超声扫查显示的是人体组织的断层图像。探头位置和扫查切面灵活多变,其随意性和实时性成为超声成像的巨大优势,然而也给图像信息的分析和交流造成障碍。因此,需要确定最基本的扫查切面和统一的图像方位。
监视器显示的声像图方位是由体位和探头在体表的位置及其声束扫查平面决定的。因此,需要将每一切面的体位和探头的体表位置(body mark)标记在显示器上。
为声束扫查平面与身体长轴接近垂直的系列切面。
为声束扫查平面与人体冠状面垂直的系列切面。
为声束扫查平面与人体矢状面垂直的系列切面。
为获取组织器官最清晰的图像和最具特征的诊断信息,探头常在人体不同部位以角度扫查,如沿肋间的肝脏切面、沿胆囊长轴的切面等,都为斜切面。必须根据探头位置结合声像图显示的组织结构特征判断其解剖切面。
在实际工作中,超声切面更多的是以脏器的解剖轴进行描述,如心脏长轴切面、短轴切面等。
首先,必须使探头的标记侧成像在显示器的左侧。
声像图的方位采用1976年美国超声医学会的标准。患者仰卧位扫查时的方位约定为:
横切面:
声像图的上方为患者腹侧;下方为患者背侧;左侧为患者右侧(R);右侧为患者左侧(L)。
纵切面:
上方为患者腹侧;下方为患者背侧;左侧为患者头侧(H),右侧为患者足侧(F)。
冠状切面:
①右侧扫查冠状切面声像图的上方为患者右侧;下方为患者左侧;左侧为患者头侧;右侧为患者足侧。②左侧扫查腹部冠状切面声像图的上方为患者左侧;下方为患者右侧;患者左侧为头侧;右侧为患者足侧。
必须指出,超声切面多数情况下不是CT和MRI显示的标准切面,必须结合探头位置和声像图显示的组织结构判断其显示的真实人体切面。在分析声像图时,首先要明确探头的体表位置,进而确认解剖切面。除了心脏的胸骨旁长轴切面,在任何情况下,声像图的左侧应为探头标记侧,右侧为探头非标记侧,上方为探头接触面(声束近端),下方为探头指向的远侧。
(1)胸骨旁长轴切面:
图像右侧为心底部,左侧为心尖部;上、下代表前、后。
(2)心脏短轴切面:
图像左为患者的右,图像右为患者的左;上、下代表前、后。
(3)心尖长轴切面:
①心尖四腔切面:图像的前、后分别为心尖与心底,左、右为患者的右、左;②心尖五腔切面:图像的前、后分别为心尖与心底,左、右分别为患者的前、后;③心尖二腔切面:前、后同五腔切面,左、右分别为患者的左前和右后。
与X线和MRI不同,超声反射和散射(回声)的强度取决于界面的声阻抗差大小。人体不同组织的声特性阻抗和声传播速度不同,界面的反射和散射强度也不同。为了便于声像图特征的描述和分析,将人体组织界面回声的强度进行分级表述。
达到灰标最亮端亮度的回声,如骨骼、肺等声阻抗差很大的界面回声。
亮度介于强回声与等回声之间,如多数脏器的包膜、囊肿壁、肾窦、肝血管瘤等声阻抗差较大的界面回声。
又称等回声(isoechoic),亮度相当于灰标中段,如肝、脾实质、甲状腺、乳腺、睾丸实质等。
又称低回声(hypoechoic,echogenic),亮度介于无回声与等回声之间,如肌肉、皮下脂肪、肾脏髓质等。
比低回声更暗,接近无回声,如液体内的组织碎屑、淋巴结等。
相当于灰标的最暗端,如正常的胆汁、尿液、脑脊液、玻璃体等。
人体组织回声的一般规律为:骨骼>肾窦>胰腺>肝、脾实质>肌肉>肾皮质>肾髓质(肾锥体)>血液>胆汁和尿液。
此外,回声强度还与声束的入射方向或某些组织的各向异性有关。因此,对组织的回声特征判断,必须综合分析。
声衰减也是组织的重要声学特性之一。对正确解读声像图和诊断很重要。水的衰减系数几乎为0dB/(cm·MHz),因此,组织内含水愈多,声衰减愈低,其后方组织的回声相对较高。蛋白对声能的吸收较多,衰减程度较高,后方回声增强不明显。人体组织声衰减的一般规律为:
