超 声 基 础
超 声 检 查
(ultrasonic examination)
利用超声波的物理特性和人体器官组织声
学特性相互作用后产生的信息，并将其接收、
放大和信息处理后形成图形 (声像图、血流流
道图 )、曲线 (M型心动图、频谱曲线 )或其他数
据，借此进行疾病诊断的检查方法，简称
USG(ultrasonography )检查法。
物体的机械性振动
在具有质点和弹性的媒
介中传播，且引起人耳
感觉的波动为声波。
<16Hz, 次声波
16--20000Hz：声 波
>20000Hz,超声波
(ultrasound)
定 义
超 声 的 物 理 基 础
超过人耳听阈上限的声波，即大于
20千赫的称超声波（ Ultrasonic wave
）简称超声，临床常用的超声频率在 2
～ 10 MHz之间。
超 声 波 的 定 义
超
声
透 射 transmission
反 射 reflection
折 射 refraction
衍 射 difration
散 射 scattering
衰 减 attenuation
吸 收 absorption
H
U
M
A
N
B
O
D
Y
U
L
T
R
A
S
O
U
N
D
Ultrasonic diagnostics
逆压电效应 (发生 ) 正压电效应 (接收 )
在交变电场的作
用导致厚度的交替改
变从而产生声振动，
即由电能转变为声能。
。 。。 - 。 + 。 。 。 - 。 +
由声波的压力变化使
压电晶体两端的电极随声
波的压缩 (正压 )与弛张 (负
压 )发生负电位交替变化。
超 声 的 发 生
在交变电场的作厂导致厚度的交
替改变从而产生声振动，即由电能转
变为声能
逆压电效应
(Inverse Piezoelectric effect)
由声波的压力变化使压电晶
体两端的电极随声波的压缩 (正压 )
与弛张 (负压 )发生负电位交替变
化
正压电效应
(Piezoelectric effect )
? 利用逆压电效应将
电能转换成超声能发
射超声，利用正压电
效应将超声能量转换
成电能接收超声 。
超声的物理特性
具有波长（ λ ）、频率（ f）和传播速度（Ｃ）
Ｃ＝ λ · f
超声是机械波
超声的物理特性
超声的频率单位为赫兹（ Herze,Hz）
诊断用的超声频率在 2.5MHz - 20,0MHz
常用的 3.5MHz - 5.0MHz
其单位用兆赫（ Mega Herze,MHz）
超声的物理特性
界面 （ interface） 为两种不同声阻抗
介质的接触面。
声阻抗 （ acoustic impedance） 为该
介质的密度 （ ρ ）和声速 （ C）的乘积
Z = ρ C
当 Z1与 Z2相差 0.1%时即有回声反射
超声的物理特性
声阻抗（ acoustic impedance）
Z1 = ρ1 C1
Z2 = ρ2 C2
超声的物理特性
超声在介质
(medium)中传播遇
到界面 (interface)
会有反射、折射、
散射和绕射。
interface
Sinθi C1
Sinθt C2 =
Diffraction 衍射或称绕射
超声的物理特性
声衍射（声绕射 ）
? 由于介质中有障碍物或介质不连续性的存
在，超声波在介质内传播过程中，绕过障
碍物界面的边缘，继续向前传播，这种现
象称为声波的绕射。
? 绕射取决于障碍物与声束边缘间距离。在
间距为 1～ 2λ 时，产生绕射。
Scattering 散射
超声的物理特性
声散射
? 超声波在介质中传播过程中，如遇到小界
面 D 远小于声波波长 λ 的声阻抗界面时，
则接收入射声束中能量并成为新的二次声
源，使得声波能量向四面八方发射，这种
现象称为声波的散射
声衰减 （ Acoustic attenuation）
? 声波在介质内传播过程中，随着
传播距离的增大，声波的能量逐
渐减少，这一现象称为声衰减。
声吸收 （ Acoustic absorption,
Sound absorption）
? 吸收是声波在人体内传播或反射的过程中，
由于体内组织的特性使声能耗失，耗失的
