一、与第一节的逻辑关联与章节导入

我们在第一节学习了眼科超声的发展简史，了解了这项技术从1880年压电效应的发现，到1968年手持式B超普及的完整历程。而第二节的物理基础与设备，正是第一节技术发展史的“底层逻辑支撑”。

如果说第一节是“知其然”（技术如何一步步发明出来），那么第二节就是“知其所以然”（技术为什么能实现、设备是如何工作的）。两者紧密相连：

•第一节提到的压电效应，正是第二节超声换能器的核心物理原理；

•第一节中“手持式B超的普及”，依赖第二节中“声波反射与二维成像”的技术突破；

•第一节中“彩色多普勒超声的出现”，则源于第二节中“多普勒效应”的发现与应用。

理解第二节的物理基础与设备原理，能让我们真正看懂第一节中每一次技术突破的本质，也为后续学习超声的临床应用打下坚实的理论基础。

二、核心框架

三、核心知识点

（一）超声波的定义与基本物理量

•定义：频率大于20kHz的机械波，属于高频声波，超出人类听觉范围。眼科常用超声频率为8~10MHz（眼后段）、50~100MHz（眼前段UBM）。

◦我的（初学者）理解：我们平时说话的声音频率在20Hz~20kHz之间，超声的频率比这高得多，所以人耳听不见，但可以穿透人体组织。

•基本物理量（从公式到临床意义）

a.频率（f）：每秒振动次数，单位为赫兹（Hz）。

▪临床意义：频率越高，分辨率越高（能看到更小的结构），但穿透性越弱（只能看浅层组织）。例如，100MHz的UBM能看清角膜内皮细胞，但只能穿透4~5mm，无法看到视网膜；而10MHz的B超能穿透整个眼球，但分辨率相对较低。

b.波长（λ）：完成一次振动的传播距离，单位为毫米（mm）。公式：λ = c/f（c为声速）。

▪临床意义：波长越短，分辨率越高。例如，10MHz超声的波长约0.15mm，能分辨0.15mm以上的结构；100MHz超声的波长约0.015mm，能分辨细胞级别的结构。

c.声速（c）：声波在介质中的传播速度，眼内组织平均声速为1540m/s。

▪临床意义：这是计算组织深度的基准值。超声设备通过测量回声的时间差（t），用公式深度d = c×t/2（除以2是因为声波需要往返），就能精准计算组织深度，误差小于0.01mm。

d.声阻抗（Z）：Z = ρ·c（ρ为介质密度）。不同组织的声阻抗差是产生回声的物理基础。

▪我的（初学者）理解：就像光在空气和水中会反射一样，声波在不同声阻抗的组织界面也会反射。例如，视网膜（Z=1.70×10⁶）与玻璃体（Z=1.50×10⁶）的声阻抗差约13%，会产生强回声；而玻璃体是均匀介质，声阻抗一致，所以没有明显回声。

（二）超声波的核心物理特性

1.反射

◦原理：当声波遇到声阻抗差＞1%的界面时，会发生反射。反射回声的强度与声阻抗差正相关。

◦临床应用：

▪视网膜脱离时，视网膜与玻璃体的界面会产生连续的强回声带，医生通过这条回声带就能判断脱离的范围。

▪眼内肿瘤则表现为局部的高回声团块，回声强度与肿瘤的组织密度相关。

◦初学者提示：超声图像上的“亮区”代表强回声（如视网膜、肿瘤），“暗区”代表弱回声或无回声（如玻璃体、囊肿）。

2.折射与全反射

◦原理：声波从一种介质进入另一种声速不同的介质时，传播方向会发生改变（折射）。当入射角＞临界角时，会发生全反射，导致后方组织无法成像。

◦临床应用：检查时需将探头垂直于组织界面（如视神经、视网膜），避免全反射以获得清晰的后方图像。例如，检查视神经时，需调整探头角度，使声波垂直于视神经表面，这样才能看清视神经的全层结构。

3.散射

◦原理：当声波遇到小于波长的微小界面（如红细胞、细胞团）时，会向各个方向散射。散射信号的强度与粒子大小、数量正相关。

◦临床应用：彩色多普勒超声（CDI）正是通过检测红细胞的散射信号，来评估眼内血管的血流速度与方向。例如，在青光眼患者中，CDI可检测到视网膜中央动脉的血流速度降低，提示视神经供血不足。

4.衰减

◦原理：声波在传播过程中能量逐渐减弱，主要由吸收、散射和扩散引起。频率越高，衰减越明显。

◦临床应用：高频超声（如UBM）仅适用于眼前段成像，而眼后段检查需使用低频超声（如8~10MHz）。例如，100MHz的UBM在眼内的穿透深度仅为4~5mm，只能看清角膜、前房角等眼前段结构；而10MHz的B超能穿透整个眼球，看清视网膜、脉络膜等眼后段结构。

