超声检查 · aiwiki.page

超声检查是一种利用高频声波及其回声来描绘人体内部结构的医学成像技术。换能器（探头）发射声学脉冲并接收反射回来的信号，这些信号随后被处理成图像。与基于X射线的成像方式不同，超声检查不会让患者受到电离辐射。其实时成像能够显示器官运动和血流情况，为临床诊断以及图像引导下的医疗操作提供支持。(fda.gov)

超声检查广泛应用于医学的众多领域，包括评估怀孕状况、心脏、血管、腹部器官以及浅表组织。除传统的解剖结构成像外，多普勒技术还可用于评估运动与血流，而弹性成像技术则可用于评估组织的硬度。检查时可以使用体表探头贴附于皮肤，也可以将专用探头置于体腔或血管内。图像质量与读片结果取决于声窗条件、设备性能以及操作者的专业水平；此外，诊断性超声检查还需要关注声输出剂量与生物学效应。(nibib.nih.gov)

声学原理与回声形成

超声是指频率高于约 20 kHz 的声波，这一界限是人耳听觉的常规上限；而医学诊断成像所用的频率要高得多，通常在兆赫兹（MHz）范围。在软组织中，这些声波主要以纵波形式传播：质点沿着传播方向往复振动，交替产生的压缩与稀疏过程引起了压强变化。与 X 射线不同，超声属于机械波而非电磁辐射，必须依赖实体介质才能传播。声波频率 $f$ 、传播速度 $c$ 与波长 $\lambda$ 之间的关系为 $\lambda=c/f$ 。若采用软组织中约 $1540\ \mathrm{m\,s^{-1}}$ 的常规声速，5 MHz 声波的波长约为 0.31 mm。更高的频率能提供更短的波长，但随之增大的衰减也会限制其穿透深度。(nibib.nih.gov)

脉冲-回波成像采用交替发射短声脉冲与接收返回回声的工作方式。换能器向组织内发射声脉冲；其能量的一部分从组织界面和内部结构处反射回来，其余部分则继续向深层传播。接收到的回声会转化为电信号，其出现的时间与振幅提供了反射体位置和声反射率的信息。对于位于深度 $d$ 处的反射体，声波往返时间 $t$ 满足关系式 $d=ct/2$ ，其中的系数 2 代表往返双程。在 $1540\ \mathrm{m\,s^{-1}}$ 的声速下，约 $65\ \mu\mathrm{s}$ 后返回的回声对应的深度为 5 cm。该计算假定声波以仪器设定的固定声速传播；如果不同组织间的实际声速存在差异，便会在显示的距离上产生误差。(nibib.nih.gov)

界面处的反射程度取决于相邻两介质之间的声阻抗差。对于平面行波，声阻抗 $Z=\rho c$ ，其中 $\rho$ 为密度， $c$ 为声速。在垂直入射的理想无损耗情况下，反射声强占入射声强的比例为：

R=\left(\frac{Z_2-Z_1}{Z_2+Z_1}\right)^2.

因此，在此模型中，声阻抗相等时不会产生反射，而阻抗失配越显著，反射成分就越强。界面的几何形状也同样关键：相对平滑的界面表现为镜面反射体，倾斜的表面可能会使反射能量偏离接收换能器的方向。此外，传播速度的差异还会导致透射波发生折射。(aapm.org)

当声波遇到微小结构或组织特性的空间微小变化时，散射会使声能向多个方向重新分布。其中朝向换能器返回的部分——即背向散射——提供了器官内部的回声信息，而不仅限于其宏观边界。来自众多无法分辨的散射体的回声发生相长与相消干涉，形成被称为斑图的颗粒状图像结构。吸收过程则截然不同：它通过介质内部的耗散过程将声能转化为热能。衰减是指声波在传播过程中振幅或声强的减弱，包含了吸收和散射造成的能量损失；因此，最终能被探测到的回声强弱，不仅取决于反射结构本身，还取决于往返路径上所穿过组织的影响。(aapm.org)

软组织的衰减通常近似估算为 $0.5\ \mathrm{dB\,cm^{-1}\,MHz^{-1}}$ ，不过该数值会随具体组织类型和声波频率而有所变化。按此估算，一个 5 MHz 的脉冲在 2 cm 深度处反射时，往返总路程为 4 cm，除了未完全反射带来的损耗外，还会产生约 10 dB 的传播衰减损耗。这种与频率和深度相关的衰减限制了可用于图像重建的信号。信号处理主要解决如何合并与解析这些信号，包括图像重建、降噪以及从回声统计特性中提取组织信息等。美国国家生物医学成像与生物工程研究所（NIBIB）的诊断超声研究计划明确涵盖了创新的信号处理方法、图像增强、数据采集以及数据呈现技术。(aapm.org)

换能器、扫描仪架构与检查途径

超声换能器负责将电激励转换为声脉冲，并将返回的回波转换为电信号。在常规探头中，其有源阵元通常采用压电陶瓷：施加电场会产生机械形变，而入射声波产生的机械应力则会激发电响应。这种可逆的压电效应使得同一阵元能够在脉冲-回波采集的相继阶段中交替进行发射和接收。因此，探头既是声源也是探测器；扫描仪则负责提供电激励并处理微弱得多的回波信号。(nibib.nih.gov)

阵列换能器包含多个阵元，各阵元的激励时序可单独或分组受控。通过设置相对延迟可以聚焦发射波束，并在阵列几何结构允许的情况下实现电子偏转。在接收过程中，波束形成器对来自不同阵元的信号进行延时并叠加，使来自选定位置的回波实现相干相加。二维面阵将电子控制扩展至孔径的两个维度，但同时也显著增加了电气连接和采集通道的数量。例如，一个完全互连的 $32 \times 32$ 阵列包含 1,024 个阵元，若每个阵元都配备独立通道，则需要 1,024 个采集通道。2024 年一项关于混合波束形成的实验研究探讨了在数字合成前先将通道分组为模拟子阵列的方法，以减轻这种硬件负担。(ti.com)

