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27-第27章 超声影像诊断学在风湿病学中的应用

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发表于 2008-12-15 10:38:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
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目录:, l0 _; k8 @8 p# V  F- Q2 Y  J% O
第一节 概 述
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+ w6 |) i' f4 a* b  p3 h: K: S) q* i第二节 超声影像诊断学的物理学基础
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* m2 F& K$ i: t第三节 常用超声检查方法及诊断基础. I4 X: q2 K- S" [
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第四节 超声诊断技术的新发展
* j& S! v, ^1 e& D' Z. e! _# d* z1 X0 @' e
第五节 骨骼肌肉系统的正常声像图, Z- I' n. ]9 ?! A2 r  i

, G% x) _0 C9 I% s' x; f第六节 骨骼肌肉超声检查在风湿病领域的应用
 楼主| 发表于 2008-12-16 10:40:09 | 显示全部楼层

27-1-第一节 概 述

风湿性疾病是指主要侵犯关节、肌肉、骨骼及关节周围的软组织如肌腱、韧带、滑囊及筋膜等部位的疾病。自从1949年Howry首次应用二维超声显像法得到了上臂横切面声像图,超声用于肌肉骨骼系统疾病的诊断和鉴别诊断已经有50余年的历史。而McDonald等人在1972年报道应用超声诊断Baker囊肿则开创了超声用于风湿病肌肉骨骼系统诊断的先河。从20世纪70年代末出现超声显示膝关节滑膜厚度到80年代初有超声探测关节软骨厚度及其表面状况的报道,伴随着超声在风湿病肌肉骨骼系统中越来越广泛的应用,超声影像诊断技术和风湿病临床的关系也越来越密切。1988年《北美放射临床》出版了一期肌肉骨骼超声影像专辑,强调并总结了超声在肌肉骨骼中的成像作用,认为超声作为一种无创检查法在四肢软组织肿瘤、肌肉、肌腱、滑囊、腱鞘和血管疾病及关节腔积液等方面可以作为首选。随着超声影像诊断技术的发展和改进,尤其是高频超声和彩色多普勒、能量多普勒等许多新的超声技术的出现,在过去的十余年中,肌肉骨骼超声在多方面的优越性已经使其成为诊断和随诊风湿病患者的一项成熟的影像技术。
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 楼主| 发表于 2008-12-16 10:41:47 | 显示全部楼层

27-2-第二节 超声影像诊断学的物理学基础

超声影像诊断学(diagnostic ultrasono-graphy)属于医学影像学(medical imageology)的范畴,是一门边缘学科。它吸收了当今电子学和生物工程学上的最新成就,以人体解剖学、病理学等形态学为基础,获取活体器官和组织的断面解剖图像,观察病理形态学改变,并与临床医学密切结合,从而诊断人体疾病的科学。它是继X线之后成为临床可以直观地显示人体内部器官和形态的又一重大技术进展。近年来,伴随其迅速发展,它已经与X线-CT、核素成像(ECT)、磁共振成像(MRI )构成了当今四大现代医学影像诊断学科,在临床诊断中占有重要的地位。   - m$ E& W; l+ A6 y
- ]5 }) i& V% g/ ]) p' K
       超声影像诊断学的发展历经了不足百年的历史:在20世纪40年代末,A型超声诊断仪开始用于临床,不久B型、M型和D型超声诊断仪相继问世。70年代二维灰阶B型超声诊断仪迅速发展,它们显示的均为人体内的结构形态信息,成像基础是人体内声阻抗的变化。与此同时,建立在多普勒效应基础上的,显示血流及心脏运动信息的D型超声诊断仪也开始出现,其后出现的双功能型(duplex mode)超声诊断仪便是B型与D型结合的产物,它可用同一探头既显示B型图,又可在图像中任一处取样显示其多普勒频谱。80年代出现的彩色血流显像(color flow imaging, CFI)则是在B型超声图像中,以彩色表示心脏及血管中的血液流动,故属于结构形态-生理功能型显像仪。随着科学技术的飞速发展,超声影像诊断学的新技术也不断出现。近年来经颅多普勒(TCD)诊断仪应用低频多普勒超声,通过颜部、枕部、眶部及颈部等透声窗,可以显示颅内脑动脉的血流动力学状况,因而受到临床医师的青睐。具有三维空间技术的诊断仪、高频超声、彩色多普勒能量图、超声声学造影和介入性超声等超声诊断技术的新发展为临床应用提供了更多可供选择的辅助手段,也使得超声影像诊断学越来越受到临床医师的广泛应用和重视。
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4 B6 c- P: N+ [1 h2 V* X   一、超声波的基本概念   
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0 h; P( }5 W3 Z! F; r3 m) b7 V       波动是具有激发波动的波源在弹性介质中的传播过程,它分为机械波和电磁波两大类。物体在平衡位置附近往返运动即机械振动,其在介质中的传播即为机械波。在机械波中,质点的振动方向与波的传播方向相互垂直称为横波,与波的传播方向相互平行则称为纵波。波动的实质是一种能量的传递过程。    * ^! X' R: [4 t- y
1 H* i' @2 Q* x
       声波是能够引起听觉器官出现声音感觉的机械波,它是纵波即疏密波,传播时弹性介质的质点通过稀疏和密集的变化而传播声能。由于人耳的听阈范围的声波频率为20~20,000Hz,因此,频率高于20,000Hz的声波称为超声波(ultrasound wave)。目前超声诊断常用的频率一般为1~30MHz。浅表器官与外周血管探头常用7~10MHz,冠脉内超声的探头频率可高达20~30MHz,而新近一些用于体外研究的超声探头的频率甚至达到50MHz。    4 ^& i( U; N9 Y

; y6 [, R- R8 m& E1 r      法国物理学家比埃尔•居里等于1880年发现了压电效应(piezoelectric effect),它指的是自然界中的一类晶体如石英、电气石等,当在它的一定方向上施加压力或拉力时,晶体的两侧表面即出现异性电荷;反之,晶体处于交变电场中,如电场方向与晶体压电轴的方向一致,则晶体厚度出现强烈压缩或扩张,此压力与电荷相互转换的现象即压电效应。其中,由压力(机械能)而产生电荷(电能)为正压电效应,反之则为逆压电效应。诊断用的超声波的发生就是利用逆压电效应,即将仪器产生的高频交流电信号加在压电晶体上,使晶体发生体积胀缩,推动周围介质使之振动,形成疏密波,输入的电振荡频率即为产生的超声波频率。而超声波在接收时则利用正压电效应,反射回的疏密波作用于压电晶体而产生的异性电荷,经仪器接收放大后显示在示波屏上,形成代表界面反射强弱的光点与波幅。    - h! u4 {7 P' L2 n

) ?) i; x# U8 V      描述声波的物理量包括:频率(f)指单位时间内通过介质中某点的完整疏密波的数目,以赫兹(Hz)表示,1H:即每秒振动1周。声速(c)指(超)声波在介质中单位时间内传播的距离,其快慢与介质的密度和弹性有关,并与介质的温度、压强和存在的杂质有关,与频率无关。声速在气体中较小,液体中居中,固体中最大,在体内软组织中声速近似相等。周期(T)指在传播中两个相邻的周期相同质点(即一完整波长)之间所经历的时间,即自平衡位置往返振动一次所需的时间,单位是秒,频率越高周期越短,其与频率的关系可用下面公式表示:周期=1/频率,即T=1/f。波长(λ)指声波在传播中两个相邻的周期相同质点之间的长度,即声波在一完整周期内通过的距离,单位是米。在同一介质或组织中,波长与频率成反比,即频率越高波长越短。波长、频率与声速的关系可用下面公式表示:波长=声速/频率,即λ=c/f。声能、声压与声强为衡量声波能量的指标。当声波传播至介质中某处时,原来静止的质点因受到激发开始振动而具有动能,同时因离开平衡位置而具有势能,声能即为声波质点动能和势能之和,声波传播时,介质由远而近传递振动,声能也向前传播。声压(P)即介质中有声波传播时压强与无声波传播时静压之差,相当于与超声波传播方向垂直的平面上每单位面积所承受的压力,声压与介质密度、质点振动速度和声速成正比。声强为单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的平均能量,还可以理解为单位时间内在介质中传递的超声能量或超声功率,声强与声压的平方成正比,与介质密度和声速成反比。声特性阻抗(简称声阻抗,Zc)是声波在介质中传播时所受到的阻力,它反映介质的声学特性,不同的介质有不同的声特性阻抗,其定义为介质密度(ρ)与介质声速(c)的乘积,同时也等于介质中某点的声压振幅与该点介质速度振幅之比,即Zc=p•c=Pm/Vm。% F, F& X0 l- ~- P
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   二、超声波的物理性能   
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       1.方向性    " E. W$ D) t, B/ L8 P

- m2 E8 r: ]* h' {1 o! X: T       根据几何声学原理,超声波在介质内以直线传播,有良好的方向性。超声波因其频率极高,波长很短,远小于换能器(探头压电晶体片)的直径,在传播时发射的超声波集中于一个方向,类似平面波,声场分布呈狭窄的圆柱状,声场宽度与换能器压电晶体片之大小近似,因而有明显的方向性,故称为超声束。一般在近场(接近探头处)超声束可能较换能器直径小,而在远场(距离探头稍远处)因声束有扩散而逐渐增宽。   
1 P; \; s1 D; b- b/ n
9 M: z( {2 K" A. Q2 U       2.反射与折射    ; C7 t8 ^# e& q

* v; B% i( W& F* o& R, y       超声波在传播中经过两种声阻抗不同介质的界面时,两介质的界面大小如明显大于波长,两介质的声阻抗差又大于0.1%,入射超声波的则产生反射和折射。一部分能量由界面处返回第一介质即反射(reflection),其方向同界面之间的夹角有关。另外一部分能量穿过界面进人第二介质即透射(transmission),此时声束方向可能改变(即折射),其角度大小依照折射率而定:即入射角的正弦与折射角的正弦之比等于界面两侧介质的声速之比,声能在界面处反射与透射的总值不变,与入射的能量相等,但是反射的多少则由界面前后介质的声阻差异而有所不同。两介质的声阻相差愈小,则界面处反射愈少,透入第二介质愈多;反之,声阻相差愈大,则界面处反射愈强,透人第二介质愈少。反射和折射产生的各层回波为人们提供了人体内部各层组织的信息,人们可以利用其进行超声诊断。例如:空气与人体组织间声特性阻抗差异比较大,当超声在人体内传播遇到空气(含气脏器或组织)时反射强烈,回波幅度很大,出现亮点。另外,折射声波能量减少,因而在显示屏上很难见到含气脏器或组织后方的组织。如果两介质的界面很小,大约相当于超声波的波长时,超声波将偏离原来的传播方向,绕过介质继续前进,即产生绕射。当介质为明显小于波长的微小粒子时,微粒吸收声能后再向各方向辐射声波成为新的声源,即散射(见下面)。    : L8 }. s. T* c( q8 V/ Y! M! P7 B

+ `( g- o; N+ _6 E$ U/ `       3.吸收与衰减   
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* {; r& l9 c! f0 n1 u       声波在介质中传播时,声波的能量随着传播距离的增大而逐渐减小,这种现象称为衰减,衰减规律遵从指数定律,即:I=Ioe-2ad(式中:Io为入射声波的强度,I为通过厚度为 d的物质层后声波的强度,a为衰减系数)。声波在介质中传播时其能量衰减主要包括距离衰减和吸收衰减,前者指声波在向前传播过程中因发生扩散、反射、折射和散射等而使声能随着传播距离的增大而逐渐减弱的现象。这种情况下,声波的总能量并不减少,只是转移到别的方向上了。在声波穿过介质时,由于“内摩擦”或所谓的“粘滞性”而使声波的振幅逐渐减低,介质对声能的此种作用即为吸收,而这种在介质中传播时出现的衰减则称为吸收衰减,它使声波的总能量减少。超声波在生物介质中的吸收程度主要依赖于介质特性和超声的频率,总体说来,介质中含水量越大,超声波吸收越少;超声的频率越高,吸收越大。各种不同的组织都有不同的声衰减特征,在医学超声中,对衰减的研究有助于了解内部组织的病变,作出有价值的超声诊断。      u1 F. V8 c+ G% Z

3 X2 X7 N! Z7 P- O      4.散射与背向散射    / t2 A7 S# ?1 y9 r) q! {" `

3 p5 L! {' q9 h, S. [" U      当超声波束遇到大于波长的、声阻不同的组织界面时,仪器通过接收反射波来显示图像。但如果超声波束遇到远远小于声波波长且声阻不同的界面时会产生散射,其能量向各方向辐射,而其中朝向探头方向(与入射波呈180°夹角)的散射波称为背向散射或后散射(backscatter)。散射时探头接收到的散射回声强度与入射角无明显关系,人体内构成超声散射界面的主要有红细胞和脏器内微小组织结构。    # ?1 N% v) D  a  H+ o; A
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       5.多普勒效应(Doppler effect)   
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# [2 H- d6 A2 |$ ], Z       这是奥地利物理学家Doppler在观察星球运动时发现的,当星球与地球之间存在相对运动时,所接收到的光波频率会与发射频率出现差异,由此频率差异(频移)可推算出相对运动的速度。人体内可作为运动体的主要有心脏、血管壁和血流等,多普勒超声主要用来检测这些脏器和血流的运动状况,以达到非侵入性检测体内生理状态的目的。如超声用于血流测定时,多普勒诊断仪可截取红细胞的后散射能量信号,根据频移大小计算出血液流速和血流量。多普勒超声包括频谱多普勒(spectral Doppler)和彩色多普勒(color Doppler),前者在观察血流方向和速度上有重要意义,后者则能显示血流方向、速度、动态、有无反流和分流等多种信息。/ g! b% o+ {$ T8 ?/ q5 ^5 Z9 P

  ?( U( i0 G& f! Y   三、超声诊断仪的原理和基本结构   
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3 j, x: u7 L6 j$ l7 q7 l/ U9 z      超声波通过人体组织内的不同声学特性、不同大小或不同运动状态的界面时,会产生不同的超声反射、背向散射或频移。超声诊断仪的工作原理即是向被检人体组织发射超声波,并将被人体组织界面反射或后散射的回波加以接收,检出其物理参量的变化,然后以合理的方式在显示器上显示、记录,供医生诊断分析。   
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       超声诊断仪的基本结构由探头、基本电路、显示系统和记录系统组成。   
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: W6 s, G- s/ Z1 V       1.探头   1 B& m  l$ }( i5 ]
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      在超声诊断仪中,同时具有超声发射和接收作用的部件称为探头。它将电振荡变为超声,穿透人体组织,是探头的发射作用;将人体组织返回的超声回波变为电信号,馈送至接收电路,是探头的接收作用。仪器的性能,如灵敏度、分辨力、伪像的大小与探头都有关,探头是超声诊断仪的关键部件,其基本结构包括换能器、壳体、电缆和其他部分。其中换能器是探头的功能件,具有发射和接收超声波的功能,因其完成电声能量之间的相互转换而称为换能器。换能器由聚焦件、匹配层、压电振子(此为核心部件)和背衬块组成。超声换能器的结构和形式很多,依据晶片的形状分为圆形、矩形、球面形或聚焦形,依据晶片的个数分为单晶片快速机械扫描、双晶片或三晶片旋转扫描、多晶片电子扫描等。目前使用比较多的是多晶片电子扫描,包括线阵型探头(由多个晶片排列成线性阵列,在电子开关的控制下按一定的时序受到激励,发射超声束,同时按一定的时序接收回声)和相控阵式探头(每一晶片在电子延迟线路的控制下,受到等级差时序延迟激励信号的激发,使叠加声束一定的角度偏移,而接收回波则以相反的时序工作)。其他结构的作用分别是:壳体担负支撑、屏蔽、封闭和保护换能器的功能,电缆则起联接换能器和插件作用。   
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, S5 N2 X3 ]5 [2.基本电路   
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超声诊断仪有采用连续波的,也有采用脉冲波的,由于脉冲检测技术不仅能对回声界面进行定位,还能消除很强的发射信号对反射信号的影响,具有比较高的灵敏度,因此,临床上应用的超声诊断仪除连续波多普勒技术外,都是采用脉冲式的。
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      3.显示器    6 N+ u/ Y0 H  e: E% [" S' J7 {

% U% {) o' s9 Y- q# O9 A1 c6 h% ?       显示器是用来显示超声回声信号的最终信息的,常用的显示器是采用阴极射线管(CRT)。其工作基本原理是:用电场(示波管)或磁场(显像管)把阴极发射的聚焦电子束按照某种关系控制其运动方向(偏转),依次轰击不同部位的荧光粉使之发光,由这些光点组成一幅图像。荧光屏上的发光点是组成图像的基本单元,称为像素。光点的明暗对比的表现力用灰阶表示。因此,像素、灰阶和线性(扫描)是显示器表达图像质量的三要素。此外,电子束轰击荧光屏产生光点的维持时间取决于荧光粉的余辉时间。对于扫描慢的成像方式要用长余辉荧光粉的CRT才能保持图像的连续性。对中短余辉的CRT要采用够快的重复扫描才能维持无闪烁的图像。每秒25帧以上的扫描速度成像称为实时图像。显示器要求显示图像清晰、层次分明、优美逼真。常用亮度、对比度及灰度和分辨力来评估图像的质量。亮度指垂直于光束传播方向上单位面积的发光强度。对比度指画面上最大亮度和最小亮度之比,显示器的最大对比度约30:1。灰度是画面上亮度的等级差,等级差越多,即灰度越多,图像层次越丰富,感觉越柔和。分辨力是图像清晰程度的标志,对于电子束显示器来说,常用一定显示面积上的扫描像素数目(即像素密度)来衡量。在一定显示面积上,光点越小,扫描的线数越多,分辨力越好。高分辨力显示器的扫描线数可达5000行左右,光点的直径小于20üm,比头发丝还细,而一般显像管的光点直径为0.5~0.8mm。    9 o/ N8 q5 _' W4 H/ n, B4 `" L

0 W, b3 L$ o9 R8 I5 m  ~; u       4.记录系统   
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      超声诊断除直接观察CRT荧光屏上显示的图像外,还需要把荧光屏显示的图像、信号和资料记录下来,以供进一步分析研究、会诊、追踪对比及日后的参考总结用。记录方法有照相记录、光线扫描记录器(光纤记录器)、视频图像记录器、录像机和电脑图像存储等。   
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   四、超声诊断仪的分类    ' P) E7 d- I' k4 l

* V* ^& [. v# b       超声诊断仪的种类比较多,而且互有交叉,国内外均未统一。可以按照发射、接收、控制扫查方法及显示回声方式和空间不同进行分类。   
5 M. G1 S1 J$ C
, N' y5 L) B8 W8 q( Q% n      1.按照发射超声的方式分类   
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      分为连续发射法和脉冲发射法,而脉冲发射法常和反射法联合应用,也称脉冲反射法,是现在超声诊断仪采用最多的方法。   
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      2.按接收声能的方式分类    ! ~+ D/ f& a4 k5 z
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      反射法:利用探头发射的超声在人体组织内传播过程中,遇到声阻抗不同的界面方式反射时,再由同一探头接收,将声能变为电信号,经过处理,在荧光屏上显示出来。透射法:应用两个探头,一发一收,一个探头发射的超声穿透人体组织器官后,再由另一个探头接收并显示出来。   ( i) @% ~: w9 W5 F# Q
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       3.按控制扫查的方式分类    - A! ]" M- o$ i2 V" }
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       手控式:所用探头为单或双探头,操作时以手固定,移动探头,在皮肤上直接或经水囊进行扫查,如A型或 M型超声诊断法。机械式:用机械方法(有的用小型计算机控制)驱动换能器,为经水或油质的间接扫查法。电子式:用电子线路控制的快速扫查法,又分为线阵(将数十至数百个晶片排列成一行,由电子开关控制,高频的电脉冲依次通向单个或数个晶片分组的工作阵元而发射超声,为方形扫查)、相控阵(将数百个晶片按雷达相控阵原理,以电子控制,先后激励各工作阵元而改变声束方向,呈扇形扫查)、凸阵(介于线阵和相控阵之间,晶片按凸形的弧形排列,可实行扇形扫查)和环阵(由7片或更多直径不同的同心圆环晶体组成,可以动态聚焦,进行扇形扫查)几种扫查方法。   
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       4.按显示回声的方式分类     a" J/ r: w$ X; Q) [4 T) \

