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过去几十年，医学超声诊断技术快速发展，超声诊断设备功能越来越强大，图像质量不断提高。随着集成电子技术和计算机技术的飞速发展，在超声诊断设备日趋复杂的发展趋势中，超声诊断设备的体积不但没有明显的增大，反而有小型化的趋势，各类便携式超声设备应运而生。相比于传统的台式超声设备，便携式超声具有体积小、重量轻、功耗低、图像良好等特点，便携式超声在医学健康领域的应用更加广阔，目前便携式超声已经广泛运用到急诊、重症监护、麻醉等相关领域，特别是在临床急危重症的院前诊疗、基层医疗单位的院前后送以及战场战伤救治过程中得到很好的应用。超声诊断设备的小型化将给我们的医疗模式带来深刻的变化，它可以在各种现场提供及时可靠的诊断信息，大量的多发伤病可以在现场迅速完成超声诊断，极大地提高了诊断效率。
由于超声图像的特殊性质，便携式超声的使用和超声图像的解读需要专业的技术知识，也需要较长时间的实践积累，它的使用操作也尤为重要，如果操作使用不慎，就可能产生误诊和漏诊。我们就结合便携式超声的特点和应用场景，详细解读便携式超声的操作与调节，加快便携式超声的普及推广，使之成为医生手中的诊断利器。
便携式超声诊断仪操作环境、场所要求一般应满足以下条件：温度10~40℃；压力70~106kPa；湿度15%~95%；检查区域无太阳直接照射，空气对流良好；周围无配电装置、X射线装置等干扰，远离高磁场环境等。另外特殊环境供电条件艰苦，偶尔会出现突然断电、电压不稳等突发情况，应保证便携式超声设备电池供电充足。
超声诊断仪的输出脉冲声强是关系到人身安全的关键问题，尤其是对孕产妇、胎儿影响更甚。国际电工委员会作出了规定，真实声束声强IOB < 20mW/cm 2 ，空间峰值时间平均声强ISPTA < 100mW/cm 2 ，超声输出声强若超出上述规定，有可能导致产生生物效应，如育龄妇女早熟排卵、受孕率下降，胎儿体重减轻、生产后儿童发育迟缓等。超声照射一般情况下采用脉冲超声，由于其采用短脉宽度，平均声强低，比连续波超声更为安全。在妊娠全过程期间使用超声诊断次数应控制在8~10次为好。根据世界卫生组织建议，超声探测的安全性要求只有在医学上具有明确理由时，才对人体使用诊断超声；以商业显示和获得试验图像为目的时，不应把超声用于辐照人体，特别是辐照孕妇；在保证获得良好图像质量和取得必要的诊断信息前提下，应使超声诊断设备的输出强度尽可能小。
在超声诊断过程中，必须坚持最小剂量原则。即在保证获得必要诊断信息的前提下，应采用最小超声强度和最短辐照时间。拒绝一切与诊断无关的胎儿超声显像。对早孕胚胎不做或少做超声探测，对3个月以上的胎儿定期超声探测时，应控制在3~5分钟之内完成。
（1）成人超声探测时，颅脑检查每一固定切面持续检查时间控制在2分钟以内；眼球检查每一固定切面持续检查时间不应超过半分钟；卵巢、睾丸检查每一固定切面持续检查时间不应超过1分钟。
（2）产科超声探测时，对不足3个月的早孕孕妇尽量不用超声进行常规检查；对于有习惯性流产或已有先兆流产症状者3个月内不建议做超声探测。必须要进行超声探测时，应控制每一固定切面检查持续时间在1分钟以内；对3个月以上胎儿在脑、心、眼、脊髓等脏器检查时，每一固定切面持续时间不应超过2分钟，其他脏器可适当延长检查时间。检查时应不断移动探头。
（3）新生儿超声探测时，作颅脑检查每一固定切面持续检查时间不应超过1分钟；作心脏检查每一固定切面持续检查时间不应超过2分钟。