典型的数字扫描仪将发射、采集、信号处理和显示功能分离。高压脉冲发生器通过收发切换开关激励阵列，该开关在发射期间保护灵敏的接收电路。返回的信号经由低噪声放大、可变增益调节、滤波和模数转换。时间增益补偿对较晚到达的回波提高放大倍数，以抵消声波在较长组织路径中产生的更大衰减。接收波束形成将数字化通道组合；后续处理提取回波包络并对其幅度动态范围进行压缩。扫描变换将采集到的扫描线坐标映射到显示器的像素网格上。德州仪器于 2008 年 11 月发布的一篇架构论文详细阐述了这一处理链路，包括用于同步激励与采集的控制器、处理硬件、存储器接口及显示模块。(ti.com)

进行体表检查时，操作人员将探头置于皮肤表面，通过移动或倾斜探头以获取不同切面。一薄层耦合剂填充在探头表面与皮肤之间的空隙中，排除了会阻碍声波传播的空气泡。这种凝胶是一种声学耦合介质，并非注射用造影剂。体表扫查时换能器始终位于体外；即使表面贴合良好，所能获得的切面仍取决于探头与目标之间的组织通路。(fda.gov)

体内检查途径使换能器能够更接近那些经体表难以清晰探测的结构。经阴道探头置入阴道内，可以从不同角度观察子宫和卵巢，无需声束穿透腹前壁。在超声内镜检查中，换能器集成在内镜尖端或通过其器械通道置入。这种配置可以从消化道内部对胃肠壁及其邻近结构成像；胰腺就是经此途径检查的重要器官之一。这些方法改变了声学路径和探头构型，但仍遵循基本的脉冲-回波成像原理。(radiologyinfo.org)

血管内超声利用安装在血管内导管上的微型换能器，从内部直接对管腔和管壁成像，无需穿透浅表覆盖的组织。术中超声则是在外科学手术中直接将无菌探头置于手术野内，从而直接探查暴露的组织结构。这两种途径均不等同于体表扫查：血管内采集需要建立导管通路，而术中采集则依赖于手术暴露。探头的位置决定了声束必须穿过的中间组织以及能够对目标器官进行探测的角度。(radiologyinfo.org)

解剖成像模式与图像呈现

**幅度调制型（A型）**将单条声束路径上的回声显示为一维波形：横轴上的位置代表回声延迟或其对应的深度，波峰高度则代表回声幅度。因此，它显示的是反射界面的位置与强度，而非横截面图像。早期仪器可利用模拟示波器实现这种显示。**辉度调制型（B型）**则将回声幅度编码为对应深度处的亮度；将整个平面内的多条扫描线组合起来，即可生成解剖学结构的二维图像。较强的回声通常显示得更亮，而产生很少回声或无回声的区域则显示为暗区。显示亮度还取决于接收增益和随深度变化的时间增益放大，因此它并非组织成分的直接测量值。(citeseerx.ist.psu.edu)

早期的静态B型扫描仪在拼合图像时，利用多关节机械臂来记录换能器的位置和方向。商用系统自20世纪60年代中期开始普及，随后的发展用灰度图像取代了双稳态显示（本质上仅将回声呈现为“有”或“无”两种状态），并用实时动态成像取代了静态采集。**运动模式（M型）**则采用不同的方法：它对选定的一条声束线进行重复采样，并在时间轴上显示连续的深度剖面，回声幅度同样被编码为亮度。因此，它的两个轴分别代表深度和时间，而非两个空间维度。静止的界面形成近似水平的轨迹，而运动的界面则产生起伏变化的轮廓。例如，穿过二尖瓣的取样线可在连续的心动周期中记录瓣膜的运动，同时辅以B型图像来标示该取样线穿过心脏的具体位置。(aium.s3.amazonaws.com)

二维成像描绘的是器官的某一截面，而三维超声则将具有空间位置的测量数据组合为一个容积数据。一种采集方法是在常规探头扫查目标区域时追踪其位置，从而将连续的二维截面置于统一的坐标系中，并通过图像处理进行三维重建。在2009年的一项研究中，托马斯·J·麦吉利夫雷（Thomas J. MacGillivray）及其同事利用光学追踪技术重建了11名健康志愿者的股直肌容积，测得的体积在5至28立方厘米之间。这表明三维数据集包含的是立体容积信息，而不仅仅是单一截面的透视图。四维（4D）成像在三维成像的基础上引入了时间维度，将连续的容积数据呈现为动态的三维序列。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

图像方位建立了屏幕显示与患者解剖结构之间的对应关系。根据美国超声医学学会（AIUM）2020年的图像显示规范，探头的扫查面通常置于图像顶部，深度随之下移而增加。探头上的凹槽或其他标记与屏幕上的方位标记相对应。对于常规的前腹部扫查，探头标记在纵切面上指向头部，在轴位（横切）切面上指向患者右侧；轴位图像的显示视角如同从患者足部向上观察。标注还用于区分身体解剖平面与器官自身的轴向：例如，肾脏的纵切面并不一定与人体的矢状面重合。由于这些惯例并未在所有专科或扫查途径中统一，因此明确标明方位非常重要。(aium.s3.amazonaws.com)

解剖标注用于指明器官、侧别和成像切面，而测量标注则显示具体的测量内容。例如，AIUM的胎儿图像库将左/右侧股骨标签与测量标记以及以厘米为单位的股骨长度数值配对显示。扫查过程中的实时显示会不断刷新变化；冻结帧可以留存某一瞬间的静态图像，而保存的电影回放片段（cine loop）则保留了一段序列，可供回放以评估动态变化。AIUM在2026年1月发布的文档规范中，对静态图像记录与动态记录进行了区分，并规定归档图像在适用情况下应保留患者与医疗机构标识、检查日期与时间、解剖部位、侧别以及方位。数字化标识可以存储于元数据中，前提是在图像调阅审查期间仍可正常读取。(aium.org)

血流与组织运动的多普勒评估

移动的红细胞充当声散射体，通过多普勒效应反射出频率不同于发射频率的回声。设发射频率为 $f_0$ ，散射体运动速度为 $v$ ，声束与运动方向之间的夹角为 $\theta$ ，则频移近似为

