超声诊断的发展历史与超声诊断的特点

超声在生物医学中的应用，有超声诊断、超声治疗和生物组织超声特性研究三大方面。其中，超声诊断方面发展最快，现在已经有了多种多样的超声诊断仪供临床应用。近年来，各种型式的超声治疗仪也相继出现。

一、超声诊断的发展历史

利用超声波在人和动物体中传播的物理特性，可以对体内脏器或病变进行断层显示，据此对一些疾病进行诊断。由于它的操作简便、安全、迅速、无痛苦和无剂量积累等优点，引起了人们的瞩目，发展极其迅速。

1946年，Firestone将雷达中测距的技术用于材料的无损检测（non-damage test，NDT）后，接着就有好几个小组将超声回波测距法用于各种医学问题上。自1950年以来，超声回波技术已经用于医学中。

然而由于技术上的问题，多数结果不很满意，只有在心脏诊断与神经学的某些方面，A式显示能提供相当的信息，为临床推理给出有价值的结果。尽管如此，超声技术已给医学提供了一个全新的方法。

1955年，灵敏度高的压电陶瓷换能器代替了早期应用的石英换能器，使得医学超声学的面目为之一新。随后由于电子学与计算机技术的迅速进展，给医学超声带来巨大的变化。

目前，很多国家成立了超声医学研究会。1976年成立了“世界超声医学及生物学联合会（WFUMB）”。这些组织每年发表大量学术论文。超声诊断学已成为医学诊断中一门独立的学科。

超声显像，从最初的A型诊断仪发展成为断面显像，功能越来越完善。至今，被简称为“B超”的超声显像诊断设备，受到了普遍欢迎。它已与X线、同位素扫描、红外技术以及磁共振成像等一起成为医学显像的一个重要内容。

动物体的许多部位和脏器，如颅脑部位、眼部、甲状腺、乳房、心血管、肝脏、胆囊、胸腔膜、脾脏、泌尿科以及产科方面，超声诊断均显示出它的极大有用性，尤其在囊性病变、心血管、眼科及产科的若干疾病的诊断方面，有它的独到之处。

用于诊断的超声能量是比较小的，如果加大超声能量，达到瓦级的超声功率，则它与生物体之间产生一些物理与化学效应，可以用以治疗某些疾病。例如：

• 利用超声的温热效应，使局部血管扩张，血液循环加快，组织代谢增强，促进病理产物的吸收消散；
• 利用超声的机械作用效应，引起细胞的摩擦，增强细胞半透膜的弥散作用，促进新陈代谢，提高组织的再生能力。

在人医上，利用超声作为治疗的方法已有数十年的历史。它对脑血栓所致的偏瘫病、坐骨神经痛、周围神经痛、风湿痛、腱鞘炎、挫伤等疾病均有疗效。近年来对肿瘤治疗的研究表明，超声加热配合放射疗法可收到良好的效果，已引起人们的极大注意。

医学超声技术的发展，也促进了人们对生物组织超声特性的研究。各种生物组织中的超声速度与衰减方面的研究已经做得很多。这些研究对灰阶超声图像和超声透射图像的分析、识别和测量精度的提高至关重要，尤其是与超声计算机体层成像的研究与识别紧密相关。

二、医学超声设备的种类

医学超声仪器按其用途来分，主要有超声诊断仪与超声治疗仪两类。此外，还有其他医用超声设备，如：

• 超声细胞粉碎
• 超声清洗
• 超声雾化设备等。

1．超声诊断仪

向动物体内发射超声波，并接收由体内组织反射的回波信号，根据其所携带的有关动物体组织的信息，加以检测、放大等处理，显示出来，为兽医提供诊断的根据。

这种仪器的门类也越来越多，除了扇形或线形扫描方式的通用B型扫描仪以外，还发展了许多专用仪器用作专科检查，例如在人医上常用于脑科、眼科、乳房、甲状腺、循环系统、妇科、产科、泌尿科、胃部（超声内窥镜）、以及超声引导穿刺等。

