Page 7 - 《应用声学》2021年第2期
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第 40 卷 第 2 期            马泉龙等: 肺超声伪影的产生机理、检测技术及临床应用                                          175


             表明,B 线的存在除了与解剖学所定义的病理事件                           射率、闭合表面和低衰减系数的情况下通过 S 和 S                    ′
             有关外,也与肺组织密度的增加有关,典型的有肺放                           的多次反射而获得的超声图像               [17] 。
             气过程中伴随的肺组织密度增加。在这些实验中,
             设置简单的空隙便可以产生随机的线状伪影。特
                                                                                      ଊ݀
             定空间分布的肺泡对声波能量的部分吸收以及随                                                                 ڏϸ
             后逐渐再发射所引起的振动也会导致 B 线的产生,
             这是 Avruch 团队在多年前提出的假设              [13] ,用于解            A                  S
             释肺部超声伪像的存在:所谓的振铃伪像,合适形                                    A 
                                                                                          S'
             状和大小的结构在受到声波冲击时产生振动,肺部
             组织不同的结构特性影响着声波的频率和持续时
             间,相邻 4 个气泡之间的空间分布以及液体体积决
                                                                             വی
             定着振动结构的不同。此外,振荡式超声伪影的产
             生也可能与位于泡沫目标内部的非纯反射事件有
             关  [7] 。反射波之间的散射、吸收和干涉,是解释换能                                   (a) വی              (b) ᡔܦڏϸ
             器从组织中接收到的信息的关键,当胸膜下肺内空
                                                                            图 2  多次反射超声图像
             气与组织之间的比例改变时,声学特性也会发生变
                                                                    Fig. 2 Multiple reflection ultrasound images
             化。根据这些假设,肺的实质病变与 B 线的存在与
             否是受到胸膜的声学特性所影响的,并且是由胸膜
                                                                   简而言之,如果存在与周围介质 A2 的声学特
             下肺部空间的几何分布以及连通性的结构变化所
                                                               性不同的小结构 A1 (例如,被空气空间包围的扩大
             引起。当肺间质积水、新形成的组织在小叶间隔和
                                                               的肺间隔) 被声波穿透,它就会捕获一部分波的能
             小叶内扩张或末端空隙不均匀地发生塌陷时,最终
                                                               量,然后逐渐将其返回到介质A2。在此过程中,结构
             结果会导致胸膜表面上声学通道的打开,超声波可
                                                               A1 成为了最终将声波发射到探头的 “超声源”。伪
             以通过这些通道进行传播,穿声通道对 B 线的形成
                                                               影的长度由分隔 A1 和 A2 表面的反射指数以及两
             至关重要    [9] 。
                                                               个介质 A1 和A2 的衰减系数所决定             [16] 。图 3 和图 4
                 如图2所示,当结构A1浸没在A2介质中时,声
                                                               是两个肺部病理情况的例子             [17] ,它们局部改变了声
             波与A1的相互作用可以用斯奈尔定律来描述:一部
                                                               波陷阱中胸膜线的结构。图 3 显示被空气空间所包
             分入射波透射到 A1,一部分反射回 A2 介质                [14−15] 。
                                                               围的一滴液体,图 4 显示膨胀的隔膜被空气空间包
             只有当结构 A1 的声学特性 (密度和压缩率) 与介质
                                                               围,其中空气空间均暴露在超声波通过穿声通道穿
             A2 的声学特性有很大不同时,入射波才被完全反
                                                               透的环境中。被空气空间包围的一滴液体和膨胀的
             射。然而,当结构 A1 具有有限厚度时,假设 S 和 S                 ′
                                                               隔膜可以捕获超声脉冲的部分能量,并以 B 线的形
             是界定 A1 厚度的两个表面,则通过表面 S 从 A2 透
                                                               式逐渐释放被捕获的能量。
             射到A1的那部分波随后即被S 反射回介质A2。与
                                        ′
             此同时,不可忽略两个表面 S 和 S 之间的多次反射
                                           ′
             情况的存在。如果两个表面彼此远离,衰减系数高                                                        ଊ݀
             而反射率低 (即两个介质 A1 和 A2 声阻抗相似)               [16] ,                                       ᑜܞ
             则在由 A1 发出的时间信号中可能只观察到由两个                                                               ᑜᒛጳ
             表面 S 和 S 提供的初级回波。另一方面,如果反射
                      ′
             率高 (即两个介质 A1 和 A2 声阻抗差异大),两个表                                                          ᐵจፇ౞
             面接近并且衰减最小,则 S 和 S 两者之间的多次反
                                         ′
             射可以具有足够的能量来在探头接收的信号中重
                                                                          ʷໟ๯ʹ              ܦᤰ᥋
             复复制两个表面。这种混响效应被认为是产生B线
             伪影最简单的机制,图 2(a) 中展示了结构 A1 浸没                                   图 3  声波陷阱的示例一
             在介质 A2 中的模型示意图,图 2(b) 显示了在高反                              Fig. 3 Example One of acoustic trap
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