能量转换为热能的现象。
A- mode A型
Amplitude mode
回声以波型显示
Ａ型仪
幅度调制型
以波幅的高低代表界
面反射信号的强弱。
反射强，波幅高。
反射弱，波幅低。
目前巳基本淘汰
Brightness mode
辉度调制型
以不同辉度光点反射
信号的强弱。
反射强则亮，反射弱
则暗。
采用多声束连续扫描，
显示脏器的二维图像，是
目前使用最为广泛的超声
诊断法。
B超图像由不同亮度
的像素构成，像素亮度
由反射回声的强弱所决
定。
黑色：没有反射
灰色：中等反射
白色：反射较强
像素在屏幕上形成不
同亮度的层次，既为灰
阶。
灰阶（ Gray scale）
Motion mode
B 型的一种变异型：系在水平偏转板上
加入一对慢扫描锯齿波，使回声光点沿水
平方向扫描，代表时间。保留原来的深度
扫描线
以单声束取样获得活动界面回声，再以 慢扫
描方式将某活动界面展开, 距离 -时间, 曲线
由于探头位置固定，心脏有规律地
收缩和舒张，心脏各层组织和探头间的
距离便发生节律性的改变。随着水平方
向的慢扫描，便把心脏各层组织的回声
展开成曲线，即为 M型超声心动图
M型超声心动图
多普勒效应 （ Doppler
effect）
? 声源与物体作相
对运动时，频率增
高。
?声源与物体作背
向运动时，频率减
低。
?这种声波频率变
化的现象为多普勒
效应。
多普勒频移
(Doppler Shift)
多 普 勒 效 应
Doppler effect
利用声波的多普勒效应，使用多种方式
显示多普勒频移，从而对疾病作出诊断
生理性 病理性
无回声型
液性无回声 胆汁 胸腹水
衰减性无回声 骨骼后方 纤维化后方
均质性无回声 淋巴结 淋巴瘤
低回声型 心肌 甲减
强回声型 包膜 葡萄胎
全反射型 气体
人体组织的反射类型
衰减性无回声 (Echo free of the
attenuation)
多普勒效应 (Doppler effect)
fd = │ f –fo │ = ± 2v ·f o Cos θ/ C
f d = ±
fd 为频移,fo 为入射超声频率
V 为活动物体的速度 (血流速度 )
C 为介质的声速
Cosθ 为移动方向与声轴方向的角度余弦
即 (血流方向与声束探测方向间的角度余弦 )
均质性无回声
淋巴瘤
B – mode Ｂ型 Brightness mode
回声以光点显示,二维空间展开,
成为断面图像。
M – mode M型
Time – motion mode
回声以光点显示，
采用时间展开，形
成波群曲线。
Ｄ – mode Ｄ型
Doppler mode
频谱显示 超声射向流动的红细胞，
接收到红细胞散射回声，
提取 Doppler shift
（多普勒频移）,经Ｆ
ＦＴ处理，形成频谱显
示。频谱在 base line
以上者为迎向探头的血
流,base line以下者
为离开探头的血流。
base line
彩 色 多 普 勒 血 流 显 示
Color Doppler Flow Imaging CDFI
用自相关处理提取到的多普勒信息,再用伪彩色编码,形成
彩色血流图像,叠加到二维声像图上,形成彩色多普勒血流图。
彩 色 多 普 勒 血 流 显 示
Color Doppler Flow Imaging CDFI
动
态
实
时
彩 色 多 普 勒 血 流 显 示
Color Doppler Flow Imaging CDFI
动
态
实
时
彩 色 能 量 图
Color Doppler energy
把提取红细胞散射的多普勒信息，用积分法处理。
彩色图像也叠加在二维声像图上。
此法与红细胞散射的能量强度有关，与频移无关,
故无方向性，不存在混叠。
? 无回声区
echo free area
? 低回声区
hypoechoic area
? 等回声区
isoechoic area
? 高回声区
hyperechoic area
? 强回声
strong echo
? 透声区
sonolucent
声 像 图 的 阅 读
伪像又称伪差 （ Artifact）
? 超声成像中可出现多种形式的伪差。
