处理速度快等优点。软件共有数据输入、射线追踪、速度反演三个主模块和正交性分析一个辅助模块组成。最后通过网格化、成图、导出DXF格式等多个步骤的处理，最终得到混凝土声波CT波速反演图。
3 结语
无损检测技术是以无损检测手段探明被检测体内部缺陷的有无、大小、位置和性质的专门技术。在工程中，需要根据工程构件材料的性能和工程条件具体选择恰当的检测方法。其中，弹性波方法是工程中最为常用的方法之一，特别适合混凝土构件、岩土体等工程问题的无损检测工作。射线理论和射线方法是研究弹性波传播理论的重要方面之一，针对不同的工程材料和工程条件探索研究弹性波射线追踪方法，对于许多工程问题的分析研究具有重要的意义。
参考文献
医学超声成像的基本原理范文3
【摘要】 通过对超声波成像的物理基础在超声医学中的重要作用的讨论，说明提高超声波成像的物理基础教学质量的重要性，并总结了提高教学质量的几点做法。
【关键词】 超声医学; 超声波成像的物理基础
超声医学是以物理学为基础，以电子工程技术为手段，将超生成像技术应用于医学诊断的一门新兴科学。从1954年B超开始应用于临床至今，超声诊断学已经获得了惊人的进展，它不但能显示组织器官病变的解剖学改变，同时还可应用Dopper技术检查血流量、血流方向，从而辨别器官的病理生理受损性质与程度。超声诊断采用实时动态灰阶成像，在掌握正确剂量的前提下，可连续对器官的运动和功能实施动态观察，而不会产生像X射线成像那样的累积效应及危险的电离损害。由于超声诊断具有无损伤性、检查方便、诊断快速准确、价格便宜、适用范围广泛等优点，得以在临床中迅速推广。医学影像物理学是医学影像学的基础。超声波成像的物理基础是超声医学的基础，该门课程设置在大二进行，相关的专业课设置在大四，两者不能有机的结合，往往造成学生对该门课程重要性的认识不足，在一定程度上影响了后续课程的教学质量。为此，我们在教学中进行了以下几点尝试:
1明确超声波成像的物理基础在相关执业医师资格考试中的重要性
通过向学生介绍相关执业医师资格考试大纲的要求，使学生明确学好该门课程的必要性。
2认清超声波成像的物理基础在临床图像诊断中的地位
声阻抗Z是描述介质声学性质的一个物理量，也是超声成像及读片的基本物理依据。人体组织中的高声阻（骨骼）及低声阻（气体）部分不能用来成像，只有中等声阻的液体和软组织的声阻相差不大，声速大致相等，可以利用不同类组织间的声阻抗造成的声波反射、散射来识别不同软组织与器官的形态和性质［1］。超声波的入射、反射定律是超声诊断的基础。目前超声显像仪绝大多数都利用反射法成像，当超声波垂直入射到两种声阻抗不同的介质界面上时，其声强反射系数 r1 和声强透射系数t1可分别用公式:r1 = Z2 -Z1Z2 +Z1 2 t1 = 4Z1 Z2（Z1 +Z2 ）2 来描述。只要两种介质的声阻抗相差0.1%，即可接收到反射回波，通过一定的主式使其以不同的亮度等级在显像屏上显示。掌握超声波的产生、传播规律、超声场的分布是选择正确方式成功诊断的前提。超声波的频率越高，波长越短，能量越大，分辨率越高，成像质量越好。但由于探查深度与频率成反比，高频超声成像质量高是以牺牲探测深度为代价的。只有掌握相关的物理知识，才可以根据不同患者、不同患病部位，选择正确的诊断方式。通常用于眼、乳腺等浅表部位的疾病探查的超声频率为十几至几十兆赫兹，而用于腹部疾病探查频率为5兆赫兹左右。掌握相关物理知识可以防止错误操作，保护探头，提高成像质量。探头又称为超声换能器，医用超声换能器目前多数采用陶瓷材料制成的压电振子。通常压电晶体的居里点并不高，如锆钛酸铅大约在300～380℃，碳酸钡为120℃左右，因此检查后不能采用加热法消毒，亦不可用消毒液消毒，防止腐蚀探头，通常用湿软纱布清洁探头。在探头与皮肤之间涂耦合剂，其目的是排除探头与皮肤之间的空气，防止全反射现象的发生。选择耦合剂时要考虑到与探头及人体软组织的声阻抗匹配问题，同时要具有对皮肤无刺激，对探头无损伤的特点，便于检查后的清除。除耦合剂外，不能随便在探头表面附加其它物质。临床上常见为防止交叉感染，在探头外加安全套的操作方法，在一定程度上影响成像质量。超声多普勒血流测量仪区别于其它仪器的本质是接收回波不同。在医用超声多普勒技术中，发射和接收换能器固定，由人体内运动目标，如运动界面和血流中的血细胞等产生多普勒频移，利用频移信号确定运动速度大小、方向及其在断层上的分布。