B型实时显像仪，最小的仅重不到1.4kg，可以握在手中使用，而大型的全自动复合B扫仪，如Octoson，有八个聚焦探头，每帧图像线数达到4000条。

电子式声束扫描、数字扫描转换器、可变焦距聚焦、计算机图像处理等技术的应用，使现今的B超横向分辨力已达到2mm之内，得到的软组织图像清晰而富有层次，可与解剖图媲美。

与此同时，超声多普勒诊断仪的显示也向图像化发展，还将B式图像显示与脉冲多普勒检测结合于一台仪器中。

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2．超声治疗仪

超声治疗仪目前在人医上应用较多，最常见的如超声碎石术。向人体内发射一定功率的超声能，利用其与生物组织的相互作用产生的各种效应，可对有疾患的组织起到治疗作用。

超声治疗仪一般不需要接收回波与处理回波，结构较为简单，但要求对辐射声波的时间有较准确的控制。所要求的超声功率也远大于诊断仪，但也依不同治疗要求而异。

三、超声与其他几种医学成像技术的比较

医学成像的五种技术中，超声技术对心血管、腹部组织器官、产科等方面独具特色，为其他成像技术所不及。为了便于将它与X线技术、核医学技术、热图技术和磁共振技术进行比较，现以诊察肿瘤为例，就其信息特点、可检测性，定量研究和辐射伤害几方面讨论如下。

1.信息特点

各种成像方法获取信息的类型不同，具体见下表。

从分辨力来说，超声成像一般在2mm左右。

X线技术在大剂量辐射时可以分辨出小于1mm的大小。而X-CT技术的分辨力实际上决定于所用的存贮量和检测器的间隔，在x、y方向的分辨力，一般为2mm，纵向分辨力决定于所取断层切片的厚度，在2~20mm的范围内。

核医学的特点是可定量地考察生理作用的过程，但是伽玛照相的固有分辨力比超声成像与X线像都要低，一般在5mm，还要随组织深度而改变，实际上为1~2cm。

热图是一种红外线技术，它与温度有关，决定于血供与新陈代谢的情况。人体的病变组织（如肿瘤）加强了毛细结构及其有关联的新陈代谢性能，导致这部分组织的温度有别于其他组织。提取这种温度信息并显像即得到热图。引起人体组织温度的异常分布有多种多样的原因，因此热图在肿瘤诊断中仅能提供一种提示，还不是一种满意的诊断方法。

磁共振是根据核的弛豫时间差别和有关参数显像，在所有三维上的分辨力都是零点几毫米，在所有成像技术中是最高的。

2.可检测性

X线的可检测性随剂量、操作人员的技巧、观察条件和被检测体（肿瘤）与其周围组织的特点有关。常规的X线二维阴影图是人体内三维分布的器官和组织的投影图，很难得到深度的信息。加之，大多数软组织肿瘤的衰减系数与其周围组织相差无几，所以难于检测，至少要有1cm大小时才能检出。采用一些加强对比度的措施，可以提高可检测性。

核医学在正常组织里含有放射性后，才能在这个背景上看出一个肿瘤来。多数情况下，可检测性在1~2cm之内。

超声成像技术的对比度依赖于肿瘤和它周围组织之间的声特性差异。由于声特性差异比较显著，可检测性是足够的。显示方面再采用一些后处理的措施，进一步提高了可检测性。

3.定量研究

• 从定量的角度来说，最好的是核医学成像。
• X线的透射型CT基本上是定量的。
• 超声成像技术是一种定性的诊断手段，它多少与操作人员的主观因素有关。

4.辐射伤害问题

• 核医学中实际上有许多辐射量是多余的。检查时间与核元素衰减的全部时间相比，是很短的，因此总是尽量采用半衰期短的核元素。
• 诊断用的超声剂量，对遗传学上或体内生物效应上都是比较安全的，这是一个引人注目的优点。
• 热图没有什么危险。
• 磁共振据称也是安全的。