\Delta f=\frac{2f_0v\cos\theta}{c},

其中软组织中的声速 $c$ 通常取为 $1540\ \mathrm{m/s}$ 。因数 2 反映了声波向运动散射体传播以及自其反射的双向过程。正频移和负频移分别代表朝向和背离探头的运动。因此，速度估算不仅取决于测量到的频移，还依赖于声束的对齐方向。(asecho.org)

频谱多普勒随时间展示多普勒频移（或由此换算得出的速度）的分布，信号强度以亮度表示。脉冲波多普勒在特定深度选取取样容积；连续波多普勒可记录高速血流，但无法沿声束定位其具体深度来源。彩色多普勒则是将局部平均运动速度与方向的估算值叠加在灰度解剖图像上。(asecho.org) 脉冲频谱处理通常采用傅里叶变换，而彩色多普勒处理则通过自相关法估算连续回声之间的相位变化。这两种信号处理方法呈现出互补的信息：特定位置处精细的时域波形与整个区域内的空间分布图。(asecho.org)

当多普勒频移超过等于脉冲重复频率一半的奈奎斯特极限时，脉冲测量就会出现混叠。此时频谱波形可能会跨越显示基线发生折叠，呈现为血流反向的假象。(asecho.org) 其他误导性信号则由仪器设置、运动及声学几何结构所致。增益过高会展宽频谱并高估峰值流速。(asecho.org) 壁滤波设置过高可能滤除具有重要临床意义的低频信号；探头或组织的不自主运动会产生弥漫性多普勒频移。强反射面可能造成彩色血流假象重影，而旁瓣则会引入取样容积之外的信号。在接近 $90^\circ$ 的探测角度下，方向模糊性可能产生双向流动的假象。这些属于运动信息的失真，有别于影响解剖结构的灰度伪影。M. A. Pozniak、J. A. Zagzebski 与 K. A. Scanlan 在其 1992 年的综述中，将这些机制归纳为仪器设置、解剖因素以及物理或技术局限三类。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

颈动脉检查体现了解剖定位与定量多普勒采样的结合。灰度与彩色图像用于识别血管腔并引导频谱取样容积的放置；波形则提供收缩期峰值流速和舒张末期流速，用以评估管腔狭窄程度。血管超声实验室的常规方法是将这些测量值与解剖学表现结合考量，而非仅凭单一流速作出完整诊断。(asecho.org) 2016 年美国超声医学学会（AIUM）实践规范指出，探测角度应尽量控制在 $45^\circ$ – $60^\circ$ 之间，且历次检查之间应保持一致的角度校正。当夹角大于 $60^\circ$ 时，错误的角度设定带来的影响尤为严重，因为微小的角度误差就会导致计算出的速度产生极大偏差。(flaus-us.org)

组织多普勒成像将同样的运动估算原理应用于心肌而非血液。心肌组织产生的回声通常较强但运动较慢，因此组织模式下的滤波会保留在血流处理中被滤除的信号。在二尖瓣环或心室基底部心肌处进行频谱采样，可记录心动周期内的组织运动速度；彩色组织多普勒则可绘制跨多个心肌区域的速度分布图。该技术仅测量平行于超声束的分量，而非完整的三维运动。2011 年美国超声心动图学会与欧洲超声心动图学会联合共识指出，组织速度测量的对齐夹角不宜超过 $15^\circ$ ，此时由角度偏差造成的速度低估小于 4%。(asecho.org)

造影增强与组织硬度成像

超声造影（CEUS）使用静脉注射的微泡，微泡由稳定外壳包裹气体组成。其直径通常约为1–3微米，可以通过毛细血管，但始终停留在血管内腔，不会进入组织间隙。气核在声压作用下发生非线性膨胀与收缩，产生具有谐波成分的强烈回声，造影专用成像模式可将这些谐波信号与背景组织信号分离开来。低输出功率成像能够减少微泡破裂，从而实现对造影剂到达、分布与消退过程的连续观察。由此产生的增强显影反映了组织灌注情况，包括在常规多普勒成像中可能不明显的微血管血流。微泡随后溶解，其中的气体通过呼吸排出体外。 (pubs.rsna.org)

对于肝脏局灶性病变，超声造影可表征增强的空间分布模式及其在动脉期、门静脉期和延迟期的演变过程。例如，肝血管瘤通常表现为周边结节样增强，随后向内部进行性充填；2002年的一项研究在20例血管瘤中的15例记录到了这种模式。病变相对于周围肝实质的增强及随后的廓清（washout），也有助于评估恶性病变，但具体判读取决于病变类型和临床背景。2016年3月31日，美国食品药品监督管理局批准了商品名为Lumason的六氟化硫脂质微球，用于成人和儿童肝局灶性病变的定性。支持该批准的成人研究包含499例患者，证明其鉴别能力较未造影的常规超声有所提高。 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

在肾脏中，超声造影有助于区分复杂囊肿内的无血管成分与发生增强的分隔或实性结节，并能对其他影像学检查难以定性的病变进行鉴别。这些属于临床灌注应用，与靶向分子成像不同。靶向微泡表面携带能与血管内皮细胞上选定分子结合的配体；因此，滞留的微泡提供的是有关分子表达的信息，而非仅反映循环血流。2017年发表的一项首次人体研究评估了针对激酶插入区受体（又称VEGFR-2）的BR55微泡在乳腺和卵巢病变中的应用。这类处于研究阶段的受体靶向成像，与针对肝肾肿块的常规非靶向超声造影鉴别有着明确区别。 (pubs.rsna.org)

弹性成像测量或绘制的是组织的力学特性，而非造影剂的分布。在应变弹性成像中，外部加压导致组织形变，回声跟踪技术则估算局部应变——即组织尺寸的相对变化率。在相当的负荷下，较硬的区域通常形变较小。图像显示的是相对应变，有时辅以病灶与参考组织之间的比值；由于局部所受应力通常无法测量，因此这并非绝对弹性模量的直接测定。椎名毅（Tsuyoshi Shiina）在2013年日本超声医学会指南中将该方法与剪切波技术进行了区分，并强调这两种方法都依赖于对组织特性和测量条件的预设假设。 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