3医用物理学是学好超声成像物理基础的前提
学生难以把握各学科之间的关联，要成功地将各学科知识有机的联系在一起，老师的引导是很重要的。学好超声成像物理基础的前提是掌握好医用物理学的相关内容，主要知识点有:① 振动和波是学习圆活塞超声场轴线上声压分布规律的基础。② 波的反射、折射、干涉、衍射、散射在超声成像中的作用。③ 示波器成像的基本原理及示波原理在超声成像中的应用。④ 利用多普勒效应，从回波频率的变化来获取人体组织器官的运动和结构信息。如一维多普勒连续波可测高速血流，但不能检测血流深度、位置;脉冲波能确定目标的深度、位置，但可测最高血流速度受脉冲重复频率限制等。
4物理知识是解释超声伪像的根本，同时可指导人们正确地利用伪像诊断及采取正确方法消除伪像
超声图像的质量评价包括伪像及形成原因。就其成因而言，除成像系统原理上的不足、技术上的限制、方法上的不全、诊断上的主观推断等因素外，伪像的形成具有一定的声学意义。教材上对伪像形成的物理机制进行了详细的介绍，但相关的声像图却几乎没有。为了让学生能将理论与实际声像图有机地相结合，教学中注重发挥多媒体的优势，引入典型伪像声像图［2，3］，收到事半功倍的效果。超声伪像的表现形式多种多样，由于超声图像失真造成的伪像的物理实质不外手两种形式:形状位置失真（如透镜效应伪像）和亮度失真（如声影）。而由于换能器的不良特性引起的旁瓣效应伪像在使用相控阵探头时较为突出，几乎随时都可能出现，必须熟悉其声像图特征，才能鉴别清楚［4］。总之，只有明确伪像产生的物理机制，才能正确地加以识别和利用。
5设计相关实验加深学生对知识的理解
利用A型超声波诊断仪使用方便、显示直观、易于操作的特点，设计相关实验，加深学生对所学知识的理解。
5.1对声波在介质中的传播规律的研究 主要验证反射与透射定律，同时说明强反射与全反射的本质区别。
5.2对超声场分布的研究通过实验确定圆活塞探头形成的超声场的近场长度、半扩散角等重要参数。
5.3对伪像的形成机制及现象的研究通过人为设置伪像的产生条件，模拟多重反射伪像、声影、后方回声增强、折射声影、声速失真、多途径反射伪像、透镜效应伪像等多种伪像的产生条件及现象。实验的可操作性强，成功率大，相关实验在其它院校也见开设［5，6］。超声医学的发展日新月异，作为基础课程的超声波成像的物理基础变化却不大，但新技术的诞生都对应一定的物理基础，都有一定的物理依据。因此，必须提高对本门课程重要性的认识，从而提高教学质量。
6调整教学计划，使基础教学与临床实践密切相连
根据超声波成像的物理基础在超声医学中的作用及重要性，将原计划中在大二第四学期开设调整为大三第六学期开设，使基础教学与临床教学密切相连，收到了良好的教学效果。以上是我们为提高超声波成像的物理基础教学质量的几点做法，随着超声技术的不断发展，提高教学质量的方法必然随之改进，这就要求我们在今后的教学过程中不断探索和进步，以期为培养合格的超声诊断医师打下牢固的物理基础。
参考文献
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医学超声成像的基本原理范文4
关键词：摄影原理 数码摄影 全息技术
引言：
过去人们靠画像留下自己的倩影，而摄影技术的发展让人们可以抓住每一个精彩瞬间，自1839年法国画家达盖尔发明了世界上第一台真正的照相机以来，从传统的针孔摄影到随拍即现的数码摄影，至展现三维效果的全息摄影，可以说摄影技术的发展日新月异。
1.、传统针孔摄影
物体在凸透镜的二倍焦距之外可以成缩小倒立的实像，根据这一性质，人们开始了对摄影的探索。当然相机并不单单只靠凸透镜这么简单。我们常常会在电视剧里看到这样的情节：随着“碰”一声巨响，幕布下探出一个脑袋，对大家说：“ok”。这就是最早的暗室银版摄影法。1888年，美国人伊斯曼发明了将卤化银乳剂均匀的涂在明胶基片上的新型感光材料上，这为照相机的发展掀开了新的篇章，小巧的相机从此走进千家万户。其基本原理是把立体景物通过光学系统成像在涂有感光材料的胶片上，胶片曝光后，胶片上的卤化银便生成潜影，在显影液的还原作用下，这些潜影显现出来，成为了由细微的黑白金属银颗粒组成的影像，便在胶片上得到了与原景物色调正好相反的底片，冲洗后就是我们看到的照片。