骨骼、钙化、结石>瘢痕、软骨、肌腱>肝脏、肾脏、肌肉、脑>脂肪、血液>尿液、胆汁、囊液、胸腔积液、腹腔积液。
(1)大小、形态和表面:
实质性器官各自均有相近的大小、外形和表面特征。其特定切面的声像图的形状和回声相似。例如,正常肾脏大小约11cm×5cm×4cm,冠状切面似“蚕豆”形,被膜光滑,回声呈细线样。
(2)内部回声:
由于人体器官组织构成的差别,其内部回声各具特点。如正常肝脏为均匀的等回声,回声高于脾脏而低于胰腺;正常肾脏皮质回声略高于肝脏,髓质为低回声,肾窦为高回声。
(3)血管分布和血供:
不同器官的血管分布、血流动力学和供血各具特点。如肝脏的动脉和门静脉伴行由第一肝门入肝,而肝静脉由第二肝门出肝;肾脏的动脉和静脉伴行。内脏动脉呈低阻型,肢体动脉呈高阻型。
(4)毗邻关系:
器官的毗邻关系构成特定的声像图切面,毗邻关系的变化对判断病变的存在及其程度有重要价值。
(1)大小、形态和充盈状态:
变化很大,与生理状态不符的增大和缩小都提示异常。
(2)壁回声:
在充盈状态下,壁回声清晰连续,厚度均匀,壁内及黏膜无异常回声。
(3)内容物:
正常内容物应与其回声相符。如胆囊和膀胱内呈无回声。若内部有异常回声,则提示病理状态,如结石、异物等。
(4)后方回声:
含液空腔脏器后方回声增强。当后方回声过强时,要调节TGC抑制远场回声强度,以利于显示后壁结构。
(5)功能评估:
如脂餐试验用以观察胆囊收缩功能;残余尿量测定评价膀胱排空功能。
心脏是特殊的空腔脏器,除了形态、大小、瓣膜和肌壁回声外,运动和血流动力学是最重要的监测内容。
甲状腺、腮腺、浅表淋巴结、乳房、阴囊以及肌肉、韧带等小器官和浅表组织各有其声像图特征,除了观察其形态、大小、边界和内部回声外,还要比较成对器官和组织回声的对称性及其与毗邻组织的关系。
如内脏转位、异位肾、胸骨后甲状腺等。
(1)先天性:
①正常变异(功能正常),如肝左叶长径增大、驼峰肾等;②病理性,如环状胰腺、输尿管狭窄等。
(2)后天性:
多数为病理性,如外伤、肿瘤、心房(室)重构等。
(1)弥漫性:
如桥本甲状腺炎呈粗网状回声、肝脂肪沉积引起弥漫性回声增高等。
(2)局限性:
多数为病理性,其中以肿瘤最为重要。以其回声特征,大致可以分为囊性、实性和混合性三大类型。
1)囊性回声:
在超声诊断术语中,“囊性(cystic)”指内部主要为液体的结构,不特指囊肿。声像图特征为内部大部分(2/3以上)呈无回声,后方回声增强。
真性囊肿分为单纯性囊肿(simple cyst)和复杂性囊肿(complex cyst)。前者指囊壁薄而均匀,内部无回声,囊液透声好,后方回声增强。后者是指囊肿壁较厚或不均匀、内部有实性回声(分隔、钙化、软组织、沉积物等)。
假性囊肿没有真正的囊壁,囊壁为纤维化的组织,如胰腺炎后形成的囊肿。
2)实性回声:
完全实性或以实性成分为主(占2/3以上)。其特点是内部有回声。如肿瘤、炎症、瘢痕、钙化等。但是内部有回声者不一定都是实性的。
3)混合性回声:
病变内部既有液体无回声,也有实质性有回声。可为肿瘤、脓肿、血肿等。囊性和实性回声都不是病变良、恶性的特征征象,必须结合临床和其他检查结果综合判断。但典型的单纯性囊肿通常是良性的。
正常动脉壁厚,回声高,随心动周期搏动,血流呈典型的动脉频谱;静脉壁薄,大静脉内径和血流受呼吸周期变化的影响。血管异常扩张、狭窄、管腔内异常回声都是血管疾病的直接征象。血管的血流状态(层流、湍流、涡流)和血流动力学(速度、加速时间、阻力指数等)异常对血管疾病的诊断至关重要。
