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。

   一、二维(B型)超声显像法   

       1.工作原理与诊断基础   

      (1)B型超声诊断法的工作原理是发射脉冲进人人体，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。   

      (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。   

       2.与成像有关的物理因素   

      与成像有关的物理因素包括以下四项:   

      (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，而且与人射角关系更大，即同样条件下，人射角越大，反射回声的振幅越小，而当人射角大于12’时，回声轴偏离人射声轴240，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。   

      (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。   

      (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、肌键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.A、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。   

      (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。inel /sin62二。1 /v2(其中。1和。2分别为两种介质的声速，el和62分别为人射角和折射角)，折射角随界面两侧声速之比而定。当，1>v2时，则0l<62，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。   

      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。   

      3.检查方法   

      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人液体或插人水囊、Prox-on藕合(延迟)块等使超声从发射到进人人体有一时间上的延迟。   

      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。   

      B超检查常用的扫查平面有:纵向扫查一纵切面(矢状切面):即扫查面与人体长轴平行。横向扫查一横切面(水平切面):即扫查面与人体长轴垂直。冠状面扫查一冠状切面(额状切面):即扫查面与人体额状面平行。斜向扫查一斜切面: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、殡骨、胫骨结节等，成为超声图像的标识。   

       4.图像分析和伪像的识别   

      (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。   

      (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。   

      (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人液性无回声区中，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人高声速介质，当人射角超过临界角时，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:在横隔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隔把超声反射到肿块，肿块回声沿原路经过横14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隔的超声传播时间，因此声像图出现横AM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。   

       5.常见的病理性声像图特征   

      (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。


      

27-1A.jpg

      (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。   

      (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。   

      (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。   

      (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。   

   二、多普勒血流成像   

      1.工作原理与诊断基础   

      (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。   

      (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。   

       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。   

       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，而进人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。   

      当血流通道内有狭窄时，血流通过后进人大的空腔，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。   

      当血流进人一大的空腔时，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。   

      2.检查注意事项   

      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.观测内容与伪像识别   

      (1)观测内容   

       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。   

       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。   

       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。   

       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。   

      (2)伪像识别   

       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，超过阑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。   

       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阑限，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。   

      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。  

     (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。