超声波检查是运用超声波的物理特性及动物体的声学特性,对动物体的组织器官形态结构与功能状态作出判断的一种非创伤性检查法。该方法具有操作简便,可多次重复,能及时获得结论,无特殊禁忌等优点。主要用于测定实质性脏器的体积、形态与物理特性;判定囊性器官的大小、形态及其走向;检测心脏、大血管及外周血管的结构、功能与血流的动力学状态;鉴定脏器内占位性病灶的物理性质;检测体腔积液的存在与否,并对其数量作出初步估计;引导穿刺、活检或导管植入等辅助诊断。
1.超声的物理特性
声波是物体的机械振动产生的,振动的次数(频率)超过20000次/秒称为超声波(简称超声)。超声波在机体内传播的物理特性是超声影像诊断的基础,其中主要有:
1)超声的定向性(又称方向性或束性)
当探头的声源品片振动发生超声时,声波在介质中以直线的方向传播,声能随频率的提高而集中,当频率达到兆赫的程度时,便形成了一股声束,尤如手电筒的圆柱形光束,以一定的方向传播。诊断上则利用这一特性做器官的定向探查,以发现体内脏器或组织的位置和形态上的变化。
2)超声的反射性
超声在介质中传播,若遇到声阻抗不同的界面时就出现反射。入射超声的一部分声能引起回声反射,所余的声能继续传播。如介质中有多个不同的声阻界面,则可顺序产生多次的回声反射。超声界面的大小要大于超声的半波长,才能产生反射。若界面小于半波长,则无反射而产生绕射。超声入射到直径小于半波长的大量微小粒子(如红细胞等)中则可引起散射。超声能检出的物体界面最短的直径叫做超声的分辨力,超声的分辨力与其频率成正比,超声理论上的最大分辨力为其1/2波长,频率愈高,分辨力愈高,观察到的组织结构愈细致。超声的波长与频率和声速的关系如下:
r(波长)=c(声速)/f(频率)
波长单位为mm,声速单位为m/s(s代表“秒”),频率单位为Hz(即每秒振动次数)。
超声垂直入射界面时,反射的回声可被接收返回探头而在示波屏显示。入射超声与界面成角不垂直时,入射角与反射角相等,探头接收不到反射的回声。若介质间阻抗相差不大而声速差别大时,除成角反射外,还可引起折射。
3)超声的吸收和衰减性
超声在介质中传播时,会产生吸收和衰减。由于与介质中的摩擦产生黏滞性和热传播而吸收,又由于声速本身的扩散、反射、散射、折射与传播距离的增加而衰减。吸收和衰减除与介质的不同有关外,亦与超声的频率有关。但频率又与超声的穿透力有关,频率愈高,衰减愈大,穿透力愈弱。故若要求穿透较深的组织或易于衰减的组织,就要用0.8~2.5MHz较低频的超声,若要求穿透不深的组织但要分辨细小结构,则要用5~10MHz较高频的超声。在超声传播的介质中,当有声阻抗差别大于0.1%的界面存在时,就会产生反射。超声诊断主要是利用这种界面反射的物理特性。
2.动物组织与器官的声学特性
1)不同组织结构的反射规律
超声在动物体内传播时,具有反射、折射、绕射、干涉、速度、声压、吸收等物理特性。由于动物体的各种器官组织(液性、实质性、含气性)对超声的吸收(衰减)、声阻抗、反射界面的状态以及血流速度和脉管搏动振幅的不同,因而超声在其中传播时就会产生不同的反射规律。分析、研究反射规律的变化特点,是超声影像诊断的重要理论基础。
在实质性组织中,如肝脏、脾脏、肾脏等,由于其内部存在多个声学界面,故示波屏上出现多个高低不等的反射波或实质性暗区。
液性组织中,如血液、胆汁、尿液、胸、腹腔积液、羊水等,由于它们为均质介质,声阻抗率差别很小,故超声经过时不呈现反射,在示波屏上显示出“平段”或液性暗区。
在含气性组织中,如肺脏、胃、肠等,由于空气和机体组织的声阻抗相差近4000倍,超声几乎不能穿过,故在示波屏上,出现强烈的饱和回波(递次衰减)或逐次衰减变化光团。
2)脏器运动的变化规律
心脏、动脉、横膈、胎心等运动器官。一方面由于它们与超声发射源的距离不断地变化,其反射信号则出现有规律的位移,因而可在A·B·M型仪器的示波屏上显示;另一方面又由于其反射信号在频率上出现频移,又可用多普勒诊断仪监听或显示。
3)脏器功能的变化规律
利用宠物体内各种脏器生理功能的变化规律及对比探测的方法,判定其功能状态。如采食前、后测定胆囊的大小,以估计胆囊的收缩功能;排尿前、后测定膀胱内的尿量,以判定有无尿液的潴留等。
4)吸收衰减规律