2.、数码摄影
数码照相机现在已成为年轻人出门随身携带的工具之一，其拍摄后瞬间便可显示并且可以直接储存印放，收到了许多人的热捧。数码摄影主要运用了光电传感，即使用传感器将光转化成电荷，将影像存储在电子芯片上，光电转换了自然中各种色频的频率值，真实的显现了万紫千红的世界。对同一个景物，在同一时刻，用传统相机拍出的照片会有很大差异。传统相机的化学还原过程色彩会失真，而数码相机就克服了这一点。数码摄影的存储、处理、以及传输的方便快捷，提高了摄影的表现力和时效性，对传统摄影技术产生了强烈的冲击，也为摄影业开拓了崭新的领域，可以说是摄影史上一个新的里程碑。
3.、数码单镜头反光摄影
数码单反相机是现在摄影专业人士使用的一款相机，是使用单镜头取景方式对景物进行拍摄，其基本原理与普通数码相机相同，区别在于反光镜和上端圆拱形结构内部安装了五面镜或五棱镜，可以从取景器中直接去观察通过镜头的影像。光线透过镜头到达反光镜后，折射到上面的对焦屏，形成影像，透过目镜和五棱镜，拍摄者就可以在取景器中看到外面的景物了。反相机的出现使转瞬即逝的美景留存记忆成为可能，是相机发展史上又一个新的突破。
但是，单反相机也有一些劣势，比如快门操作瞬间会有片刻的黑幕，工艺苛刻，体积庞大，不便携带等都期待着技术的发展。
4.、激光全息摄影
无论是传统胶片相机还是数码相机都是利用透镜成像原理，仅仅记录了物光中的振幅信息，没有立体感。而全息照相技术则利用了光的干涉原理，记录了物光中的振幅和位相，有了立体效果。正如大家看3D电影时， 当观众戴上特制的偏光眼镜时，左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，而通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果。全息照相的原理可以简述为：一个物点的物光形成一组干涉条纹，干板上的干涉图像就是许多不同疏密、不同走向和不同反差的干涉条纹组。这些干涉条纹组就是被拍摄物的全息图。感光后的全息干板，经显影、定影等处理得到的全息照片，相当于一幅复杂的“衍射光栅”。
除光学全息外，还发展了红处、微波、超声全息术等等。这些技术如今已逐步广泛用于军事侦察监视、无损检验与探伤、信息存储和处理、精密干涉计量、遥感技术、全息x射线显微镜、生物医学、立体显示和全息防伪等，全息技术作为一门新兴技术，已经深入到我们生活的方方面面，同时也仍在不断地实验当中，成熟的全息技术还会在科学研究领域和生产实践中发挥更广阔的作用。
我相信，随着科学技术的发展，正如芯片使计算机一步步小型化而走进寻常百姓家一样，“全息相机”也会不断地精巧化，走进千家万户，从此，人们珍藏记忆的就不仅仅是“画像”，或许可以称它为“电子雕塑”吧。
参考文献：
[1]赵凯华《光学》北京大学出版社
医学超声成像的基本原理范文5
【关键词】超声;弹性成像;乳腺;应变率;剪切波
【中图分类号】R655.8【文献标识码】A【文章编号】1044-5511（2011）11-0371-02
【Abstract】Ultrasonic elastography(UE) has a bright future in the diagnosis of breast diseases. The purpose of this article is to summarize the theory , scaning technique of UE and the clinical application of using this technique at early time and nowadays. The emphasis of this article is to introduce the new technique of the diagnostic performance of the strain ratio and shear wave elastography.