& I2 n! }; Y& ^# _* j: n      (1)超声示波诊断法:此即A型诊断法,常用于测量界面距离、脏器径值及鉴别病变的性质,为最早兴起和使用的超声诊断法,目前已多为其他方法取代。   # ~# R9 D4 T' O# q5 [

1 y$ j7 D4 p  M1 }      (2)二维超声显像诊断法:即B型诊断法,将回声信号以光点的形式显示出来,为辉度调制型(brightness modulation),回声强则光点亮,反之则弱,光点随探头的移动或晶片的交替轮换而移动扫查,因此是二维空间显示,故称二维法。    , S7 D7 s8 S* J2 ~/ I
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      (3)超声光点扫描法:在辉度调制型中加人慢扫查锯齿波,使回声光点从左向右自行扫描,故称M型(motion type)诊断法,是B型诊断法中的一种特殊显示方式,常以此法探测心脏,即通称的M型超声心动图。   ; p! [( h: y' O8 e( L' Q& Z) e6 a
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      (4)超声频移诊断法:即D型(Dopplertype)诊断法,通称多普勒超声,应用多普勒效应原理,当超声发射体(探头)与反射体之间有相对运动时,回声频率有所改变,此种频率变化即频移,频移的程度与相对运动的速度成正比,距离近则频率增加,远则频率减少,其增减的数字可由检波器检出,用不同类型的仪器可以不同方式显示出多普勒信号和多普勒曲线图。   3 S, _5 M" K5 U# m; u4 Y, _0 W
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      以上4种显示方式在一台仪器上可以有双重或多重显示,多以B型或D型为主,可参考其他型回声作出诊断,也可有复合显示,即荧光屏的同一空间位置上显示有B型和D型。    6 \- W$ l4 r% T: ^* D' [
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       5.按显示的空间分类   
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3 d6 \8 u, S3 r* V# b       一维超声诊断法:如 A型或 M型诊断法,探头只探测组织的某一条线,显示的波形代表一维空间。二维超声诊断法:如B型,D型诊断法,所显示的是组织的一个切面。三维超声诊断法:目前应用计算机图像处理技术在二维成像基础上进行三维重建,显示出立体图像,即三维超声诊断法。    5 F+ Y) c& b+ y0 w# R5 b" V6 y/ K
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   五、影响超声检查分辨性能的几个因素   
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       1.显现力与波长   
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( ]; |2 M# z/ M( T2 g6 n1 T       声波在介质中传播时,超声波束遇到大于波长的、声阻不同的组织界面时,超声波反射回探头形成回声,仪器接收反射波经过滤波、检波等处理后转为视频信号,显示图像;而遇到小于波长且声阻不同的界面时会产生散射,不易探及回声。能探及回声而发现的物体最小直径即为超声的显现力(discoverable ability)。从理论上看,最大的显现力是波长的 1/2,频率越高,波长越短,能探及的物体越小,其显现力越高;反之则较低。    - m+ k+ _. f. R' _

' N! `5 v$ C4 d+ o' f9 U1 I       2.纵深分辨力与脉冲宽度   
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: @9 s7 p, o5 i! i       分辨力是指超声波检查时能在荧光屏上被分别显示为两点的最小距离,依据方向不同可分为纵深分辨力(depth resolution)与横向分辨力(lateral resolution),两者均属于空间分辨力。前者指声束穿过之介质中能被分辨为前后两点的最小间距,与发射脉冲宽度(即持续时间)有关,即只有当脉冲宽度小于两点的间距时,两点回波之间有一间隔,才能在示波屏上形成两个独立的光点。另外,因为频率高者脉冲较窄,反之较宽,故频率高低间接影响纵深分辨力。   ' Z0 R" c* W; ~; a; `7 ~

' F+ X- g3 [2 v8 O       3.横向分辨力与声束直径   
: M8 j. w% p! X5 `' a( u; I. ?; C' |1 r3 T8 U* J
       横向分辨力是指与声束垂直的直线上,能在荧光屏上被分别显示为左右两点的最小距离。距离大小与声束之宽窄及发射声束的数量密切相关:发射声束的数量越多,横向分辨力越好,反之则较差;当声束直径小于两点的间距时,此两点即可分别显示,反之则变为一点。在超声检查时,横向分辨力差者,可将不在同一条线上的周围结构同时显示出来,致使单层结构变为多层结构,使图像观察增加一些困难。另外在横向上直径较小的缺损可因孔径小于声束,图像上两侧缘回声相互连接,合二为一,不能发现,常导致误诊。可以通过提高超声频率,减小扩散角,使声束变窄来改善分辨力;或利用焦点区域声束狭窄的特点,应用多点聚焦、全程聚焦和连续聚焦等技术显示超声图像,使不同深度和层次的解剖结构显示得更清晰,因而在观察某一深度的结构时,避开周围组织的杂乱反射,获得清晰的图像,便于临床诊断。自从出现电子聚焦的相控阵探头、相阵探头和凸形探头后,声束的截面成为矩形,就有了侧向分辨力,它是指与声束垂直的直线上能被分别显示的两个目标的最小距离,即探头长轴方向的分辨力,而短轴方向的分辨力称为横向分辨力。   4 _7 o" ?% q. C* G

& t; n' s, r; w: i; v      4.透入深度与频率   
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6 [3 U  C, E7 n      由上面所述,在一定范围内频率越高,其显现力与分辨力越好,显示组织的结构也越清晰。但是,随着频率的提高,超声波在介质中的衰减也越显著,故透人深度亦大为减小,因此,在选择频率时应根据情况而定:一般对部位表浅、范围较小的病变(如皮肤、皮下组织和周围血管等)不需要透人太深者,可用高频(如7 . 5MHz以上)超声,以清楚显示其形态和结构;而对范围较大、前后径较长的病变(如肝脏、妊娠子宫和腹部肿瘤等),则需要用较低频率(如 2~3 . 5MHz)的超声,以利于观察其轮廓、性质及其与周围脏器的关系。随着超声探头的不断改进,超声探头从原来的单频、多频、多频变频发展到现在的超宽频带探头,结合影像融和技术和扩展信号处理等技术,使超声图像的质量得到不断提高。超宽频带探头频率范围通常在1.8~12MHz之间,它能同时发射频带范围内不同频率的超声,并同时接收频带范围内所有频率的信号,通过影像融和技术将低频信号的远场图像和高频信号的近场图像选择性接收并融和成一幅图像,使二维图像更加清晰。同时,由于一个探头能覆盖多个探头的频率,因此无需更换探头,只需要调节融和频率和选择不同的融和方式,即使检查不同患者也可获得高质量和高分辨力的图像。   
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# [, h7 l! K1 B/ s       5.脉冲重复频率(pulsed repeated frequency, PRF或fpR)   
" d" y4 q8 k& b
: N  t- d+ y% g0 R  J       是指每秒超声脉冲群发射的次数,它不同于超声发射频率,后者是指每秒钟内超声振荡的次数,即探头的频率。在超声仪器中,超声发射频率一般为数MHz,而脉冲重复频率只有数kHz。超声换能器在发出一组超声脉冲波后,需经过时间延迟(Td)后才发出下一组超声脉冲,因此超声的脉冲重复频率为:fpR=1 /Td。* d% [2 r+ m* M) v+ q
! F1 w. i8 K5 }: Q/ @
       6.时间分辨力    , I' g3 ]; ~+ _9 u9 J0 X
3 p7 J2 o% h1 K! L
      是指获得图像信息的时间间隔的长短。对于超声成像时间分辨力的要求,往往取决于生理变化的速度,以达到对生理现象进行实时观察的目的。时间分辨力在声学理论上是有极限的,用公式表示如下:nrf ≤c/2(其中n为扫描线数,r为探测深度,f为帧频,c为声速)。
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 楼主| 发表于 2008-12-16 10:43:01 | 显示全部楼层

27-2-第二节 超声影像诊断学的物理学基础

超声影像诊断学(diagnostic ultrasono-graphy)属于医学影像学(medical imageology)的范畴,是一门边缘学科。它吸收了当今电子学和生物工程学上的最新成就,以人体解剖学、病理学等形态学为基础,获取活体器官和组织的断面解剖图像,观察病理形态学改变,并与临床医学密切结合,从而诊断人体疾病的科学。它是继X线之后成为临床可以直观地显示人体内部器官和形态的又一重大技术进展。近年来,伴随其迅速发展,它已经与X线-CT、核素成像(ECT)、磁共振成像(MRI )构成了当今四大现代医学影像诊断学科,在临床诊断中占有重要的地位。   # B% f! d# H; u+ P% H
1 e$ J: G7 s" t
       超声影像诊断学的发展历经了不足百年的历史:在20世纪40年代末,A型超声诊断仪开始用于临床,不久B型、M型和D型超声诊断仪相继问世。70年代二维灰阶B型超声诊断仪迅速发展,它们显示的均为人体内的结构形态信息,成像基础是人体内声阻抗的变化。与此同时,建立在多普勒效应基础上的,显示血流及心脏运动信息的D型超声诊断仪也开始出现,其后出现的双功能型(duplex mode)超声诊断仪便是B型与D型结合的产物,它可用同一探头既显示B型图,又可在图像中任一处取样显示其多普勒频谱。80年代出现的彩色血流显像(color flow imaging, CFI)则是在B型超声图像中,以彩色表示心脏及血管中的血液流动,故属于结构形态-生理功能型显像仪。随着科学技术的飞速发展,超声影像诊断学的新技术也不断出现。近年来经颅多普勒(TCD)诊断仪应用低频多普勒超声,通过颜部、枕部、眶部及颈部等透声窗,可以显示颅内脑动脉的血流动力学状况,因而受到临床医师的青睐。具有三维空间技术的诊断仪、高频超声、彩色多普勒能量图、超声声学造影和介入性超声等超声诊断技术的新发展为临床应用提供了更多可供选择的辅助手段,也使得超声影像诊断学越来越受到临床医师的广泛应用和重视。
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   一、超声波的基本概念   
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0 x, O' k& \! `/ y6 \( h5 u       波动是具有激发波动的波源在弹性介质中的传播过程,它分为机械波和电磁波两大类。物体在平衡位置附近往返运动即机械振动,其在介质中的传播即为机械波。在机械波中,质点的振动方向与波的传播方向相互垂直称为横波,与波的传播方向相互平行则称为纵波。波动的实质是一种能量的传递过程。    8 w+ M9 \" i/ z) @) [$ A
1 P% c, S7 b, s. @
       声波是能够引起听觉器官出现声音感觉的机械波,它是纵波即疏密波,传播时弹性介质的质点通过稀疏和密集的变化而传播声能。由于人耳的听阈范围的声波频率为20~20,000Hz,因此,频率高于20,000Hz的声波称为超声波(ultrasound wave)。目前超声诊断常用的频率一般为1~30MHz。浅表器官与外周血管探头常用7~10MHz,冠脉内超声的探头频率可高达20~30MHz,而新近一些用于体外研究的超声探头的频率甚至达到50MHz。    7 H7 ]. `; k- G& ^1 O6 Y

0 @1 a  g4 z- T; ^0 n: ?  J      法国物理学家比埃尔•居里等于1880年发现了压电效应(piezoelectric effect),它指的是自然界中的一类晶体如石英、电气石等,当在它的一定方向上施加压力或拉力时,晶体的两侧表面即出现异性电荷;反之,晶体处于交变电场中,如电场方向与晶体压电轴的方向一致,则晶体厚度出现强烈压缩或扩张,此压力与电荷相互转换的现象即压电效应。其中,由压力(机械能)而产生电荷(电能)为正压电效应,反之则为逆压电效应。诊断用的超声波的发生就是利用逆压电效应,即将仪器产生的高频交流电信号加在压电晶体上,使晶体发生体积胀缩,推动周围介质使之振动,形成疏密波,输入的电振荡频率即为产生的超声波频率。而超声波在接收时则利用正压电效应,反射回的疏密波作用于压电晶体而产生的异性电荷,经仪器接收放大后显示在示波屏上,形成代表界面反射强弱的光点与波幅。    & Q% k: ^5 T" m7 j4 N* o% v8 y; V+ n

+ k7 ^$ H4 k& n; I- p      描述声波的物理量包括:频率(f)指单位时间内通过介质中某点的完整疏密波的数目,以赫兹(Hz)表示,1H:即每秒振动1周。声速(c)指(超)声波在介质中单位时间内传播的距离,其快慢与介质的密度和弹性有关,并与介质的温度、压强和存在的杂质有关,与频率无关。声速在气体中较小,液体中居中,固体中最大,在体内软组织中声速近似相等。周期(T)指在传播中两个相邻的周期相同质点(即一完整波长)之间所经历的时间,即自平衡位置往返振动一次所需的时间,单位是秒,频率越高周期越短,其与频率的关系可用下面公式表示:周期=1/频率,即T=1/f。波长(λ)指声波在传播中两个相邻的周期相同质点之间的长度,即声波在一完整周期内通过的距离,单位是米。在同一介质或组织中,波长与频率成反比,即频率越高波长越短。波长、频率与声速的关系可用下面公式表示:波长=声速/频率,即λ=c/f。声能、声压与声强为衡量声波能量的指标。当声波传播至介质中某处时,原来静止的质点因受到激发开始振动而具有动能,同时因离开平衡位置而具有势能,声能即为声波质点动能和势能之和,声波传播时,介质由远而近传递振动,声能也向前传播。声压(P)即介质中有声波传播时压强与无声波传播时静压之差,相当于与超声波传播方向垂直的平面上每单位面积所承受的压力,声压与介质密度、质点振动速度和声速成正比。声强为单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的平均能量,还可以理解为单位时间内在介质中传递的超声能量或超声功率,声强与声压的平方成正比,与介质密度和声速成反比。声特性阻抗(简称声阻抗,Zc)是声波在介质中传播时所受到的阻力,它反映介质的声学特性,不同的介质有不同的声特性阻抗,其定义为介质密度(ρ)与介质声速(c)的乘积,同时也等于介质中某点的声压振幅与该点介质速度振幅之比,即Zc=p•c=Pm/Vm。* b6 G  m7 N( ?+ D( [

$ q# n: k8 O( x% N1 |( o! \. e   二、超声波的物理性能    * }( k# e* p' k6 i
$ u: n* V6 N: y2 V
       1.方向性   
2 n' _+ F: D# V6 u
2 E8 Z7 R# _2 ]% W& p' a6 X       根据几何声学原理,超声波在介质内以直线传播,有良好的方向性。超声波因其频率极高,波长很短,远小于换能器(探头压电晶体片)的直径,在传播时发射的超声波集中于一个方向,类似平面波,声场分布呈狭窄的圆柱状,声场宽度与换能器压电晶体片之大小近似,因而有明显的方向性,故称为超声束。一般在近场(接近探头处)超声束可能较换能器直径小,而在远场(距离探头稍远处)因声束有扩散而逐渐增宽。   
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+ K2 N, \9 Y2 n0 e3 ?* ~" r9 V       2.反射与折射   
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       超声波在传播中经过两种声阻抗不同介质的界面时,两介质的界面大小如明显大于波长,两介质的声阻抗差又大于0.1%,入射超声波的则产生反射和折射。一部分能量由界面处返回第一介质即反射(reflection),其方向同界面之间的夹角有关。另外一部分能量穿过界面进人第二介质即透射(transmission),此时声束方向可能改变(即折射),其角度大小依照折射率而定:即入射角的正弦与折射角的正弦之比等于界面两侧介质的声速之比,声能在界面处反射与透射的总值不变,与入射的能量相等,但是反射的多少则由界面前后介质的声阻差异而有所不同。两介质的声阻相差愈小,则界面处反射愈少,透入第二介质愈多;反之,声阻相差愈大,则界面处反射愈强,透人第二介质愈少。反射和折射产生的各层回波为人们提供了人体内部各层组织的信息,人们可以利用其进行超声诊断。例如:空气与人体组织间声特性阻抗差异比较大,当超声在人体内传播遇到空气(含气脏器或组织)时反射强烈,回波幅度很大,出现亮点。另外,折射声波能量减少,因而在显示屏上很难见到含气脏器或组织后方的组织。如果两介质的界面很小,大约相当于超声波的波长时,超声波将偏离原来的传播方向,绕过介质继续前进,即产生绕射。当介质为明显小于波长的微小粒子时,微粒吸收声能后再向各方向辐射声波成为新的声源,即散射(见下面)。   
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3 n- ]9 o" L# |7 E# Z( C, _3 F0 W       3.吸收与衰减    $ h2 d9 N& p  @1 a8 C

! \  x7 b0 {4 G% j. I, G8 J       声波在介质中传播时,声波的能量随着传播距离的增大而逐渐减小,这种现象称为衰减,衰减规律遵从指数定律,即:I=Ioe-2ad(式中:Io为入射声波的强度,I为通过厚度为 d的物质层后声波的强度,a为衰减系数)。声波在介质中传播时其能量衰减主要包括距离衰减和吸收衰减,前者指声波在向前传播过程中因发生扩散、反射、折射和散射等而使声能随着传播距离的增大而逐渐减弱的现象。这种情况下,声波的总能量并不减少,只是转移到别的方向上了。在声波穿过介质时,由于“内摩擦”或所谓的“粘滞性”而使声波的振幅逐渐减低,介质对声能的此种作用即为吸收,而这种在介质中传播时出现的衰减则称为吸收衰减,它使声波的总能量减少。超声波在生物介质中的吸收程度主要依赖于介质特性和超声的频率,总体说来,介质中含水量越大,超声波吸收越少;超声的频率越高,吸收越大。各种不同的组织都有不同的声衰减特征,在医学超声中,对衰减的研究有助于了解内部组织的病变,作出有价值的超声诊断。   
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      4.散射与背向散射   
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      当超声波束遇到大于波长的、声阻不同的组织界面时,仪器通过接收反射波来显示图像。但如果超声波束遇到远远小于声波波长且声阻不同的界面时会产生散射,其能量向各方向辐射,而其中朝向探头方向(与入射波呈180°夹角)的散射波称为背向散射或后散射(backscatter)。散射时探头接收到的散射回声强度与入射角无明显关系,人体内构成超声散射界面的主要有红细胞和脏器内微小组织结构。   
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       5.多普勒效应(Doppler effect)    0 g/ V/ b+ f. W

: n2 r* A1 G9 J" Y! B. r/ r; ]2 A' f       这是奥地利物理学家Doppler在观察星球运动时发现的,当星球与地球之间存在相对运动时,所接收到的光波频率会与发射频率出现差异,由此频率差异(频移)可推算出相对运动的速度。人体内可作为运动体的主要有心脏、血管壁和血流等,多普勒超声主要用来检测这些脏器和血流的运动状况,以达到非侵入性检测体内生理状态的目的。如超声用于血流测定时,多普勒诊断仪可截取红细胞的后散射能量信号,根据频移大小计算出血液流速和血流量。多普勒超声包括频谱多普勒(spectral Doppler)和彩色多普勒(color Doppler),前者在观察血流方向和速度上有重要意义,后者则能显示血流方向、速度、动态、有无反流和分流等多种信息。7 l- f  u& W. g+ i' A
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   三、超声诊断仪的原理和基本结构    / Y  Y! z6 K. a1 f7 O* _* s, r