剪切波弹性成像则是通过机械感应产生的剪切波的传播速度来估算硬度。振动控制瞬态弹性成像利用外部振动产生这些剪切波，而声辐射力脉冲技术则利用聚焦超声脉冲在组织内部产生位移。跟踪脉冲测量剪切波的传播速度；仪器报告的结果以米/秒为单位，或换算为以千帕为单位的估计硬度。点剪切波弹性成像对所选区域进行取样测量，而二维技术则可生成空间硬度分布图。这些区分至关重要，因为两者的采集方法及结果判读与应变成像不能互换。 (pubs.rsna.org)

肝脏硬度测量为评估肝纤维化及包括肝硬化在内的晚期慢性肝病提供了无创证据，但它测量的并不特指瘢痕组织。炎症、梗阻性胆汁淤积和肝静脉淤血也会导致硬度增加。超声放射医师学会（SRU）2020年的共识指出，在特定的疾病背景下，9–13 kPa的声辐射力测量值提示（而非确诊）代偿期进展期慢性肝病。硬度测量还能为乳腺和甲状腺局灶性病变提供补充信息，但良恶性组织之间的重叠使得仅凭硬度结果无法确诊癌症。结果的解读必须综合考虑解剖成像、实验室及临床检查结果，并在适当时结合活组织检查结果。 (pubs.rsna.org)

产科、妇科与儿科应用

在妊娠期间，超声可用于评估胎龄、胎儿大小、解剖结构以及宫内环境。孕早期测量的头臀长是评估胎龄最准确的超声指标；孕中晚期生物测量则采用双顶径、头围、腹围和股骨骨干长度。这些测量数据被代入统计模型以估算胎儿体重，并可与相应胎龄的百分位数及既往检查结果进行对比。估算体重并非直接测量值：美国超声医学学会（AIUM）2024年实践指南指出，即便是最佳的预测方法，其误差也可高达 ±15%。标准的孕中期或孕晚期检查还会记录胎儿数量、胎心搏动、胎先露、羊水量、胎盘位置、脐带附着部位，并进行系统性的胎儿解剖结构筛查。(doi.org)

标准解剖结构筛查、详细解剖结构检查和胎儿超声心动图的检查范围各不相同。详细解剖结构检查不仅包含标准筛查的全部内容，还会根据疑似异常或其他临床指征增加特定切面，并非单纯延长常规扫描时间。胎儿超声心动图系统性地检查心腔、流出道、静脉连接以及主动脉弓和动脉导管弓，并结合彩色多普勒和脉冲多普勒评估血流动力学，利用M型超声或多普勒分析心律。相比之下，针对特定目的的局限性产科检查仅用于回答某项具体问题（如胎先露或胎心搏动），不构成全面的解剖结构筛查。AIUM于2020年6月16日发布的声明中，明确将这种针对性检查与标准检查及详细检查区分开来。(aium.org)

妇科超声根据实际需要采用经腹或经阴道途径，评估子宫、宫颈、子宫内膜、卵巢、附件区以及盆腔游离液体。其适应证包括异常出血、盆腔疼痛、子宫畸形、子宫肌瘤以及附件区包块的探查。测量子宫内膜厚度时需垂直于子宫长轴，且不计入宫腔内的液体；卵巢大小测量记录三个径线，并根据病变的形态学表现及其与周围器官的关系进行特征评估。在生殖医学中，针对性超声检查用于监测促排卵过程中的卵泡发育，并测量子宫内膜厚度与形态。AIUM在2019年的针对性检查指南中规定，需对小于 10 mm 的基线卵泡进行计数，并测量较大卵泡的径线；后续监测则包括测量双侧卵巢中各三个最大的卵泡。此类监测范围窄于全面的盆腔检查。(onlinelibrary.wiley.com)

新生儿及婴儿神经超声利用尚未闭合的囟门作为声窗来检查大脑。通过前囟进行冠状面连续扫查以及矢状面、旁矢状面扫查，可清晰显示脑室、脑室周围白质、深部灰质核团及中线结构。经乳突囟切面有助于改善对后颅窝的观察。其主要应用包括检出生发基质出血或脑室内出血、评估脑室扩大，以及探查先天畸形或疑似缺氧缺血性损伤。定期复查能够动态记录脑室大小的改变或既往病变的演变情况。AIUM于2024年修订的指南指出，约在婴儿6至9个月龄后经囟门扫查可能会受到限制，但实际适用的声窗取决于囟门大小，而非仅由月龄决定。(onlinelibrary.wiley.com)

婴儿脊柱超声利用后部椎体骨化尚不完全的生理特点，在骨化进展导致透声受限之前观察椎管。纵向与横向扫查可评估脊髓圆锥、终丝、马尾及周围液体间隙。评估脊柱闭合不全或脊髓栓系综合征时，需确定脊髓圆锥所在的椎骨水平、检查脊髓位置并观察神经根活动情况。准确计数椎骨水平至关重要，因为若缺乏可靠的解剖定位参考，便无法准确判断位置偏低的脊髓圆锥是否异常；同时还需探查皮肤窦道等异常管道是否与椎管相通。(aium.org)

评估发育性髋关节发育不良时，需将静态形态学观察与动态稳定性测试相结合。AIUM在2024年的指南中规定，双侧髋关节检查均须包含标准冠状面切面，以及髋关节屈曲状态下施加与不施加轻微压力时的横切面切面。冠状切面可清晰显示髋臼顶和股骨头的位置；通过测量格拉夫（Graf）α角量化骨性髋臼顶的发育程度，正常值应不低于 $60^\circ$ 。动态扫查用于观察股骨头的移位情况及复位能力。因此，一套完整的髋关节超声检查应分别独立评估股骨头位置、髋臼形态与关节稳定性，而不能单凭某一图像或测量角度来概括全貌。(onlinelibrary.wiley.com)