【Keyword】Ultrasound, Elastography, Breast,Strain ratio,Shear wave
近年来，乳腺疾病日益增多，尤其是乳腺癌，发病率有上升的趋势，在我国的一些大城市，已跃居女性恶性肿瘤的首位［1］。因此早期发现、早期诊断、早期治疗是提高乳腺恶性病变生存率的关键。超声检查如今已成为检查乳腺疾病最常规的影像学技术之一，超声弹性成像为乳腺肿瘤良恶性的诊断和鉴别诊断开辟了新天地，本文重点介绍新技术应变率和剪切力在乳腺肿块的运用情况。
1 乳腺弹性成像原理
1991年Ophir等首次提出了弹性成像这个概念。弹性成像基本原理是对所关注的物质进行外界施压，由于各物质的弹性形变有所不同，则物质受外压后形态变化也不同。生物学基础是各组织间存在硬度的差异，原因为组织的分子结构的形式有所不同，从感官上来说就如触诊时，良性肿块的硬度、活动度与恶性的有着明显的区别，弹性成像技术就是运用一些参数，来反映组织间的这些差异。超声弹性成像是运用探头直接加压或特殊的探头发射超声波，然后接收压缩前后的回波信号，计算出受压后组织各点位移，利用自相关综合分析法算出各组织的不同弹性系数。最后把获得的数字信号以灰阶或彩色的方式编码成像，形成组织弹性力学的分布图。最初采用灰阶彩色图来定性分析弹性图像，该图像将较疏松的组织设定为明亮的区域，如脂肪组织；而较致密设定为较暗的区域的组织，如间质成分及恶性肿瘤。
2 乳腺弹性成像最初临床运用
在乳腺疾病中，Itoh等［2］提出了弹性成像评分5分法。评判标准为：1分为受压后病灶整体变形，图像为整体的绿色，2分局部变形，呈现绿色和蓝色的马赛克状，3分边缘变形，图为中心蓝色，周边绿色，4分为未变形，为整体的蓝色，5分病灶及周边都未变形，整个及周边都为蓝色。国内罗葆明［3］等通过研究将4分以上定为恶性，3分以下定为良性，其诊断的敏感性为88.7%，特异性为96.3%，准确性为94.4%。5分法对乳腺癌的诊断较高，但仍存在一定的误诊率，原因是不同组织间弹性系数的重叠性，如髓样癌和粘液癌的诊断准确性较低，因所含纤维等成分少，实质成分多，质地较软，弹性评分相对较低，恶性病灶内部发生出血及坏死液化时也可导致弹性成像评分偏低，而良性病灶纤维增生、钙化或胶原化及玻璃样变时则导致弹性系数增大，另外施加外力过轻或过重，也影响病灶弹性的评判。
3 弹性成像如今的进展
⑴ 应变率（strain ratio，SR），指形变发生的速度，是单位时间内的应变，也等于单位长度的速度差别变化。Gee等［4］提出应变图像能很好的显示组织硬度的定量信息。SD测量工具是附带的软件，有两种计算应变率的方法，一为整体应变率（ERS）：即病灶组织的整体弹性系数与正常腺体组织的比值，用于评价病灶质地的坚硬程度。另外一个是局部应变率（LSR）：即寻找病灶内最高组织弹性值-病灶内最低组织弹性值再与正常腺体组织弹性值相比，评价病灶组织质地的均匀程度。
SR测量是一种相对比较简便、客观的方法。据Zhi等研究表明SD能提供比5分法更多、更可靠的诊断信息，SD的ROC的曲线下面积是0.944，而5分法的ROC曲线下面积是0.885。目前国内主要的参考标准为智慧等［5］提出ESR以3.08为最佳临界点，其敏感性97.38%，特异性91.33%。应变率的方法将弹性成像技术参数量化，具有了客观性，避免了早期评分的主观性。