便携式超声配置越来越高，内置功能越来越多，在检查前应做好各项调节准备工作。
明确便携式超声开关位置和外部电源接口，检查探头安装是否良好，检查配套台车脚轮是否锁紧等，如有可能，应检查接地线连接是否正常，接地螺栓有无松脱，壁面底线接头与地线的连接是否正确。对仪器进行整体检查后，在各种连线及探头都已连接正确的情况下，才能打开仪器电源开关（图1-4-0-1）。
按步骤电源开启开机，操作面板上的电源指示灯点亮，仪器开始工作。启动后进入程序界面，完成机器自检。仪器连接后将自动识别多个探头中的一个。如显示器具备亮度和对比度调整功能，应根据工作环境调整显示器的亮度和对比度，确保图像清晰可见直至合适状态。
机器自检完成后，一般会进入条件设置和探头选择界面。厂家根据诊断部位的不同，预设了针对不同诊断目的的专用程序（图1-4-0-2），可以根据检查部位或者脏器选择仪器预先设置好的参数条件。例如：检查甲状腺时，可以选择甲状腺预设条件或者浅表器官预设条件。
便携式超声是通过探头产生超声波（发射波）和接收反射超声波（回波），将电信号转换为超声波信号及将超声波信号转换为电信号，它是便携式超声的重要组成部件。检查前，要根据检查部位或者脏器选择合适的超声探头。
探头按诊断部位分有眼科探头、心脏探头、腹部探头、颅脑探头、腔内探头和儿童探头等；按应用方式分有体外探头、体内探头、穿刺活检探头等；按探头中换能器所用阵元数目分有单元探头和多元探头等；按波束控制方式分有线扫探头、相控阵探头、机械扇扫探头和方阵探头等；按探头的几何形状分有矩形探头、柱形探头、弧形探头、圆形探头等；按工作原理分有脉冲回波探头、多普勒式探头等（图1-4-0-3）。常见探头规格经常标注R和L。R表示探头扫描方式为凸阵扫描，也有用C表示，后面的数字表示扫描的曲率半径；R60表示此探头为凸阵探头，扫描曲率半径为60mm。L表示探头扫描方式为线阵扫描，后面的数字表示扫描的宽度。
图1-4-0-1 外设及配套装置
A.电源及开关；B.探头及接口；C.台车脚轮。
（1）腹部脏器位置较深，检查时多采用频率为2.5~3.5MHz低频凸阵探头；在声窗狭小时也可以采用用于心脏检查的扇扫探头。
（2）心脏位置较深，因前面有肺、胸骨和肋骨遮挡，超声检查的透声窗较狭小，检查时常使用频率为1.7~3.0MHz的相控阵扇扫探头。
（3）浅表器官（如乳腺、甲状腺等）或浅表软组织检查时，一般使用频率7.5MHz以上的高频、高分辨线阵探头；如果检查部位深度小于4cm，也可选用频率10MHz以上的更高频探头，频率越高图像分辨率越高，但穿透力越低。
（4）颅脑检查，一般超声需要穿透颅骨，采用低于2.0MHz的低频扇形或凸阵超声探头，或者将探头频率调低至2.0MHz以下。
由于探头和电缆线接触部位容易弯折，在使用过程中应尽量做到清洁勿拖地、舒展勿折叠、自然勿扭曲，同时应避免碰撞、弯折探头电源端。使用后应及时擦拭清洁，缓放置、安放稳。
图1-4-0-2 预设条件选择
图1-4-0-3 各类型探头形状
耦合剂主要涂在检查部位皮肤上，其作用首先是充填探头与皮肤接触面之间的微小空隙，排除这些空隙间的微量空气对超声穿透的影响；其次是通过耦合剂的过渡作用，减小探头与皮肤之间的声阻抗差，从而减少超声能量在此界面的反射损失。另外，耦合剂还起润滑作用，减小探头面与皮肤之间的摩擦，使探头能灵活地滑动探查。超声耦合剂的使用一定要适量，同时应注意防止医源性交叉感染。
便携式超声二维图像调节一般包括选预设、调深度、调频率、调TGC、调增益、随时调等步骤。
