三、超声仪器的成像原理

图1-4是超声成像系统的结构示意图，主要部件包括超声换能器、处理器和显示屏，而处理器内包含负责激发换能器、放大接收信号、时间增益补偿（time gain compensate，TGC）和处理输出信号的电子元件。将超声脉冲波发射到体内，遇声阻抗不同的界面时产生回波，但仍有大部分能量穿过界面继续向前传播，达到第二界面时又产生回波，并仍有部分能量继续向前传播。将回波信号依次接收、放大，并在荧光屏上显示不同时间接收到的不同幅度脉冲波形或不同亮度的光点。根据脉冲发出至回波到达换能器所用的时间t，可以计算出传播的距离x，即x=Ct/2。

超声回波信号有三种基本显示模式：①A型（amplitude modulation）：幅度调制。探头以固定位置和方向发射和接收声波，接收信号经放大后显示为不同幅度的脉冲波形，即A型信号。目前，A型超声临床上已很少用到，但却是包括B型超声在内的其他扫描模式的基础。②B型（brightness modulation）：亮度调制。B型超声图是对一系列A型信号的进一步处理，即将超声回波信号进行灰度调制，以亮度表示回波的强弱。组织中某一部位的回波越强，图像上对应的亮度愈亮。纵轴表示深度，再配以声束的扫描，横轴表示声速扫描方向，即可得到复合B型图像（图1-5）。超声内镜系统显示的是复合B型图像。根据反射回声的强弱，人体组织可分为无回声、低回声、等回声、高回声。例如肾脏，肾包膜呈线状高回声，肾皮质呈低回声，肾髓质（肾锥体）较肾皮质回声更低，呈放射样排列，肾窦呈长椭圆形高回声区。在超声波的传播中，衰减现象普遍存在，为了使相同声阻抗的介质显示为一致的回声，故需在超声设备中使用深度增益补偿（depth gain compensation，DGC）调节，又称时间增益补偿，使声像图深浅均匀。③M型（motion modulation）：运动调制。将回波幅度加到显示器的Z轴上作亮度调制，纵轴表示深度，如同B型。将这样的回波信号在时间上拉开，即横坐标是时间，时间基线以慢速沿轴方向移动。主要用于心脏疾病的诊断。

在超声医学诊断中，多普勒技术可用于检测心血管内的血流方向、流速和湍流程度、横膈的活动以及胎儿的呼吸等。其本质是声源与接收器在连续介质中存在着相对运动而导致回声频率发生了改变。探头工作时，换能器发出超声波，由运动着的红细胞发出散射回波，再由换能器接收此回波。当声源与接收器作相向运动时，接收器所接收的声波频率高于声源发出的频率，反之亦然。所以，当血液流向换能器时，称为正频移，彩色多普勒即显示红色，频谱多普勒显示为正向波。反之，当血液流离换能器时，称为负频移，彩色多普勒即显示蓝色，频谱多普勒显示为负向波。