儿童及成人先天性心脏病超声心动图学（原书第3版）

作者简介

叶菁菁 浙江大学医学院附属儿童医院特检科主任、心脏中心副主任。亚太基层卫生协会超声医学分会儿科超声专业委员会副主任委员，中国医药教育协会超声医学专业委员会儿童超声学组副主任委员，国家心血管病专家委员会先心病专业委员会第一届委员会委员，中国超声医学工程学会第一届儿科超声专业委员会常务委员，浙江省医学会超声医学分会副主任委员、儿科学组组长，浙江省数理医学学会超声专业委员会常务委员、儿科学组组长等。主要从事复杂先天性心脏病的超声诊断、小儿超声造影、先天性心脏病筛查、人工智能听诊器研究。主持多项省级科研项目及国家重点研发项目子课题等。主编著作1部，副主编著作2部，参编著作4部以第一作者或通讯作者身份在国内核心期刊和SCI期刊发表论文40余篇，专利2项。 逄坤静 国家心血管病中心/中国医学科学院阜外医院超声影像中心副主任。Echocardiography期刊副主编。多年致力于结构型心脏病超声心动图诊断工作。作为负责人，负责阜外医院小儿心脏中心疑难先天性心脏病超声诊断会诊。作为创始人之一，首创单纯超声引导先天性心脏病介入治疗方法。创新性建立新型先天性右心室双出口的分型方法。首次提出先天性二尖瓣腱索分化不良定义，并建立分型。主持省部级及院校级（中国医学科学院）科研项目5项，作为技术骨干参与完成国家“十一五”“十二五”“十三五”科技攻关课题及省部级科研项目14项。主编专著1部，以第一及通讯作者身份在国内核心期刊及SCI期刊发表论文50余篇。