主要用于优化图像，允许用户减少探头发射声束的强度，可调范围从0~100%，通常调节时屏幕同时显示TIS热力指数和MI机械指数；功率越大，穿透力越强，但是图像也会显得较粗。增大输出功率可以提高超声穿透组织的能力，进而提高图像显示亮度。但输出功率和增益的调节是不同的，输出功率主要是用于改变探头发射超声波的总能量，以达到满意的图像质量的最低能量输出。
增益是仪器面板上最常使用的按钮之一，主要作用是对探头接收信号的放大，其值越大，图像的相对亮度越大，因此主要用于调节图像整体强度（即亮度）。要达到最佳的视觉效果，可以通过调节增益即调节图像的亮度来增加图像的整体可视效果。由于信号放大过程中，噪声信号也会被同时显示出来，增益过高或过低都容易造成漏诊（图1-4-0-4），所以在检查过程中应根据强回声和低回声区之间的对比度随时调节到一个适当的值，通常放在中间位置为佳。该值的调节要与发射功率以及时间增益补偿的调节联系起来。
图1-4-0-4 增益调节常见情况
A.增益过低；B.增益合适；C.增益过高。
TGC即灵敏度时间控制（sensitivity time control，STC），是一种针对因深度增加引起图像衰减的修正补偿功能。为了使在不同深度且具有相同反射系数的界面在显示图像上有同样的辉度，可以通过调节TGC使特定深度的信号放大，弥补远场超声波的损失，从而保证图像整体亮度均匀（图1-4-0-5）。控制装置在超声仪器上多为一排平行的滑块，一般情况，将超声仪TGC放在中间位置即可。
图1-4-0-5 TGC调节与显像变化情况
A.常规增益调节；B.远场增益调节。
通过对图像深度的调节，可以使待检测区域尽可能充满整个屏幕。每台超声仪在屏幕的一侧都有刻度，可以通过调节Depth键，来对图像深度进行设定。深度越深，帧频越低，侧向分辨率越低；深度越浅，帧频越高，侧向分辨率越高。测量时，光标放置位置的准确性很关键，越接近聚焦区域的分辨率越高，而由于远离焦点的地方超声波束变宽，所以测量的精度变差。
二维成像时，把显示深度设为最小，并在必要的地方使用缩放功能，可以改善距离和面积测量。在M模式和多普勒模式中，使用尽可能快的扫描速度可以改善时间的测量值。在多普勒模式中，将垂直范围尽可能设置到最小，可以提高速度测量值的精度。当观察小一点的器官时，调整深度直到器官填满屏幕，这样就能获取最详细的图像。血管检查时为了清晰显示管壁及内腔，必须调整与之对应的深度聚焦。
动态范围控制着信号的显示范围，其值越大，显示微弱信号的范围越大。增加动态范围会使图像更加平滑细腻；减小动态范围会增强图像对比度，但丢失信息。动态范围主要用于描述探头接受回波信号的范围，获取最大有用信号和最小有用信号电压幅度之间值的对数值。动态范围通过切断必要的信号幅度，起到影响图像细微分辨率的作用，对图像的明暗差进行调整。动态范围越大，显示器辉度差越小，图像越柔和；动态范围越小，图像越锐利（图1-4-0-6）。具体的调节方法：将动态范围调节到一个比较大的范围，然后向低水平进行调节，调节到一个干扰比较小、图像相对比较清晰的水平；一般调节到可接收的最大与最小信号比值常用对数值的20倍，一般60~80dB。
图1-4-0-6 动态范围调节与显像变化情况
聚焦区是超声束离开探头后最细的部分，调整聚焦区到需要显示的区域以获得更多细节。大多数超声仪的聚焦区是可调的，可以通过调节Focus键完成。通常还可以在图像上添加多个聚焦区来提高分辨率，增加发射焦点数目或移动焦点区域可以加强特定观察区域的图像质量，但是焦点数目增加会降低图像帧频；在扫描静止的组织时，焦点数目可增多，但扫查运动的组织时，焦点数目越少越好；心脏扫查，焦点数目为一点聚焦最佳。
