Braunwald心脏病学超声心动图精要

Braunwald心脏病学超声心动图精要
作者: [美] Scott D. Solomon [美] Justin
出版社: 中国科学技术
原售价: 398.00
折扣价: 278.60
折扣购买: Braunwald心脏病学超声心动图精要
ISBN: 9787504696878

作者简介

宋海波 教授 四川大学华西医院麻醉科主任医师 中国医药教育协会超声医学专业委员会麻醉超声学组组长 中华医学会麻醉学分会超声学组学术秘书 超声医学专科能力建设项目专家委员会委员 中国医药生物技术协会心血管外科技术余工程分会常务委员 刘进 教授 四川大学华西医麻醉手术中心主任 中国医师协会麻醉学医师分会首任会长 国际麻醉研究会会员 世界胸心血管麻醉学会会员 美国麻醉医师学会会员 唐红 教授 四川大学华西医院心内科学科主任 中国超声医学工程学会副会长 中国医师协会超声医师分会超声心动图专委会常委 中国医药教育协会超声专委会常委

内容简介

第 1 章 超声的物理原理和图像的产生 一、概述 超声成像在临床实践中应用广泛,可以用于身体各部分的成像,包括软组织、血管和肌肉。超声成像的设备涵盖了从类似手机大小、可以手持的小超声设备到可以进行精细复杂的高端成像[如三维(3D)超声成像]的大型设备。虽然心脏和大血管的成像传统上被称为超声心动图,但图像生成的基本物理原理对所有超声设备都是通用的。终端用户应该熟悉这些原则,因为它们对于理解超声的用途、限制和对超声图像的解释至关重要,并且可以帮助优化超声系统的使用,以获得高质量的图像。 二、超声图像的生成 超声图像的生成基于脉冲回声原理。电脉冲导致探头内压电陶瓷晶体的形变 [1-3]。这一形变产生了高频(> 1 000 000Hz)的声波(超声波),当探头扫查人体时声波在组织中传播,从晶体产生的声压缩波在软组织中传播的速度大约是 1530m/s。与所有的声波一样,每一次压缩之后都要进行解压缩:这些事件的频率决定了声波的频率。在诊断性超声成像中,使用频率在 2.5~10MHz,远远超过了人类的听力范围,因此称其为超声。 超声波的主要决定因素有三个:①波长(λ),表示两个压缩点之间的空间距离(它是 轴向分辨率的主要决定因素,如后文定义的);②频率(f),与波长成反比;③声速(c),对于给定的介质是常数(图 1-1A 和 B)。这三个波的特征有固定的关系:c =λf。频率的增加(如波长缩短)意味着穿透深度减低,因为较大的黏性效应会导致更多的衰减。当声波通过组织时,组织特性(如组织密度)的变化会引起传播波的破坏,导致其能量的部分反射(镜面反射)和散射(反向散射)(图 1-2 和框 1-1)[4] 。通常,镜面反射来自不同类型组织的界面(如血池和心肌,或者心肌和心包),而反向散射来自组织内部(如心肌壁)。在这两种情况下,反射反向传播到压电晶体,再次导致其变形,从而产生电信号。这个信号的振幅(称为射频信号)与晶体的变形量成正比(即反射波的振幅)。然后,这个信号被电子放大,可以通过系统的“增益”设置进行调节,对信号和噪声同时放大或缩小。除了定义返回信号的振幅外,反射结构的深度还可以根据从发射脉冲到接收脉冲的时间间隔来定义,这个时间间隔等于超声从探头到组织再返回所需要的时间。反射振幅和深度数据用于形成扫查线,整个图像构建是基于前面提到的图像(扫查线)获取和(后处理)过程的重复操作。在图像采集过程中,探头以一定脉冲持续时间(脉冲长度)和一定的速率发射超声波,称为脉冲重复频率(PRF),这是超声图像时间分辨率的决定因素之一 [ 显然受到脉冲回波测量时间的限制(即它的决定因素)],后文中进一步阐明(图 1-1C)。 从扫查线获得的数据可以被可视化地表示为 A 型或 B 型的图像(图 1-3)。成像射频信号最基本的模态是 A 型(A= 振幅),这种信号被成像为距离探头一定距离处的振幅峰值。然而,由于 A 型信号的可视化不具有吸引力,因此,A 型不用作图像显示选项。使用进一步处理来创建 B 型(B = 亮度)图像,其中振幅以灰阶显示(图 1-3)。为了实现这样的灰度编码,信号的多个点(如像素)是基于信号的局部振幅,用一个数字来进一步表示灰阶上的颜色。B 型数据集可以显示为 M 型(M = 运动)图像,显示了随时间变化的一维(1D)图像结构(从探头到图像结构的距离显示在 y 轴上,时间记录在 x 轴上;最佳的评估需要高时间分辨率和线性测量)或作为一个二维(2D)图像。按照惯例,高振幅的强反射设定为明亮的颜色,而低振幅的弱反射以暗色显示(框 1-2)。 处理射频信号的另一点是克服了超声心动图的潜在技术限制;也就是说,由于衰减,来自离探头较远的组织反射在振幅上本来就比较小(框 1-1)。在临床实践中,这意味着超声图像的分段,例如,在心尖切面上心房将不如心肌明亮。然而,衰减校正可以补偿这种影 响,自动放大来自更深段的信号,定义为自动时间增益补偿(time-gain compensation,TGC)(图 1-4)。除了自动 TGC,大多数系统都配备了 TGC 滑块,允许操作者在图像采集期间调整各段 TGC。由于衰减效应在患者之间是可变的,因此获取超声心动图图像的初始TGC 滑动器应置于中位,然后根据患者和当前的超声心动图视图对各滑动器位置进行调整。值得注意的是,衰减在图像采集后不能修正。图像优化的最后一步是对数压缩,它可以在后处理过程中执行,在诊断成像中作为“动态范围”应用。该方法通过修改灰度值来增加图像对比度,从而得到接近黑白的图像(低动态范围)或灰度更多的图像(高动态范围)[2] 。 通常,脉冲回波的持续时间大约 200μs,这由于在心脏检查中常见的波传播距离(从胸壁到心房顶和背部大约 30cm)和通过软组织超声传播的速度决定的。这意味着大约每秒 进行 5000 次脉冲回波测量,而大约 180 次这种测量形成一个典型的心脏 2D 图像,通过在90° 扫查切面发射 180 个不同方向的脉冲,为每个脉冲传播重建一条扫查线。总之,一个超声心动图图像的重建需要大约 36ms(180 次测量 ×200μs),这意味着每秒大约有 28 帧图像。然而,帧的数量(即帧频)可以通过各种技术来实现,其中一些技术在当前的系统中已经实现,如多线采集,它可以同时构建 2~4 条线,从而将 2D 图像帧频提高 4 倍。有关高帧频成像的更多信息,请参见框 1-3。 本书由专业的超声心动图专家编纂,强调实践应用而非晦涩难懂的复杂理论,同时聚焦解剖原则、生理学,以及获得和解释超声心动图图像的必要操作方法,并特别兼顾了临床治疗,既有简单到足以作为该领域入门的内容,又有全面到足以作为资深从业者参考的内容。书中插图精美、数量众多,这一点非常符合超声心动图基于视觉学习的特点,其中大部分插图都经过相关专家审核确认。插图中既有普适的经典图像,又有特殊案例,展示了数十年来多个学术机构的经验和该领域的最新进展。