' X0 e% z) V  P7 W- l" `      超声波通过人体组织内的不同声学特性、不同大小或不同运动状态的界面时,会产生不同的超声反射、背向散射或频移。超声诊断仪的工作原理即是向被检人体组织发射超声波,并将被人体组织界面反射或后散射的回波加以接收,检出其物理参量的变化,然后以合理的方式在显示器上显示、记录,供医生诊断分析。   
2 [) R2 I/ r) e/ o, b0 W, B& f% q% H: w) v2 s
       超声诊断仪的基本结构由探头、基本电路、显示系统和记录系统组成。   
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       1.探头   
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      在超声诊断仪中,同时具有超声发射和接收作用的部件称为探头。它将电振荡变为超声,穿透人体组织,是探头的发射作用;将人体组织返回的超声回波变为电信号,馈送至接收电路,是探头的接收作用。仪器的性能,如灵敏度、分辨力、伪像的大小与探头都有关,探头是超声诊断仪的关键部件,其基本结构包括换能器、壳体、电缆和其他部分。其中换能器是探头的功能件,具有发射和接收超声波的功能,因其完成电声能量之间的相互转换而称为换能器。换能器由聚焦件、匹配层、压电振子(此为核心部件)和背衬块组成。超声换能器的结构和形式很多,依据晶片的形状分为圆形、矩形、球面形或聚焦形,依据晶片的个数分为单晶片快速机械扫描、双晶片或三晶片旋转扫描、多晶片电子扫描等。目前使用比较多的是多晶片电子扫描,包括线阵型探头(由多个晶片排列成线性阵列,在电子开关的控制下按一定的时序受到激励,发射超声束,同时按一定的时序接收回声)和相控阵式探头(每一晶片在电子延迟线路的控制下,受到等级差时序延迟激励信号的激发,使叠加声束一定的角度偏移,而接收回波则以相反的时序工作)。其他结构的作用分别是:壳体担负支撑、屏蔽、封闭和保护换能器的功能,电缆则起联接换能器和插件作用。    : M# a1 z( O5 y  T( R% R# g

; J" k: Z% M+ E" J$ U+ u2.基本电路   
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超声诊断仪有采用连续波的,也有采用脉冲波的,由于脉冲检测技术不仅能对回声界面进行定位,还能消除很强的发射信号对反射信号的影响,具有比较高的灵敏度,因此,临床上应用的超声诊断仪除连续波多普勒技术外,都是采用脉冲式的。
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$ R# o9 O5 j6 d, j  O      3.显示器   
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$ n6 Y& W! ?0 {. @% A       显示器是用来显示超声回声信号的最终信息的,常用的显示器是采用阴极射线管(CRT)。其工作基本原理是:用电场(示波管)或磁场(显像管)把阴极发射的聚焦电子束按照某种关系控制其运动方向(偏转),依次轰击不同部位的荧光粉使之发光,由这些光点组成一幅图像。荧光屏上的发光点是组成图像的基本单元,称为像素。光点的明暗对比的表现力用灰阶表示。因此,像素、灰阶和线性(扫描)是显示器表达图像质量的三要素。此外,电子束轰击荧光屏产生光点的维持时间取决于荧光粉的余辉时间。对于扫描慢的成像方式要用长余辉荧光粉的CRT才能保持图像的连续性。对中短余辉的CRT要采用够快的重复扫描才能维持无闪烁的图像。每秒25帧以上的扫描速度成像称为实时图像。显示器要求显示图像清晰、层次分明、优美逼真。常用亮度、对比度及灰度和分辨力来评估图像的质量。亮度指垂直于光束传播方向上单位面积的发光强度。对比度指画面上最大亮度和最小亮度之比,显示器的最大对比度约30:1。灰度是画面上亮度的等级差,等级差越多,即灰度越多,图像层次越丰富,感觉越柔和。分辨力是图像清晰程度的标志,对于电子束显示器来说,常用一定显示面积上的扫描像素数目(即像素密度)来衡量。在一定显示面积上,光点越小,扫描的线数越多,分辨力越好。高分辨力显示器的扫描线数可达5000行左右,光点的直径小于20üm,比头发丝还细,而一般显像管的光点直径为0.5~0.8mm。    + _+ F4 T  p! I2 Y9 v* q% `

% H2 d9 O1 [8 I$ B# K. e3 E       4.记录系统   
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      超声诊断除直接观察CRT荧光屏上显示的图像外,还需要把荧光屏显示的图像、信号和资料记录下来,以供进一步分析研究、会诊、追踪对比及日后的参考总结用。记录方法有照相记录、光线扫描记录器(光纤记录器)、视频图像记录器、录像机和电脑图像存储等。   
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   四、超声诊断仪的分类    2 F  I; Q/ J. N9 Y; O
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       超声诊断仪的种类比较多,而且互有交叉,国内外均未统一。可以按照发射、接收、控制扫查方法及显示回声方式和空间不同进行分类。   
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/ M  x3 j: A5 d8 m5 B5 G8 h      1.按照发射超声的方式分类   
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      分为连续发射法和脉冲发射法,而脉冲发射法常和反射法联合应用,也称脉冲反射法,是现在超声诊断仪采用最多的方法。   3 S$ v: J8 @- u3 f9 Z
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      2.按接收声能的方式分类    2 a5 u" s; y" p, _4 k

# P4 d9 }) d2 E/ b2 p      反射法:利用探头发射的超声在人体组织内传播过程中,遇到声阻抗不同的界面方式反射时,再由同一探头接收,将声能变为电信号,经过处理,在荧光屏上显示出来。透射法:应用两个探头,一发一收,一个探头发射的超声穿透人体组织器官后,再由另一个探头接收并显示出来。   
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+ Y% l0 y& \- w1 ^- ]# ?+ `       3.按控制扫查的方式分类    3 r! {0 e; i6 }8 `0 _" Y

" }! `4 U1 G* m# P       手控式:所用探头为单或双探头,操作时以手固定,移动探头,在皮肤上直接或经水囊进行扫查,如A型或 M型超声诊断法。机械式:用机械方法(有的用小型计算机控制)驱动换能器,为经水或油质的间接扫查法。电子式:用电子线路控制的快速扫查法,又分为线阵(将数十至数百个晶片排列成一行,由电子开关控制,高频的电脉冲依次通向单个或数个晶片分组的工作阵元而发射超声,为方形扫查)、相控阵(将数百个晶片按雷达相控阵原理,以电子控制,先后激励各工作阵元而改变声束方向,呈扇形扫查)、凸阵(介于线阵和相控阵之间,晶片按凸形的弧形排列,可实行扇形扫查)和环阵(由7片或更多直径不同的同心圆环晶体组成,可以动态聚焦,进行扇形扫查)几种扫查方法。    3 K: X, c+ u7 f5 D

3 t/ \/ V; T# n6 ?6 u       4.按显示回声的方式分类   + o/ }/ b. Q5 k5 X$ I" z: S
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      (1)超声示波诊断法:此即A型诊断法,常用于测量界面距离、脏器径值及鉴别病变的性质,为最早兴起和使用的超声诊断法,目前已多为其他方法取代。   ) I5 T% I3 S4 x1 G5 ~
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      (2)二维超声显像诊断法:即B型诊断法,将回声信号以光点的形式显示出来,为辉度调制型(brightness modulation),回声强则光点亮,反之则弱,光点随探头的移动或晶片的交替轮换而移动扫查,因此是二维空间显示,故称二维法。    % e: o6 T9 Z- U( E+ c
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      (3)超声光点扫描法:在辉度调制型中加人慢扫查锯齿波,使回声光点从左向右自行扫描,故称M型(motion type)诊断法,是B型诊断法中的一种特殊显示方式,常以此法探测心脏,即通称的M型超声心动图。   
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      (4)超声频移诊断法:即D型(Dopplertype)诊断法,通称多普勒超声,应用多普勒效应原理,当超声发射体(探头)与反射体之间有相对运动时,回声频率有所改变,此种频率变化即频移,频移的程度与相对运动的速度成正比,距离近则频率增加,远则频率减少,其增减的数字可由检波器检出,用不同类型的仪器可以不同方式显示出多普勒信号和多普勒曲线图。   7 V0 m7 s- {: }7 M, _
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      以上4种显示方式在一台仪器上可以有双重或多重显示,多以B型或D型为主,可参考其他型回声作出诊断,也可有复合显示,即荧光屏的同一空间位置上显示有B型和D型。    . U7 Q, v8 i( W6 `2 O
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       5.按显示的空间分类    / R( Z/ i/ K( W  P4 o% Q, T3 u
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       一维超声诊断法:如 A型或 M型诊断法,探头只探测组织的某一条线,显示的波形代表一维空间。二维超声诊断法:如B型,D型诊断法,所显示的是组织的一个切面。三维超声诊断法:目前应用计算机图像处理技术在二维成像基础上进行三维重建,显示出立体图像,即三维超声诊断法。    3 L/ a& t, f4 A. O! f$ @

/ R; @% n* Q( }3 K   五、影响超声检查分辨性能的几个因素   
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       1.显现力与波长    ) O! D2 ?% T4 ]8 C

2 t5 H" O! s9 Y1 d( S. x7 P" g( C2 Z% x       声波在介质中传播时,超声波束遇到大于波长的、声阻不同的组织界面时,超声波反射回探头形成回声,仪器接收反射波经过滤波、检波等处理后转为视频信号,显示图像;而遇到小于波长且声阻不同的界面时会产生散射,不易探及回声。能探及回声而发现的物体最小直径即为超声的显现力(discoverable ability)。从理论上看,最大的显现力是波长的 1/2,频率越高,波长越短,能探及的物体越小,其显现力越高;反之则较低。   
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. i& }. L% Q* z* p, s# y       2.纵深分辨力与脉冲宽度   
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       分辨力是指超声波检查时能在荧光屏上被分别显示为两点的最小距离,依据方向不同可分为纵深分辨力(depth resolution)与横向分辨力(lateral resolution),两者均属于空间分辨力。前者指声束穿过之介质中能被分辨为前后两点的最小间距,与发射脉冲宽度(即持续时间)有关,即只有当脉冲宽度小于两点的间距时,两点回波之间有一间隔,才能在示波屏上形成两个独立的光点。另外,因为频率高者脉冲较窄,反之较宽,故频率高低间接影响纵深分辨力。   ! W) M9 a8 [1 ~! \$ L7 H

$ T5 j1 ?8 |# z6 h8 G$ R) T# F       3.横向分辨力与声束直径    & `& [' i8 k. \  O0 Y7 N

; V% G0 O$ ]$ K: {/ N  E# a' L" `4 V       横向分辨力是指与声束垂直的直线上,能在荧光屏上被分别显示为左右两点的最小距离。距离大小与声束之宽窄及发射声束的数量密切相关:发射声束的数量越多,横向分辨力越好,反之则较差;当声束直径小于两点的间距时,此两点即可分别显示,反之则变为一点。在超声检查时,横向分辨力差者,可将不在同一条线上的周围结构同时显示出来,致使单层结构变为多层结构,使图像观察增加一些困难。另外在横向上直径较小的缺损可因孔径小于声束,图像上两侧缘回声相互连接,合二为一,不能发现,常导致误诊。可以通过提高超声频率,减小扩散角,使声束变窄来改善分辨力;或利用焦点区域声束狭窄的特点,应用多点聚焦、全程聚焦和连续聚焦等技术显示超声图像,使不同深度和层次的解剖结构显示得更清晰,因而在观察某一深度的结构时,避开周围组织的杂乱反射,获得清晰的图像,便于临床诊断。自从出现电子聚焦的相控阵探头、相阵探头和凸形探头后,声束的截面成为矩形,就有了侧向分辨力,它是指与声束垂直的直线上能被分别显示的两个目标的最小距离,即探头长轴方向的分辨力,而短轴方向的分辨力称为横向分辨力。   
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      4.透入深度与频率    . n: W0 j4 Z* I+ E: O' E* P( b! y

* H( O- V0 v% C( C0 U9 @* ~      由上面所述,在一定范围内频率越高,其显现力与分辨力越好,显示组织的结构也越清晰。但是,随着频率的提高,超声波在介质中的衰减也越显著,故透人深度亦大为减小,因此,在选择频率时应根据情况而定:一般对部位表浅、范围较小的病变(如皮肤、皮下组织和周围血管等)不需要透人太深者,可用高频(如7 . 5MHz以上)超声,以清楚显示其形态和结构;而对范围较大、前后径较长的病变(如肝脏、妊娠子宫和腹部肿瘤等),则需要用较低频率(如 2~3 . 5MHz)的超声,以利于观察其轮廓、性质及其与周围脏器的关系。随着超声探头的不断改进,超声探头从原来的单频、多频、多频变频发展到现在的超宽频带探头,结合影像融和技术和扩展信号处理等技术,使超声图像的质量得到不断提高。超宽频带探头频率范围通常在1.8~12MHz之间,它能同时发射频带范围内不同频率的超声,并同时接收频带范围内所有频率的信号,通过影像融和技术将低频信号的远场图像和高频信号的近场图像选择性接收并融和成一幅图像,使二维图像更加清晰。同时,由于一个探头能覆盖多个探头的频率,因此无需更换探头,只需要调节融和频率和选择不同的融和方式,即使检查不同患者也可获得高质量和高分辨力的图像。   
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       5.脉冲重复频率(pulsed repeated frequency, PRF或fpR)    ; V" f8 R) q# ^) i3 S; j5 E

; ^! ]# D& ?9 U# d# q4 @, Q! |       是指每秒超声脉冲群发射的次数,它不同于超声发射频率,后者是指每秒钟内超声振荡的次数,即探头的频率。在超声仪器中,超声发射频率一般为数MHz,而脉冲重复频率只有数kHz。超声换能器在发出一组超声脉冲波后,需经过时间延迟(Td)后才发出下一组超声脉冲,因此超声的脉冲重复频率为:fpR=1 /Td。
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# l, s* [; G. o! a6 P/ \9 `2 l       6.时间分辨力    5 L( ?% o# }6 K2 X# ?9 F

0 X" q! ^- N( T      是指获得图像信息的时间间隔的长短。对于超声成像时间分辨力的要求,往往取决于生理变化的速度,以达到对生理现象进行实时观察的目的。时间分辨力在声学理论上是有极限的,用公式表示如下:nrf ≤c/2(其中n为扫描线数,r为探测深度,f为帧频,c为声速)。
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 楼主| 发表于 2008-12-16 10:44:41 | 显示全部楼层

27-3-第三节 常用超声检查方法及诊断基础

此处主要介绍目前风湿性疾病中常用的二维超声成像和多普勒血流成像方法。其中,二维超声诊断法是超声诊断的主要与基本的方法,通过获得探察对象的不同二维切面图,直观显示组织与病变的声学特征变化,是超声诊断的重要渠道。彩色多普勒血流图须叠加在二维图像上才具有结构和方位信息,而多普勒频谱法也须在二维图像上取样,才能更好大了解血流回声来源。
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4 s( }$ j. W& X! V& O# c% T   一、二维(B型)超声显像法    ! V* E* @1 n, z: q# Z4 p
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       1.工作原理与诊断基础    ; R- ~: h9 v; w! o7 O' [

( e( }9 A! _1 p6 x% |& R' `      (1)B型超声诊断法的工作原理是发射脉冲进入人体,然后接收各层组织界面的回声信息,从超声波与生物组织相互作用的声信息中提取所需要的医学信息。当利用超声诊断仪向人体组织中发射超声波,遇到各种不同的物理界面时,便产生不同的反射、散射、折射和吸收衰减的信号差异,将这些信号差异加以接收、放大和信息处理,应用辉度调制显示法显示各种可供分析的二维图像,从而进行医学诊断。   
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      (2)B型超声的诊断基础在于人体组织不同的声学特性:超声在介质中传播时遇到有界面即发生反射,反射率之大小与界面前后两种介质声阻的差异多少有密切关系。人体有各种不同的组织,结构复杂,其声学特征有很大不同。根据声阻相差大小与组织结构内部均匀程度等,将人体组织、器官等的声学类型分为以下四种:①无反射型:包括所有液性物质(如血液、脓液、胆汁、腹水和尿液等)质地均匀、内无声阻相差异的界面,其反射系数为零,故超声经过时,在相应区域无反射波,在提高灵敏度(加大增益)时仍然如此。此反射类型是液体的特点,故称无回声区或液性暗区。由于反射少,吸收也少,声能能很好地透射与传导,故在其后壁处反射有增强现象。如心脏内的血液和胆囊内的胆汁。②少反射型:在比较均匀的实质块中,超声经过时,反射较少,且幅度较低,故用通常灵敏度检查时,在相应区域回声较少或为暗区,但如提高灵敏度时,原被抑制的反射显示出来,呈现密集的光点,此即少反射型或低回声区。如肝脾实质组织等。③多反射型:在结构杂乱的实质物体中,超声经过时,反射较多且强,低灵敏度检查时已有多个光点,当提高灵敏度时,光点更加密集,回声强度亦增大,此即多反射型或高回声区。如肝脾包膜及其内管道系统等结构。④全反射型:在软组织与含气组织(如肺、肠腔等)交界处,界面前后声阻相差3000多倍,反射系数为99.9%,即近于全部反射,不能透过第二介质。此时声波在此界面与探头反射面间往返振荡,可形成有一定间距的多次反射,或为杂乱的强反射,界面后的组织则无法显示,故称全反射型。如肺气、肠气等。   
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! _& n3 B9 I: }/ p       2.与成像有关的物理因素    ) J  I" B2 Z) Z+ E3 L5 D
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      与成像有关的物理因素包括以下四项:   
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9 m8 p- {$ l# o      (1)镜面反射与轮廓显示:任何大于声束与波长的解剖界面均呈镜面反射模式,人体中各脏器的表面、大血管、骨皮质等均属于大界面。反射回声的振幅不仅与界面两侧声阻抗差别大小有关,而且与入射角关系更大,即同样条件下,入射角越大,反射回声的振幅越小,而当入射角大于12°时,回声轴偏离入射声轴24°,常不能返回声源而造成“失接收”现象,可使界面轮廓显示不清。   
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: O7 g& U2 u. G  d7 {* ]      (2)后向散射与内部结构的显示:各脏器或组织内部的细小结构形成的小界面呈散射模式,其中仅有一小部分散射波返回声源即所谓的后向散射回声。如果这些返回的信号中有部分的排列位置使返回的“微小回声”产生集合,将产生一个可被探测的信号,此即为实质组织图像中见到的低度和中度灰阶回声产生的机制。但需注意:光点并不能代表在组织内的一个解剖学上明确的结构,图像和组织间有的只是间接关系,散射回声并不取决于这些小结构与超声声束在方位上的关系。软组织的灰阶回声基本上是由于组织的非连续性而发生声学特性改变所引起。由于从软组织到筋膜面的结缔组织存在密度和声阻抗的改变,故能显示出各种器官的包膜、肌肉层及血管壁等,各种器官内纤细的结缔组织的实质性结构是形成散射的基础,从而产生典型的软组织类型的灰阶回声。同一组织可有完全不同的灰阶显示,如脂肪组织可表现为强或低回声,其区别取决于分布脂肪组织中纤维组织的量和结构状态,即具有结构的脂肪比贮存脂肪的灰阶要强。另一方面,在某些情况下,甚至非常密集层次的结缔组织可以表现为相对低回声,如腹膜后纤维化病变,见到增厚纤维组织则为低回声,这可能与声束的衰减和结构的各向异性有关。   
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, l5 k) p8 z% b6 w8 `6 m      (3)组织的衰减特性和后方回声:超声在组织内的衰减是由多种因素造成的,除声束的远场扩散、界面反射和散射使其声能衰减外,介质的吸收起主要作用。介质的吸收包括介质的粘滞性、导热性和弛豫性。新近大量实验研究证明,生物组织吸收几乎全是由于大分子引起,其中主要是蛋白质,含量高则吸收也高,而蛋白质中又以胶原蛋白吸收最为显著,凡胶原蛋白含量高的韧带、肌腱和纤维组织等吸收更多的声能,人体组织中以水的吸收系数最小,骨骼和气体的吸收系数最大。吸收系数由大到小依次排列为:体液、血浆、血液、稠厚脓液、脂肪、肝、肾、肌肉、纤维组织、钙化或结石、骨骼、气体等。近来研究证明,超声图像上的后方回声形成与前方组织的衰减值大小有密切关系。即当折射率为一定值时,则其衰减比(m)的大小可出现以下几种情况,表现为三种不同的后方回声:①当m>l时,即病灶内的衰减小于周围组织的衰减则出现病灶后方回声增强效应;②当m=1时,即病灶内的衰减与周围组织的衰减等值,则病灶后方回声无增强效应;③当M< l时,即病灶内的衰减大于周围组织的衰减显著时则病灶后方出现声影。另外,实验表明,圆球形病灶周围组织有无散射体的存在是出现后方回声增强效应的必备条件。故在腹腔内肠道周围的病灶,由于缺乏散射体,往往难以判断其后方回声。病灶内组织与其周围组织的声速差别与后方回声无密切关系,但与病灶侧边声影有关。综上所述,声像图中病灶后方回声的状态,在一定程度上反映了病灶内相对的衰减特性。故在声像图的分析中,除应注意其形态学特征外,后方回声所反映的组织学特性也是一项不可忽视的重要指标。   
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1 F* Q* B( h  y5 M      (4)组织界面两侧的声速差别与侧边声影:超声在人体组织内传播,当遇到界面两侧声速不等时声束经过界面而产生折射,依据折射定律,即sinθ1/sinθ2=υ1/υ2(其中υ1和υ2分别为两种介质的声速,θl和θ2分别为入射角和折射角),折射角随界面两侧声速之比而定。当υ1>υ2时,则θl<θ2,声速在远端扩散,如在实质性脏器中出现的液性病灶的侧边声影形成内收状。此外,在折射角大于临界角时所造成的全反射形成两界面间平行状的侧边声影,其典型情况见于胎头两侧所形成的平行状侧边声影。    & ^: w8 q5 p# Y3 g& [/ n: X7 Z5 G$ b