（1）边缘增强（edge enhancement，preprocessing，△）：
超声系统把接收信号进行高通滤波，从而使接收波形“尖锐化”，提高了边缘的对比分辨率。其值越高，图像对比度越高；其值越低，图像越平滑。
（2）叠加或余辉（persistence或smooth）：
几帧图像的平均，即在目前显示图像上叠加以前图像的信息，分时间叠加和空间叠加。在高叠加的情况下，图像平滑细腻，但如果患者或探头移动将会导致图像模糊，心脏叠加值为低或无最佳。
（3）灰阶曲线（gray maps，postprocessing）：
重新安排不同的灰阶对应不同的图像信号幅度，使图像美观，但不能增加真实信息。
（4）变频（frequency）：
上下调节可以改变频率大小以改善图像的穿透率或分辨率。
（5）帧频（frame rate）：
调节可以优化B模式时间分辨率或空间分辨率，以得到更佳的图像。时间分辨率和空间分辨率二者是矛盾的，其一为高，另一值则为低。
（6）线密度（line density）：
与帧频调节相近，调节可以优化B模式时间分辨率或空间分辨率。
频谱多普勒血流检测是对人体运动的血流所产生的多普勒频移进行分析的超声诊断技术。便携式超声频谱多普勒调节一般遵循显示好B-mode图像、正确放置取样容积或取样框、调整增益，根据血流动力学和图像调整滤波、PRF、基线、Steer等其他参数的步骤。频谱多普勒包括脉冲多普勒、连续多普勒和高脉冲重复频率多普勒。频谱多普勒的发射功率、增益、动态范围以及灰阶曲线的调节与二维相同。
多普勒速度为零的一条直线。通常，基线以上信号为朝向探头，基线以下信号为背向探头，按Invert翻转键，可进行翻转，如果有混叠现象，调节基线或标尺。
其实它是在调节脉冲重复频率，以确定最大显示血流速度PRF/2（尼奎斯特极限）。此键针对所检查脏器的血流速度范围做相应调整，保证血流的最佳充盈状态。增加标尺以探测高速血流，避免产生混叠，降低标尺以探测低速血流，易于分析。PRF是指1秒发射接收信号的次数，它对成像时间有很深的影响，深部反射时，接收信号需要时间长，也就是发出脉冲信号的时间间隔也会长，则PRF低；如果扫查的深度小，接收信号需要时间短，则PRF高。
取样容积应选取与血管腔相适宜的宽度。调节原则为根据需检测血流的部位和目的进行调节：对于外周动脉狭窄的判定，一般采用1~2mm；观察静脉频谱宜采用范围为管径的1/3~1/2；对于比较细小的血管（新生血管等）则根据管径长度选取取样容积的大小，一般尽量保持同血流宽度一致。
根据多普勒方程式，多普勒频移的大小除取决于血流速度和发射频率外，还与速度矢量和声束轴线的夹角密切相关。由于多普勒方法有角度依赖性，使血管向声束的入射方向倾斜容易得到血流信号。因此在使用超声多普勒血流仪时，必须使声束与血流方向的夹角尽可能小。声束的入射角增大时，频谱的幅度被压缩，测量误差也增大，影响对血流的分析判断，而且可能产生假阴性的诊断结果。流速测量过小时波形也会有较大的变化。一般情况下，心血管检查夹角一般小于20°，周围血管检测中的夹角一般要求60°以内。总之，不管使用何种多普勒血流仪，角度的影响不可忽视。