心血管及其他器官系统应用

超声心动图主要用于评估心脏解剖结构与功能，而非以心外血管为主要探查目标。它能够显示心腔大小与形态、心肌运动、瓣膜功能以及心包状态。其功能测量指标包括射血分数（即心脏每次搏动时心室排出的血液比例）。多普勒评估有助于明确瓣膜狭窄与反流情况，而解剖图像则可揭示心腔间的异常交通、心内血栓以及与瓣膜相关的赘生物。这些观察指标分别针对心血管疾病的不同病理环节：泵血功能受损、瓣膜力学异常与结构性缺陷属于各自独立的发现，不可相互替代。外周血管检查则侧重于特定动脉或静脉区域的管腔通畅度、阻塞、扩张及血流动力学特征。(heart.org)

动脉超声将管壁和管腔成像与血流评估相结合，用以探查与动脉粥样硬化相关的管腔狭窄、闭塞、动脉瘤以及旁路移植血管的通畅状况。腹主动脉检查获取纵切面和横切面图像并记录最大直径；美国超声医学学会（AIUM）2021年实践参数明确要求测量外缘到外缘的距离，避免仅测量残留血流管腔而低估血管整体管径。静脉检查则采用不同的诊断机制：可探及的正常静脉在探头加压下会塌陷闭合，而管腔压迫不完全是诊断血栓的重要征象。AIUM 2024年修订的外周静脉实践参数规定，加压间隔应不大于2厘米，并辅以彩色多普勒和频谱多普勒观察。专门的静脉反流检查用于评估静脉逆流，而非仅局限于探查血栓形成。(radiologyinfo.org)

透析通路检查针对手术建立的自体动静脉内瘘和人工血管动静脉移植物。在建立通路前，超声血管评估可明确候选血管的走行、管径及通畅性。术后检查则探查通路回路是否存在狭窄、血栓、瘤样扩张以及可能导致透析不充分或手部缺血的异常血流。此类检查还可量化血流量：AIUM 2020年术后参数指出，血流量低于约500至600毫升/分钟，或随访中流量下降达25%，均为探查通路血流不足的指征。这些数值属于通路评估标准，并非用于诊断其他部位血管疾病的通用阈值。(onlinelibrary.wiley.com)

腹部检查评估肝脏、胆囊、胆道、脾脏、胰腺和肾脏，具体检查范围由临床问题决定，例如探查胆囊结石、脏器肿大以及伴随肝功能异常的结构性病变。泌尿系统成像评估肾脏大小与结构、集合系统扩张、结石、囊肿与肿块；排尿前后的膀胱成像可评估排空功能。移植器官需要针对特定器官进行专门检查，而非笼统的腹部常规探查。AIUM 2024年实体器官移植参数结合了针对移植物及周围积液的灰阶超声评估，以及针对血管吻合口和组织灌注的多普勒评估；肾移植检查还会额外探查集合系统，而肝移植检查则涵盖胆道系统。(radiologyinfo.org)

乳腺超声用于鉴别触及或影像学发现的异常，特别是区分病变属于囊性、实质性还是混合性。它可作为乳腺X射线钼靶摄影的补充手段，但不能取而代之，因为部分乳腺癌主要表现为钼靶可见的钙化灶。甲状腺超声能够对颈部肿块进行定位、显示结节形态并测量其大小变化，但无法判断甲状腺激素合成水平是正常、过高还是过低。单纯凭借乳腺或甲状腺的超声表现往往无法确诊恶性病变；对于特定可疑异常，需行活检以获取病理诊断。阴囊成像可确定病变位于睾丸内部还是外部，并用于探查疼痛、肿胀、外伤和精索静脉曲张，多普勒技术在此可提供血流灌注信息。(radiologyinfo.org)

肌骨超声能够显示肌腱、肌肉、韧带、神经、关节积液以及浅表软组织肿块。在运动过程中进行实时动态检查，可揭示肌腱脱位等在静态图像中可能不明显的异常。眼科超声兼具测量与解剖成像功能：A超生物测量用于测量眼轴长度，以便计算人工晶状体度数；B超成像则在重度白内障或玻璃体积血阻碍直接检眼镜观察时，用于评估眼后节结构。在此类情况下，即便光学屈光间质浑浊无法窥入眼底，超声仍可清晰显示视网膜脱离和眼内占位病变。(radiologyinfo.org)

即时成像与操作引导

即时超声（POCUS）的定义在于其在患者床旁用于回答针对性的临床问题，而非指某种独立的声学技术。便携式设备将常规超声成像带到床旁，使检查结果可直接纳入临床评估。此类问题可包括膀胱是否充盈、是否存在心包积液，或近端深静脉是否可被压瘪。美国超声医学学会（AIUM）于2019年发布了一项即时超声实践指南，涵盖腹部、胸部、心脏及深静脉检查。该指南将POCUS定性为体格检查的补充手段，而非检出所有异常的途径；未解决的疑问或偶然发现的异常可能需要全面的常规检查。(aium.org)

创伤重点超声评估（FAST）是一种标准化的急诊检查方案，用于探查创伤性出血可能积聚的间隙中的游离液体。其四个主要声窗分别评估心包、右上腹（包括肝肾隐窝，即莫里森陷凹）、左上腹脾脏和左肾周围，以及膀胱周围的盆腔。拓展创伤重点超声评估（eFAST）增加了针对胸腔积液和气胸的胸部评估。前胸切面用于观察胸膜界面的运动：肺滑动征代表贴合的胸膜表面之间的相对滑动，而“肺点”标志着存在滑动区与无滑动区之间的移行分界，有助于明确气胸的诊断。AIUM列出了制定于2022年的eFAST实践指南。这些检查旨在定位特定的损伤征象，而非对所有受损器官进行全面排查；FAST阴性并不能排除损伤，尤其是在出血量较小或局限于腹膜后间隙时。(acep.org)