1 H* I( j$ e; V" m9 l      因此,了解以上超声图像形成有关的物理和组织声学因素是正确识别和分析图像的必要的基础知识。   
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      3.检查方法    5 g6 v, O7 n' N+ M3 G' o

- _8 k7 a# o: d* r      超声成像的探测方法有两种:即直接探测法和间接探测法,前者指探头与受检者皮肤或粘膜等直接接触,是最常用的探测方法;而后者指探头与人体之间灌入液体或插入水囊、Proxon耦合(延迟)块等使超声从发射到进入人体有一时间上的延迟。   
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. c- Y$ ~" ~' j" w      因探测部位不同,可相应地采取各种体位,如仰卧位、左/右侧卧位、俯卧位和坐位等,无一定的限制。    " o3 J9 P5 h6 m" y3 k

+ E/ _% F; h1 ?' O" S      B超检查常用的扫查平面有:纵向扫查-纵切面(矢状切面):即扫查面与人体长轴平行。横向扫查-横切面(水平切面):即扫查面与人体长轴垂直。冠状面扫查-冠状切面(额状切面):即扫查面与人体额状面平行。斜向扫查-斜切面:即扫查面与人体长轴呈一定角度。另外,在B超诊断中,为了描述和记录病灶在体表投影的方位和距离,常需要利用身体的某些解剖标志作为基准,如在超声图像上标出肩峰、胫骨、胫骨结节等,成为超声图像的标识。   
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       4.图像分析和伪像的识别   
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# X! r* ~$ G' y0 T: M- \      (1)回声的描述和命名:人体被测脏器与病灶的切面声像图是由不同界面的回声构成的,对其回声的命名主要包括以下几方面:①按照回声强弱的命名:根据图像中不同灰阶将回声信号分为强回声(高回声)、等回声(中等回声)、低回声(弱回声)及无回声,而回声强弱的一般以该脏器正常回声为标准或将病灶部位的回声与周围正常脏器回声强度作比较来确定。②按照回声分布的命名:根据图像中光点的分布情况分为均匀或不均匀、密集或稀疏,在病灶部的回声分布可用均质或不均质来表述。③按照回声形态的命名:光团:回声光点聚集呈明亮的结团状,有一定的边界;光斑:回声光点聚集呈明亮的小片状,其大小在0.5cm以下,边界清楚;光点:回声呈细小的点状;光环:回声光点排列呈圆环形;光带:回声光点排列呈带状或线状。④按照病灶后方回声的描述:在某些球性病灶后方出现的回声即回声增强效应、侧边声影、中心声影等。⑤按照某些特殊征象的描述:在一些情况下,人们将某些病变声像图形象化地命名以强调这些征象,如用“靶环征”、“牛眼征”形容某些病灶中心为强回声而周围为圆环状低回声,而周围的低回声也称为晕圈或声晕。   
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      (2)图像分析的内容:①分析形态轮廓是否正常:如脏器的轮廓有无局部膨出、边界的回声是否清晰等,这在病变性质的鉴别上有重要意义。②分析内部回声是否正常:包括组织内部回声的强弱、器官和肿块的内部微细结构的散射回声光点的粗细和多少(它反映微细结构的情况)、内部回声均匀程度及正常结构的变化(如受压、移位、扩大、增多、减少或消失及管腔的扩张或瘪陷)等,这些均对诊断有帮助。③分析后壁及后方回声:以此帮助判断病变组织的性质。由于人体各种正常组织和病变组织对声能吸收衰减不同,表现为后壁及后方回声增强或减弱效应乃至形成后方声影。如衰减系数低的含液性的囊肿或脓肿,就出现后方回声增强,而衰减系数高的纤维组织、钙化、结石及气体等,则在其后方形成声影。另外,某些质地均匀而衰减系数高的实质性病灶,内部可完全表现为低回声,在声像图上酷似液性病灶,但无后壁及后方增强效应可资鉴别。④分析周围回声强度来协助判断病变组织的性质:如在膨胀性生长的病变周围呈现较均匀性增强或血管挤压移位,而浸润性生长的病变的周围可有回声强弱不均或有血管走向的中断。⑤分析血管分布及血流参数如血管的分布、走向、多少、粗细、形态及血流等,协助对脏器或肿块性质进行鉴别。⑥根据病变组织的毗邻关系,或毗邻脏器/组织的受压、被推移等情况判断肿块的来源。⑦根据脏器或组织活动度及活动规律的改变判断病变的性质:正常脏器、器官和组织均有一定的活动规律,当出现病理改变时,脏器活动的受限常提示炎性粘连、癌性浸润或外伤;内部回声的流动和漂浮表示为液性;而滚动的强回声则是结石存在的证据。   
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( H( f/ [8 A8 B2 C+ I8 R7 @6 @      (3)伪像的识别和利用:在超声成像中会出现多种伪像,即超声成像过程中所致的图像伪差(或伪回声),它的形成主要与三种因素即超声传播中某些物理因素、仪器质量及调节因素和由人体组织内某些正常结构及生理因素有关。常见的伪像包括:①混响:超声垂直射到平整的界面而形成声束在探头与界面之间来回反射,出现等距离的多条回声,其强度逐渐减弱,称多次反射。由多次反射和(或)散射而使回声延续出现的现象则为混响(reverberation)伪像。如当声束遇到镜面型大界面且在界面下方为液性无回声暗区时,即产生混响效应,而使大界面上方各层回声成为倒影映入液性无回声区中,似乎其内有实质结构。②多次内部混响:超声在靶内来回反射,造成多次内部混响形成彗尾征(comet tail sign),利用此征象可识别宫内节育环。③切片厚度伪像(slice artifact):或称部分容积效应(partial volume effect),是由于声束宽度较宽(即超声切面图的切片厚度较厚)引起,这种伪像出现在胆囊内形成胆泥样图像称为假胆泥,其与胆泥鉴别方法是让病人改变体位,假胆泥不会向重力方向移动。④旁瓣伪像(slide lobe artifact):是由旁瓣的反射造成,在结石和肠气等强回声两侧呈现“狗耳”样或“披纱”样图像。⑤声影:在单次扫查成像中,由于前方有强反射或声衰减很大的物质存在,以致在其后方出现超声不能达到的纵向条状无回声区,称为声影(acoustic shadow),利用此征象可识别结石、钙化灶及骨骼的存在。⑥后方回声增强:在单次扫查成像中,当前方病灶或器官的声衰减很小时,如果在其后方有足够的散射体存在,则其后方回声强于同深度的周围组织,此称为后方回声增强(enhancement of behind echo),以此可鉴别液性与实质性病变。⑦折射声影:在单次扫查成像中,超声从低声速介质进入高声速介质,当入射角超过临界角时,产生全反射,以致其后方出现声影,见于球形结构两侧后方或器官两侧边缘,呈细狭纵向条状无回声区,此应与紧随强光点后方的小结石声影区别。⑧镜面伪像:在横膈回声的两侧出现对称的两个肿块回声,其中表浅的一个来自肿块的直接回声,是实像;另一个较深的肿块回声是由横膈把超声反射到肿块,肿块回声沿原路经过横膈再次反射回探头,并由探头接收到的,是虚像。虚像在时间上落后于实像,落后值恰巧等于肿块到横膈的超声传播时间,因此声像图出现横膈两侧对称的两个肿块回声,类似的伪像称为镜面伪像(mirror artifact)。⑨棱镜伪像:上腹部横切面声像图皮下脂肪和腹膜外脂肪呈棱形,在超声传播中可能产生棱镜效应,出现棱镜伪像(prism artifact)使肠系膜上动脉、腹主动脉等出现重复图像。⑩声速失真:通过低声速结构的回声接收到得晚,而通过高声速结构的回声接收到得早,结果使图像失真,平整的表面变成不平整,甚或使小结构不能显示。   
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       5.常见的病理性声像图特征    ) d+ ^& N: s% y0 [% l$ s' y

, l3 a* f8 S# g      (1)囊性与实质性病变:由于超声对液性与实质组织有显著的超声图像差别,因而对囊性与实质性病变有良好的鉴别能力,具有很大的临床应用价值。两者的差别见表27一1。+ J3 e: Y, |* k1 k6 b8 U

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( f, D4 A- y7 a1 }% H: }2 s% F: ?      (2)均质性与非均质性病变:在实质性病变中根据内部结构均匀或不均匀,表现为均质性与非均质性图像。前者呈现为均匀一致的低回声、等回声或强回声,边界也可清晰完整,透声性好的后方也有增强效应;而后者则呈现复杂的回声结构,强回声、低回声和无回声可混合存在。   * j! y) r: `; n
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      (3)钙化性与含气性病变:由于钙化物的声速及密度均显著增大,故与周围软组织形成的界面反射显著增强,如骨骼、结石、钙化病灶等表现为极亮的强回声和浮雕状前缘,后方伴清晰的声影等特征。气体的声速及密度较软组织明显降低,其界面反射也最强,同样表现为强回声,其后则有混浑声影,又由于气体最富流通变化,故在静止观察时可发现强反射随脏器的蠕动、呼吸活动或体位变化而迅速活跃变化。   " Z# [$ r. L0 L1 e2 E9 f. \$ l. F
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      (4)炎性与纤维性病变:根据组织病理变化的特点,急性炎症早期以水肿为主,则局部回声减低,透声性增强;脏器肿胀,径线值增大;血管新生进入炎症区及其他的渗出、小区坏死等变化使界面数增多而使回声增多与增强。慢性炎症组织修复过程使纤维组织增加,回声增多、增粗或呈带状分布不均。    6 I+ y/ F+ q& }* X. E; v

$ J& x1 \* Y/ X      (5)良性与恶性病变:虽然目前所有的超声仪还不能达到细胞水平的诊断,但可通过病变后组织结构变化所致的界面反射和吸收衰减特性不同,判断组织内部大体病理变化。一般说来,良性病变质地均匀,界面单一,故回声均匀、规则,其肿块形态较规则,边缘回声光滑完整,内部为中等强度均匀或不均匀回声,后方回声呈轻度或无衰减,或有增强效应,而其周围组织则表现为反应性改变。而恶性病变由于生长快,伴出血、变性,肿瘤内组织界面复杂不均匀,表现为不规则回声结构,其块形态常不规则,边缘回声不光滑或断续,内部为低弱回声,部分可增强,分布常不规则,后方回声通常衰减很大,而其周围组织则呈浸润性改变。但需注意的是,超声对病变性质的诊断只是根据物理界面特性的规律作出诊断,并无病源上的特异性。另外在分析声像图时还应当注意排除超声特性(所用仪器的频率、脉冲宽度、焦点区和扫描方式等)、电子学方面(对信号的压缩和各种后处理技术)和组织学方面(覆盖组织的影响、正常组织的变异、伪像和假性病灶等)这三方面因素的影响。    ; ~# A# t/ x- M% J( |8 B
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   二、多普勒血流成像    1 E. k6 u" L, g0 z

. o" a1 t" x$ Y) A- Q      1.工作原理与诊断基础   
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      (1)用于临床诊断的多普勒血流仪大致可分为三类:彩色多普勒血流成像仪、脉冲多普勒血流仪和连续多普勒血流仪。其中连续多普勒血流仪主要用于心脏及大血管疾病的诊断,而骨与关节疾病中主要使用前两类。三者工作原理类似,均基于多普勒效应,只是在对多普勒信号的提取、处理和显示方法上有所不同。彩色多普勒血流成像仪是在B型成像基础上,获取位于某切面上各点的血流频移信号,通过自相关处理技术,经彩色处理器编码并在彩色显示器上显示为不同的颜色及明暗度。通常使用红色表示朝向探头的血流,蓝色表示背离探头的血流,色彩越明亮,表示血流速度越高;反之,色彩越暗淡,表示血流速度越低。脉冲多普勒血流仪和连续多普勒血流仪均属于频谱多普勒血流仪。它们分别获取某一点上和某一线上的血流频移信号,通过快速傅立叶变换分析处理,以音频和频谱的方式进行显示。其中,脉冲多普勒血流仪发射的是脉冲波,发射和接收信号由同一块晶体完成,并使用距离选通接收器控制取样深度(部位),由于取样定理的限制,它所探测的血流信号频率必须低于尼奎斯特频率(即1/2脉冲重复频率),因此该方法限制了高速血流的探测。而连续多普勒血流仪发射的信号连续不间断,发射和接收使用不同的晶体,故所反映的是整个声束通道上所有血流信号的总和,但因其能准确显示人体内各种高速血流的方向、速度与性质,所以广泛用于心血管疾病的诊断中。   
* Q4 D. ]6 k4 }" V/ O9 H! G
7 J6 R; U* p2 u# n3 X/ ?- n      (2)多普勒成像方法的诊断基础在于人体内血流的不同状态。   
7 A$ y0 }0 L# E8 y' r4 ]9 _4 y  @) s; t4 V1 w/ _
       当血流在一相对封闭、内径相似的管道中前进时,其速度剖面的特征是:中心处血流最快,边缘处血流最慢,由中心向边缘处血流速度依次递减,管道中相邻处血流速度相差很小,各行其道,无干扰回旋现象,称为层流。多普勒频谱表现为离散度小、光带窄细、且与零线之间有一空窗的曲线。音频单一、悦耳,彩色多普勒表现为颜色单纯、中心鲜亮、旁侧依次变暗的清晰图像。   
5 e5 @6 o4 M1 \$ Q' N' t. E: \. U* s, z6 q* v4 ^8 C/ _
       当血流通道内有狭窄时,其流线将发生改变,即狭窄处流线集中,而进入宽大的管腔时流线会放散,其中部分流线继续前进,速度较快,部分流线偏向旁侧,速度减慢,甚至有的流线在角落处出现回旋现象。虽然血流速度相差较大,但其方向大致相似,这种紊乱的血流称为湍流。多普勒频谱表现为离散度大、光带变宽、光点弥散、空窗消失实填的曲线,音频复杂、粗糙。彩色多普勒表现为色彩明亮、正向血流红中带黄、负向血流蓝中带青的图像。    ' k4 q) h/ y5 u! b8 n

# w2 d6 h4 Y4 t  E3 L% D: [/ |      当血流通道内有狭窄时,血流通过后进入大的空腔,其流线将发生显著变异,形成许多小的旋涡,流线向前向后,方向非常杂乱,速度上也有快有慢,故称为涡流。多普勒频谱上离散度极大,不仅与零线之间的空窗消失,而且在零线上下方均有实填的光点,双向对称分布,幅度较高,血流声嘈杂、刺耳,响度亦大。彩色多普勒上表现为红、蓝、黄、绿杂乱分布,五彩镶嵌的特异图像。   0 H3 B# q5 P9 p# p

3 N" ^! @0 C: W5 C# u! |( z      当血流进入一大的空腔时,其主流方向朝前,到达空腔顶壁后,发生折返,在主流旁侧形成一相反方向的血流,此时总的看来空腔内有一形似巨大旋涡的血流,故称旋流。在彩色多普勒表现上易于识别,在空腔一侧呈红色,另一侧呈蓝色,其间界限明确互不渗透。多普勒频谱上一侧为正向、一侧为负向血流,方向相反但离散度均不大。    ! u+ J0 |, E# m) o7 U

1 R" n* [( q. G4 V9 T      2.检查注意事项   
2 T4 M# W- z. h( }' r9 R& K
& Z* F7 h, d) q5 E9 z5 d# o( `      多普勒血流成像应在B型超声扫查清晰后进行,强调扫描线及取样容积都应尽量放在血流的中心,并尽量减少声束与血流方向间的夹角。为减小误差可从不同方向进行扫查,必要时可进行角度纠正,但不主张进行大于60度角的纠正。在仪器调节方面注意以下三点:为避免出现噪音或丢失血流信息,检查时应将血流增益调节至适中程度。血流速度范围主要用于调节脉冲重复频率,提高速度范围(即脉冲重复频率)可以更准确地显示快速的血流,但这将缩短脉冲的间期,减少探查的深度,应注意两者兼顾。彩色抑制和血流滤波均用于消除彩色血流成像中的低速成分,可以减少血管壁、室壁活动及噪音的干扰,提高彩色多普勒图像的清晰度,但是要避免抑制过大或滤波过度使血流信息丢失以致影响正常血流的显示。   
3 c1 a! [* W/ {3 |$ z" i& D' c$ a
  J; m5 Q8 c! p$ t       3.观测内容与伪像识别   
- y) o8 f6 h" B3 Q1 q9 G1 e1 o& E4 y' W
      (1)观测内容   
7 m* e9 F- v3 A
; s3 G9 D7 s( \# [- @& g       1)血流时相:目前临床使用的多普勒血流成像仪大部分附有同步显示的心电图曲线,根据心电图上的位置,采用实时观察或冻结、单帧步进和电影回放等方式可明确了解血流出现的时相止点、持续时间等。   
1 i# s6 c% c& @. {# a, \0 g! [0 s9 p; D. y  x4 z% s& Z8 s
       2)血流方向:彩色多普勒上一般以正红负蓝编码方式显示血流方向,频谱多普勒上零线为基准,零线以上者为正向血流,零线以下者为负向血流。   8 A$ k' g9 s2 _- T
' z: d: Y, d& o4 r
       3)血流速度:彩色多普勒上以色彩的辉度明暗程度大致表示速度快慢,而频谱多普勒上则可通过频谱的高低准确定量测定显示血流速度。    6 w0 H6 }) y! a5 d3 O