声像图伪像,又称伪差,是指声像图显示的不属于人体真实组织的回声增添、减少和失真。伪像可干扰对声像图的分析,但有时亦有助于对图像的正确判读。
超声成像基于四个并非真实的物理假设,即
1.声束在人体组织中以直线传播,以此确定回声的方位。
2.各种组织各向同性,声速均匀一致(1 540m/s),以此确定回声的空间位置。
3.各种组织的吸收系数均匀一致,以此确定增益补偿。
4.对组织施加力激励后,在组织中的应力分布均匀,以此确定应变的大小。
然而,真实情况并非如此。人体组织声学特性复杂、超声固有的物理特性和超声仪器的技术限制无法避免基于假设成像所造成的图像与真实人体组织结构的差别。
声波在探头与平滑大界面之间往复反射造成的伪像。表现为平滑界面远侧等距离排列的多条回声,其强度依次递减,如膀胱前壁后方的雾状回声,正常肺的“A线”等,可能掩盖小病变。
振铃伪像(ring-down artifact)常被称为彗星尾征(comet tail artefacts),又称“内部混响”。出现于体内非常接近的强反射界面之后。如很小的金属异物、气体、胆固醇晶体等,其后出现似彗星尾状的强回声。其成因是声波在两个很接近的强反射界面间往复发射,类似震荡。振铃伪像有助于识别体内的异物或积气,具有很高的敏感性和特异性。
形成镜面伪像(mirror image artifact)的原理与光学中的镜像原理相同。如膈下肝实质及其内的肿瘤回声以膈肌为对称轴显示在膈上方。
又称棱镜效应。产生的原因是声束发生方向改变,造成界面回声在声像图上的位置偏移。如经腹壁横切面扫查时,由于声束经过断面似凸透镜的腹直肌,因折射使其传播方向改变,形成两个腹主动脉的伪像。
指后方回声显著减少或消失的声像图表现。如结石后方几乎呈无回声。原因是声束遇到强反射或高衰减系数的反射体,声束不能透过或声能严重降低。声影会掩盖后方组织的成像,但是对判断组织特性有益。
回声失落伪像(echo drop-out artifacts)又称切线伪像(tangential artifacts)。当入射声束与界面夹角足够大时,反射声波不能回到探头(回声失落),产生边缘声影(edge shadow)。如囊肿侧壁后方细窄的弱回声带;小血管的横切面呈无侧壁的“小等号”(“=”)状等。
当介质声衰减值较低时,由于其后声能的增加显示其后方回声增强。例如,膀胱后壁及其后方组织的回声显著增强。
又称部分容积效应(partial volume effect)。声束内同一深度的反射体在声像图上相互叠加所致。
探头发射的声束主瓣周围尚有旁瓣。主瓣回声成像的同时,旁瓣也会产生回声,并与主瓣回声叠加。常表现为同一扫查深度内的“披纱样”回声。
超声仪器的成像是以人体软组织的平均声速(1 540m/s)设计的。当声束经过声速慢于或快于这一速度的组织时,可造成其在声像图上显示的形状和位置的轻微改变和测量误差,其后方的组织也因此移位,使图像显示的形状和位置与实际不符。如肝内脂肪瘤在声束方向上的假性变长,使其后方的膈肌向后移位,显示中断的假象。
当多普勒频移大于PRF/2时,频移谱线的峰显示在基线的另一侧。CDFI呈现多色镶嵌的“马赛克”状。混叠伪像会严重影响对血流速度的定量评估。
有血流而无血流频移显示的伪像。其主要原因是声束与血管的夹角过大或血流速度过慢而滤波设置过高。
在原本血流分布一致的区域显示彩色血流信号分布不均,表现为浅表血供多,深方血供少,或器官深部血流较难显示。主要原因为红细胞微弱的背向散射通过距离长的组织时能量衰减。彩色衰减伪像会对深部血流的评估造成影响。
心脏和大血管搏动等内脏运动引起周围组织震动,只要其频率在多普勒频移的范围内,而且强度足够大,都可以引发与血流无关的彩色闪烁伪像,掩盖正常血流的显示,如肝左叶近膈面出现大片状彩色信号。