对于ESR和LSR的比较研究中，秦石成等［6］ESR以3.16为最佳临界点，LSR以31.15为最佳临界点，即所获得的弹性比率值≤3.16时认为良性病灶；>3.16时认为恶性病灶；LSR中≤31.15为良性，＞31.15为恶性，ESR的敏感度、特异度、准确率分别为88.33%、88.24%、88.28%，LSR的分别为96.67%、94.12%、95.17%。另外鲁媛媛等［7］的研究ESR采用3.48作为参考诊断比值时，其敏感度为85.7%，特异度为78.8%；LSR采用32.05作为参考诊断比值时，其敏感度为97.1%，特异度为81.8%。两个研究均显示，病灶局部弹性参考比值优于病灶整体弹性参考比值。由于恶性肿瘤易出现生长快速，血供不足时发生液化坏死，使得肿块内部成分丰富多样，当运用ESR时得出的应变率小于实际肿块本身的硬度，而运用LSE增加了组织局部硬度参数，能对病灶量化更加全面。
⑵ 剪切波弹性成像（shear wave elastography， SWE），A.P.Sarvazyan 等人于1996年提出，利用聚焦超声波束调制使生物粘弹性组织内产生声剪切波，组织随后发生形变，焦区外辐射力迅速衰减，剪切波局限于组织内部区域。剪切波运用于组织的弹性中，主要原理为已知组织的密度ρ后，只需测出剪切波的传播速度，就能算出组织的弹性组织的硬度，关系公式为E=3ρC2 。其中E表示弹性模量（即杨氏系数），根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，也就是杨氏模量越大，组织的硬度就越大，因而可以根据杨氏系数来定量评价不同生物状态下的组织弹性。常规超声不能够测出剪切波的量，只能采用独特技术的探头和MultiwaveTM多波技术平台，该项技术由法国Supersonic Imagine 公司推出，也叫声脉冲辐射力成像技术。原因为剪切波是横波，传播速度很慢，而且量少，为了达到可测量组织的杨氏模量值，只能发射连续的单频振动脉冲波到体内，再在不同深度的组织内产生连续聚焦剪切波，并产生“马赫锥”现象，并且超声成像速度达到20000Hz/秒，才能够获得剪切波弹性成像，做出定量的判断，而该速度是传统成像速度的200倍。然后运用超快速成像系统记录剪切波，通过互相关算法定量剪切波引起斑点的运动速度，所以该技术不仅实现了声波下触诊，同时有了图像的实时性，是一种真正意义上的弹性量化技术。
国外报道Chang JM和传统超声比较：恶性肿瘤平均值为153.3±58.1kPa，良性为46.1±42.9kPa，其中浸润性导管癌为157.5±57.07 kPa、浸润性小叶癌169.5±61.06 kPa、导管内癌117.8±54.72 kPa、纤维瘤49.58±43.51 kPa、增生病变35.3±31.2 kPa、导管内状瘤69.5±63.2 kPa、硬化性腺病149.5±132.4 kPa。在乳腺良性和恶性肿块组织弹性的绝对值有着明显的不同，SWE敏感性和特异性分别为88.8%、84.9%，ROC曲线下面积传统为0.898，SWE为0.932，表明了剪切波弹性成像优于传统超声检查。目前国内李俊来等提出，采用利用组织弹性的最大值、平均值和最小值进行组织定征，通过研究乳腺恶性病灶的平均弹性最大值、平均值及最小值分别为113.92±61.05kPa、55.68±31.65kPa及23.45±16.13kPa，良性为37.26±24.10 kPa、23.45±14.73 kPa、13.61±9.49 kPa，恶性与良性病灶弹性最大值、最小值和平均值比较均有显著性差异。检测也发现弹性值由大到小的顺序是浸润性导管癌 、腺癌 、 腺病伴纤维腺瘤形成或导管内状瘤、纤维腺瘤、腺体、脂肪，不同组织的弹性模量存在差异，由此推测量化这些不同组织后可识别出组织成分。