宠物体内各种生理和病理的实质性组织对超声的吸收系数不同。肿大的病变会增加声路的长度,充血、纤维化的病变增加了反射界面,从而使超声能量分散和吸收,由此出现了病变组织与正常组织间对超声吸收程度的差异。利用这一规律可判断病变组织的性质和范围。组织对超声的吸收衰减一般是癌性组织>脂肪组织>正常组织。因此,在正常灵敏度时,病变组织可出现波的衰减,癌性组织可表现为“衰减平段”,在B型仪表现为衰减暗区。
超声诊断就是依据上述反射规律的改变原理,用来检查各种脏器和组织中有无占位病变、器质性的或某些功能性的病理过程。
3.不同组织结构反射波型的特征
各种类型脉冲超声诊断仪,主要是依据反射波型的特征判断被探查组织器官的病理状态。按反射吸收衰减的原理,一般把反射波型分为4种。
1)液性平段(暗区)型
液体是体内最均匀的介质,超声在其中通过时,由于无声阻抗率的差别,其反射系数为0,因而无反射波。在A型仪示波屏上表示为平段,B型仪显示为暗区。如正常的尿液、羊水;病理状态下的心包积液,胸、腹腔积液,各种良性囊肿内黏液性或浆液性液体。
体内尚有一些均质性较差的液体,如血液、浓缩的胆汁等,由于其中含有固体成分,混悬状态或黏滞性较大时,在反射波型的平段或暗区内可出现少数的微小波或光点。
液性平段或暗区有较强的声学特点。和其他回波截然不同,因此其检出率和准确性较高,是其他物理检查方法无法比拟的。依据检查时液性平段或暗区出现的深度及探头的角度,可作为定位穿刺抽液的指示。
2)均质的实质性平段(暗区)型
也称少反射型。反射波型表现为平段或暗区。如正常生理状态下的肝脏、肾脏、颅脑、脾脏及病理状态下的胸腔肥厚、黑肉瘤等。均质的实质平段或暗区与液性平段或暗区的区别是,当仪器的灵敏度(增益)加大时,实质性的平段可出现少数回波,如用最大灵敏度时,就会有多数回波出现;而液性平段仍无回波出现,只是平段范围有所缩小。从超声物理声阻抗率的原理不难理解,由于正常肝脏的基本结构是肝小叶、胆小管、肝动静脉、门脉等分支,在正常灵敏度时,其声阻抗率值差别很小,故表现为平段,随着灵敏度加大,平段内回波就会相应地增多。
3)非均质实质性少或多反射(光点)型
也叫多反射型。如正常的乳腺、眼球、厚层肌组织等;病理状态下的各实质器官炎症或占位性病变(囊性例外)。由于其内部存在着声抗率的差别,形成多个声学界面。因此随着非均质的程度不同,反射波或多或少。
4)全反射(光点)型
也称强反射型。如正常生理下的肺脏,由于肺泡内充满空气,胸壁软组织及胞膜的空气间声阻抗率差别很大,因此在正常灵敏度下,就可表现为全反射波(光点),反射能量很大,在肺表面与探头之间来回反射,形成多次反射。其特征是反射波的波幅(A型)逐次衰减,故又称递减波,在B型仪上表现为逐次递减多层明亮光带。
肠腔、胃内气体蓄积多量时,可产生全反射波型(A型)。主要是由于肠腔与探头之间多反射而产生能量大(振幅高)、杂乱、活跃的反射波。B型示波屏上表现为弥漫性杂乱分布的光点,探查时如对局部用力压迫,此种反射可自行消失。
在实际探查时,这几种类型的反射波可混合出现,如妊娠子宫内的羊水表现为液性暗区,而胎儿的反射则呈一定形态分布的光点、光带或光团。
4.超声检查的类型
超声检查的类型较多,目前最常用的是按显示回声的方式进行分类。主要有A型、B型、M型、D型和C型5种。
1)A型探查法(amplitudemode)
即幅度调制型。此法以波幅的高低,代表界面反射信号的强弱,可探知界面距离。测量脏器径线及鉴别病变的物理特性,可用于对组织结构的定位。该型检查法由于其结果粗略,目前在医学上已被淘汰,但国内兽医仍多处于A型阶段。
2)B型探查法(brightnessmode)
即辉度调制型。此法是以不同辉度光点表示界面信号的强弱,反射强则亮,反射弱则暗,称灰阶成像。因此采用多声束连续扫描,故可显示脏器的二维图像。当扫描速度超过每秒24帧时,则能显示脏器的活动状态,称为实时像。根据探头和扫描方式的不同,又可分为线形扫描、扇形扫描及凸孤扫描等。高灰阶的实时B超扫描仪,可清晰显示脏器的外形与毗邻关系,以及软组织的内部回声、内部结构、血管与其他管道的分布情况等。因此,本法是目前临床使用最为广泛的超声诊断法。
3)M型探查法(motionmode)
4)D型探查法(dopplermode)