彩色多普勒镜面伪像的发生机制与二维成像相同。表现为以高反射性界面为对称轴的彩色“倒影”(虚像)。
快闪伪像(twinkling artifact)表现为肾盂、输尿管、膀胱等不光滑结石表面很高频率的彩色噪声,并向声束入射方向延伸。快闪伪像有助于发现和确认不典型尿路结石。
彩色增益过高或滤波设置过低,可发生彩色血流信号从血管腔内“溢出”的伪像。严重时使伴行的动脉和静脉混为一体,影响对血流的分析。
造影剂微泡为强散射体,加之谐波的频率较高,远场回声衰减,造成组织灌注不良的伪像,对TIC定量分析造成严重影响。
血液内微泡的强散射或爆破使彩色血流信号显著增强,呈开花状。
任何超声成像模式,都可能出现伪像。在超声成像中,伪像无处不在,充分理解其成因,在临床实践中避免、识别或诱发、利用伪像,对正确解读超声图像至关重要。
在进行超声检查时,为降低探头与皮肤之间的声阻抗差,需要涂布适当的耦合剂。必要时,使用灭菌的耦合剂。
超声探头在使用过程中难免受到细菌污染。在一般情况下,不会对受检者产生不利影响。但是,如果探头接触了有传染病患者的皮肤或黏膜,或受检者的扫查部位有皮肤损伤,必须对探头进行清洁和消毒。特别是进行超声引导介入操作时,要严格执行无菌操作。除了对探头消毒,还需要使用无菌薄膜隔离探头。
由于探头表面的材料可能不同,因此,供应商对探头灭菌消毒的方法可能有不同要求。要依照供应商建议的方法灭菌。无论在什么情况下,都不允许对探头使用高温消毒。
超声诊断和监护设备安全专用要求规定,不论是体表应用探头还是腔内应用探头,与人体接触部位最高温度不得超过43℃。经食管应用的探头,若有可能超过41℃,则应显示表面温度,以免造成热损伤。
超声仪器供应商都会在出厂时预置各种应用模式下的初始工作条件,但是,由于患者的身体状态千差万别,操作者需要重新调节相关功能键,以获得符合诊断需求的最佳图像。经常需要调节的参数有:
超声频率越高,图像分辨力越好,但穿透力会下降。反之频率越低,穿透力会有所提升,但图像分辨力下降。要根据需求选择探头和发射频率。
增大声功率,可以增大探测深度,远场图像会更清晰。但早孕期妇科超声检查,在满足图像需求的前提下应适当降低声功率。发射功率的调节主要是调节机械指数和温度指数。
增大扫描范围,会降低帧频率。当在不降低图像质量,又需提高帧频率时,可以缩小扫描范围。
选择发射聚焦焦点位置,焦点附近的图像较其他区域的分辨力更高。因此一般将焦点位置调节感兴趣区的深度。增加聚焦的焦点数(多段聚焦),可以提高整幅图像的分辨力和均匀性,但会明显降低帧频率。
调节动态范围实际上是在强信号和弱信号之间进行合理取舍。使声像图既能清楚显示病变轮廓,又能显示内部细微的回声变化。动态范围过大,对比度下降;过小,弱信号被抑制,图像变得粗糙。
又称深度增益补偿(DGC)。由于衰减,深部组织的回声信号强度逐渐变弱。TGC是以深度逐渐增加信号放大强度(增益),使得浅表和深部的图像亮度均一。
总增益是总体上补偿超声信号传播出现的衰减。在检查过程中应依据患者的个体差异随时调节。增大总增益同时也在放大噪声。
对感兴趣的二维图像区域进行局部放大。前端放大通过增加扫描线密度和单位面积图像像素数量来提高图像质量,可以更清楚地观察感兴趣的声像图。
深度增加,远场的分辨力就会下降,帧频率也会下降。因此使用者应根据检查区域所在的位置将深度调节到合适的位置,避免不必要的分辨力和帧频率降低。
帧频率是1秒内扫描的图像帧数。影响帧频率的可调节参数有深度、扫描范围、扫描密度、焦点个数等。帧频率越高,时间分辨力越强。