# X6 `3 A% N8 x$ k/ L  G! }       4)血流范围:可直观(彩色血流成像)或间接(频谱多普勒连续扫查)了解血流的范围,包括从何处起始、何处终止、路径如何、宽度如何、有无改向、有无速度的突然改变等。    8 ^% ?9 [' g' \9 R" ^8 B0 Y

; G# x8 G' d% F4 l0 x      (2)伪像识别   
2 c- j" H9 v  B1 R8 E, P! O" t- w2 U6 P6 P, w6 n
       1)色彩倒错或频谱倒错:在快速血流检查时,多普勒成像常出现倒错伪像。在频谱多普勒上表现为正向(或负向)血流的峰值处方向错乱,出现于零线相反的方向。在彩色多普勒上表现为快速血流峰值处由红色变为蓝色或由蓝色变为红色,造成混乱。出现倒错伪像的原因是由于血流速度过快,频移过高,当最大频移超过脉冲重复频率(PRF)的二分之一时,超过阈限部分的频移即显示为相反方向的频谱或色彩。识别伪像的方法是改用较低的发射频率或尽可能提高脉冲重复频率,此时倒错的部分可显到正常方向或正常颜色中,而表示出真正代表血流方向的单一色彩或频谱。    9 M6 D" O7 x8 j$ B) S0 F
2 k% e. p9 R9 Q: ]
       2)壁幻影:由于心室壁或血管壁等的生理性波动可产生一些类似血流的低频移信息,在多普勒成像中可产生壁幻影。其特点是信号频移值较低,色彩暗淡而且闪烁不定;信号的颜色及辉度与邻近室壁或血管壁活动的方向和速度有关;信号出现的范围弥散,分布于心脏或血管腔的内外侧,上述特点可作为与正常的血流信号的鉴别。可以通过启用较高的彩色抑制和壁滤波水平,提高血流信号滤波的阈限,削去室壁或血管壁的低速血流活动,或用彩色边缘增强的功能,限制覆盖在实质器官区的彩色信号。    7 h) K( U. R. e4 P

) D2 q% z3 s0 G0 {4 {; G3 f      3)镜像反射:当心腔内或血管内出现较强的多普勒信号时,在其后方或侧方可能出现与腔内血流色彩相反的多普勒信号,这种现象的产生与超声的二次反射有关,临床检验时可通过改变探头在体表上放置的位置、转换声束方向、减小声束与管壁之间的夹角等消除或减弱镜像反射。  
) A8 F3 y( _: K, o1 q: L$ m- F9 O' D' C8 z
     (3)血流动力学的定量分析:多普勒血流成像是一项重要的无创性血流动力学分析工具,可简便、可靠、重复地提供血流动力学的丰富信息。其定量分析主要包括:血流容积和压力阶差的测量。
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 楼主| 发表于 2008-12-16 10:47:25 | 显示全部楼层

27-4-第四节 超声诊断技术的新发展

近10年来,随着压电陶瓷、电子技术、计算机技术、信息技术等高科技的迅速发展,超声诊断仪成像水平不断改善,使得现代超声不仅操作方便,性能可靠,更重要的是图像的质量大为提高。新技术、新方法大大扩充了超声诊断的范围和信息量,除了采用许多新型集成元件和多层印刷线路板外,还应用了下列新技术:
1 j# D0 u% M8 y0 Q8 c. n' L0 U% ^5 L: j" F2 c9 ?: j
   一、超声检查仪器所用的新技术      L/ t& k7 Q$ k5 o  M' q
5 V! X1 X0 G% }: S3 T2 H
      1.动态频率扫描    : r  u' ^7 t1 R* C1 _

$ Z' u1 x( r: Q+ j0 n      使用某一频率为主的宽频带探头,实现所谓的多频同时发射,但只选择性地从多频反射波中接收某个频率。自动转换选择器的选择频率使其在近场用高频、远场用低频,避免了单独用高频率(在体内衰减大)对深部脏器或病灶诊断上的困难。   
' @- \4 P) a# m" a/ W. M8 V+ f5 K# g9 G; }8 h
      2.实时动态聚焦   
6 J! K" H+ }) _' ^& E! p
  Q3 H4 W  B; [$ E  R) g3 O      以往的动态聚焦降低了帧频,焦点数越多,帧频越低,不同的焦点数有一个极限,一般不大于4个。而实时动态聚焦在发射时焦点是固定的,但接收时变换焦点,即一面接收,一面根据深度逐步地将焦点移向远场,使得超声波束从近距离到远距离都能变得十分纤细,横向分辨力大大提高。    & y' N" ^) @/ f/ H" o( n- R" _. G6 {

* \& y6 W0 l7 o! k      3.商密度多晶体探头   
5 I4 S5 P* f& t5 e, \
& W7 U8 H/ b+ k- v0 F2 A5 [4 C      应用高密度多晶体探头是实现电子聚焦的基础。改变施加于晶体阵元的激励脉冲的延迟量就可容易地改变焦点位置,也可实现动态聚焦。然而,其波阵面并非理想形状,实际上是一条弧形的直角锯齿曲线,导致了图像的一些失真。超高密度探头大幅度增加晶体分割数,使波阵面的平滑度接近凹面晶体,将失真控制在极小范围,从而提高了聚焦效果。   
, s: s, R% q) s2 A2 D0 f3 |! \' E' {
       4.全数字化技术    ; X9 `( o/ s4 Y* l

# j5 H/ r# {/ V& D) n      全数字化技术是当今超声诊断系统最先进的平台。其关键是用计算机控制的高性能的数字声束形成及控制系统,再与工作在射频下的高采样率A/D变换器及高速数字信号处理技术结合起来形成全数字化的核心。它包括三个重要技术即数字化声束形成技术、前端数字化或射频信号模数变换技术和宽频探头及宽带技术。   
8 @/ H% P8 O2 d' Q+ Y; S) \: x0 N5 r. @5 V8 b; K, ]8 P4 j
       5.组织谐波显像    & p* J6 L. l5 b" S: X/ S" E; ~1 x0 v

# d2 [2 z0 X8 v3 p       此为利用人体回声信号的二次谐波成分构成人体器官的图像,其基本原理是利用超宽频探头接收组织通过非线性产生的高频信号及组织细胞的谐波信号,对多频移信号进行实时平均处理,消除基频范围内引起噪音的低频成分,从而改善图像质量,提高信噪比,增强细微病变的显现力。    * o6 r, b  H0 }

1 m) y0 f( j* }+ m5 N   二、超声诊断中所应用的新技术    * g% O& `7 a0 t; @
/ g: P# J; x$ z! ~7 ~
      1.二维超声成像   
/ h' m7 M! x" N7 z7 H+ W8 E; }9 l; ]9 g1 X5 Z; X
      二维超声成像技术即通称的B型超声,是超声诊断方法中最为基础的环节,也是现代超声的主体部分。近年来随着高新超声工程技术的发展,诸如全数字化声束形成技术和信号处理技术的进展,大大提高了图像的分辨力,减少了斑点噪声,还提高了信/噪比,使其能够获取更弱的组织信号。一方面,由于在探头上应用了超高密度和超宽频带技术,采用了高效能的匹配层和强吸收力的背材,因而消除了近场干扰,故能观察表浅部位(3mm以内)的结构;另一方面,因为使用了信号处理技术使能量损失减少、穿透性增加,使得较高频率的探头能探测到深部组织。导管式腔内微型探头、管腔内无线探头等新型探头满足了临床不同检查的需要,而多声束同时接受来提高帧频等新技术的应用,显著提高了二维超声图像的细致分辨力和图像均匀性等综合性指标,为临床提供了更多、更有价值的信息。另外,还应用组织定征(tissue characterization)研究来了解组织的病理、生理状况与组织声学关系的新的成像方式如超声CT技术(sonic CT),除了能提供病变组织形态和位置的信息,还能反映其病理特征,又取得了一定的进展。   
2 |! L, L( ?7 R  d
: E2 c/ \* r1 q+ {. y       2.双功能及彩色多普勒超声血流成像   / Z. \, p! w% z0 \/ ~6 _( t  C
" X' Z9 d2 Q. e8 o- ]' G% ~
       双功能多普勒超声(duplex doppler ultrasound)技术的发展可以实时地为临床提供解剖断层形态和血流动力学信息;而彩色多普勒超声血流成像(color doppler flow imaging,CDFI)则较仅能提供一维血流信息和参数的脉冲多普勒和连续多普勒有所发展,可以进行实时二维血流成像,形象地显示血管的形态,血流的方向、流速和性质(层流或湍流等)。   
, B- G  p" d: p* F( f! q  [; Q9 `0 |
       3.彩色多普勒能量图   
+ p. W3 E$ h! y  |3 j7 B* A- g! b/ K0 {4 S; ^' a9 X* {
       彩色多普勒能量图(color doppler energy,CDE)是一种新的能量模式,是以多普勒频移的强度(幅度)为信息来源的彩色血流显示方法。其特点是克服了在常规CDFI显示中对探测角度的依赖性,同时也不会产生Alias伪像,它显示的是血液中散射体大小对应的能量信号,而且血流显示的灵敏度也较CDFI高3~5倍以上,因而有助于显示小血管极低速的血流信号。4 x1 F" F- Z6 d* C* \

( V: B. |6 U: W       4.超声声学造影    * V3 l0 W' q) b

. V! [" k! @- e1 y# F      在超声声学造影(contrast-enhanced ultra-sound)方面,多种新的经周围静脉途径的超声造影剂已研制成功,例如,造影剂Carisomes经静脉注射后,能被肝、脾淋巴结的网状内皮系统摄取,实质器官的正常部位组织成像增强,而肿瘤部位因未能摄取而呈分界明显的负性区。而SHU-508半乳糖微粒混悬液经静脉注射后,不仅能观察到肿瘤血管,而且原有彩色多普勒信号和频谱多普勒信号均明显增强。    6 i( h5 v0 O) C- H: I
6 G6 m# C6 ?5 N- {# h
       5.介入性超声   
; y+ y+ ?# {' [: x! C$ |7 y% Q5 v8 M' x$ O' z# f* C$ ]
       介入性超声(interventional ultrasound)是在超声显像基础上通过侵入性方法达到诊断和治疗的一门新技术,它是现代超声医学的一个分支。自从Holm, Goldberg等于1972年分别报道了超声引导脏器穿刺技术以来,随着超声诊断仪器的不断更新和完善,介入性超声日益取得进展,广泛用于临床。介入性超声包括内腔超声、手术中超声和超声引导穿刺技术三方面。它具有灵敏度高,图像清晰、引导准确和操作简便等优点。其中超声引导穿刺技术具有比较高的精确性,不仅可以进行超声引导穿刺细胞学检查、组织学活检和经皮穿刺造影术等诊断性检查,还可以进行超声引导下经皮穿刺引流术及药物注射等治疗性检查,不仅具有简便易行、获取样本阳性率高、疗效较仅凭触觉引导穿刺治疗更为显著的特点,还具有安全、带给患者的痛苦和不适小、并发症少、可以在门诊或床旁进行等优势,因此受到临床医生的普遍欢迎,在临床工作中得到广泛推广。   
: Y! ~. n4 ]1 X& H( ^3 Y1 p
( P& L4 y7 S! t3 q% X* Q       6.内腔超声   
0 P8 f( B0 A6 F* b- f! t) f! }3 P( w% i
       内腔超声(endoluminal ultrasound)或称内镜超声(endoscopic ultrasound),是介入性超声中的一个组成部分,包括经食管、经直肠、经阴道超声和胃镜超声,由于它可以避免气体和骨骼对超声检查的影响,同时采用更高频率的探头,故可获得非常清晰的图像。近年来,随着高频的微型探头研制成功,管腔内超声有了新发展。一种微小的带导管的超声探头,不仅可以在血管腔内应用,还被应用于许多非血管腔内的诊断,它无论在诊断还是在治疗方面都显示具有良好的应用潜力。   
6 D6 B4 d& X7 C: W( K- J7 K' h2 L* E" X* }! e+ n
       7.三维超声成像   
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       三维超声(three-dimensional ultrasound)随着计算机和超声成像技术的发展已有了新的发展。三维空间技术可以显示三个切面(纵、横和水平切面)的图像,并且可对空间所有平面的结构进行扫描、存贮和分析,能提供脏器和组织的立体影像,它使得对人体受检脏器的解剖学分析更加完善,有助于空间定位,提高空间分辨力,并可使定量分析(如对容积的测量)更精确。计算机可将收集的超声回声信息按所需要的图像进行处理、演算和重建,构成三维立体图像,因而可以提供多方位有临床意义的超声图像信息,但由于操作技术比较复杂而且检查比较费时,另外由于超声技术上固有的局限性,特别是超声具有一系列的干扰伪像存在,在它成为一个可被接受的新工具前,尚需做大量的研究工作。
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 楼主| 发表于 2008-12-16 10:47:49 | 显示全部楼层

27-5-第五节 骨骼肌肉系统的正常声像图

一、骨    $ n4 ^5 R1 ?8 N3 P3 X( Q: V

8 w7 ~9 O6 p6 o      由于骨的钙含量和弹性因素,超声在骨中的声速高于软组织将近2倍,骨的声抗较软组织高得多,纵波的衰减系数约为软组织的10倍,横波的衰减系数还高于纵波。因此,超声在骨膜和骨的表面上大部分被反射和吸收,使正常骨常常得不到完整的声像图。无论在纵向或横向扫描中,骨的声像图都表现为平直、光滑或弧形强光带回声,后方伴有声影。当成年人在病理情况下,骨骼的骨质被破坏,骨皮质变薄、断裂或完全破坏缺损时,声束易于穿透,声像图上则可显示骨骼内部的病变情况。骨膜是由致密结缔组织构成的纤维膜,包被于骨表面。成人骨膜比较薄,声像图上难以清晰显示;但是儿童骨膜较厚,部分声像图上可以显示为在强光带回声的表面一薄层强回声膜,其浅面为中等回声的肌肉组织。当发生骨膜下血肿、脓肿及恶性骨肿瘤穿破骨皮质向外生长时,骨膜被掀起并增厚,骨膜即可清晰显示出来。: G1 W( g" S' w' @& Z- E5 h, b

) I7 f+ d1 @  i/ m+ L4 n) Q' S  C   二、软骨    . Z+ K# n$ y( {  R) B9 d' T+ p

  G& @# h1 P8 s8 i0 v& h: r# q      软骨分三类,即透明软骨、弹性软骨和纤维软骨。透明软骨见于关节面软骨、肋软骨和骺软骨,由于其含胶原较多,组织的衰减明显高于其他组织,如肝、肾等。但是由于透明软骨含水较多(约占总重量的70%~75%),因此它具有自己的特征,在声像图上表现为无回声或低回声暗区,后方无回声增强效应。透明软骨的无回声暗区与囊肿或脓肿不同,囊肿和脓肿的后方有回声增强效应。另外,6个月以下的婴儿的髋关节和儿童的髌骨、大转子、胫骨结节等的骨化中心未出现前,均是软骨性的,声像图上都表现为无回声暗区。纤维软骨见于膝关节半月板、椎间盘和耻骨联合。由于基质内含有粗厚、密集的胶原纤维束,超声衰减明显高于透明软骨,因此声像图上表现为强回声。
3 R. G9 e# h: C
. \- }: [/ c$ X* G" }: n% ?   三、关节
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关节的扫查分直接和加水囊间接扫查两种方法,多采用纵向扫查,同时应用对比法对照检查两侧肢体。构成关节的基本结构包括关节面、关节囊和关节腔。关节腔为滑膜、关节软骨间的窄隙,其内充满滑液,是密闭又呈负压的腔隙。正常关节腔内仅容纳0. 13~2ml滑液。X线平片可以显示关节的全貌,包括组成关节的骨结构、关节面和关节间隙等,但对软组织结构却无法显示清楚。B超在显示关节的结构上虽然有其局限性,即只能显示关节的局部而不能显示关节的全貌,但是通过选择适当的体位和检查角度,也可以在声像图中显示出关节的骨端、关节面软骨、关节间隙、关节囊、关节囊内少许积液(如膝关节可以显示有 1~2mm的液性暗区)、韧带和肌腱等结构,上述结构均为强光带回声,在病理状态下还可显示滑膜及血管翳形成。* M" x) K. H9 @
/ C( r1 l3 _' n0 [- W# K
   四、肌肉   
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      由于肌肉的分布广泛、深浅不一和走行方向不同,扫查探头最好选择线阵探头,而其频率则应根据肌肉深浅情况来定,一般采用直接纵向和横向扫查法。纵向扫查时,由于肌肉的形状、大小不同,可呈羽状、半羽状、梭形或长方形中等回声结构,其内可见多条平行排列或斜形的强回声纹理,在强回声纹理间为低回声,其中强回声纹理是肌膜的回声,而低回声则是肌纤维的回声。部分肌肉的一端逐渐移行为肌腱,肌肉的表面或之间可见强回声的深筋膜。在横向扫查时,肌肉的横切面形状不一,表现为回声不均的结构,在低回声结构内可见密集而分布不均的斑点状强回声,肌肉之间也为强回声的深筋膜所分隔。当声束与肌纤维倾斜呈角(即不垂直)时,正常的肌肉可显示为低回声或无回声区,但其后方无回声增强效应。另外,由于声束在组织中的衰减,较深部位的肌肉也可显示为低回声区。
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, m  a5 U; D" e. E% b' Q& o   五、肌腱和韧带    : p8 \, f/ B7 H" H0 Z

9 Z0 W# e7 Q% M% a      肌腱和韧带的结构类似,均由致密结缔组织和纵向排列的胶原纤维及散在的成纤维细胞构成。由于它们通常比较浅表,与皮肤平行,呈直线走行,因此,声束与表面结构相垂直的线阵探头优于以近场模糊而侧声束过度倾斜为特征的扇形探头,而且常选择以7.5MHz以上频率为主的高频探头来检查。一般多采用直接纵向和横向扫查法,在特殊部位可用加水囊间接扫查方法以保证探头与皮肤的良好接触。高频探头能清晰地显示肌腱和韧带的回声和纤维结构,在纵向扫描中,正常的肌腱或韧带是紧密包裹的、内部是由细微的无回声线分隔开来的细密平行的线性高回声,其外形规则而光滑,应用高频换能器(如13MHz)能够清楚看到一层细的无回声区,提示肌腱周围存在包括腱鞘在内的滑液。随着探头频率的增加回声线将变得数目更多而且更细小。在横切扫描中,肌腱表现为紧密包裹的卵圆形至圆形回声点。无论在纵切还是在横切扫描中,都应当注意超声束必须与肌腱成直角,如果超声束和肌腱的夹角超过或低于90°均可以导致肌腱超声影像的人为减弱,正常的肌腱可能显示为假性低回声。这种伪像在肌腱或韧带于骨的附着点处也可见到,但是变换探头方向可消除这种伪像。, |8 q7 F0 L1 E" q# K9 y- F# f
, ^: T8 j2 Q0 {
   六、筋膜
5 {( a3 u/ P1 o  r' C+ c4 K# p/ E0 e
      浅筋膜又称为皮下脂肪或皮下组织,由含有脂肪的疏松结缔组织网构成,紧位于皮肤深面,将皮肤连于深部的深筋膜或骨,使皮肤有一定的活动性。在声像图上表现为低回声带,其内可见线状强回声分隔,位于皮肤与深筋膜之间,其厚薄与所含脂肪的多少有关。   
, \2 f4 G3 J! Z8 h# i5 @: {1 @$ L, u% a- Z4 b
      深筋膜又称固有筋膜,是由胶原纤维构成的致密结缔组织膜,分隔浅筋膜与其深层结构,包被于体壁和四肢肌肉的表面。在某些部位,特别是在四肢,深筋膜深入肌群之间,并附着于骨,构成肌间隔。肌间隔、深筋膜、骨和骨膜共同构成骨纤维鞘。声像图上表现为一薄层强回声光带。
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 楼主| 发表于 2008-12-16 10:50:26 | 显示全部楼层