其成因多与超声的物理特性有关，有
的与仪器设计性能及调节有关，有的
与人体生理或病理等情况有关。
混响伪像
(reverberations)
? 镜面型大界面如其
两侧声阻抗差别较大，
而第一界面中物质的
衰减甚小或厚度甚小
时最易发生。
混响伪像
(reverberations)
多次内部混响
(multiple internal reverberations)
超声在靶 (target)内部来回反射，形成彗尾征
(comet tail sign),利用子宫内彗尾征可以识别金
属节育环的存在。
部分容积效应
(partial volume effect)
因声束宽度太宽，把邻近靶区结构
的回声一并显示在声像图上。
旁瓣伪像 (side lobe artifact)
由超声束的旁瓣回声造成，在结石等强回声两侧出现
声影 (acoustic shadow)
有强反射或声衰减甚大的靶存在，使超声能量急剧减弱或消失,
致其后方没有超声到达，当然也检测不到回声，称为声影，声影可以
作为结石、钙化和骨骼等存在的诊断依据。
后方回声增强
(enhancement of behind echo)
当病灶或靶的声衰减甚小时，其后方回声将强于同
等深度的周围回声，称为后方回声增强，囊肿和其他液
性结构的后方会出现回声增强，可利用它作鉴别诊断。
折 射 声 影
(refractive shadow)
有时在球形结构的两侧壁后方会各出现一条细狭的
声影，称为折射声影，这是因为超声折射，使后方有一
小区失照射，没有回声所致，不可误为结石或钙化。
镜 面 伪 像
在良好平整的界面前方的靶，声像图上会在
界面后方出现一个对称的虚像，切不可当它真的
主要用途
1,检测器官的大小、形状、物理特性及某些功能状态 ;
2、检测心血管的结构、功能与血流动力学状态 ;
3、鉴定占位病灶的物理特性及部分病理特性；
4、检测有无积液存在，并初步估计积液量；
5、随访药物或手术治疗后各种病变的动态变化；
6、应用介入性超声进行辅助诊断或某些治疗 。
超 声 检 查
(ultrasonic examination)
利用超声波的物理特性和人体器官组织声
学特性相互作用后产生的信息，并将其接收、
放大和信息处理后形成图形 (声像图、血流流
道图 )、曲线 (M型心动图、频谱曲线 )或其他数
据，借此进行疾病诊断的检查方法，简称
USG(ultrasonography )检查法。
物体的机械性振动
在具有质点和弹性的媒
介中传播，且引起人耳
感觉的波动为声波。
<16Hz, 次声波
16--20000Hz：声 波
>20000Hz,超声波
(ultrasound)
定 义
超 声 的 物 理 基 础
超过人耳听阈上限的声波，即大于
20千赫的称超声波（ Ultrasonic wave
）简称超声，临床常用的超声频率在 2
～ 10 MHz之间。
超 声 波 的 定 义
超
声
透 射 transmission
反 射 reflection
折 射 refraction
衍 射 difration
散 射 scattering
衰 减 attenuation
吸 收 absorption
H
U
M
A
N
B
O
D
Y
U
L
T
R
A
S
O
U
N
D
Ultrasonic diagnostics
逆压电效应 (发生 ) 正压电效应 (接收 )
在交变电场的作
用导致厚度的交替改
变从而产生声振动，
即由电能转变为声能。
。 。。 - 。 + 。 。 。 - 。 +
由声波的压力变化使
压电晶体两端的电极随声
波的压缩 (正压 )与弛张 (负
压 )发生负电位交替变化。
超 声 的 发 生
在交变电场的作厂导致厚度的交
替改变从而产生声振动，即由电能转
变为声能
逆压电效应
(Inverse Piezoelectric effect)
由声波的压力变化使压电晶
体两端的电极随声波的压缩 (正压 )
与弛张 (负压 )发生负电位交替变
化
正压电效应
(Piezoelectric effect )
? 利用逆压电效应将
电能转换成超声能发
射超声，利用正压电