它的主要优点是结合常规超声影像，检测特定区域组织的弹性硬度；解决生物弹性重构，且可近似统一不同生物组织的弹性重构方法；有了图像的实时性；采用的剪切波弹性成像图用彩色编码后叠加在二维灰阶图上，获取客观弹性数据，达到组织定征的目的；与以往的弹性成像相比，具有无需施压以及定量测量结果不受操作者影响、极佳的可重复性。
4 弹性成像的展望
超声弹性成像的运用有着广阔的前景，由当初的灰阶直观图像发展到如今的定量分析，超声弹性成像获得的信息由人为直观定性到借助组织物理指标定量，更加准确完善可靠，乳腺病灶与同水平腺体组织的应变率比值能够半定量的反映病灶的硬度，较常用的超声弹性成像评分法判断病灶良恶性更客观，剪切波弹性成像为生物弹性重构提供了很好的基础研究。都为判断乳腺病灶的良恶性提供新的检查指标，将大大提高早期乳腺癌的检出率，需要接受活检以确定良恶性的患者数也将大大减少，对临床早期发现病变有着重要的意义。虽然现有技术还需要进一步完善，不同组织内部的弹性系数重叠性这个问题无法由上诉技术避免，但无论如何弹性成像技术的不断发展弥补了传统超声的不足，并将不断被临床广泛使用。
参考文献
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［5］智慧,肖晓云,杨海云,等.弹性应变率比值在乳腺实性肿物良恶性鉴别诊断中的价值初探［J］.中华超声影像学志,2009,18(7):589-591.
医学超声成像的基本原理范文6
关键词：诊断；医学影像学；X线；CT； 影像核医学
一、X线在疾病诊断的应用
1895年伦琴发现的X射线在二十世纪被医学界广泛应用。X线成为诊断和治疗方面最有效的手段。它以绝对的可靠性引导着医师的诊治。普通放射诊断是现代医疗机构确诊病人患病的重要手段。今天，每一个有声望的医院无论大小，都要有一个X线部门，并备有做疾病诊断和治疗所用的设备和装置。
医院配置X线装置后内部器官的检查也迅速采用了X线技术。由于X线可被不致密的器官或骨予以部分阻断，故在X线片上可将软部分识别。肺部检查又扩大了其应用范围，在支气管和肺中的异物，能借此找到其准确的所在部位。胸部X线检查成了临床检查的常规，现已在学校和军队中发现了上千个早期无症状的结核病例。X线检查在大多数的重复健康检查中成为必要的措施。骨和关节的放射学也取得了巨大的成就。普放诊断还应用在脊髓体和椎间盘疾病病理分析，齿部的X线摄影，肾和其他结石以及病理性钙化的X线诊断等方面。
主治医师通常让病人做的诊断检查是透视或照相。透视是使X线透过人体被检查部位并在荧光屏上形成影像。优点是能够看到心肺、横膈及胃肠等活动的情况，同时还可以转动患者，做多方面观察，以显示病变及其特征，便于分析病变的性质，多用于胸部及胃肠检查。因此，在术前病人一般都需要进行透视检查，观察多系统的器官。检查人身体机能是否适合手术。对于某一特定部位的检查不仅可以观察病灶，同时也能够观察病变与周围的关系。
