第二节　二维超声心动图

【概述及成像原理】

一、概述

二维超声心动图是最基本的超声心动图检查方法，也称为B型超声心动图（B-mode echocardiography），是探头发射的声束平面所经过心脏结构的切面图。切面图为扇形，探头部位为扇形的圆心。将探头放在探测窗，任意调整声束的方向从而产生多个自由切面。二维超声心动图可以实时显示心脏各结构的位置关系及运动情况，具有较高的时间和空间分辨力。

二、成像原理

超声心动图是利用超声波的物理特性进行成像，成像基础与原理如下。

（一）超声波的反射、折射与散射

当超声波通过声阻抗不同组织界面时，可发生反射和折射。反射波是超声波成像的主要信号来源，而折射波将继续在介质内传播。反射波与折射波的能量和等于入射波的能量，反射波的强度取决于声束与界面之间的入射角以及声阻抗差的大小，声阻抗差越大反射越强。当超声波通过小界面（直径远远小于发射波长，如红细胞）时，发生散射和衍射。来自大界面的反射回声构成人体不同组织的形态和轮廓，而源自小于波长的微细结构产生的散射信号则可以表现组织复杂的细微结构，两者是构成二维超声图像的基础。

根据声阻抗的不同，人体组织声学类型包括无反射型（如血液）、少反射型（如心肌组织）、多反射型（如瓣膜、心内膜、大血管壁）、全反射型（如心肺界面）。在二维超声心动图图像上，心脏结构回声强度依次为：血液<正常心肌组织<瓣膜、心内膜<心肺组织交界、钙化。

（二）超声波的衰减

超声波的强度在穿透组织时减弱，这种在介质中传播时的损耗被称为衰减，衰减可导致声波穿透力下降，引起超声波衰减的原因有反射、散射和吸收。影响衰减程度的因素主要有：探查组织的深度、超声波入射频率和组织类型。衰减总是随着深度的增加而增加；衰减也与入射超声波频率成正比，频率越高（波长越短），衰减越快；软组织和血液内部超声波衰减程度比较小，而在骨组织内衰减程度大。

（三）谐波成像

在超声波的传播过程中，由于与组织或对比剂的非线性相互作用，信号的传输基本频率可能发生改变。这种相互作用可以产生原始信号中不存在的频率。这些新的频率是原频率的整数倍，被称为谐波。利用返回信号中谐波信号成像可以提高信噪比，消除一些伪像，改善图像质量，在对比超声心动图中有重要价值。

（四）超声设备

超声心动图仪器主要部件：探头、主机、显示器及同步导联监测心电图、影像传输等配件。探头（probe）也叫换能器（transducer），用于发射和接收超声波。关键部件是单晶体或多晶体晶片，具有压电效应，可以将电能和声能互相转换。

将探头置于体表，电能通过探头晶片的压电效应发出超声波进入人体后遇不同组织结构，根据超声波的特性发生一系列反射、折射和散射等现象，这些反射和散射波又可被探头接收，转换为电信号，通过主机对信号的处理，以灰阶形式显示于屏幕上，形成了B型超声心动图。由于探头连续地发送和接收超声波，因此显示器上的图像是动态的，通常帧频可达50帧/s以上。

与CT及MRI相比，超声设备体积小，可以灵活移动，因此可以在超声诊室、手术室、介入室、患者床边等各种医疗环境应用。

【临床应用】

与M型超声心动图相比，二维超声心动图有着更广泛的临床应用，几乎可以应用于所有的心血管疾病诊断。

一、扫查方法与观察内容

受检者需静卧于高度合适的检查床上，自然放松，充分暴露检查部位。进行胸骨旁、心尖部切面扫查时需左侧卧位，倾斜程度视实际情况而定，进行剑突下及胸骨上窝切面扫查时需取平卧位。

超声心动图切面图为扇形，探头部位（近场）为扇形的圆心，一般位于屏幕的上方，扇形的扇弧为远场，代表深部组织图像。探头标识朝向一般位于屏幕左侧。例如进行心尖切面扫查时，心尖部位于屏幕顶端，心底位于屏幕下方，左心位于屏幕左侧，右心位于屏幕右侧，切面图像方位与受检者解剖方位关系见图1-1-5。

心脏及大血管的形态结构、空间关系复杂，心脏不断地收缩与舒张运动也为疾病的诊断增加了难度，操作者在进行二维超声心动图各切面图像扫查过程中，应着重观察以下内容：心脏与大血管的位置与连接，心脏各腔室及大血管的内径与形态，心室壁的厚度与运动，各瓣膜及其附属结构的形态与活动，心脏结构的连续性，心脏结构中异常附加回声，心包腔的厚度与回声以及心脏功能的评估等。

二、注意事项

二维超声心动图在实际应用中会受到仪器调节及超声伪像的影响，检查时需注意。

（一）仪器调节

临床上准确而全面的超声诊断有赖于清晰的图像显示，良好的图像质量不仅取决于患者的透声条件，更取决于检查者对超声仪器的调节，常用的仪器调节内容有发射能量、灵敏度、灰阶、发射频率、扫描深度与扇区宽度、帧频、声束焦点、增益和放大等。

1.发射能量

指超声发射脉冲能量大小，输出的功率越高，组织的穿透性就越好。检查时需根据实际情况进行调节，如婴幼儿发射功率应适当减少，体形较大成人发射功率应适当增加。但增加发射功率时，其潜在的生物学效应不容忽视。