效应将超声能量转换
成电能接收超声 。
超声的物理特性
具有波长（ λ ）、频率（ f）和传播速度（Ｃ）
Ｃ＝ λ · f
超声是机械波
超声的物理特性
超声的频率单位为赫兹（ Herze,Hz）
诊断用的超声频率在 2.5MHz - 20,0MHz
常用的 3.5MHz - 5.0MHz
其单位用兆赫（ Mega Herze,MHz）
超声的物理特性
界面 （ interface） 为两种不同声阻抗
介质的接触面。
声阻抗 （ acoustic impedance） 为该
介质的密度 （ ρ ）和声速 （ C）的乘积
Z = ρ C
当 Z1与 Z2相差 0.1%时即有回声反射
超声的物理特性
声阻抗（ acoustic impedance）
Z1 = ρ1 C1
Z2 = ρ2 C2
超声的物理特性
超声在介质
(medium)中传播遇
到界面 (interface)
会有反射、折射、
散射和绕射。
interface
Sinθi C1
Sinθt C2 =
Diffraction 衍射或称绕射
超声的物理特性
声衍射（声绕射 ）
? 由于介质中有障碍物或介质不连续性的存
在，超声波在介质内传播过程中，绕过障
碍物界面的边缘，继续向前传播，这种现
象称为声波的绕射。
? 绕射取决于障碍物与声束边缘间距离。在
间距为 1～ 2λ 时，产生绕射。
Scattering 散射
超声的物理特性
声散射
? 超声波在介质中传播过程中，如遇到小界
面 D 远小于声波波长 λ 的声阻抗界面时，
则接收入射声束中能量并成为新的二次声
源，使得声波能量向四面八方发射，这种
现象称为声波的散射
声衰减 （ Acoustic attenuation）
? 声波在介质内传播过程中，随着
传播距离的增大，声波的能量逐
渐减少，这一现象称为声衰减。
声吸收 （ Acoustic absorption,
Sound absorption）
? 吸收是声波在人体内传播或反射的过程中，
由于体内组织的特性使声能耗失，耗失的
能量转换为热能的现象。
A- mode A型
Amplitude mode
回声以波型显示
Ａ型仪
幅度调制型
以波幅的高低代表界
面反射信号的强弱。
反射强，波幅高。
反射弱，波幅低。
目前巳基本淘汰
Brightness mode
辉度调制型
以不同辉度光点反射
信号的强弱。
反射强则亮，反射弱
则暗。
采用多声束连续扫描，
显示脏器的二维图像，是
目前使用最为广泛的超声
诊断法。
B超图像由不同亮度
的像素构成，像素亮度
由反射回声的强弱所决
定。
黑色：没有反射
灰色：中等反射
白色：反射较强
像素在屏幕上形成不
同亮度的层次，既为灰
阶。
灰阶（ Gray scale）
Motion mode
B 型的一种变异型：系在水平偏转板上
加入一对慢扫描锯齿波，使回声光点沿水
平方向扫描，代表时间。保留原来的深度
扫描线
以单声束取样获得活动界面回声，再以 慢扫
描方式将某活动界面展开, 距离 -时间, 曲线
由于探头位置固定，心脏有规律地
收缩和舒张，心脏各层组织和探头间的
距离便发生节律性的改变。随着水平方
向的慢扫描，便把心脏各层组织的回声
展开成曲线，即为 M型超声心动图
M型超声心动图
多普勒效应 （ Doppler
effect）
? 声源与物体作相
对运动时，频率增
高。
?声源与物体作背
向运动时，频率减
低。
?这种声波频率变
化的现象为多普勒
效应。
多普勒频移
(Doppler Shift)
多 普 勒 效 应
Doppler effect
利用声波的多普勒效应，使用多种方式
显示多普勒频移，从而对疾病作出诊断
生理性 病理性
无回声型
液性无回声 胆汁 胸腹水
衰减性无回声 骨骼后方 纤维化后方
均质性无回声 淋巴结 淋巴瘤
低回声型 心肌 甲减
强回声型 包膜 葡萄胎
全反射型 气体
人体组织的反射类型
衰减性无回声 (Echo free of the
attenuation)
多普勒效应 (Doppler effect)
fd = │ f –fo │ = ± 2v ·f o Cos θ/ C