27-6-第六节 骨骼肌肉超声检查在风湿病领域的应用

骨骼肌肉系统的超声检查在风湿病领域中的优势在于易于获得(可以床旁获得)、价格低廉、安全无辐射、可以反复进行、耗费时间短、操作技术较简单及可以双侧对比和进行动态检查等。由于其物理特性,超声最常用于探测液体积聚或评定关节内及关节周围软组织,前者如滑膜炎、滑囊炎、腱鞘炎和腱鞘囊肿等,超声能够细致地显示其分布、边界、与周围组织的关系、液体内部是否为均质、局部受到压迫或关节活动时其变化等情况,既可以显示炎症性病变,又可以显示退行性病变,而且可以帮助进行边界定位、深度判断乃至协助引导穿刺活检、抽吸或药物注射治疗,可以帮助判断治疗效果和制订患者进一步的治疗方案。例如Mnif等人研究发现超声在诊断关节液渗出上敏感性为93.4%,特异性为100%,这充分说明了超声在关节液渗出诊断上具有高度临床应用价值。在评定软组织方面,它较传统X线平片有相当大的优越性。X线平片判断关节炎多由研究者根据自己的经验通过软组织肿胀、关节间隙改变等间接影像来反映,待出现骨糜烂、骨赘或变形等表现时疾病已处于中晚期,也就丧失了早期治疗、改善预后、防止关节畸形和失能的时机。超声则可以在疾病早期比较好地反映出关节内和关节周围软组织的炎症,包括软组织肿胀,关节间隙变窄,滑膜增生、肥厚和血管翳形成,软骨变薄和表面不光滑等病变,以及纤维、脂肪、异物体、肿瘤或瘤样组织、假动脉瘤、淋巴结和神经组织等的改变,这些都是X线平片无法与之相媲美的。另一种影像学方法MRI,尤其是对照增强MRI也可以显示上述改变,而且在显示血管翳、软骨早期病变、半月板情况等方面较超声更为敏感;但是超声可以在运动状态中或在探头加压等情况下动态观察病变情况,因而可以对关节、肌肉组织的功能和病变与周围组织的关系进行更好的评估,这是MRI所不具备的。另外,肌腱的病变也能在超声检查中得到清晰的显示,而MRI则不能像超声那样细致地显示肌腱内部的原纤维结构。虽然由于超声的物理特性,其在骨表面大部分被反射和吸收,但是骨表面的情况(连续性和粗糙程度)能够被细致地反映出来,而且在骨糜烂、骨皮质的连续性中断时,骨髓质的情况也可以得到一定的显示,可借此将风湿病中的关节受累与化脓性关节炎、骨髓炎相鉴别。另外由于儿童骨骼系统的特殊性,超声可以显示儿童股骨头脱位、软骨脱位、骨折愈合骨痂、骨髓炎进展期死骨形成等骨骼系统疾病,还能探测儿童关节炎早期病变、监测其慢性化发展以及发现关节渗出、腘窝囊肿、淋巴结和显示软骨受累程度等病变,有学者认为超声已明确地成为小儿骨骼肌肉系统疾病诊断中确立的诊断工具,德国Krappel甚至提出将超声检查技术列入小儿骨科的训练教程中。总结超声在风湿病学中的以下几方面最有价值:①在怀疑有风湿性疾病而X线片正常时;②记录疾病发展进程;③早期诊断类风湿关节炎(RA) ;④对不明确的风湿病进行鉴别诊断;⑤调查血管生成;⑥定量发现血管翳形成;⑦在局部受压迫或活动中实时检查受累组织,能够重现患者的特征性症状并在一定程度上反映所查组织功能情况;⑧能够细致评价关节内及关节周围软组织病变。有人将超声形象地称为“风湿病学家延伸的手指”。   
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      骨骼肌肉系统的超声检查也有其劣势,这也是由其物理局限性所致,例如,在骨表面的高超声反射使其内部不能显示,而在相临比较近的骨骼之间(如腕、跗骨和骶髂关节),大部分超声束的反射(即不能到达性)影响了超声对关节内部结构的显示;又如超声分辨力与穿透力之间的负相关使深部组织难以显示;再如超声显示的是间接的影像,它反映的是不同组织之间的密度差异,在最后需要依据经验并与临床情况相对照进行判断。上述这些情况可以通过调整被检查者位置(如将腕关节过屈或过伸)、改变探头大小、选择适当的频率以得到最大限度的使临床满意的超声分辨力和穿透力以及结合临床和实验室检查进行判断。另外,超声检查的质量很大程度上依赖于超声仪器技术、患者个体组织的结构和检查医师的经验,尤其是高度依赖于检查医师的特性限制了其更广泛的应用,这些可以通过应用标准技术和提高检查者对这一特殊领域内专科知识的认知水平来帮助避免错误描述及增加超声的诊断价值。/ @0 S* ?, u/ t3 b$ v

0 M$ p  F% o: X+ F4 F   一、类风湿关节炎   
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      类风湿关节炎(RA)是一种以关节组织慢性炎症性病变为主要表现的全身性疾病,关节滑膜的炎症和关节腔积液是其病理特征之一而滑膜炎引起的炎细胞浸润、微血管的新生和血管翳形成所导致的软骨和骨组织的破坏是最终产生类风湿各种关节畸形的原因。病理研究显示RA最早的异常包括滑膜增生、软组织肿胀和骨质疏松;在稍晚阶段,炎性滑膜组织(血管翳)扩展到软骨表面,导致关节边缘(裸露区)软骨糜烂和小的骨糜烂;最终边缘性和中心性糜烂发展引起纤维强直、关节变形(脱位和半脱位)和骨折及断裂等典型RA进展期表现。超声检查在RA中的应用以对滑膜炎症改变的判断,进而对疾病活动性和治疗效果判断和对关节内、外的液体积聚的判断最有临床价值,有关的研究文献也最多。超声检查对软骨和骨改变的评估方面的作用虽然尚存争议,但是介入性超声即超声引导穿刺抽吸、药物注射甚至滑膜等病变组织的活检上有很好的临床应用前景,而在其他方面,超声检查虽然对发现关节周围软组织病变(如类风湿结节和肌腱炎)、骨质改变等异常以及协助鉴别诊断上能有所帮助,但是它们对RA的早期诊断、协助制订治疗方案和改善预后都不具有直接的、根本性的影响作用,因而其临床应用价值比较有限。   
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( n/ z; d0 }8 E5 Q' d1 m       1.对滑膜炎症病变的判断    " M  p  }, }0 g/ u
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      滑膜炎是RA和其他一些炎性关节疾病所能识别出来的最早的病理改变,这是传统X线片的显示盲区,而超声检查则可以很好地显示滑膜的炎症病变。国内外已经有多篇应用超声检查髋、膝、肘、踝、腕关节乃至手指小关节滑膜炎的报道,多数使用的是标准高频探头(7.5MHz或10MHz),但也有用非常高频率的探头(大于13MHz,甚至达到20或30MHz)的。常规进行纵切和横切扫描,另外还可根据具体情况灵活选择扫描平面,并且可以在主动和被动活动中进行动态扫描。单纯滑膜增生的超声影像表现为滑膜增厚且厚薄不均,关节腔面粗糙,有条索状或团块状较低回声突人关节腔内,如果有积液则表现为边界清楚的无回声区或细点状回声区,少数可见粗大的光点及细丝状回声,这可能与RA时关节囊液中蛋白性渗出增加、相互聚集有关,在加压后可见其流动。应用彩色多普勒或能量多普勒超声检查可见条索状或团块状低回声内有血流信号。滑膜炎是RA最常见的超声异常表现之一,文献报道超声检查RA患者滑膜炎发生率为36%~100%,彩色多普勒超声(CDS)或能量多普勒超声(PDS )比传统的灰阶超声在显示滑膜炎和探测滑膜血管翳及血管形成上更为敏感,而应用超声造影剂又进一步提高了 CDS和PDS的敏感性。Hau等人对比分析了RA患者及健康人手指掌指关节(MCP)和近端指间关节(PIP)的高分辨力超声影像,在健康人手指关节未见血管翳形成,而RA患者不同疾病活动度组出现血管翳的比例为52%        ~82%,而且血管翳分布以关节桡侧更常见。一项对比分析超声检查与临床疾病活动性研究也显示超声定量检查的髌上囊渗出和滑膜增厚与疾病活动性均明显相关。Walther等人将超声显示的滑膜肥厚、滑膜血管翳的存在及其范围与滑膜血管病理组织学分级进行了比较,发现两者之间有很好的相关性。在临床工作中发现超声对滑膜炎的判断受到患者病情的影响,例如,有大量关节液渗出时更容易观察到滑膜增生的条索状或团块状较低回声超声影像表现。另外,如果结合彩色多普勒或能量多普勒超声则对滑膜炎的判断更为准确。一般人认为,与超声相比,MRI在反映滑膜炎及血管翳形成上更敏感,如El等人提出超声在发现关节渗出、腘窝囊肿和淋巴结上最有价值,在发现软骨受累程度上也有一定的价值,而MRI在评估滑膜增生(血管翳)、关节软骨变薄和糜烂、局部渗出等项目上更具优势。超声被认为是评估疾病起始阶段有价值的工具,而监测进展期疾病进程及治疗反应则以MRI有更大优越性。Lamer等人分析了幼年慢性关节炎(1CA)患者中的超声和MRI检查,认为超声在探测关节液渗出及引导液体穿刺上很敏感,还能用于滑膜肥厚(增生)和疾病活动性的评估;而MRI则能显示关节软骨、关节渗出、滑膜肥厚、皮质和骨髓、软骨和骨灌注及纤维软骨(半月板),对照增强MRI是确定是否存在关节疾病的最敏感的方法,但它不能帮助确定特异的诊断。但也有人持相反的观点:Backhaus等人则认为超声比MRI在探测滑膜炎上更敏感,在放射线检查正常时两者均具有诊断价值;Eich等人在对比JCA患者髋、膝关节激素注射治疗前后的超声和MRI检查后,认为超声较MRI在显示关节渗出和血管翳形成上更为明显;Magarelli等人在使用声学造影剂的情况下应用能量多普勒超声(PDS )检查滑膜炎患者,并且与对照增强MRI进行对比后得出两组在全部病例上均结果一致的结论;另外,Cooperberg等人应用灰阶超声检查了RA患者膝关节,并与临床和90m德关节造影检查相对照,认为超声在显示腘窝囊肿、滑膜增厚和关节液渗出上与后两者结果一致。   
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       2.对关节内、外的液体积聚的判断    5 ?9 {% j+ k: `* t; F  Y; Q, B

0 N- ?) ]4 f9 o8 H      关节腔积液、滑囊炎以及腱鞘的炎症在RA和其他多种风湿病中常常可以见到。传统X线片不能直接显示滑膜、关节腔积液等软组织的影像,而超声则适用于判断软组织尤其是含水分软组织的结构,而且对浅表病变检查起来更为容易。它将直接多平面扫描与动态检查结合起来,既对解剖又对功能提供了分析,在探测滑膜炎和腱鞘炎上较MRI更为敏感,较临床检查更为客观。另外,通过超声检查不仅可以估计滑囊及腱鞘囊肿积液量的多少,还可以显示它的形态、与体表皮肤的距离及其周围软组织的情况,并且可以进行超声定位乃至在超声直接引导下安全地实施穿刺抽液和注射药物治疗。关节腔积液的声像图表现为两关节面之间不规则的无回声暗区,边界清楚,随着积液量的不同,无回声暗区的大小、形状相应的有所变化,其内可见到可随探头施压而飘动着的条索状或团块状增生的滑膜组织或关节内游离体。膝关节是最常见的出现关节腔积液的部位,它有前上、前侧(内、外侧)及后下(内、外侧)5个关节隐窝,其中以前上隐窝最大,它与髌上囊相交通,甚至有时可以与之完全吻合。在关节间隙内的液性暗区2~4mm为少量积液,5~14mm为中等量积液,超过15 mm则为大量积液。滑囊炎在超声检查中表现为正常固有的滑囊解剖部位出现圆形或椭圆形无回声暗区,边界清楚,后部回声增强,但是接近骨表面者后部增强效应被骨平面强回声掩盖而不明显。腱鞘在肌腱横向扫描上比较容易观察,其正常的超声表现是肌腱边缘圆形或椭圆形的、稀薄的低回声,腱鞘炎则表现为腱鞘厚度增加伴有或不伴有无回声区。国内有人认为,超声诊断滑囊炎和腱鞘囊肿准确率可达97%~100%,还有人认为超声尤其是在诊断极少量关节渗出上较临床检查具有很大的优越性。Andonopoulost等人应用超声检查了99例RA患者,在47.5%的患者中发现了腘窝囊肿,而其中有56.7%的人未被临床诊断。Gompels等人也认为超声检查和关节造影检查在评价腘窝囊肿和囊肿破裂上具有一致的敏感性。另外,通过超声检查不仅可以估计滑囊及腱鞘囊肿等积液量的多少,还可以显示它的形态、与体表皮肤的距离及其周围软组织的情况,并且可以进行超声定位,甚至在超声直接引导下安全地实施穿刺抽液和注射药物治疗,这样可以为临床提供更多、更有价值的信息。在临床工作中曾经遇到一例膝关节明显肿胀后出现膝关节剧烈疼痛的患者,体格检查显示浮髌试验弱阳性,未见下肢水肿,双侧足背动脉搏动对称。经过常规膝关节腔穿刺抽出关节液4ml,而疼痛无缓解。超声检查在大腿肌肉间隙发现大范围液性无回声区,髌上囊处可见一破口与之相通,而下肢静脉血管内未见血栓形成。再次进行关节腔穿刺同时行大腿肌肉按压后抽出关节液近100ml,患者膝部剧烈疼痛完全缓解。
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      3.对疾病活动性和治疗效果的判断      
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      超声检查对疾病活动性和疗效的判断主要通过定量分析滑膜炎(滑膜炎血管形成或血管翳形成)改变的程度、范围和血流模式来反映。李锐等人应用高频超声检测类风湿关节炎患者膝关节滑膜及血管增殖情况,同时对比了彩色多普勒血流显像(CDFI)及彩色多普勒能量  (CDE)模式检测滑膜内血流信号多少和形态分布,他们将滑膜血管分为4级:0级指无彩色血  流信号,Ⅰ级指少数点状血流信号,Ⅱ级指较多的短线状及点状血流,Ⅲ级指丰富的树枝状及网状血流信号,结果发现96.5%的膝关节有不同程度的滑膜增厚,在高频低速血流条件下  CDFI显示81.9%的膝关节有滑膜增殖血管的血流信号,而且随滑膜厚度的增加显示血流信  号的比例也相应地增高。与CDFI相比,CDE模式更为敏感,可以使半数以上CDFI不能显示的血流信号得到显示。Klauser等人前瞻性分析了增强对照彩色多普勒超声(CDUS)评价  不同活动组RA(根据临床特点分为不活动、中度活动及活动三组)手指关节内血管形成的价  值,发现三组患者在未用造影剂时分别有8%、52%和58%的关节探测到关节内血管形成,应用造影剂后则达到了49%、98%和100%,而健康志愿者在这两种情况下均未见血管形成,提示CDUS是评价RA疾病活动性的有用方法。Shahin等人也发现多普勒超声探测到的幼年特发性关节炎(JIA)患者血管生成程度与膝关节评分和JAFAR评分具有显著相关性,而滑膜厚度也与膝关节评分呈显著正相关。Doria等人通过应用对照增强彩色多普勒超声测量总体平均像素强度和峰增强比率以评价不同临床亚组的滑膜炎活动性,认为它能使人们能更早地进行治疗并改善预后。Hau等人应用高分辨力超声定量分析了可溶性TNF-α受体治疗前后RA第2手指MCP滑膜血管翳形成和临床及实验室指标变化情况,发现超声结果与临床反应的Pearson相关系数为0.85。 Stone等人应用能量多普勒超声定量分析了激素治疗前后RA手MCP滑膜炎的变化,并且与临床和实验室指标相对比,认为前者与后两者具有很好的一致性,是分析RA及评价其治疗反应的一种有用的方法。在临床中发现活动期患者出现滑膜增厚、关节腔积液的比例比较高,此外还常常伴有关节周围软组织的普遍水肿。另外 van-Vugt等人还对腕关节进行超声引导穿刺滑膜活检,在全部患者均获得了满意的滑膜组织。现认为超声引导穿刺滑膜活检是一项有效的技术,可以在门诊进行,而且给患者带来的不适比较低,随着这项技术的逐渐成熟,超声有可能成为判断疾病活动性和疗效的更直接有效、也更客观的方法。    ' ~! L: G4 y/ V: [! r# z

, `; _/ F; h$ a0 c7 M( z) q; E       4.对软骨和骨改变的评估   
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       除滑膜炎以外,RA患者还常伴有不同程度的关节面软骨和软骨下骨的糜烂、侵蚀性病变。应用5MHz或7.5MHz线性探头检查,当超声束和软骨表面垂直时,正常软骨的超声影像呈边缘清晰光滑的低回声带(透明的影像),其前方为软组织高回声区,后方为代表骨表面的高回声线,随着破坏的出现和加重,软骨表现为厚度逐渐变薄、回声增强以及前缘模糊不清乃至难以分辨。正常软骨下骨表现为软骨后缘一条连续光滑的强回声线,后方为衰减区,当出现破坏性病变时则表现为局部不光滑,连续性中断,有缺损部位,甚至出现较大范围的骨质表面凹凸不平和明显缺损。作为现行的参考标准,传统X线平片不能使软骨显影,软骨下骨的侵蚀性病变也只见于中、晚期的患者。在探测早期及进展期的骨和软骨改变方面,超声较X线平片更为敏感。Fedrizzi等人应用超声检查了幼年类风湿关节炎(JRA)患者的髋关节受累情况,发现有超声改变的为47.2%,而有传统放射线改变的仅占18.9%,经过随诊发现1/3最初仅表现有超声改变的患者在2-3年后出现了严重的髋关节X线改变,因此他们认为应将超声作为JRA髋关节受累的诊断方法。李锐等人应用高频超声检测类风湿关节炎患者的膝关节,在71.9%的患者发现关节软骨变薄、显示不清、关节面明显毛糙或凹凸不平,在60.9%的患者见到关节面骨质及关节软骨边缘骨质虫蚀状,甚至火山口样改变。Ciechomska等人对比分析了RA手关节炎中的影像学检查,认为超声和MRI较X线平片发现骨糜烂上更敏感。而与超声相比,MRI在显示小的骨糜烂和软骨软化上更敏感,两者可以互为补充。大多数学者认为MRI在发现早期、细小的软骨和骨糜烂性病变上较超声更为敏感,有的作为首选检查方法,但是也有人认为由于MRI检查价格昂贵、检查费时、常规不能行动态检查以及所获得影像缺乏连续性,使得它们的临床应用价值尤其是对早期患者的诊断价值受限。高频超声可以提高早期关节下软骨和骨质侵蚀性破坏的检出率,为X线片阴性的RA患者提供了关节面软骨和骨质破坏的诊断依据,因而具有比较高的临床价值。Iagnocco等人通过对正常的年轻人、老年人以及RA和骨关节炎(OA)患者股骨髁软骨进行超声扫描发现:在完全屈曲膝关节时可以暴露出负重面软骨,负重的股骨内、外髁较非负重的中央部软骨厚度要薄,但是无论纵切还是横切扫描,同一处的软骨厚度结果都具有很好的一致性,提示超声检查软骨精确性很高。另外,他们还发现OA较 RA患者更容易出现软骨表面不规则(发生率分别为83%和67%),但是后者较前者软骨厚度减少得更明显。Isurassich等人对比分析了RA和银屑病关节炎(PsA)患者手指近端指间关节(PIP)的超声模型,发现RA患者PIP关节头部呈“锥子样(bodkin-like)”改变,而PsA患者PIP关节头部则呈“钩针样(hook-like)”改变,以此可能帮助对两组患者的鉴别。与此相反,一些人则认为超声检查软骨和骨改变的价值有限,如Lund等人认为骨糜烂虽然是 RA最常见的超声异常之一,但是依据软骨病变并不能区分RA患者和正常志愿者手和腕关节;另有一些学者认为超声检查软骨和骨改变的价值仍有待于进一步研究明确。在传统的灰阶超声和彩色多普勒超声之外,近年来出现的一些特殊的超声影像技术,如三维超声和超声体层摄影(UT)在此方面似乎具有更大的优越性。前者能对滑液间隙、软骨表面和滑膜厚度提供额外信息,而且对关节渗出和腘窝囊肿的评估也较传统超声方法更容易和可靠;后者较X线片和闪烁扫描在探测RA患者关节周围软组织改变、关节周围囊肿、关节囊渗出、关节内软骨破坏上更具有优越性。无论超声对骨和软骨病变诊断价值如何,超声在另外一种角度上为软骨病变诊断提供了参考信息,Mc-Gonagle等人对RA患者早期骨糜烂进行超声引导的穿刺抽吸活检,在半数患者得到了坏死骨样本和组织,并且未出现并发症,认为此法是获取RA早期病损标本的一项新的、安全有效的方法。在临床中观察到多例RA患者超声检查发现了X线平片未见到的小的骨糜烂(图27一4~6),故认为超声检查在发现比较小的关节如腕关节和手、足的小关节的骨糜烂有很高的临床应用价值,在这些部位超声可以更好地显示关节的全貌。8 z& I- C7 I0 e! O
        5.介入性超声    ( N/ u7 l9 t1 w. N1 B2 n6 O