介入操作引导利用超声在操作过程中实时显示靶标、邻近解剖结构以及穿刺器械。例如在超声引导下活检中，图像可显示穿刺针相对于乳腺肿块的位置；在建立血管通路过程中，可显示器械与血管的相对位置。因此，成像能够在操作进行时提供空间信息，而不仅是在操作前标定皮肤穿刺点。其应用还包括与麻醉相关的神经阻滞。术前初步定位与实时引导之间的区别非常关键：初始图像仅绘制靶标位置，而动态成像则能在器械推进时持续追踪靶标与器械之间相对关系的变化。(nibib.nih.gov)

穿刺针的可视化取决于其与超声成像平面的对准情况。在平面内（in-plane）入路中，穿刺针沿该平面走行，只要保持对准，针体和针尖即可同时显影。在平面外（out-of-plane）入路中，穿刺针穿过该切面，呈现为一个明亮的高回声横截面光点。该光点既可能是针体也可能是针尖，因此仅凭光点的出现无法确定针尖的确切位置。穿刺针的清晰度还取决于进针角度：进针轨迹过于陡峭会导致针影不易识别。AIUM的特定操作实践指南描述了针对这些几何构型的探头定位和寻针技术；2016年版指南明确要求掌握这两种入路技能。因此，看清穿刺针的一部分与可靠定位推进中的针尖是截然不同的两回事。(aium.org)

超声引导下介入治疗与治疗性超声不同。在引导操作中，声学回声提供图像，而穿刺针、导管或其他器械执行干预。在治疗性超声中，声学能量本身即可产生预期的组织效应，如加热、机械破坏或消融。高强度聚焦超声将声能输出聚焦于选定靶区；超声成像或磁共振成像可独立用于识别该靶区并监测治疗过程。因此，一项治疗既可以由影像引导，同时以超声作为治疗能量来源；但普通的超声引导活检并不会通过声学作用来切除组织。(nibib.nih.gov)

图像伪影、诊断局限性与互补影像学检查

灰阶超声成像建立在一系列关于回声传播的基本假设之上：声波沿直线传播、每次回声仅代表单次反射，且回声返回时间准确指示反射体的深度。一旦这些假设不成立，就可能凭空产生虚假结构、使真实结构发生移位，或是遮蔽解剖结构。混响（Reverberation）发生在声波在两个强反射界面之间（包括换能器与组织界面之间）来回反弹时。接连产生的回声返回时间依次延长，成像系统不会将其识别为同一路径上的往复反射，而是显示为深度递增且通常等间距排列的多条亮线。这些伪影线条可能延伸至原本充满液体的腔隙内部，从而模拟出实体回声。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

声影（Acoustic shadowing）与后方回声增强（posterior enhancement）源于组织衰减特性的差异。强反射或强衰减物体会使穿透至更深部组织的声能大幅减少，从而在其后方投射出一片无回声或低回声暗区，结石与骨皮质便是典型范例。相反，含液结构对声波的衰减通常显著低于周围软组织，因此其后方组织反射的回声显得更亮。胆囊或囊肿后方的增强效应反映的是声能透射特性的改变，而非该深度处的组织具有异常高的反射率。这些特征为辨别结构成分提供了有价值的依据：声影有助于识别结石，后方增强则支持病变为含液性质的判断。然而，单凭这些特征既不能确立最终诊断，也不能排除其他伴随异常。(doi.org)

表观移位与假性重影则源于回声空间定位分配的错误。镜像伪影（Mirror-image artifacts）发生在声波遭遇强反射界面并发生偏折、沿间接路径传播时；仪器会将延迟返回的回声错误地投影在假定直线声束路径上的更深位置，例如肝脏内的病灶可能在膈肌另一侧呈现虚假镜像。当声波斜向穿过声速不同的两种介质界面时，折射会使声束发生偏转，可能造成目标结构发生位置偏移或出现双重影像。声束宽度和侧瓣效应则带来了另一种伪影：来自预定成像扫描线之外的回声可能会被错误归入该扫描线内，进而在无回声腔隙内产生类似碎屑的虚假回声。通过改变成像切面与调整探头扫查角度，有助于将这些伪影与具备恒定解剖毗邻关系的真实结构区分开来。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

气体与骨骼会限制声波的透声通道，但并不意味着其邻近的所有结构都无法探查。组织-气体界面处的剧烈反射限制了超声穿透含气肺部和积气肠道的能力，骨骼则阻挡了对其深层软组织的观察。然而，能够获取声窗的界面依然可以产生有价值的回声，肺周围的含液或部分含液区域同样能够接受检查。美国国家生物医学成像与生物工程研究所（NIBIB）在2022年4月的科普报告中明确区分了上述情况与对正常含气肺部或骨骼内部成像的固有困难。此外，组织深度增加也会显著削弱返回的回声信号：体型较大、较肥胖的患者或位置过深的靶区都会降低成像质量。受视野限制而显示不清的区域，绝不能等同于经证实正常的区域。(nibib.nih.gov)

面对不确定的超声发现，往往需要增加扫查切面、复查，或借助其他互补的影像学检查。X射线计算机断层成像与磁共振成像能够解决因声窗受限或病灶显像不全而遗留的疑问，但这并不代表它们在所有临床场景中都必然优于超声。相反，超声造影能够对常规超声中发现的部分肝脏病变以及在CT或MRI上显示欠佳的病灶进行定性评估，有时可免去进一步进行横截面断层成像检查的必要。超声造影自身同样存在局限性：北美放射学会和美国放射学会指出，直径小于1厘米的病灶、邻近肺部的病灶以及肝深部病灶均为较难有效探查的目标。因此，互补影像学检查的选择应当取决于尚未解决的具体解剖或诊断疑问，以及特定检查手段的固有局限。(radiologyinfo.org)