f d = ±
fd 为频移,fo 为入射超声频率
V 为活动物体的速度 (血流速度 )
C 为介质的声速
Cosθ 为移动方向与声轴方向的角度余弦
即 (血流方向与声束探测方向间的角度余弦 )
均质性无回声
淋巴瘤
B – mode Ｂ型 Brightness mode
回声以光点显示,二维空间展开,
成为断面图像。
M – mode M型
Time – motion mode
回声以光点显示，
采用时间展开，形
成波群曲线。
Ｄ – mode Ｄ型
Doppler mode
频谱显示 超声射向流动的红细胞，
接收到红细胞散射回声，
提取 Doppler shift
（多普勒频移）,经Ｆ
ＦＴ处理，形成频谱显
示。频谱在 base line
以上者为迎向探头的血
流,base line以下者
为离开探头的血流。
base line
彩 色 多 普 勒 血 流 显 示
Color Doppler Flow Imaging CDFI
用自相关处理提取到的多普勒信息,再用伪彩色编码,形成
彩色血流图像,叠加到二维声像图上,形成彩色多普勒血流图。
彩 色 多 普 勒 血 流 显 示
Color Doppler Flow Imaging CDFI
动
态
实
时
彩 色 多 普 勒 血 流 显 示
Color Doppler Flow Imaging CDFI
动
态
实
时
彩 色 能 量 图
Color Doppler energy
把提取红细胞散射的多普勒信息，用积分法处理。
彩色图像也叠加在二维声像图上。
此法与红细胞散射的能量强度有关，与频移无关,
故无方向性，不存在混叠。
? 无回声区
echo free area
? 低回声区
hypoechoic area
? 等回声区
isoechoic area
? 高回声区
hyperechoic area
? 强回声
strong echo
? 透声区
sonolucent
声 像 图 的 阅 读
伪像又称伪差 （ Artifact）
? 超声成像中可出现多种形式的伪差。
其成因多与超声的物理特性有关，有
的与仪器设计性能及调节有关，有的
与人体生理或病理等情况有关。
混响伪像
(reverberations)
? 镜面型大界面如其
两侧声阻抗差别较大，
而第一界面中物质的
衰减甚小或厚度甚小
时最易发生。
混响伪像
(reverberations)
多次内部混响
(multiple internal reverberations)
超声在靶 (target)内部来回反射，形成彗尾征
(comet tail sign),利用子宫内彗尾征可以识别金
属节育环的存在。
部分容积效应
(partial volume effect)
因声束宽度太宽，把邻近靶区结构
的回声一并显示在声像图上。
旁瓣伪像 (side lobe artifact)
由超声束的旁瓣回声造成，在结石等强回声两侧出现
声影 (acoustic shadow)
有强反射或声衰减甚大的靶存在，使超声能量急剧减弱或消失,
致其后方没有超声到达，当然也检测不到回声，称为声影，声影可以
作为结石、钙化和骨骼等存在的诊断依据。
后方回声增强
(enhancement of behind echo)
当病灶或靶的声衰减甚小时，其后方回声将强于同
等深度的周围回声，称为后方回声增强，囊肿和其他液
性结构的后方会出现回声增强，可利用它作鉴别诊断。
折 射 声 影
(refractive shadow)
有时在球形结构的两侧壁后方会各出现一条细狭的
声影，称为折射声影，这是因为超声折射，使后方有一
小区失照射，没有回声所致，不可误为结石或钙化。
镜 面 伪 像
在良好平整的界面前方的靶，声像图上会在
界面后方出现一个对称的虚像，切不可当它真的
主要用途
1,检测器官的大小、形状、物理特性及某些功能状态 ;
2、检测心血管的结构、功能与血流动力学状态 ;
3、鉴定占位病灶的物理特性及部分病理特性；
4、检测有无积液存在，并初步估计积液量；
5、随访药物或手术治疗后各种病变的动态变化；
6、应用介入性超声进行辅助诊断或某些治疗 。