5.多普勒效应

◦原理：当声源与接收器存在相对运动时，反射波的频率会发生偏移（fd）。公式：fd = 2·V·f₀·cosθ / c（V为血流速度，f₀为发射频率，θ为声波与血流的夹角）。

◦临床应用：CDI通过检测多普勒频移，将血流信息以彩色叠加在B超图像上，红色表示血流朝向探头，蓝色表示血流背离探头，颜色亮度反映血流速度。例如，在视网膜静脉阻塞患者中，CDI可显示受累静脉的血流速度降低或反向，提示血管阻塞。

（三）超声设备的核心构成与工作原理（从部件到功能）

1.换能器（探头）

◦核心部件，基于压电效应工作：施加交变电场时，压电晶体（如锆钛酸铅）产生机械振动，发射超声波；接收回声时，晶体产生电信号，实现“电→声→电”的转换。

◦我的（初学者）理解：换能器就像“声波的收发器”，既能发射超声波，又能接收回声信号。它的频率决定了设备的分辨率与穿透性。

2.脉冲发生器

◦产生高频电脉冲，驱动换能器发射超声波。脉冲重复频率（PRF）决定了设备的最大检测深度（PRF越高，深度越浅）。

◦临床意义：检查眼后段时，需降低PRF以增加检测深度；检查眼前段时，可提高PRF以获得更高的帧率。

3.接收器与信号处理单元

◦接收换能器传来的回声信号，进行放大、滤波和数字化处理。通过计算回声的时间差（与深度相关）和振幅（与回声强度相关），生成二维图像或一维波形。

◦我的（初学者）理解：这部分就像“信号的加工厂”，把微弱的回声信号放大、过滤噪声，然后转换成计算机能处理的数字信号。

4.显示与记录系统

◦将处理后的信号转换为图像（B超）或波形（A超），并支持存储、打印和三维重建。现代设备还具备AI辅助诊断功能，可自动识别病变并定量分析。

◦临床应用：医生通过观察显示的图像或波形，进行诊断；存储的图像可用于随访对比、教学和科研。

（四）主要超声模式的技术原理与临床应用（从模式到场景）

1.A型超声（A-mode）

◦技术原理：一维波形显示，横坐标为时间（对应组织深度），纵坐标为回声振幅。

◦临床应用：眼轴长度、角膜厚度、前房深度等生物测量，是白内障手术人工晶体度数计算的“金标准”。

◦初学者提示：A超的波形上，每个波峰代表一个组织界面，波峰的高度代表回声强度，波峰之间的距离代表组织深度。

2.B型超声（B-mode）

◦技术原理：二维灰度图像显示，以亮度表示回声振幅（亮=强回声，暗=弱回声）。

◦临床应用：评估视网膜脱离、玻璃体混浊、眼内肿瘤、眼内异物等病变的形态与范围，尤其适用于屈光间质混浊的患者。

◦初学者提示：B超图像是二维的，能直观显示眼内结构的形态和病变的位置。例如，视网膜脱离表现为玻璃体腔内的连续强回声带，一端与视盘相连，另一端与周边视网膜相连。

3.彩色多普勒超声（CDI）

◦技术原理：基于多普勒效应，叠加彩色血流信号在B超图像上（红=朝向探头，蓝=背离探头，亮度=速度）。

◦临床应用：检测视网膜中央动脉、睫状动脉等眼内血管的血流动力学参数，辅助诊断青光眼、视网膜血管疾病等。

◦初学者提示：CDI能让医生“看到”血流的方向和速度，判断血管是否通畅、供血是否充足。例如，在青光眼患者中，CDI可显示视网膜中央动脉的血流速度降低，提示视神经供血不足。