内容简介

第1章?心血管超声原理 概述 超声心动图已经彻底改变了先天性心脏病患者的诊断方法。全面的心血管超声成像和血流动力学评估是各种先天性心脏畸形的初始诊断方法。自20世纪70年代超声心动图应用于临床实践以来，其成像技术几乎一直处于不断变化的状态。特别是自20世纪90年代以来，新技术的引进速度越来越快。在这一章中，我们将回顾超声的基本物理特性和在临床成像中使用的主要模式。这些讨论内容将提供一个重要基础，使我们能够理解更先进的成像和功能评估方法，这些方法将在后面进行更详细的介绍。 一、超声是什么 诊断超声通过从内部器官解剖结构上反射的声能产生图像。超声成像系统旨在将声波投射到患者体内，并检测反射的能量，然后将之转化为屏幕上的图像。所使用的声波被命名为“超声波”，因为频率超过了人耳能探测到的声音频率。人耳能识别的声波频率通常在20～20000Hz，因此超声波的频率应该大于20000Hz。在临床实践中，大多数用于成像的超声波频率超过1MHz。目前的心脏成像系统能够产生频率在2～12MHz的超声波束。典型的超声诊断系统包括中央处理单元（centralprocessingunit，CPU）、视频图像显示屏、用于存储数字图像的硬盘驱动器和可供选择的换能器。换能器既能传输也能接收超声波能量。 二、超声相关术语 z声波：波传播所经介质，导致介质一系列周期性压缩和稀疏的分布（图1-1）。 z周期：在声波中，从压缩的峰值到稀疏再到压缩的峰值的交替过程。 z波长（λ）：相邻两个波峰（或波谷）间的距离（一个完整的周期）。 z速度（V）：声音在介质中传播的速度。超声在人体组织中的传播速度为1540m/s。 z周期（p）：完成一个声波周期所需的时间长度。 z振幅（A）：声波的幅度，代表一个周期内从基线到波峰或波谷的最大变化。 z频率（f）：1s内出现的周期个数。 z功率：能量从声波传递到介质的比率。这与波振幅的平方相关。 z基频或载频（f0）：传输声波的频率。 z谐波频率（fx）：载波频率的整倍数。第一谐波频率是载波频率的2倍。 z带宽：压电晶体可以产生和（或）响应的频率范围。 三、图像的形成 诊断超声的成像依赖于高频声波在体内传播并被患者体内的目标组织部分反射回声源的能力（图1-2）。成像系统通过对传感器内的若干压电晶体进行电刺激产生成像声束，然后声束聚焦并投射到患者体内。随着超声波声束在患者体内传播，一部分能量会被散射到周围组织中（衰减），一部分会被声束路径中的结构反射回声源，这些反射波的信息将用于内部器官成像，这与声呐技术探测水面以下物体的成像策略相同。反射能量波的强度（振幅）与反射组织的密度成正比（见后文）。反射回来的超声波能量在换能器晶体中引起振动，从而产生电流，CPU感知该电流并将之转换为视频图像。 超声波图像的产生主要是基于反射波中的能量及超声波脉冲发射和换能器晶体检测反射波之间的时间间隔。脉冲发射和反射波探测之间的间隔被称为“飞行时间”。超声图像显示的深度取决于这一时间间隔，来自远场结构的反射比来自声源附近物体的反射需要更长的时间返回到换能器。该时间间隔由CPU感知，并根据超声在组织内的传播速度直接将之转换为与声源的距离。 反射波的能量与它们的振幅相关，反射波振幅可以根据接收晶体产生的电流量来测量。超声系统生成图像的亮度是由反射波振幅决定的。体液，如血液、渗出液和腹水，将传输成像声束中几乎全部的能量，因为反射波的能量很少，所以这些区域在成像屏幕上显示为黑色（或接近黑色）。空气的密度不足以传输超声波频率的声束，因此，声束中的全部能量都将在空气-组织界面上反射，如气胸边缘或正常肺的边缘。这种几乎100%的反射在成像屏幕上被转换成非常明亮（通常是白色）的呈现。其他非常致密的组织，如骨骼，也将反射几乎所有的能量，并显示非常明亮的回波成像。在这些非常明亮的“回声”之外的结构则无法显示，因为没有超声波能量到达它们，这些区域通常被称为声影。脂肪、肌肉和其他组织将传输一部分成像声束，并反射一部分声波，反射的声波量与组织密度相关，换能器中晶体感应到的返回能量强度决定了图像的显示亮度。 在临床检查中，超声心动图医师对声束振幅的关注程度通常不如对声束频率的关注程度。超声波频率对生成解剖结构图像的能力有着巨大影响，频率越大，获得的图像分辨率就越大。然而，高频声束在周围组织中损失的能量更多（衰减），不能像低频声束那样穿透人体组织。因此，超声心动图医师必须始终平衡穿透力（较低频率）和分辨率（较高频率）两者之间的关系。例如，成年患者的心脏结构与传感器的距离会比儿童心脏更远，因此，在年长患者中，通常需要较低的成像频率来生成合适的图像。 谐波成像的出现显著提高了对这些年长患者进行体表超声心动图检查的能力。人体组织是不均一的，因此当成像波束被目标反射时，反射的声能不仅以基频的形式存在，还以载频倍数（谐波）的形式存在。现代超声换能器有足够的带宽，不仅可以在载频或基频上振动，还能在发射波的第一谐波频率上振动。第一谐波频率的压缩/稀疏交替周期数是发射频率的2倍。例如，4MHz超声波束的第一谐波频率是8MHz，这使得超声系统能以相对低的频率发射，但可以探测（用于成像）比原始波频率高得多的反射波。因此，谐波成像结合了低频换能器的优点（穿透力）和高频成像的较高分辨率。 本书的编著者均来自Mayo医学中心、斯坦福大学医学院、杜克大学及埃默里大学等知名医疗及医学科研机构。书中内容全面，理论扎实，结构严谨，不仅涵盖了全面的先天性心脏病知识体系，还增添了新理论、新进展及术后评估等内容，适合从事胎儿、小儿和成人先天性心脏病相关医务工作者阅读参考，是本领域不可多得且非常经典实用、值得反复翻阅的参考书。