超声回声和声阻抗

超声通过回声形成图像：声波脉冲被发送到体内，机器会绘制它们反射的位置和强度。回声的强度——即结构的“回声性”——主要取决于组织之间界面声阻抗的差异，因此，差异很大的组织界面会显示为亮色，而均匀组织或纯液体则显示为暗色。

Definition

回声性是指组织返回的超声回声的相对强度；声阻抗是组织密度与其中声速的乘积，回声产生于声阻抗变化的界面处，较大的不匹配会产生更亮的反射。

Scope

本主题解释了声阻抗及其不匹配如何产生超声对比：为什么组织被描述为高回声、低回声或无回声，以及充气微泡造影剂如何增加强反射体。它是一份关于超声图像物理基础的参考资料，而非关于扫描技术或造影剂使用的指导。

Core questions

• 组织的哪种物理特性决定了它在超声图像上的亮度？
• 为什么不同组织之间的界面会产生回声？
• 高回声、低回声和无回声分别是什么意思？
• 为什么骨骼和空气会阻挡超声波束？
• 微泡造影剂如何增加回声信号？

Key concepts

• 声阻抗（密度乘以声速）
• 阻抗失配和界面反射
• 回声性（高回声、低回声、无回声）
• 声影和声增强
• 微泡造影剂
• 超声波束衰减

Mechanisms

超声换能器发射短脉冲并监听返回的回声。在每个组织边界，声波反射的比例由两种组织之间声阻抗的差异决定：小的失配（如在软组织内部）产生微弱的回声，赋予器官其特有的纹理，而大的失配（软组织与骨骼或气体之间）几乎反射所有声波，产生明亮的界面并遮蔽其后的结构。纯液体不含反射界面，显示为无回声。充气微泡造影剂在血液中引入了非常大的阻抗失配，并在声场中强烈振荡，极大地增加了灌注组织返回的信号，正如Cosgrove所综述的。

Clinical relevance

回声模式使超声能够区分液体、实体组织、钙化和气体，这是超声解剖学解释的基础。本条目描述了超声图像的物理起源，并非个体患者诊断标准或造影剂使用的依据。

Evidence & guidelines

阻抗、反射和回声性原理是标准的成像物理学，在Bushberg及其同事和Kremkau等教科书中均有阐述。微泡造影剂的行为和使用在Cosgrove等综述中有所总结。

History

诊断超声在20世纪中叶通过脉冲回波技术发展起来，图像亮度从一开始就与声波在阻抗边界处的反射相关。充气微泡造影剂利用血流中大的阻抗失配，后来才被开发出来，并在Cosgrove（2006）等专门综述中有所描述。

Seminal works

• cosgrove-2006

Frequently asked questions

为什么液体在超声图像上显示为黑色（无回声）？

均匀的液体不包含内部声阻抗不同的界面，因此几乎没有声波被反射回来，该区域返回很少或没有回声。

为什么超声波不能很好地穿透骨骼或气体？

软组织与骨骼或气体之间的阻抗失配非常大，几乎所有声波都在界面处被反射，留下很少的能量来成像其后的结构，并形成声影。

微泡造影剂如何使血液更清晰可见？

微泡中的气体与血液的声阻抗差异很大，并且微泡在超声场中强烈共振，因此它们从血流中返回的回声比单独的血液强得多。