生物效应与安全规范

诊断性超声向人体组织引入声能，但并不存在与 X 射线和计算机断层成像（CT）相关的电离辐射暴露风险。因此，其潜在的生物效应源于热效应与机械相互作用，而非电离作用。组织吸收声能会将其转化为热量；由此引起的温度升高取决于发射输出功率、暴露时间以及受辐照组织的物理特性。振荡的声压还会产生机械效应，包括声空化——即微气泡发生振荡、生长或塌陷的现象。这些物理机制决定了超声检查需要进行暴露控制，但存在物理可能性并不意味着在常规诊断检查中就会发生组织损伤。美国食品药品监督管理局（FDA）指出，在由经过适当培训的医务人员谨慎操作时，超声成像总体上是安全的。(fda.gov)

屏幕上显示的热指数（TI）利用简化的组织模型来估算潜在的升温程度。在数值上，它反映了当前声功率与在规定条件下预计引起 $1\,^{\circ}\mathrm{C}$ 升温所需的声功率之比。不同的计算模型分别对应软组织（TIS）、声束焦点附近的骨骼（TIB）以及紧邻换能器的颅骨（TIC）。因此，TI 为 1 并不代表患者体内组织温度恰好上升了 $1\,^{\circ}\mathrm{C}$ ；模型假设、组织成分差异以及暴露条件都会限制其与实际温升的对应关系。该指数既不是组织损伤的直接测量值，也不能作为绝对安全的保证。(aium.s3.amazonaws.com)

机械指数（MI）反映了非热效应（尤其是空化效应）的相对潜在风险。其计算公式为 $\mathrm{MI}=p_{r,0.3}/\sqrt{f_c}$ ，其中使用的是以兆帕为单位的衰减峰值负声压数值，以及以兆赫为单位的中心频率。引入衰减修正旨在估算换能器与目标组织之间的声衰减，传统采用的衰减系数为 $0.3\,\mathrm{dB\,cm^{-1}\,MHz^{-1}}$ 。MI 本身无法直接检测气泡的存在或组织损伤，且体内气体的存在会改变该指数的解读方式。这两个指数仅描述了声暴露的某些特定方面，并不能全面反映整体生物风险。(bmus.org)

专业安全准则遵循“合理抑低”（ALARA）原则，即在获取诊断所需信息的前提下，使声暴露维持在合理可达到的最低水平。声输出功率、总扫查时间以及换能器停留时间（即探头持续照射某一特定区域的时长）是各自独立的控制变量。即使总检查时间很短，声暴露也可能高度集中在某一特定部位；而移动探头则可以分散空间上的能量分布。FDA 呼吁在保证诊断质量的同时尽量减少暴露，美国医学超声学会（AIUM）的临床实践规范也对停留时间和总扫查时间做出了明确要求。在此框架下，监测 TI 和 MI 能够提供关于暴露水平的实时反馈，但这两个指数都不能替代对暴露时间的严格控制。(fda.gov)

胎儿期暴露受到了特别关注。在 2020 年 5 月 19 日发布的声明中，AIUM 指出，目前尚无充分证据表明诊断性超声与已确认的人体不良反应之间存在因果关系；但该学会同时强调，未证实存在危害并不等同于不良反应绝不可能发生。在记录胎儿心脏活动或心率时，声明建议优先采用 B 型或 M 型超声（TI 最好不超过 0.7），除非具有明确的临床指征，否则不宜使用频谱多普勒。AIUM 反对在没有医疗指征的情况下进行胎儿超声检查。FDA 也将商业性的“纪念性”胎儿超声检查与在医疗必要检查中顺带提供影像（不增加额外声暴露）严格区分开来。(aium.org)

超声造影剂的使用与介入性操作则伴随着其他风险。注射微气泡造影剂会向体内引入微气泡，从而更容易诱发空化效应；AIUM 在 2021 年 8 月 19 日的声明中指出，实验观察显示，当 MI 值高于 0.4 且存在造影剂时，会产生微血管和细胞层面的效应，不过这些效应在临床医学中的确切意义尚不明确。部分造影剂含有聚乙二醇成分，极少数情况下可能引发过敏反应。这些与药物和气泡相关的风险，有别于超声引导下穿刺活检可能引起的出血、感染以及邻近组织结构意外损伤。尽管采用了无电离辐射的超声进行实时引导，但穿刺操作本身的并发症风险并不能因此消除。(aium.org)

检查质量、文档记录与专业实践

图像采集与影像判读属于不同的专业职责，尽管两者可由同一位临床医生完成。美国超声医学学会（AIUM）要求，在获得认证的医疗机构中，负责判读的医务人员必须在特定超声专业领域接受过培训并具备相应经验，且需提供继续医学教育和检查例数的书面证明。其认证类别对不同项目进行了细分，例如常规产科检查、胎儿详细解剖学检查、胎儿超声心动图检查以及超声引导下局部麻醉等。因此，培训指南界定的是特定检查范围内的专业胜任力，而非认为精通某一应用领域即可胜任所有检查。认证机构由指定的超声主管负责监督整体运营的质量与规范性。

临床实践参数具体规定了在某一特定领域构成完整检查所需的结构、切面和文档记录要求。AIUM 明确指出，这些参数属于最低检查标准，而非法律定义的医疗护理标准；根据患者需求或现有设备条件，允许在必要时做出调整。AIUM 于 2025 年修订并于 2026 年 1 月 10 日发布的文档记录参数要求，检查过程及其判读结果必须具备永久、可检索的存档记录。相关的正常及异常部位均需记录，视具体情况采用静态图像、动态循环图像或两者兼用的形式。归档图像或其可显示的元数据应标明患者信息、医疗机构、检查日期与时间、解剖部位、侧别（若适用）及扫查方位，并包含热指数和机械指数。这些记录旨在为后续评估诊断质量提供依据，而不仅是保留部分选定的异常发现。

经签署的最终报告需标明所执行的检查项目、临床适应证以及是否采用腔内扫查途径。报告应详细记录检查所见、相应的解剖测量数据、异常结构的测量值（若有测量），并在适当时给出诊断意见或鉴别诊断。若使用了造影剂或药物，需记录给药途径与剂量，以及任何显著的不良反应或并发症。若遗漏了标准切面或其他必需项目，必须说明原因；若有相关的既往影像资料，应进行对比。当延迟沟通可能对预后造成不利影响，或者初步判读与最终判读存在重大差异时，记录中应注明医务人员之间沟通的日期、时间和方式。图像和报告的保存期限应遵循临床需要以及适用的法律与机构规范。