" Z9 M( b$ D  x. m- Z$ L; l      由于四肢肌肉骨骼系统均处于比较浅表的部位,可以用较高频率的超声进行检查,因而对病变组织的分辨力高、显示清楚,在此情况下进行定位引导穿刺抽取关节腔积液、穿刺活检和药物注射治疗都有很高的成功率及比较低的并发症。van-Vugt等人应用自动枪及 18G的Tru-cut穿刺针对腕关节进行高分辨力超声引导的穿刺滑膜活检,在全部患者均获得了满意的滑膜组织,认为超声引导穿刺滑膜活检是一项安全、有效的技术,给患者带来的不适比较低,而且可以在门诊进行。Boehnke等人进行了髋关节超声引导穿刺丙酮酸去炎松注射治疗,经过3年随诊,未见有并发症和股骨头缺血性坏死。另外,还有人对凭触觉引导穿刺治疗失败的患者进行了超声引导穿刺药物注射获得了成功。超声对儿童尤其是新生儿髋关节内少量关节液渗出很敏感,甚至有人提出关节腔内有1ml液体就能很容易地被超声探及。Margaret等人检查过一例新生儿,超声显示关节腔内有液体和组织碎片,而股骨头外观正常,经过穿刺抽液培养证明为链球菌感染。Qvistgaard等人在对患者进行了超声引导髋关节穿刺及药物注射治疗的同时,向关节腔内注入0. 5~1ml空气用以定位,然后根据关节囊内明显的回声形成以确定穿刺部位,这较以往单纯凭借超声显示穿刺针位置来定位又提供了更进一步的、也更客观的证明。    4 X. D2 A2 z4 d! w; l5 W

" G0 B' E- S& N9 D       6.在鉴别诊断中的应用   
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9 x4 }5 N3 A, N$ s       孟华等人发现RA患者较正常人和骨关节炎(OA)患者髌上囊滑膜厚度明显增大,认为以此可将前者与其他疾病鉴别。Lange等人通过应用超声检查盂肱关节,发现对称性、大量的关节内滑膜炎和二头肌腱鞘炎是老年发病、最初有类似风湿性多肌痛(PMR)主诉RA患者的特点,可以借此将老年发病的RA与PMR相鉴别。Gibbon等人应用高分辨力超声对比检查了SpA、特发性跖腱膜炎、RA患者和踝关节炎损伤者的跖腱膜,发现前两类患者跖腱膜明显增厚,SpA患者有40%,而RA患者仅19%出现跖腱膜异常,认为超声可以帮助确定跖腱膜炎的诊断,并可能对病因提供信息。    / R4 T! ?/ l  v! R
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      7.在其他方面的应用   
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/ c. E: L  v% ]/ ~      超声对骨质改变的评估主要是指在骨质疏松领域应用比较广泛的定量超声。由于RA患者疾病本身、关节失用和激素治疗等均可以导致骨质改变乃至骨质疏松,通过定量超声检查可以帮助判断RA患者骨质改变的范围和程度,进而为临床抗骨质疏松的药物治疗提供客观依据和给予相应的指导。Taccari等人分析RA,PsA和强直性脊柱炎(AS)患者的近端指骨的超声参数,包括振幅依赖的声速(Ad-SoS )和超声骨轮廓积分(UBPS),发现在RA和PsA患者较正常人明显减低,PsA伴有中轴关节受累较AS患者明显减低,可以借此评估关节炎骨受累情况。Roben等人应用定量超声对比检查了RA患者和对照者掌骨和PIP,结果发现RA患者Ad-SoS均低于同年龄段的对照者,在不伴有骨糜烂的RA患者(即LARSEN指数为0~1级)就已经出现定量超声值减低,在有骨糜烂的进展期患者减低程度更为显著,显示定量超声是探测早期关节周围骨丢失的敏感方法。Kotob等人报道高频超声检查显示RA患者手指关节肌腱类风湿结节的发病率为16.7%,认为超声可以作为手指类风湿结节的筛查工具。Alasaarela等人应用超声评估了RA患者的肩关节,最常见的表现有肩峰下一三角肌下囊肿(69%)、盂肱滑膜炎(58%)和二头肌肌腱炎(57%),认为超声对RA局部注射治疗和设计手术方案有显著帮助。Lindehammar等人应用超声评估了JCA患者股四头肌力量和容积,发现严重的髋和膝关节积分是其独立危险因素,而多关节受累、病程长、激素治疗是其非独立因素。Goldenstein等人对RA患者进行了腕关节超声检查,认为它能清晰显示软组织异常包括肌腱及腱鞘增厚和腱鞘囊肿。Beste通过应用多普勒超声研究了RA患者上肢和手指血压,发现RA患者较对照组前臂的桡、尺动脉和手指动脉血压显著升高。
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. H$ K. Q: ?+ @6 M+ M( Z) K* o1 Y1 o   二、骨关节炎   
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      骨关节炎(OA)是最常见的关节疾病,它是一种多发于中年以后的,由于几种机械因素和/或生物因素引起的慢性、进展性关节病变。它是以关节软骨破坏和新骨形成为主要病理学特点的退行性疾病,其主要临床表现为手小关节和负重关节的疼痛、变形和活动受限。它是老年人群中导致失能的最常见原因。在疾病早期病理表现为不规则软骨缺失、关节间隙开始变窄、软骨下骨开始硬化及骨赘开始形成,随着病情的发展,最终出现关节软骨完全消失、关节间隙狭窄或消失、软骨下骨囊肿形成、骨形状改变或关节脱位。超声检查在OA中关节软骨和软骨下骨病变的作用最为风湿病学家所重视,但是超声在此方面临床应用的价值尚存在不少的争议,很多研究都停留在对离体标本或实验动物研究的阶段,有关的研究文献也最多。在其他方面,超声在对如显示滑膜炎症改变、骨质改变等异常以及协助引导穿刺抽吸和鉴别诊断上也有一定帮助。   
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6 n! {8 J" U1 F. c* c8 q/ `) p9 Y& n      1.对软骨和软骨下骨改变的评估   
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8 v+ h1 M/ i, c2 t  {      软骨病变是OA早期病理表现之一,作为诊断OA最有用的方法,X线检查能显示关节间隙狭窄、软骨下囊性变和软骨下骨硬化、骨质疏松、关节边缘骨质增生和骨桥、关节下囊性变、关节腔游离体及畸形等改变,但这些表现只反映了晚期表现和显著关节损害,而软骨病变则不能被直接显示出来。超声是一种在显示软组织方面有相当大优势的影像技术,在显示软骨方面也有其独到之处,超声尤其是高频超声可以提高早期软骨和关节下骨质侵蚀性破坏的检出率,为X线片阴性的患者提供了关节面软骨和骨质破坏的诊断依据。国内外已经有多篇应用超声检查膝、肘和手小关节等软骨病变的报道,多数使用的是高频探头(7.5MHz以上),常规进行纵切和横切扫描,为了达到更好的显示效果,常常需要患者过度屈曲关节以充分暴露关节软骨。应用5MHz或7.5MHz线性探头检查,当超声束和软骨表面垂直时,正常软骨的超声影像呈边缘清晰光滑的低回声带(透明的影像),其前方为软组织高回声区,后方为代表骨表面的高回声线,随着破坏的出现和加重,软骨表现为厚度逐渐变薄、回声增强以及前缘模糊不清、粗糙乃至难以分辨。正常软骨下骨表现为软骨后缘一条连续光滑的强回声线,后方为衰减区,当出现破坏性病变时则表现为局部不光滑,连续性中断,有缺损部位,甚至出现较大范围的骨质表面凹凸不平和明显缺损。早在1984年,Aisen等人就应用超声评估了OA患者膝关节的软骨,他们让患者完全屈膝以暴露股骨髁软骨的负重部位,并将OA患者与无症状个体及其他疾病患者的膝关节相对照,结果提示超声能用于探测软骨厚度及软骨表面和内部特征,还能显示关节炎的早期改变。Richardson等也认为超声检查膝关节可以发现包括关节软骨、肌腱、韧带等相当大范围病变,但目前在临床上还远未得到充分利用。Iagnocco等人通过对比正常的年轻人、老年人以及 RA及OA患者股骨髁软骨的超声扫描发现:在完全屈曲膝关节时可以暴露出负重面软骨,负重的股骨内、外髁较非负重的中央部软骨厚度要薄,但是无论纵切还是横切扫描,同一处的软骨厚度结果都具有很好的一致性,提示超声检查软骨精确性很高。另外,他们还发现OA较 RA患者更容易出现软骨表面不规则(两者发生率分别为83%和67%),但是后者较前者软骨厚度减少得更明显。Grassi等人对比了正常人和OA患者关节软骨超声影像,提出OA软骨的影像包括软骨透明性的丧失到显著的软骨层的变薄均能被清晰地显示,其中软骨带清晰度的丧失和正常软骨界面与滑液间隙的丧失是OA软骨损坏的早期表现,故认为此法是对OA股骨髁软骨病变的初步诊断有用的筛查方法;他们还在另一项超声检查中观察到OA患者远端指骨有半脱位、骨边缘不规则和骨赘形成。孟华等人观察到OA患者股骨内髁软骨和软骨下骨质破坏的比例显著高于股骨外髁。Monteforte等认为超声能为无临床症状的OA患者提供软组织和软骨受累的信息,因而对早期膝关节 OA的诊断非常重要。疾病早期的组织学改变是关节软骨表面由光滑变为呈原纤维表现,这也是进行临床前期软骨保护药物干预的前提。Graichen等人对高分辨力MRI、超声和CT评价肘关节的关节软骨层的有效性进行了对比,发现与MRI相比,CT较高地估计了软骨层的厚度(+20.7 % /+ 0 . 23mm ),而超声得出的软骨层的厚度仅比MRI的略低(-6.0%/-0.05mm) oKellner等人尝试用三维超声观察了软组织和大、中、小关节,认为它能对滑液间隙、软骨表面和滑膜厚度提供额外信息,而且对关节渗出和腘窝囊肿的评估也较传统超声方法更容易和可靠。与上述观点相反,由于超声所显示的人体内结构形态信息的成像基础是人体内声阻抗的变化,而在OA疾病的过程中软骨的组成成分有所改变;也由于缺乏准确的测量软骨的超声声速使超声检查的准确性受到限制;同时由于一般情况下两个关节面之间相互靠近,超声束难以到达并最终显示软骨整个表面,其临床应用价值也相应地有所下降。如Hauer等人认为MRI能探测到OA的早期软骨表现,而超声和CT分析关节软骨病变的作用则比较有限。Myers等人总结了应用高频超声分析关节软骨厚度和OA改变的经验后,也认为想在活体内对软骨厚度进行准确和可重复性测量很困难,但是他们提出,由于在关节镜检查中开展关节内超声仪器检查是可行的,因此研究了体外应用25MHz脉冲超声检查正常人和OA患者股骨软骨及软骨下骨的切片,并将其与切片的大体和组织学表现进行了对比。结果发现,正常软骨较OA患者的声速略高,但此变化与软骨含水成分及糖醛酸或羟脯氨酸浓度无关;正常软骨的影像为组织表面一层光滑的低回声带,扫描的原纤维软骨厚度与原纤维形成厚度相关(r=0.78);而超声与组织学显示的OA患者的软骨厚度之间也密切相关性(r=0.78)。提示高频超声在体外能够高度准确和可重复性地显示正常和OA软骨的厚度及表面特征。由于组织学提示最早的关节软骨改变是约 20~150üm的原纤维形成,因此Adler等人提出应用超声定量分析这种原纤维改变。他们用30MHz超声检查定量分析OA软骨表面粗度,通过判断后散射压力野的角度分布来反映OA的关节软骨改变。Chiang等人认为目前的影像学方法如放射线或MRI既不能直接显示软骨表面,又对探测表面原纤维形成缺乏足够的分辨力,而超声则能直接显示体外软骨表面原纤维形成,这点被激光聚焦显微镜所证实。Lefebvre等人在体外应用高频超声对 OA的软骨改型进行了三维重建分析,认为三维超声能显示肥大或变薄的软骨厚度及为病损提供大小、范围和定位等重要信息;另外,他们还检查了小鼠的髌软骨,显示三维超声对软骨表面判断的准确性有99%的结果达到非常满意或满意,而软骨/骨界面则有86%达到非常满意或满意,超声结果与人工测量结果的相关系数为 0.92。除了应用超声对软骨厚度及其表面状况进行评估外,有人还尝试用某些超声参数来分析软骨病变情况。如 Sub等人提出关节软骨机械性质的改变即软骨压迹试验(indentationtest of articular cartilage)是反映体外软骨退变的最可信征象;而Cherin等人应用50MHz超声检查小鼠膝关节髌软骨后,认为反射积分系数(IRC)和表面后散射积分(AIB)两项参数可以反映由于OA和成熟引起的关节软骨的结构改变。   
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, s# Y" }0 L  W, i, D       2.介入性超声   
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       Qvistgaard等人对OA患者进行了超声引导髋、膝关节穿刺及药物注射治疗,并在注射药物的同时向关节腔内注入0.5~1ml空气用以定位。在髋关节穿刺中根据关节囊内明显的回声形成可以确定穿刺部位;在膝关节穿刺时,如果髌上囊或外侧关节陷窝内有少量关节积液则最利于穿刺成功,这较以往单纯凭借经验或仅凭超声显示穿刺针来定位更客观,也更科学。    " n' {4 t3 |4 Z- ]; }$ U

& C. j/ S, F$ s, L       3.在鉴别诊断中的应用    ) k( ?' ?# e3 R% Z  y! y

+ C4 Z8 @. z$ k' K       Rovetta等人对比了正常人和糜烂性及结节性OA患者近端掌骨的定量超声(QUS )影像,认为QUS值在三组之间有显著性差别,此法是鉴别 OA和糜烂性OA骨改变的敏感的、可重复的方法。Montefoerte等人研究了6例X线未见异常的肘关节痛患者,超声影像显示有软骨异常,随后他们应用X线检查了软骨钙质沉着病容易累及的关节,证实了软骨钙质沉着病的诊断,由此认为超声是协助诊断软骨钙质沉着病的重要工具。   
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2 u8 ^1 B  g: H' N' l) v! b; H! K       4.在其他方面的应用    ; p$ Q1 ]2 G+ O+ k# E$ s2 w
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       Balint等人总结了OA的诊断准则和目前易犯错误,指出即使患者处于OA的年龄和具有OA的X线表现,也并非全部关节及其周围疼痛和变形都是OA的症状和体征;另一方面,即使有OA这一基础疾病,但症状和体征也可能由基础疾病继发的病变(如肌腱端病或肌膜病)引起,而且患者的主诉大部分也很容易在理疗和局部注射治疗中得到改进,因此超声对OA软骨和软骨下骨改变以外的关节内外软组织的分析可能对临床症状和体征的产生原因提供更客观的依据。如Gnudi等人提出超声对评价由于软组织病变造成的关节不稳定有特异性。Stabler等人应用超声检查了手的退行性变、创伤和过度使用,结果显示OA表现为手指关节滑膜炎和糜烂,而创伤和过度使用主要表现为手腕关节狭窄性腱鞘炎和屈、伸肌腱创伤性炎症和撕裂,认为它是现病史和临床检查以外对诊断很有帮助的工具。另外,在OA患者中也常可见到滑膜炎症性病变,这在超声检查中得到比较好的反映。Walther等人应用数字影像评估系统对比分析了RA和OA患者能量多普勒超声(PDS)检查滑膜肥厚及滑膜血管病理组织学分级,认为PDS是定量分级评估滑膜血管供应及鉴别滑膜肥厚的可信方法。Dalle等人还用定量超声分析了OA患者的腰椎和近端股骨,发现骨赘的形成使得超声值相应的增高。   5 ]& U) K" v8 D7 d" W. I
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   三、脊柱关节病    - F# G# ]+ z1 b- t