Steer(偏转)控制键小范围调节声束偏转角度,以减小声束与血流方向的夹角。但是会影响灵敏度。
取样门必须置于目标血管腔的中部,并且调整声束与血管的夹角,使其小于60°。在此基础上,启动角度矫正功能,使矫正线与血流方向平行。角度矫正调节的实质是利用所获得的取样门声束方向上的血流分速度,通过多普勒计算公式中夹角的余弦计算真实的血流速度,并以速度标尺显示。
用于消除组织、血管壁或心脏运动产生的高强度低频噪声。设置过高影响高速血流显示。降低滤波能提高低速血流检测的敏感度,但增加了噪声。
用Scale控制键,增加或降低多普勒显示速度,实质是改变了PRF,过高会降低敏感度,过低会出现混叠伪像。
消除混叠的方法:
减少深度、PRF增加、增大scale标尺、改变基线位置、降低探头频率、使用连续多普勒(CW)。必要时也可以适当增加声束与血流方向的夹角。
多普勒显示的血流方向反转,同时多普勒显示比例也将改变。
基线是多普勒速度为零的一条直线。通常,基线以上信号为血流朝向探头(正向),基线以下信号为背向探头(反向)。移动基线可以改变血流正向或反向血流速度的检测范围。
(1)取样区调节:
尽量使取样范围和感兴趣区接近,以取得满意的血流显示效果。取样区过大会降低彩色帧频。
(2)CDFI增益调节:
增益过大,导致彩色外溢,过小会降低敏感度。以不出现本底彩色噪声为宜。
(3)速度范围调节:
加大或减少彩色显示的速度标尺范围,实际是增加或减小PRF(Nyquist值),过小会引起混叠,过大会降低敏感度。
(4)壁滤波的调节:
增加或减少壁滤波,会改变彩色速度显示范围。
(5)彩色优先阈值的调节:
增大使彩色多普勒信息增多,二维信息减少;减小使彩色多普勒信息减少,二维信息增多。欲显示微弱血流时,调高此设置值。
(6)彩色灵敏度的调节:
提高灵敏度设定,可提高对慢速血流成像的能力。
(7)彩色能量图的转换:
将彩色多普勒速度成像转换为能量多普勒成像,主要通过调节增益和敏感度显示低速血流。
不同供应商和不同仪器的操作和功能标识存在较大差别,同一功能可能有几种不同的称谓和标识,需要阅读使用说明。
通常情况下,以患者门诊ID号和患者姓名为标题建立超声影像库,在超声设备内存储不同格式的静态和动态图像,以备后期分析和应用。
又可分为细点状回声(低于1mm)和粗点状(直径2~3mm)回声。强度可高可低。描述时前面冠以分布特征,如“弥漫分布的(或密集的)细点状强回声”;又如乳腺肿物内“成簇的沙粒状回声”。
斑状回声代表稍大的结构,其内部结构可分辨。要说明其回声强度和分布特征。
常指直径小于3cm的小团块状回声。
常用来形容较大的肿瘤、结石等结构,要按规范描述其特征。
细线状或较粗线状、条带状回声,平滑或不规则,均匀或不均匀,连续或不连续。常用来形容脏器表面的包膜、囊肿内的分隔。
多用来形容较大的结石表面、胎儿颅骨、钙化的囊壁、宫内节育环、血管和空腔脏器的横切面等。
血管、胆管、胰管或空腔脏器的纵切面。
通常按回声分布均匀程度来描述。如“均匀”,反映组织结构均一,以散射回声为主,如肝脏、脾脏;“不均匀”反映组织内部组成复杂,界面多而大,如肾窦、乳腺等。对某一特征的回声分布,还可以用“密集”“稀疏”“散在”等来形容。
边界通常指病变(特别是肿瘤)与正常组织的分界是否清晰可辨或模糊不清。边缘是指病变的外缘回声特征,是否整齐、平滑,是否有“侧壁声影”,是否成角、呈“毛刺”状等,有无增强抑或减低的晕环等。
包括回声强度及其分布是否均匀、有无钙化强回声或液性无回声等。
有无增强或减弱(衰减),如“后方回声增强”“声影”等。
血管进入病变的部位、血流多少及分布、阻力指数等。血供特征可能提供重要的诊断信息。