2.灵敏度

超声检查时，尤其应注意灵敏度的调节，以获得优质的图像，其中包括对增益、抑制、补偿等调节。

3.灰阶

即灰度与对比度，使所探查的结构以适宜的明亮程度显示。其中一个重要参数为动态范围，即接受回波最大振幅与最小振幅间的比率。从理论上来说，越高的动态范围所呈现的组织结构层次越丰富，能分辨的组织结构越精细。对于心脏成像来说，动态范围应设置为可以辨别致密与非致密心肌的灰度。

4.发射频率

发射频率（transmit frequency）指探头的工作频率，频率越高，分辨力越好，穿透性越差。应在保证足够穿透力的前提下，尽量使用高频探头。经胸超声探头频率范围一般成人为1～5MHz，儿童为3～7MHz，新生儿可达到12MHz。

5.扫描深度与扇区宽度

扫描深度的调节应视个体而定，既能显示心脏全貌，又能保证足够的帧频。由于心脏是一个不断运动的结构，因此需要较高的帧频提高时间分辨力，大的扇角和深度虽能显示较大范围的图像，但帧频会减低。

6.帧频

仪器帧频一般由仪器自动调整，检查者可根据检查需要，通过缩小图像的扇角宽度、深度，减少聚焦区域数量从而提高帧频。

7.声束焦点

焦点应该放在感兴趣区（region of interest，ROI）的深度范围内以提高感兴趣区的图像质量，例如观察心尖时，将焦点移至心尖处，会提高分辨率。

8.总增益与时间-增益补偿

增益的调节旨在使患者间以及整个视野中具有相似声学特征的组织看起来一致。总增益用来调节整个扇区内图像的亮度。超声信号强度和振幅随着它进入组织深度增加而发生衰减。因此，来自扇区近场的回波信号强度比远场更大。时间增益补偿（time gain compensation，TGC）可沿超声束长轴补偿声衰减，合适的TGC曲线会使扇形图像平面内近、远场辉度相似。

9.放大

图像的放大有两种形式，一种是将感兴趣区放置在扇区的某部位进行放大，可以提高帧频，改善图像分辨率；第二种放大功能是图像冻结后，选择ROI并放大图像，这是解剖结构的简单放大，仅使图像变大但分辨率较差。

（二）超声伪像

二维超声心动图是评价和诊断心脏疾病的基础，但超声心动图有时呈现出图像并非总是真实和准确的。超声伪像指声像图中出现的各种与实际成像目标不相符的现象，表现为声像图中回声信息的增加、减少或失真。由于超声波与组织的相互作用、超声自身物理特性以及仪器与操作者的技术因素，超声伪像无法完全避免。准确识别超声心动图伪像并尽可能避免伪像的产生才能减少误诊和漏诊的发生。在临床实践中遇到的最常见的图像伪像是由于超声束物理反射和折射的特性产生的，常见的超声伪像包括混响伪像、旁瓣伪像、声影、镜面伪像、振铃伪像、近场杂波以及侧壁失落效应等（图1-1-6）。

1.混响伪像（reverberation artifact）

反射的超声波在返回探头的途中遇到一个更近的反射面，这个反射面将一部分返回的能量再次反射回第一个界面。这种超声波在探头和界面之间多次反射的现象称为混响伪像。第二个反射面多为探头本身，这在超声心动图上表现为典型的等距阶梯状伪影，回声强度随深度递减。适当侧动探头，并适当加压，可观察到图像的变化，以此识别混响伪像。

2.旁瓣伪像（side lobe artifact）

超声束的主瓣位于声束中心，声能强，旁瓣位于主瓣周围，声强较弱，当旁瓣图像重叠在主瓣图像上即形成旁瓣伪像。如房室沟在左心房内形成类似血栓的伪像，此时调整探头角度，适当降低增益有助于识别和减少此种伪像。

3.声影（shadow）

当声束在传播过程中遇到强反射面，阻止超声波继续传播，在其后方会出现带状无回声区，传播超出反射器。常见于人工瓣膜、起搏器导线及钙化等。

4.镜面伪像（mirror image artifact）

常出现在强反射界面（如心肺界面）下，反射面的作用如同镜子对光线的作用，在镜子后面产生真实结构的复制图像。反射机制类似于混响伪像，表现为实际组织与伪像形成以该强反射界面为对称轴的图像，亦可见于横膈附近。

5.振铃伪像（ring-down artifact）

又名声尾，声束遇到一层很薄的液体层，在液体层下方产生极强的线状声反射界面，常见于胃肠道、人工瓣膜和肺部。

6.近场杂波（near field clutter）

近场的结构有时会因为探头本身的高振幅振荡而被遮挡，造成所谓的近场杂波。这在怀疑有心尖血栓的情况下尤其重要。谐波成像的引入和探头技术的进步已经减少了这类伪影的发生。与血栓不同，杂波不受心室壁运动的影响，此时可以变换扫查切面或结合彩色多普勒进行识别。

7.侧壁失落效应（lateral wall echo drop-out effect）

当入射角较大时，几乎没有反射回探头的回声（全反射），改变探头扫查角度可以识别此种伪像。临床上最常见于房间隔扫查时的应用，心尖切面房间隔与声束平行，常发生回声失落，因此需结合剑突下切面进行观察。

【小结】

二维超声心动图是评价心脏结构、形态和功能的基础，可以多角度显示心脏各平面的形态结构，实时二维超声心动图更是提供了运动中的心脏各结构的高分辨率图像。在临床实际操作中，多切面仔细扫查心脏各组织结构，结合彩色及频谱多普勒，以及超声心动图新技术，能显著提高疾病诊断与评估的准确性。

（杨　军　王俊力　牟立欣）