超声操作面板上Angle correct键并不能改变声束的角度，是通过调节并测量多普勒角度的大小，通过后处理的方式计算血流的速度。而Angle correct键的标尺应该放在与血流方向平行的位置（图1-4-0-7），此时显示的角度才是多普勒角度，否则可能产生很大误差。
（1）滤波（filter）：
提取多普勒信号，滤除血管移动等引起的额外噪声，提高信噪比。高速血流用高通滤波，低速血流用低通滤波。滤波设置为125Hz适用血管，设置为250Hz适用于大血管，设置为500~1 000Hz适用于心脏。
（2）扫查速度（sweep speed）：
控制多普勒频谱速度在屏幕上的显示时间。
（3）取样门（sample volume，gate size）：
控制显示速度所在的位置。取样门越小，所测速度越准确。
图1-4-0-7 多普勒超声入射角设置情况
（4）伪彩的运用：
在多普勒信号微弱时，如增加增益，噪声信号背景较强，不利观察血流信息，这时可打开较亮的伪彩，降低增益，抑制噪声背景。这时微弱血流信号可较清晰。
彩色多普勒血流显像（CDFI）是在脉冲多普勒基础上发展起来的技术，以解剖结构的灰阶声像图为背景，对感兴趣区域实时多点取样进行多普勒检测，将其以伪彩色编码的形式显示后叠加在灰阶图上。成像的特点是以色彩显示人体各部位血流的动态信息，借以观察血管的解剖形态与活动情况等，可直观形象地显示血管内血流状态。
多普勒增益调节用于改变多普勒信号的输出强度，主要表现在图像总体显示亮度的变化。彩色增益大小会明显影响血流显示：增益设置过低，会失去血流信息，使血流范围表现得过小，甚至出现血流存在但没有血流信号显示的情况；增益过高，多彩色干扰，使血流范围表现得过大，甚至出现彩色多普勒“溢出伪像”（图1-4-0-8），甚至可能会盖过灰阶的血栓等，造成漏诊。
超声诊断仪在通过探头采集多普勒信号时，不仅仅收到运动红细胞的回声，还包含许多其他运动组织的回声，如血管壁等。这些回声信号是不需要的，被称为噪声信号，一般频率较低、幅度较高，强度甚至比血流的回声信号还大得多。如果全部传输给相关处理器，会干扰对血流信号的检测。MTI用阈值清除这些低频噪声信号的干扰，将回声强度低而速度高的血流信号清晰地显示出来。壁滤波阈值的设定通常在50~100Hz，如果MTI设定过高，低速血流就会被滤掉；设定过低，杂乱的噪声就会残留（图1-4-0-9）。因此调节的原则是选择与检测血流速度相应的速度标尺，低速血流采用低通滤波，高速血流选用高通滤波。
图1-4-0-8 红蓝两色亮度代表血流速度，受增益旋钮的控制
A.增益旋钮调节过低；B.增益旋钮调节恰当；C.增益旋钮调节过高。
图1-4-0-9 高通滤波设置过高导致血流显示不完整；低通滤波造成杂波干扰
A.高通滤波设置过高；B.滤波设置恰当；C.低通滤波设置过低。
对于彩色多普勒而言，脉冲重复频率的数值为彩阶正向和负向最大频移之和，一般在仪器上是以流速的数值来显示。可以通过调节Scale键来完成，速度范围的调整可根据被检测血管的实际血流速度进行动态调节。调节的原则是观察部位正常血管段内血流信号不出现混迭为适宜（图1-4-0-10），这样血流方向易识别，也利于发现血流速度异常增高的部位。
图1-4-0-10 PRF调节血流信号至不出现混迭为适宜
彩色多普勒的基线一般位于彩阶的红蓝色之间，必要时可通过调节baseline键调整其位置，进而调整彩色血流的测量范围。目的是在感兴趣区流速超过单侧的最高流速时，增加单侧血流显示的最高流速值，避免出现混迭。