是利用超声波的多普勒效应,以多种方式显示多普勒频移,从而对疾病作出诊断。本法多与B型探查法结合,在B型图像上进行多普勒采样。临床多用于检查心脏及血管的血液动力学状态,尤其是先天性心脏病和瓣膜病的分流及反流情况,有较大的诊断价值。目前医学上也广泛用于其他脏器病变的诊断与鉴别诊断,有较好的应用前景。
多普勒彩色血液显像系在多普勒三维显像的基础上,以实时彩色编码显示血液的方法,即在显示屏上以不同的彩色显示不同的血液方向和速度,从而增强对血液的直观感。
5)C型探查法(constantdepthmode)
即等深显示技术,使用多晶体探头进行B型扫描,其信号经门电路处理后,显示与扫描方向垂直的前后位多层平面断层像。目前主要用于乳腺疾病的诊断。
5.正常脏器超声图
1)肝脏超声图
犬肝脏B超检查,可采取横卧、仰卧等体位,在肋弓下、胸骨后缘,声束对向头侧即可扫描出肝脏和胆囊的超声图。对于小宠物,肝脏的形状和大小是不同的,现在还没有建立一个超声诊断的标准,所以临床上常根据经验或放射线影像等判定其大小。
肝实质B超图像表现为连续均匀点状的低水平回声结构,回声强度比肾、脾略低,比肾皮质略高。肝内较大血管为液性暗区,可见管壁回声。肝脏的边缘平滑,在肝与膈相连的地方,膈呈一有弧度的曲线,产生极强的回声,超声图像表现为一条白色亮线(见图1-1-35、图1-1-36)。可随着呼吸而运动。各肝叶之间的界限在超声图上很难区分,只有根据其特征性的回声图谱来判断。次级血管及胆小管在B超图像下不易发现。
肝脏的门静脉可在剑状软骨处超声图谱上发现,管壁回声光滑,且回声强,其内流动的血液呈液性的无回声暗区,门静脉在肝内分为左右两支,分别进入左右侧肝内,次级结构在B超图像一般不易发现。肝动脉及其分支在超声图像中也不易发现。
图1-1-35正常犬肝脏纵行扫描
图1-1-36正常犬通过肝脏尾叶和右肾纵向扫描
肝脏实质部回声略强于肾脏。K为肾脏:L为肝脏
2)胆囊超声图
使宠物仰卧,于肋弓下方扫描,可得到肝门部、胆囊、胃、后大动脉及横膈膜的超声图。正常胆囊内充满均质胆汁,因而超声图谱表现为液性暗区,胆囊壁表现为轮廓清晰、曲线光滑平整的回声结构,后壁深层回声增强(见图1-1-37))。胆囊形状的回声图像,其大小与宠物进食有关。在饥饿状态下胆囊大,随切面的不同,可呈圆形和卵圆形等。
图1-1-37正常犬肝脏和胆囊横向扫描
GB为胆囊;R为右侧;D为膈
图1-1-38正常犬左肾、脾脏的纵向扫描
3)脾脏超声图
脾的探查可采取立位、右侧横卧、仰卧等体位。在左侧最后肋间可显示出脾脏与其相邻器官的动态。脾实质呈弥漫性均匀的低水平回声结构,正常脾脏回声强度略高于肝脏,呈均匀的细质性回声结构,高于肾皮质。在超声图谱上,脾脏的边缘光滑,界限清晰。在脾门附近见不到脾静脉及其分支。由于脾脏的游离性及肠管的活动性,有时可在左侧腹腔的稍后部观察到,有时在正常的位置观察不到。由于探查时探头位置的不同,脾脏的超声影像可呈圆形、卵圆形或带状。
脾脏回声比肝脏强。脾脏和肾脏的回声密度比肝脏和肾脏的回声更加明显,见图1-1-38。
4)肾脏超声图
宠物取仰卧位保定,局部剃毛,涂上耦合剂,进行肾脏扫描。采用5.0Hz的探头分别扫描两侧的肾脏。通常情况下,左侧肾较右侧肾容易扫描到。在超声图谱上,由于超声切面的不同,肾脏可呈轮廓清晰的圆形、椭圆形或蚕豆形的回声图谱。被膜及其周围脂肪呈强回声。皮质回声较弱,有散在淡光点。髓质由三角形肾锥体构成,呈弱而有放射状排列低水平回声结构。中部的密集明亮光点为集合系统内脂肪的回声,集合系统内其余为液性暗区。肾的凹处有入肾血管与肾周围的脂肪呈一强回声结构。在有尿液蓄积肾盂的情况下放射排列的中央有呈无回声结构的液性暗区,肾门处的输尿管不易发现,见图1-1-39、图1-1-40。
图1-1-39正常肾脏扫描图形
箭头所指肾边界C为皮质部.回声较强;M为髓质部为无回声区;P为肾脂肪囊区
图1-1-40正常多尿肾脏扫描
髓质(M)和皮质(C)部面积增大
5)膀胱超声图
宠物取仰卧位,于脐下部与耻骨前剃毛,进行B超检查。在B超声像图谱上,充盈尿液的膀胱切面图像上由于横扫和纵扫的不同,可呈现圆形或梨形,膀胱壁光滑而回声强,囊内尿液为无回声的暗区,排尿后膀胱壁回声强于排尿前,壁增厚,见图1-1-41。