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超声影像诊断学是医学影像学的一个重要分支，是利用超声波的物理特性与人体组织的声学特性相互作用所产生新的医学信息（声像图及曲线图），从而诊断人体疾病的科学。其具体成像过程为：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、折射和衰减的信号差异。将这些不同的信号差异加以接收放大和信息处理，从而显示各种声像图、曲线图以供分析诊断。
超声图像诊断是以形态学表现为依据的，因此，它的基础是人体正常解剖学、病理解剖学等形态学改变以及由病变所致的组织声学变化及其与图像上的联系，从而有助于做出病变的定位与定性诊断。
生理学诊断即功能性检测，是研究某些脏器、组织的生理特点在声像图上或超声多普勒图上所出现的规律性变化，如超声心动图以及多普勒双功系统对心脏收缩与舒张功能的测定，对胆囊的收缩及胃的排空功能的鉴别等。
多普勒超声能无创地检测人体的血管、血流状态及有关血流动力学参数。彩色多普勒超声更能直观地显示血流的方向、流速和血流性质等。
组织质地的测定即超声弹性成像技术，能了解组织的质地（或硬度），通过静态应变成像如彩色评分法或应变比值，可半定量地间接反映组织的相对硬度。另外还可采用实时剪切波弹性成像定量分析组织或病变的硬度，有助于鉴别病变的良、恶性。
超声造影即将某种物质引入“靶”器官或病灶内，以提高图像信息量的方法。自1968年Gramiak等提出超声造影这一方法之后，在心脏超声造影方面已取得了良好的效果。目前这一技术已推广到腹部和小器官的病变诊断。
介入性超声包括内镜超声和术中超声等。介入性超声的发展促使超声诊断与临床病理细胞学、组织学密切结合，进一步提高了超声诊断水平，扩大了应用范围。超声引导下经皮肝穿刺胆道造影（Percataneous transhepatic cholangiography，PTC）以及肝、肾囊肿的介入性治疗等均有较大的应用前景。
（1）B型超声诊断仪 B型超声诊断仪回声信号的调制属于亮度调制型，通过探头的快速扫描构成实时的二维灰阶断面图像形成声像图。
（2）彩色多普勒血流显像仪 彩色多普勒血流显像仪是在多点选通式多普勒基础上，将其所接收信号经自相关技术处理后并以伪彩色编码形式来显示血流的变化。一般将朝向探头的血流定为红色，背离探头的血流定为蓝色，湍流以绿色表示。正向湍流的颜色接近黄色（红色与绿色混合所致），负向湍流近于湖蓝色（蓝色与绿色混合所致），正向血流属于层流，故显示出纯净的红色或蓝色，而红、蓝色的亮度与其相应的血流成正比。彩色多普勒显示的实时二维血流图能形象直观地显示血流的方向、流速和血流的性质。
（1）二维超声 二维超声成像技术乃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。近年来随着高清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率，减少了斑点噪声，提高了信噪比，获取了更好的组织信号。在探头技术方面，由于采用了超高密度和超宽频带技术以及高效能的匹配层和强吸收力的背材，从而消除了近场干扰，能观察表层0~3 mm结构。另一方面，由于能量损失减少，穿透性增加，能使用较高频的探头探测深部组织（例如腹部可用5.0MHz）。不同类型探头的出现满足了临床不同检查的需要，尤其是超高频探头的应用（20~40MHz）。采用20MHz频率的体表探头可以进行皮肤厚度、层次及弹性的测定。
（2）双功及彩色多普勒超声 双功多普勒超声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。脉冲多普勒和连续多普勒技术仅能提供一维的血流信息和参数，而彩色多普勒血流成像则能进行实时的二维血流成像，可形象直观地显示血管的形态、血流的方向、流速和血流的性质（层流或湍流）等。彩色多普勒血流图显示的模式除了常规的速度模式和加速度模式外，近来又研制成功了一种新的能量模式即彩色多普勒能量图。其显示的参数不是速度，而是与血液中散射体大小相对应的能量信号，因而有助于极低速血流的显示。
（3）腔内超声 腔内超声包括经食管超声、经直肠超声、经阴道超声和内镜式超声（如超声胃十二指肠镜）等，已获得了较为广泛的应用，受到了临床的高度重视。近年来，随着高频的微型探头研制成功，管腔内超声有了新的发展。一种微小的带导管的超声探头，不仅在血管腔内应用，且现已被用于许多非血管腔。
（4）超声造影 由于新型超声造影剂研制成功及其相关技术的发展，超声造影已取得很大进展。如氟碳类造影剂，其微泡直径一般在2~5μm，经静脉注射后能通过肺毛细血管，进入人体循环后微泡仍保持较高浓度，可使心脏、肝脏和肾脏等脏器的灰阶和彩色多普勒血流信号得到增强，有助于了解组织的血流灌注和对肿瘤组织的边界、血管的分布达到细微的显示。
（5）三维超声成像 由于计算机和超声成像技术的发展已有了新的进展，引起了很多研究者的关注。静态三维及动态三维重建系统均能提供脏器和组织的立体影像，有助于空间定位、提高空间分辨率，并可使定量分析更精确（如对容积的测量等）。动态三维成像能从各种角度观察心脏三维动态的变化，现已成功用于先天性心脏病等的诊断。静态三维超声成像在诸如胎儿、血管、肿瘤和乳腺、前列腺等器官中已开展了应用研究。
（6）超声弹性成像 Ophir等在1991年首次提出了弹性成像这一概念，其原理是利用不同组织及同一组织在不同状态下其硬度不同，在一定的外力作用下产生不同的应变率即超声生物力学成像。它是对传统超声成像的一个重要补充。超声弹性成像有静态应变成像，如彩色评分或应变率比值为半定量，间接反映组织相对硬度。近期推出的声脉冲辐射力成像技术是一种可用来评价组织弹性硬度的超声成像技术，主要包括声触诊组织成像技术及声触诊组织量化技术。
（7）分子影像学 分子影像学的出现是医学影像学发展史上的又一个里程碑。分子影像学是运用影像学手段显示组织水平和细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平的变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。因此，分子影像学是将分子生物技术和现代医学影像相结合的产物。通过发展新的工具、试剂及方法，探查疾病过程中细胞和分子水平的异常，在尚无解剖改变的疾病前检出异常，为探索疾病的发生、发展和转归，评价药物的疗效，起到连接分子生物学与临床医学的“桥梁”作用。