Page 7 - 《应用声学》2021年第2期

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
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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