1 v, K) j, a* L# O5 Y. l. M- B4 F$ V* T      血清阴性脊柱关节病或称脊柱关节病(SpA)是一组相互关联的多系统炎性疾病的总称。该病累及脊柱关节、外周关节和关节周围组织,并且可伴发各种特征性关节外表现,如常见的肌腱端病、指(趾)炎、急性前葡萄膜炎、皮肤粘膜损害、胃肠道和泌尿生殖系炎症,以及少见的肺尖纤维化、主动脉根部损害及心脏传导异常等。已经列入脊柱关节病的疾病包括强直性脊柱炎(AS)、反应性关节炎(ReA)、银屑病关节炎(PsA)、炎性肠病性关节病(EA)、幼年发病的脊柱关节病(JSpA)和分类未定的脊柱关节病(USpA)等。脊柱关节病的一系列共同特征包括:有家族聚集发病倾向;与HLA-B27有不同程度的关联;各种脊柱关节病之间在临床上一些表现(如银屑病样皮疹或指甲病变、眼炎、口腔、肠道和生殖器溃疡等)的单独出现或重叠存在;炎性外周关节炎常为病程中的突出表现;无类风湿皮下结节;血清类风湿因子(RF)阴性;X线片显示有骶髂关节炎以及病理变化集中在肌腱和韧带附着于骨的部位(即肌腱端),而不在滑膜等。超声检查在SpA中的应用以对肌腱和肌腱端的评估最有临床价值,文献中有不少的报道,在临床中也进行了一些研究和探讨;另外,超声在滑膜炎、骶髂关节炎和介入性超声等方面的也有一定的应用前景。    6 R$ ^  w5 n7 |+ p( |
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      1.对肌腱受累和肌腱端炎的判断   
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% Z3 k4 K. f; h0 u# r% C      肌腱端炎(enthethitis)即韧带、肌腱和关节囊在骨膜上插入点的炎症反应,炎症可以导致钙化,并常引起纤维性和骨性强直。它常累及的部位有髌韧带在胫骨粗隆的附着点、跟腱和跖底筋膜在跟骨的附着点、插入椎体的纤维环外层和骨盆周围肌肉的附着点等。肌腱端的病变是脊柱关节病的一项特征性的病理变化,而目前比较公认的SpA的Amor标准和欧洲脊柱关节病研究组(ESSG)提出的SpA分类诊断标准也都明确地将肌腱端病列为一项诊断标准,在关节炎中SpA较RA更常累及肌腱端,许多学者也认为肌腱端炎是主要而特征性的表现,由此可见肌腱端炎对SpA的诊断、鉴别诊断具有相当的重要性。一方面,肌腱受累常被SpA患者尤其是幼年患者误认为是关节或关节周围其他软组织的疾病,临床上有必要将其与滑膜炎或其他疾病加以区分;另一方面,由于肌腱具有高胶原蛋白密度,它们很容易与周围组织区别开来,因而特别适于超声检查。肌腱的位置一般比较浅表因而容易被高频探头显示出来,非常高频率的探头甚至已经能达到组织学水平的分辨率(0.1mm)。无论在纵切还是在横切扫描中,都应当注意超声束必须与肌腱成直角,如果超声束和肌腱的夹角超过或低于90°均可以导致肌腱超声影像的人为减弱。在纵切扫描中,正常肌腱是紧密包裹的、内部由细微的无回声线分隔开来的细密平行的线性高回声,随着探头频率的增加回声线将变得数目更多而且更细小。在横切扫描中,肌腱表现为紧密包裹的卵圆形至圆形回声点。肌腱的病变可以有腱鞘炎、肌腱炎、肌腱病及肌腱部分或全部撕裂等,其超声表现包括:腱鞘增宽、肌腱丧失正常的纤维回声结构(中断、碎裂和消失)、肌腱边缘不规则(肌腱外形不规则和/或模糊)、肌腱外周水肿、肌腱内部弥漫或局灶性低回声区、弥漫或局灶肌腱增厚、肌腱中断(肌腱部分或完全撕裂)以及肌腱端附近血管形成图型。一方面,传统X线片不能直接显示肌腱的结构,而常规MRI检查虽然能够比较灵敏地显示肌腱、肌腱周围软组织甚至肌腱周围骨髓的改变,但显示肌腱内部改变能力相对较差(只表现为均匀的低信号);另一方面,文献报道高频超声能很好地显示肌腱内部结构,甚至能检查出肌腱结构的微小改变,在髌腱末端病、跖腱膜炎以及手指肌腱受累等病变诊断中均具有较高的临床价值,因此它被称为是评价风湿性疾病肌腱受累的“金标准”。Galluzzo等人应用高分辨力超声检查了PsA患者踝关节的情况,并与X线及临床相对照,研究显示在无临床症状(肿胀和疼痛)及X线检查异常的患者中,有很大比例的人发现有超声异常,提示即使在非侵袭性病例中,PsA患者肌腱和肌腱端受累远较人们假定的多,临床常低估了这些表现。Gibbon等人应用高分辨力超声对比检查了SpA、特发性跖腱膜炎、RA患者和踝关节炎损伤者的跖腱膜,发现前两类患者跖腱膜明显增厚,SpA患者有40%,而RA患者仅19%出现跖腱膜异常,包括跖腱膜内部回声异常、肌腱内钙化、肌腱周围水肿、跟骨下滑囊炎、跟骨下骨糜烂及跟骨骨赘形成等。Martinoli等人研究后认为肌腱的超声模式特点非常接近其组织学特点,检查肌腱是肌肉骨骼超声的一项最好的应用,在多数情况下,肌腱局部的超声检查能较MRI更为快速、有效地实施。Kane等人研究了超声在诊断和治疗特发性跖腱膜炎中的作用,并将其与骨闪烁扫描对比,发现有症状的跖腱膜炎比正常对照者跖腱膜的平均厚度明显偏高,超声发现与骨闪烁扫描结果相一致。另外,他们对比了超声引导局部注射和凭触觉引导局部注射治疗,显示两组治疗反应之间无显著性差异,经过随诊发现跖腱膜厚度明显变薄。故认为超声是可以用作诊断跖腱膜炎和评估疗效的客观方法。Balint等人应用高分辨力超声和能量多普勒超声检查了PsA患者踉骨后滑囊炎及跟腱炎的情况,提示超声能显示跟腱炎和跟骨后滑囊炎及其周围血流增加,而治疗后随诊发现不伴有滑囊炎的跟腱增厚,提示超声是确定临床和物理诊断的客观方法。: h+ R; ?# `4 W3 Y' ?9 ^$ [
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      在临床中应用5        ~10MHz变频线阵探头检查了58例SpAs患者的双侧髌韧带和跟腱,并与52位健康志愿者、20名职业运动员及4例RA患者相对照,结果发现在大体解剖上,排除身高和体重的影响后,SpAs患者髌韧带和跟腱在长度、宽度和厚度上与其他对照组无显著性差别。在灰阶强度上:SpAs患者髌韧带和跟腱在肌腱附着点处的平均灰度依次低于运动员组、RA患者组和健康对照组,而其中男性SpAs肌腱附着点处的平均灰度又明显低于女性SpAs患者。SpAs患者超声发现髌韧带和跟腱有异常的比例分别是89.7%和79.3%,而在健康对照组仅为 11.5%和 1.9% (P < 0.05)。SpAs患者的肌腱边缘模糊、毛糙、鞘膜积液、肌腱内部回声不均匀、近止点骨面毛糙/糜烂均显著高于与健康志愿者,而职业运动员的止点处滑囊炎及RA患者肌腱周围弥漫性水肿明显高于SpAs患者;而且与对照组相比,SpAs患者肌腱受累具有多部位受累、易累及双侧和同时具有多种超声异常的特点。如果分别按照有肌腱端病的症状和体征作为参照标准,超声检查髌韧带的敏感性为92.9%和100.0%,检查跟腱的敏感性为71.4%和73.3%。故认为超声检查SpAs患者髌韧带和跟腱是一项可信的、方便获得的影像学技术,甚至可由经过良好培训的风湿病医生独立操作。它能够比较灵敏地显示出肌腱异常,为肌腱端炎进而为SpA的诊断提供重要的参考信息,经过进一步的临床实践验证和经验的积累,最终有望成为评估SpA患者肌腱端炎的常规检查。另外,在临床中还发现中、晚期AS患者较正常人棘上韧带变薄而且回声增强,个别地方还可见到韧带钙化。
5 X- ~6 i1 h3 s# q      2.对骶髂关节炎的判断   
* f$ ^' y3 Q& Z      在SpA的影像学检查中仍然以X线片为首选,但它们对SpA的早期重要表现即早期骶髂关节炎的显示常不敏感。其他影像学方法包括骨扫描和CT检查,它们提高了早期骶髂关节炎发现率。由于能够直接显示滑膜、关节软骨、皮质下骨改变,MRI是发现骶髂关节和四肢骨骼病变最敏感和特异的方法。虽然由于能骼关节间隙很小,一般情况下超声束难以到达和显示骶髂关节内部情况,但还是有人作了不同程度的尝试和努力,如Arslan等人就报道应用双重和彩色多普勒超声发现活动性骶髂关节炎患者骶髂关节后部周围血管形成增加,抵抗力指数(RI值)减少,认为可以借此诊断和随诊活动性骶髂关节炎。有学者也曾经尝试应用超声观察骶髂关节但未得到满意的结果。   
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      3.对滑膜炎症改变的判断    0 T- M. Q. a9 [6 Z" \

" ~' w" C9 O  S4 d1 t      在SpA患者病程中经常可以见到有明显关节炎、甚至以此为首发症状的情况,此时应用超声检查就可以很容易地显示滑膜炎和关节腔积液等病变,进而被用于客观评价、监测关节的炎症性疾病及其对治疗的反应。Fiocco等人应用超声对PsA和RA患者关节滑膜增生进行了长期随访研究,并与关节镜检查结果相对照,提示超声探测到的滑膜增生模型和滑膜增生程度与关节镜结果相关,关节镜滑膜切除术后临床指数、超声探测到的关节渗出及滑膜增厚均显著下降,而滑膜增生模型则无显著变化。Rubaltelli等人前瞻性对比研究了超声检查PsA和RA患者滑膜炎的情况,并与关节镜结果相对照,发现滑膜增生主要有三种模型即:绒毛结节性外观、均匀增厚及重叠层表现,三种模型分布在PsA和RA患者之间并无差别。另外在髌骨上和髌骨旁中部滑膜增厚最显著,超声检查结果与关节镜评估结果具有显著相关性。    # \1 J8 J4 b/ t" ]3 }' N6 r

+ a2 o& M# \$ k2 y0 u/ R" M      4.介入性超声   
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       Grassi等人研究了应用高频超声检查诊断和引导穿刺治疗PsA患者小关节受累中的作用,结果发现超声可以显示关节囊增宽、囊壁增厚、滑膜增生、关节渗出和腱鞘增宽等改变。在超声引导下可以很容易地将穿刺针置人关节腔并进行局部糖皮质激素注射,认为高频超声对小关节关节炎患者是一项迅速、安全的诊断、治疗方法。程迅生等人应用 B超引导下经皮跖腱膜切断术,认为它是比较安全、有效的治疗跖腱膜炎的方法。    & [2 u# K: v% w8 b% j0 M! n1 n+ Z
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       5.在鉴别诊断中的应用   ' U; D( z- K( d( u1 G+ M! M
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       在SpA患者病程中常可伴有下肢为主的单或寡关节炎,尤其是在ReA,常出现急性发作的、大量的关节腔积液伴发热,需要与感染性关节炎相鉴别。超声在诊断感染性关节炎(尤其是儿童感染性关节炎)上具有很大的优势:①探测化脓性关节炎中的关节渗出非常敏感;②能够早期清楚显示脓性关节炎的病变范围并帮助临床医生对合并的骨髓炎进行适当的清创术治疗;③超声能区别软组织脓肿与腱鞘炎,并帮助临床医生避免进行不必要的关节穿刺抽吸。Mnif等人认为超声在探测关节渗出上具有高度敏感性和特异性,高回声或混合性外观提示化脓性关节炎的诊断。超声还可显示骨膜下脓肿,皮质不规则提示骨髓炎,但在反映滑膜和关节囊厚度上超声不具有特异性。de-Pellegrin等人也认为出现髋关节疼痛怀疑感染性关节炎时,应当将在检查X线片和血液学检测的同时进行超声检查作为首选的评估手段。Kang等人在24例患者发病的第4~14天就在超声检查中发现了骨膜下脓肿,进而通过超声引导关节腔穿刺帮助鉴别感染性与非染性关节炎。    ' V2 o: `( |' |

; D: f- x3 u0 Z! p8 G$ A       6.在其他方面的应用    ) F9 n* y2 e7 y8 N  W5 q& \" o) c! j
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Frediani等人应用超声分析了PsA患者的骨密度,发现在无中轴关节受累的患者有2/3出现骨矿质减少,并且减少的发生与炎症指标和病程不相关,而是与健康问卷调查评分、年龄和绝经期后年限相关。Taccari等人对比分析RA、PsA和AS患者的近端指骨的超声参数,包括振幅依赖的声速(Ad-SoS )和超声骨轮廓积分(UBPS),发现在RA和PsA患者较正常人明显减低,PsA伴有中轴关节受累的较 AS患者明显减低,可以以此评估关节炎骨受累情况。   
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   四、超声检查在其他风湿病中的应用    ; R6 R- }) g5 O5 X3 g

% F9 `6 C4 V) M       1.在系统性硬化患者中的应用    6 P, M1 B/ O! h, x

  T% y" S# D* c: u1 Q       Sari等人研究了超声检查系统性硬化(SSc)足部疾病中的作用,结果显示 47例在SSc患者中仅有21%全部足趾血管搏动正常,有26%患者的足部血管搏动消失。Scheja等人对比了高频超声和触诊分析SSc患者皮肤受累的情况,发现SSc患者较对照组右手第2PIP和前臂皮肤在病程2年左右时增厚,而随着病程的延长,前臂皮肤的厚度则有所变薄,超声和触诊检查结果一致,认为高频超声是检测SSc患者皮肤厚度的可信工具,可以用于SSc的诊断、长期随访及治疗效果的研究分析。Keberle等人研究了彩色多普勒超声在评估雷诺现象和结缔组织病中微血管改变的作用,结果显示在环境温度下,正常人与继发性雷诺现象(sRP )患者之间及正常人与无皮肤损害的结缔组织病患者之间血管分布不同,而原发性雷诺现象(pRP)患者在环境温度下血管分布正常,但是其对动态温度变化的反应则与正常对照组不同,故认为彩色多普勒超声技术使得区分结缔组织病pRP和sRP的血管改变成为可能。   
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       2.在系统性血管炎患者中的应用      L1 G6 d: @8 ^% u, t5 G

& J2 ?3 }4 ^8 _( Q( vSchmidt等人应用彩色双功能多普勒超声检查大动脉炎患者的肢体血管,发现有不同强度回声的动脉壁增厚和动脉梗阻,其中暗的超声影像(低回声)是由于急性期血管壁水肿引起,而亮的超声影像(高回声)则是由于慢性期纤维化所致。他们在另一项试验中研究了彩色双功能多普勒超声诊断颞动脉炎患者的价值,结果在22/30例(73.3%)的患者发现有暗晕环绕颞动脉腔,此暗晕是由动脉壁水肿引起,经过糖皮质激素治疗平均 16天后暗晕消失,总计有80%的患者出现超声显示的颞动脉部分狭窄、闭塞或暗晕,其中以暗晕最具有特异性,同时检查的82例不伴有颞动脉炎者的颞动脉超声无一例显示有暗晕,但有6例出现了颞动脉狭窄或闭塞。他们提出在具有颞动脉炎典型临床体征和超声显示有暗晕的患者,可能可以不经过颞动脉活检进行诊断和开始激素治疗。近期他们又研究了在单纯风湿性多肌痛(PMR)患者中颞动脉炎的发生情况,认为超声检查是临床中诊断颞动脉炎并确定适当治疗方案的有用方法。还有学者认为血管内超声提高了对川崎病等风湿病冠状动脉受累的分析。    3 u0 _2 V/ I4 U' j; c) }; _8 G

& x# O: \/ `3 V8 Q9 X' h% A      3.在痛风患者中的应用   
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( }/ i2 h' b. q+ h; Z      在痛风患者,超声检查的应用目前主要集中在超声诊断痛风性肾病(表现为肾髓质回声增强及肾结石)及痛风石的诊断和鉴别诊断(与类风湿结节相鉴别)上。   
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5 t1 a* J3 i# q* ~( Y( W   五、影像学检查在风湿病临床中的合理应用    2 q9 r0 J: S( V" B8 q2 Z& q
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      各种不同的影像学检查方法有其不同的成像原理,在风湿病临床中也相应地有其各不相同的适应证。现在总结如下:   
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) l$ P" N; h+ I% u6 ~( m       1.X线平片    5 f6 K$ X! X6 v, u8 k/ g
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      是风湿病诊断中最常用的影像学方法。成像原理是发射的X射线穿透具有不同密度和厚度人体组织后在 X线平片上形成亮暗或黑白对比不同的影像。具有成像清晰、经济、简便等优点;但是由于图像前后组织相互叠加,成像有放大、伴影等作用,影响了清晰度,它对软组织不能显影,在对关节内部的显示上也有一定的欠缺,另外它还具有放射性。对风湿病临床中的骨骼/关节破坏程度、软组织钙化、结石等病变显示比较好,是许多关节疾病(如RA,OA,AS等)的诊断标准之一,虽然因为不能显示软组织影响了它对疾病早期诊断的价值,但是仍然是风湿病临床中常规粗筛和最终判断许多疾病诊断的重要影像学方法。   
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* y) ^4 }2 Q+ ]4 p8 E! I& O  [       2. CT扫描    & o$ L6 [; j/ \
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      是风湿病诊断中比较常用的影像学方法。成像原理是发射的X线激光束对人体断面扫描,由于人体组织密度不同,对X线衰减不同,探测器检测穿透人体断面内各点衰减后剩余的X线能量,经计算机处理转换为不同的灰阶,再按照矩阵排列的方式重建构成的人体断面图像。具有图像清晰,解剖清楚,定位准确等优点,还可以用不同CT值代表不同组织密度,以此量化测量组织密度,具有很高的敏感性;但是扫描有方向限制,而且也具有放射性。它在检查骨重叠较多部位病变(如骶髂关节)、骨质改变等方面有较大的优势,可以发现更早期的病变,在骨关节疾病诊断上是X线平片的重要补充影像学手段。   
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       3.磁共振成像(MRI )   
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       是风湿病诊断中比较常用的影像学方法。是利用原子核在磁场内共振产生的信号经重建成像的一种影像学技术。具有无辐射、扫描灵活、显示疾病尤其是软组织病变敏感性高的特点,在风湿病临床中,它在显示早期软骨和骨破坏性病变、滑膜炎及血管翳、骶髂关节炎等方面都有很大优势;但是 MRI具有检查费时、检查费用昂贵、操作技术比较复杂、对钙化不敏感、体内有金属异物者检查受限等缺点,在临床中应当注意掌握其适应证。   " s, u" l& @& F* X6 J
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       4.超声成像    & ?) h. u( K9 b; K4 i0 `: S# g. R, [

. l! n  @  k' ]: J      是风湿病诊断越来越受到重视的一种影像学方法。B超仪是将一定频率的超声波射入人体待检测部位,由于人体各脏器界面和器官内部声阻抗差异而产生强弱不等的反射回波,再经换能器接收转换为电脉冲,于放大、检波后以不同灰阶构成各脏器声像图。具有检查时间短,操作简单,无辐射,无创,价格低廉,简便易行,可重复进行,可以双侧对比,可以进行实时和动态检查,甚至可以协助引导穿刺活检、抽吸或药物注射治疗等优势,广泛用于风湿病临床中各种软组织病变(包括滑膜、肌腱、软骨、血管等)、囊性液体积聚(关节腔积液、滑囊炎、腱鞘炎、腱鞘囊肿等)、软组织钙化、结石等的判断,在对骨表面粗糙、骨糜烂和骨赘等判断上也有一定的价值;但在一些超声束不能到达的特殊部位(如间隙比较窄的关节内部),超声的应用受到限制。   
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. V2 l+ _4 H. G2 L; P2 X      在众多的成像技术和检查方法中,它们都有各自的优势和不足之处,不能简单地说以一种方法代替另一种方法,它们之间只能是相辅相成、相互印证、相互补充的关系。在临床实践中,人们应当尽量熟悉各种影像学方法的优势和劣势,及时地权衡检查的利弊,进行有必要的选择和综合利用,充分发挥优势,克服不足,从而使临床诊断更客观,更具有说服力。在确保患者利益的前提下,既要做到正确诊断,又要首先选用简单方便、对患者安全、痛苦少、相对价格低廉的非创伤性成像技术和检查方法。随着超声成像技术的日臻完善、仪器功能日新月异,超声影像诊断学这项具有一系列优势的影像学方法在临床中的应用会越来越广。可以预期在不远的将来,骨骼肌肉系统的超声将发展为风湿病学实践中物理检查以外的重要工具,它对风湿病学家的作用将像心脏超声对于心脏病学家那样重要。                        ! ~9 c2 M& r( Q. i8 q6 p+ F
                                                                                                                                                (  郭军华   黄烽  )/ N1 U1 Z* T9 \5 s4 H' e+ [
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