超声心动图是怎么回事?

作者:许原[1] 
单位:北京大学人民医院[1]

   心内科有一项很重要的检查——超声心动图。通过这项检查,医生不仅可以“看见”您的心脏结构是否有异常以及心脏血流的方向,还能了解您的心脏功能状况。为什么超声心动图有这么神奇的功能呢?就让我们从超声波说起……

 

一、超声波的发现

拉扎罗·斯帕拉捷(Lazzaro Spallanzani)是意大利科学家,他在研究失去视觉的蝙蝠如何飞行时发现,塞住蝙蝠的耳朵后,蝙蝠很快丧失了飞行能力。从此揭开了蝙蝠是靠听觉来辨别方向、捕捉目标的秘密。此后,经过许多科学家的进一步研究,终于弄清楚:蝙蝠在飞行时喉头发出一种超过人的耳朵所能听到的高频声波,这种声波沿直线传播,一旦碰到物体就迅速返回,蝙蝠的耳朵接收了这种返回来的高频声波,帮助它们做出准确的判断,引导飞行。

科学家们将声音每秒钟振动的次数称为声波的频率,它的单位是赫兹(Hz)。人类耳朵能听到的声波频率为20~20 000Hz。当声波的振动频率小于20Hz或大于20 000Hz时,我们就听不到了。因此,科学家把频率高于20 000Hz的声波称为“超声波”。蝙蝠发出的声波正是超声波。

二、多普勒的故事

多普勒(Christianjohann Doppler)是奥地利的一位数学家和物理学家。1842年的一天,39岁的多普勒路过铁路时恰逢一列火车从身旁飞驰而过,他发现火车从远处驶近时,汽笛声音越来越响,音调也变得更高;火车从近处驶向远方时汽笛声变弱,音调变低。他对这个物理现象产生了极大兴趣,并进行了研究。他发现这是由于声音振源(运动中的火车)与观察者之间存在着相对运动,使观测者听到的声音频率与振源频率不同,这就是频移现象。对于观测者而言,声源在运动时观测者所听到的声音会发生变化。当声源接近观测者时,声波的波长减小,音调变高。当声源远离观测者而去时,声波的波长增加,音调变得低沉。音调的变化与声源、观测者间的相对速度和声速的比值有关。这一比值越大,改变就越显著,后来人们把这种现象称为“多普勒效应”。

三、超声与医学的关系

超声波成像的原理是利用回声与原声波的差异产生图像,超声波经物体反射后会产生变化,这种变化与物体的形状特性有关,可根据反射波确定物体的外形。

1880年,Curie兄弟发现石英一类非对称性晶体物质具有压电效应,即在电的作用下通过自身变化可以充当声波的发射器和接收器,这些声波频率大于20 000Hz。1937年,Dussik兄弟将上述发现(超声)用于诊断脑肿瘤。从此,超声开始在医学领域应用。20世纪50年代,瑞典学者艾德勒在应用超声诊断心脏病方面作出了奠基性贡献,而超声成为一门成熟的科学则是在20世纪70年代。

四、什么是超声心动图?

超声心动图是利用超声波回声和多普勒效应的原理,探查心脏和大血管,以获取有关信息的一组无创检查方法,其所记录的心脏活动曲线被命名为超声心动图。

超声心动图的特点是利用超声波检查心脏并记录回波信息。用于超声心动图的声波的频率范围是1~10MHz(1MHz=1000kHz,1kHz=1000Hz)。

五、超声心动图的种类

超声心动图主要包括3大类。

1. M型超声心动图 只能记录心脏结构的一维图像。其用探头固定地对着心脏的某一部位,由于心脏规律性地收缩和舒张,所以心脏的各层组织与探头之间的距离也随之发生改变,在显示屏上呈现出随心脏的搏动而上下摆动的一系列亮点。当扫描线从左到右匀速移动时,上下摆动的亮点便横向展开,呈现出心动周期内心脏各层组织结构的活动曲线。M型超声心动图主要用于:测定心脏结构、左心室的舒张与收缩期直径,进而评估左心室容量。

2. 二维超声心动图 又称切面超声心动图,简称二维超声。其将从人体反射回来的回波信号以光点的形式组成切面图像,能清晰、直观、实时显示心脏各结构的形态、空间位置及连续关系等,是超声心动图的基本检查方法。二维超声心动图克服了M型超声的限制,更适用于评价心肌收缩异常和估计心室功能。

3.多普勒超声心动图  多普勒超声技术目前可分为脉冲式多普勒、连续式多普勒、高脉冲重复频率式多普勒、多点选通式多普勒以及彩色多普勒血流成像五种。其中脉冲式多普勒应用最广,它是在二维超声心动图定位情况下,利用多普勒原理,采用一系列电子技术,实时显示心脏或大血管内某一点一定容积血流的频谱图,是一种无创的检查心内分流和反流的技术。连续式多普勒可连续发射冲波,因此具有测量高速血流的能力,用于定量分析心血管系统中的狭窄、反流和分流性病变。彩色多普勒血流成像技术集所有超声诊断的功能于一体,把心脏血流描绘得惟妙惟肖,能同时显示心腔某一断面上异常血流的分布情况,还能反映血流的途径及去向,明确血流的性质,测量血流束的面积、轮廓、长度、宽度,更直观地反映心脏结构异常与心脏血流动力学异常的关系。

六、哪些患者需要进行超声心动图检查?

超声心动图能够清晰显示心脏的内部结构,动态观察心脏的各切面,心内结构解剖的连续性、空间关系及其在心动周期中的实时活动,还可以测定心腔内径、显示心脏和大血管结构、分辨心脏和血管的血流状态、判断心腔内压力变化、评价左心室功能(收缩、舒张)、评估心脏运动的协调性。所以凡需要了解心脏和血管结构、心腔内压力变化、评价左心室功能的患者都应进行超声心动图检查。

七、心律失常的患者做超声心电图有意义吗?

在回答这个问题前,首先需要了解心脏的结构、大小及其与心律失常的关系。很多先天性心脏病或后天获得的心脏结构发生改变的心脏病患者,或出现心功能不全的患者都会出现心律失常,甚至是严重的心律失常。还有一些患者若心律失常持续较长时间,也会引起心脏扩大、心功能不全等改变。所以,心律失常患者进行超声心动图检查对诊断与治疗具有很大的临床意义。

综上所述,超声心动图是一种无创的检查,与心血管造影、心导管相比,更安全、易行,且价格低廉。现在超声心动图和X线、心电图一样,已成为临床诊断心血管疾病重要的三大常规检查之一。



    2014/3/20 7:49:30     访问数:6016
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2014/3/23 7:59:57
张永华:很好,学习了。
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