挤压、浸润、包绕等。
探头加压是否变形,即质地的软硬。必要时使用弹性成像功能评价。
探头或用手推压有无移动,有无随体位改变的运动。
如脂餐试验、残余尿量测定、运动受限程度等。
既要有直接的数据信息,如时相、速度、加速度、加速时间等特征,又要有相关的间接征象。
规范的描述术语为“增强”和“消退”,应以时相分别描述其增强模式、程度和持续时间。增强方式有“均匀性增强”“不均匀性增强”“自周边向中央增强”“自中央向外周增强”等;增强程度的分级应与器官自身为参照,分为“高增强”“等增强”“低增强”“无增强”。
又称靶征、牛眼征(bull’s eye sign),声像图表现为中央高回声周围低回声的肿物,形似“靶环”,多见于转移性肝肿瘤。
是胃肠肿瘤的特征性声像图表现。表现为周围增厚的肠壁低回声包绕中央内容物强回声,酷似肾脏的横切面声像图。
为内部混响所致的伪像。表现为自反射体向深方延伸的强回声带,逐渐衰减消失,酷似彗星尾。
肠套叠时套入部肠管纵切面的形状似套袖。其横切面似同心圆,又称“同心圆征”。
肾上腺肿瘤与肝脏和肾脏构成的声像图,似飞鸟展开的双翅,又称“海鸥征”。
腹膜后肿瘤患者做呼吸动作时,肠管在肿瘤前方滑过的征象,对鉴别肿瘤的位置有帮助。
肝脏肿瘤周围的薄层低回声带,可能为组织水肿的表现,是恶性肿瘤的征象。
囊腔内脂肪液与水质囊液分层的声像图表现,是畸胎瘤的特异性征象。
扩张的胆总管与其并行的门静脉在声像图上表现为平行的无回声管状结构,似双筒猎枪,称“双筒枪征”,而扩张的肝内胆管与伴行门静脉形成的平行细管状结构称“平行管征”。
类似的形象特征的描述还有很多,是公认的惯用术语,简洁、形象而实用。
对于声像图的规范描述,必须要遵循科学、规范、准确、简练的原则。描述顺序通常为:部位(解剖定位)、大小、形态、边界(清晰与否)、边缘(有无包膜等)、总体回声强度、内部回声特点、后方回声、血管分布及血流特征、与周围组织的关系(或对周围组织的影响)等。要回答临床医师关心的问题,如:淋巴结大小、有无转移征象;胰腺癌对周围血管的影响;肾癌是否有肾静脉和下腔静脉内瘤栓等。所描述的内容应是诊断和鉴别诊断的依据,因此,除了阳性所见,对于鉴别诊断有价值的阴性征象也应描述。
超声诊断必须结合患者的病史和其他检查结果进行综合分析。这一过程需要融入超声医师的基础理论(声学、医学)、临床知识和经验,与超声信息的关联、比对、甄别、排除和萃取,对超声表现给予客观的合理解释,得出最可能的诊断印象。在多数情况下,一个客观的诊断不可能仅靠超声表现获得。
超声诊断不是病理组织学诊断,结论应当尽量避免使用肯定的病理学诊断结论。应当对结论进行较肯定、可能、不确定等不同层面的分级加以描述。
(1)定位诊断:
超声对于病变的解剖部位或器官、组织的定位诊断具有高度准确性,因而容易肯定诊断。当遇到不能确定的情况时,可进行位置的大概描述。
(2)病变特征的诊断:
如弥漫性或局限性,囊性(或含液性)、实性,或混合性。超声对病变物理性质的判断通常也是准确的。
(3)良性或恶性的诊断:
只有在具有高度特异性超声表现的情况下,才可以作出肯定而明确的诊断,例如胆囊结石、死胎、肝囊肿、肾囊肿等。在多数情况下超声表现是非特异的,只能提示某一疾病的可能性。因而,提示诊断时也要特别慎重。可以描述为“疑似”或“可疑”,必要时,提出进一步的诊断建议或随访观察。
诊断结论是临床医师最关注的部分,是临床决策的重要参考,如对胎儿致死性畸形的诊断,关系到是否终止妊娠,一旦误诊,后果严重,甚至可能承担法律责任。因此,超声诊断应严格遵循科学、客观的原则,写成“提示”或“印象”可能更为恰当。
(王金锐)