多普勒声速与血流之间的夹角会影响到血流信号的显示，因此通过Steer键的调节可以使感兴趣区血流信号显示更为准确，可以减小多普勒声速与血流之间的夹角，更好显示血流信号。声束的偏转会引起多普勒信号的衰减，同时也会影响声束的传播，临床上有时会遇到这种情况，声速与血流之间的夹角减小了，但有时血流信号反而不理想，过大或过小的取样框方向都会使血流信号显示不满意（图1-4-0-11）。调节原则是彩色多普勒取样框的方向同血流方向保持一致。
图1-4-0-11 取样框方向调节影响
（1）彩色优先权（priority）：
二维图像与彩色多普勒图像均衡方案的调节。增加彩色优先权，彩色多普勒信息增多，2D信息减少；减小彩色优先权，彩色多普勒信息减少，2D信息增多；在彩色不充盈时，增加彩色优先权；显示微小血流时，此设置值要高。
（2）彩色叠加（color persistence）：
把一段时间内的彩色多普勒信息叠加到现有帧上显示更多的信息。高设置会使血流较为充盈，关掉彩色叠加，可显示真实信息，尤其在心脏的扫查中，此设置要低。
（3）彩色血流编码图：
选择不同的彩色标尺图，以取得不同流速下满意的血流显示效果。
（4）多普勒工作频率：
低频通常可得到更好的多普勒血流信号，彩色充盈度较好，并会产生更少的彩色多普勒伪像。
彩色多普勒超声检查调节主要做好五个方面：一是调整增益和滤波设置，以获得合适的彩色信号和最小的彩色噪声。二是调整速度量程（PRF）和血流基线一致。低的量程用于低速血流，然而可能产生混叠。高的量程减少混叠，但是对慢速血流的敏感性降低。三是调整取样框（线）和探头的位置以获得合适的多普勒角度。如果做速度测量时，角度应该是≤60°。四是适当调整脉冲多普勒取样容积大小以获得准确的速度。五是避免探头活动。
经验总结：
①影响彩色灵敏度的调节因素主要包括彩色增益（color gain）、输出功率（output）、脉冲重复频率（PRF）、聚焦（focus）和多普勒工作频率；②提高彩色多普勒对慢速血流成像的能力主要包括降低彩色速度量程（PRF）（1 500Hz或更少）、降低彩色壁滤波（50Hz或更少）、提高彩色灵敏度（线密度）、提高彩色优先权；③提高彩色多普勒帧频的方法主要包括减小扫描深度、减小彩色取样框、降低彩色灵敏度（扫描线密度）、增加PRF、应用高帧频彩色处理、应用可变2D帧频；④消除混叠的方法主要包括减少深度、增加PRF、增大Scale标尺、调节基线、降低探头频率、用连续多普勒CW等。
近十年伴随微电子学和新材料学的进展，超声诊断技术日新月异，国内对专科便携彩超和掌上超声仪器需求逐步增大。基于超声临床可视化进程加速、国产超声仪器性价比提升以及技术创新带来的良好应用体验，其主体使用者从超声医生拓展到临床医生（如麻醉科、急诊科、ICU等）、全科医生、家庭医生、乡村医生等庞大专业人群。此外，军方在战训、战场和边防等特殊环境下也有较大需求。
下一阶段，便携式超声设备将进一步提高图像质量，完善功能，发展远程实时传输、微型化、智能化、集成化等技术。预计将进一步发展的技术包括：①智能诊断技术，采用机器学习方法，提高诊断准确率；②辅助诊断智能化，例如心肌描迹等，提升用户体验；③拓展新成像模式，例如光声成像等；④探索高速成像，彻底解决时间分辨率问题，采用合成波束技术，帧频可以达到5 000帧/s；⑤机型多元化，应用领域细分，出现应用床旁、麻醉、急救等领域的专用机型。不久的将来，从自动识别到人工智能、从即时报告到远程会诊，超声将因“无处不在、无所不能”而日益受到人们关注和重视。甚至在不远的将来可以作为健康管理工具而进入家庭，将为超声诊断开辟新的天地。
（李晓亮 武杜杜）