照相亦称为摄影或摄片，X线通过人体后使受检部位在胶片上显影，利用了X线的穿透性和对胶片的感光作用。这种影像诊断方法比较昂贵，但可留作永久记录，便于分析对比、集体讨论和复查比较。然而它的缺点是不能显示脏器活动状态。一张照片仅反映一个（即照相位置）。因此摄片可适应于各系统、器官疾病，如头颅、脊椎及腹部等部位的检查。要根据病人的病情选择适当的诊断方法。普放诊断原理主要依据X线成像原理。它与X线的性质、人体组织密度和厚度有关，X线能穿透人体是由X线的性质所决定的。X线成像原理是：X线的基本特性和人体组织器官密度与厚度之差导致各个不同密度的组织相邻排列，吸收及透过X线的量不同，产生透视或照片上的影像。凡是密度大的部分（例如骨骼）吸收X线最多，通过X线很少，故在照片上显出白色影像；反之，密度较小的部分（例如空气或是软组织）在照片上出现黑色影像。这使X射线技术立即为外科所采用，用于骨折、骨病的诊断及异物的识别。医院配置X线装置后内部器官的检查也迅速采用了X线技术。由于X线可被不致密的器官或骨予以部分阻断，故在X线片上可将软部分识别。肺部检查又扩大了其应用范围，在支气管和肺中的异物，能借此找到其准确的所在部位。胸部X线检查成了临床检查的常规，现已在学校和军队中发现了上千个早期无症状的结核病例。X线检查在大多数的重复健康检查中成为必要的措施。骨和关节的放射学也取得了巨大的成就。普放诊断还应用在脊髓体和椎间盘疾病病理分析，齿部的X线摄影，肾和其他结石以及病理性钙化的X线诊断等方面。
二、CT在疾病诊断中的应用
CT影像不同于普通的X线影像，它是一种数字化的影像，医疗应用中已经相当普遍。已成为很多疾病诊断的重要手段。
（1）普通扫描（平扫） 系不使用对比剂的常规扫描，扫描范围通常从肺尖到肺底，也可根据定位片所见，进行选层扫描。对多数胸部病变，乎扫能满足诊断要求。
（2） 增强扫描通常是在平扫的基础上进行，为以静脉快速注射含碘对比剂后再进行的扫描，包括动态增强扫描和CT灌注扫描。主要用于鉴别病变为血管性或非血管性、明确纵隔病变与心脏大血管的关系、了解病变的血供情况，帮助鉴别良、恶性病变等。
（3）高分辨力扫描高分辨力CT扫描技术为薄层扫描及高分辨力算法重建图像的检查技术。主要用于病灶的微细结构，对弥漫性肺间质病变及支气管扩张的诊断具有突出效果，它是常规扫描的一种补充。
（4）多层面CT扫描系X线管一次旋转过程中同时获得4、8或16层面图像数据的成像系统，可对肺部病灶进行多方位观察，且具有肺结节分析功能、肺支气管成像、肺含气量测定及支气管仿真内镜功能等。
三、影像核医学检查在疾病诊断中的应用
影像核医学是核医学三大组成部分之一，主要用于脏器显像或功能测定。核医学显像的基本原理是：口服或静注放射性示踪剂，使之进入人体后参与体内特定器官组织的循环和代谢，并不断放出射线，在体外用专用探测仪器追踪探查，以数字、图像、曲线或照片的形式显示出病人体内脏器的形态和功能。显像特点：方法简单、灵敏、特异、安全无创（病人所受辐射剂量低于一次X摄片所受剂量）、结果准确、可靠，在临床和基础研究中的应用十分广泛。核医学显像仪主要是单光子发射型计算机断层显像仪（SPECT）和正电子发射计算机断层显像（PET），近两年相继推出了诊断级多层螺旋CT与SPECT或PET混合型机型，加快了核医学分子影像的发展进程。作为一种无创伤检查手段，核医学显像一方面通过高分辨、高清晰的活体断层图像，显示各器官组织及肿瘤的生理和病理的功能及代谢情况，另外还可从体外对人体内的代谢物或药物的变化进行定量、动态检测，而成为肿瘤、心脑血管等疾病诊断和疗效评价的有效方法。