设备质量保证涵盖物理完整性与成像性能两方面的检测。AIUM 认证手册要求至少每年进行一次有据可查的检测，若出现问题则需增加频次，并对维修后的换能器进行质量控制。其设备检测框架包括对探头外壳与线缆的检查、显示性能、图像均匀性、灵敏度以及几何测量准确度。组织仿体或换能器测试仪可检出因阵元失效引起的图像不均匀；已知距离的靶线则可用于测量校准的核验。人员监督则是配套措施：AIUM 于 2026 年 4 月 20 日发布的认证标准要求，定期对判读医师和超声技师进行回顾性绩效考核，并留存书面记录。

换能器的准备要求取决于所接触的人体组织以及操作的无菌级别。AIUM 于 2025 年 7 月 2 日修订的标准规定：用于完整皮肤的体表探头需经清洁后进行低水平消毒；用于腔内检查的探头则需进行高水平消毒并配合一次性保护套使用。由于保护套的物理屏障完整性无法得到绝对保证，因此保护套不能替代高水平消毒。消毒前应先进行清洁以去除耦合剂和污物；设备的兼容性、消毒接触条件、冲洗、干燥及存放应遵循制造商指南。对于经皮穿刺操作，保护套必须符合该操作的无菌要求（例如活检时需使用无菌探头套），并使用无菌耦合剂。医疗机构的患者安全规范还涵盖患者身份核对、侵入性操作暂停核查、核对操作项目与部位的正确性、标本标记与转运、感染防控、保密性以及不良事件或并发症的上报。

历史发展与研究方向

1942年，奥地利医生卡尔·西奥多·杜西克（Karl Theodore Dussik）发表了关于利用穿颅超声探测脑部的研究，这是一种早期的医学应用，与后来临床扫描仪采用的脉冲回波成像有所不同。他的方法是检测穿透颅骨的声波，而非利用反射回波构建图像。医学超声技术是通过多个国家学者的探索逐渐发展起来的：在第二次世界大战期间及战后，美国、日本和欧洲的研究人员致力于开发不同的仪器与应用。20世纪50年代中期，由伊恩·唐纳德（Ian Donald）领导的格拉斯哥团队在将这些实验性方法转化为实用诊断设备方面发挥了举足轻重的作用。(bmus.org)

1958年6月7日，伊恩·唐纳德、约翰·麦克维卡（John MacVicar）和汤姆·布朗（Tom Brown）在《柳叶刀》（The Lancet）第1188–1195页发表了题为《脉冲超声探测腹部肿块》（“Investigation of Abdominal Masses by Pulsed Ultrasound”）的论文。该文记录了利用脉冲声波探查腹部肿块的研究，在超声仪器与临床诊断之间建立了实际联系。其历史意义在于展示了一种可发展为实用检查手段的方法，而非引入了超声技术的全部构件。格拉斯哥团队的研究推动了其随后的普及，尤其是在妇产科领域；英国医学超声学会（BMUS）通过设立“唐纳德-麦克维卡-布朗讲座”来纪念这一开创性合作。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

从20世纪60年代中期开始，商用系统变得更为普及。电子技术和压电材料的进步推动了显示方式的演进：从仅用两种亮度状态表现回波的双稳态显示，过渡到了能够表现回波强度差异的灰度图像。另一项重要进展是用持续刷新的实时显示取代了缓慢成像的静态图像。多普勒技术与解剖成像同步发展；双功超声将这两种功能合二为一，而随后出现的彩色多普勒则将血流信息直接融入解剖图像中。20世纪70年代起，微处理器和计算能力的提升为数字波束形成、信号增强以及包括能量多普勒和三维成像在内的多种显示模式提供了有力支持。(bmus.org)

研究工作同时拓展了成像的硬件研发与计算处理阶段。美国国家生物医学成像与生物工程研究所将换能器材料与阵列、数据采集方法、信号处理、功能成像以及图像融合列为重点研究领域，此外还涵盖用于数据采集与图像解读的机器学习。2023年出现了一个具体的硬件范例：胡宏杰及其同事报道了一种可穿戴式心脏超声成像仪。其柔性贴合结构改善了与皮肤的声耦合，使得在人体运动时对左心室成像成为可能。深度学习模型从图像序列中提取心室容积，进而计算出每搏输出量、心输出量和射血分数。这属于连续可穿戴成像的科研示范，并不意味着此类贴片已取代常规的临床超声心动图。(nibib.nih.gov)

功能性超声成像不仅关注解剖结构，更着眼于生理功能的变化。2011年，埃米莉·马塞（Emilie Macé）、加布里埃尔·蒙塔尔多（Gabriel Montaldo）、米卡埃尔·唐泰（Mickael Tanter）及其同事展示了利用高帧率平面波成像观测大鼠脑血容量的瞬态变化，包括对胡须刺激的反应以及癫痫样活动的传播。随后的一项方法学研究报道了约每秒1000帧的采集速度，且单个断面的血管分布图采集时间低至320毫秒。将多次发射的回波相结合，并对多幅快速采集的图像进行平均处理，显著提高了对微小血管血流信号的敏感度。这些实验测量的是与神经活动相关的血流动力学变化，而非直接的神经电发放，且该方法学研究采用的是开颅大鼠模型。(nature.com)

图像融合在某些特定应用中也已超越实验室演示阶段。它将超声与其他成像数据集进行空间配准，使得磁共振成像（MRI）的信息能够指导实时超声下进行的操作。在2015年美国国立卫生研究院的一项研究中，研究人员分析了2007年至2013年间对791名患者实施的893例MRI-超声融合引导前列腺穿刺活检。该数据集共包含来自2344个靶点的4688个活检穿刺样本。此类临床研究将已落地的融合工作流程与实验性成像概念区分开来，而各项研究计划仍在持续探索图像信息的更优采集、处理与整合方法。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

参考来源

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