4.超声生物显微镜（UBM）

◦技术原理：采用50~100MHz的超高频超声，分辨率可达20~60μm，能清晰显示眼前段的细微结构。

◦临床应用：评估角膜内皮细胞、前房角形态、虹膜囊肿、睫状体肿瘤等眼前段病变，是青光眼、角膜病的重要诊断工具。

◦初学者提示：UBM的分辨率非常高，能看清角膜的五层结构、前房角的开放程度，对于青光眼的早期诊断和分型具有重要意义。

5.三维超声成像

◦技术原理：通过计算机对多个二维超声图像进行重建，形成三维立体图像。

◦临床应用：更直观地显示眼内肿瘤、视网膜脱离的立体形态，辅助手术方案制定。

◦初学者提示：三维超声能提供更立体的视角，帮助医生更好地理解病变的空间结构，例如眼内肿瘤的大小、形态、与周围组织的关系等。

四、核心必背点

1.逻辑关联：第一节是技术史（知其然），第二节是原理支撑（知其所以然），两者共同构成眼科超声的完整知识体系。

2.物理基石：压电效应是换能器的核心原理，声阻抗差是回声产生的基础，多普勒效应是血流检测的核心。

3.设备核心：换能器是超声设备的“心脏”，其频率决定了分辨率与穿透性的权衡。

4.模式选择：A超用于精准测量，B超用于二维成像，CDI用于血流评估，UBM用于眼前段高分辨成像。

五、学习任务

1.结合第一节的发展史，梳理每一次技术突破对应的物理原理（如压电效应→换能器发明，多普勒效应→CDI出现）。

2.理解频率与分辨率、穿透性的权衡关系，掌握不同临床场景下的探头选择原则。

3.结合书中的图像与示意图，学会解读A超波形和B超图像的基本特征（如回声强度、形态、血流信号）。

4.尝试用自己的话解释超声成像的整个过程：从换能器发射超声波，到回声信号的接收、处理，再到图像的显示。

眼科超声图像解读入门清单

一、视网膜脱离

典型图像特征

•B超表现：玻璃体腔内出现一条或多条连续的强回声带，一端与视盘相连，另一端与周边视网膜相连，形态呈“V”形或“弧形”。

•活动度：眼球转动时，回声带会随之飘动，但始终与视盘或周边视网膜相连。

•伴随表现：回声带与眼球壁之间的无回声区为视网膜下液。

识别技巧

•重点观察回声带的连续性和附着点，如果回声带连续且一端固定在视盘，基本可以确诊。

•注意与玻璃体后脱离的“弱回声带”相鉴别，后者回声更细、更弱，且不与视盘相连。

二、玻璃体混浊/积血

典型图像特征

•B超表现：玻璃体腔内出现散在的弱回声点、回声团或回声带，形态不规则，可随眼球转动而飘动。

•轻度混浊：散在细小回声点；

•重度混浊/积血：密集的回声团或絮状回声带，严重时可遮挡视网膜图像。

识别技巧

•观察回声的运动性，如果回声随眼球转动而明显飘动，提示为玻璃体病变。

•注意与视网膜脱离的“固定回声带”相鉴别，后者回声带固定，不随眼球转动而飘动。

三、玻璃体后脱离（PVD）

典型图像特征

•B超表现：玻璃体腔内出现一条纤细的弱回声带，两端不与视网膜相连，随眼球转动而自由飘动，形态呈“波浪状”或“窗帘状”。

•完全性PVD：回声带与视网膜完全分离；

•不完全性PVD：回声带一端与视盘或周边视网膜相连，另一端自由飘动。

识别技巧

•重点观察回声带的附着点，如果回声带两端均不与视网膜相连，提示为完全性PVD。

•注意与视网膜脱离的“强回声带”相鉴别，后者回声更强、更厚，且固定附着于视网膜。

四、眼内肿瘤（以脉络膜黑色素瘤为例）

典型图像特征

•B超表现：眼球壁上出现一个半球形或蘑菇形的高回声团块，边界清晰，内部回声均匀或不均匀。

•脉络膜凹陷征：肿瘤基底部的脉络膜被肿瘤牵拉，形成局部凹陷。

•声衰减征：肿瘤后方的视网膜回声减弱或消失，提示肿瘤组织对声波的吸收作用。

识别技巧

•观察肿瘤的形态和边界，半球形或蘑菇形、边界清晰的高回声团块是脉络膜黑色素瘤的典型表现。

•注意与视网膜脱离的“扁平回声带”相鉴别，后者形态扁平，无明显团块感。

五、眼内异物

典型图像特征

•B超表现：玻璃体腔内或眼球壁上出现一个强回声点或回声团，边界清晰，后方常伴有“彗星尾征”（声波在异物表面多次反射形成的尾状回声）。

•运动性：异物可随眼球转动而移动，或固定在眼球壁上。

识别技巧

•重点观察回声的强度和后方回声，强回声点伴彗星尾征是金属异物的典型表现。

•结合病史（如外伤史）进行诊断，必要时可采用超声生物显微镜（UBM）检查眼前段异物。

六、初学者通用识别原则

1.回声强度：亮=强回声（视网膜、肿瘤、异物），暗=弱回声（玻璃体、囊肿）。

2.形态与边界：规则、清晰的边界多为良性病变，不规则、模糊的边界需警惕恶性病变。

3.运动性：随眼球转动而飘动的回声多为玻璃体病变（如混浊、后脱离），固定的回声多为视网膜或眼球壁病变（如脱离、肿瘤）。

4.结合病史：外伤史提示异物或视网膜脱离，白内障史提示屈光间质混浊，青光眼史提示视神经病变。