超声医学是声学、医学和电子工程技术相结合的一门新兴学科。凡研究超声对人体的作用和反作用规律，并加以利用以达到诊断、保健和治疗等目的的学科即称超声医学。它包括基础医学、临床医学、卫生学及其他医学领域中的应用。主要有超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程，后者又分为医用超声设备的研制和超声生物医学基础的研究。所以超声医学具有医、理、工三结合的特点，涉及的内容广泛，在预防、诊断、治疗、康复、监护和普查人体疾病中有较高的实用价值。
超声在医学应用中也可归纳为检测和处理两大类，前者包括各种超声诊断、超声导盲等；后者有超声美容保健、低强度超声治疗，以及超声碎石、超声减肥、超声手术刀等。
超声医学从机制而言，主要是将超声辐射至人体组织，利用其相互作用，达到医疗上的目的。一是利用组织细胞的反作用，亦成为被动作用，即反射、散射及透射等规律，提取其超声信号，加以显示，而成为各种超声诊断法；一是利用辐射到组织细胞而产生的生物效应作用，又成为主动作用，达到保健、治疗的目的。从80年代以来，无论是从超声的剂量、频率及其他物理参数的应用，均大为拓宽，为临床的应用增加了新的领域。
超声强度在0.1W/cm2以下时，不引起明显的生物效果，超声诊断即利用反作用的超声诊断剂量范畴。目前超声诊断用的平均功率多在0.01W/cm2以下，对人体时无害的。但对生殖细胞、胚胎等娇嫩组织是否又潜在性危害，以及安全剂量的阈值何在？虽进行大量研究工作，但尚待有公认的结论。
超声强度在0.1W/cm2以上时，会引起人体组织发生功能性和器质性变化，由此而产生治疗作用。器质性的改变又分为可逆性的和非可逆性的，一般认为3W/cm2以上的超声强度对某些组织即可产生非可逆性的器质变化。低强度超声治疗剂量一般在0.2-2.5W/cm2，为非损伤性疗法。超声3W/cm2以上为高强度损伤性超声治疗法，例如超声碎石，超声治癌。超声减肥、超声手术刀等。有的聚焦强度达7500W/cm2。
目前应用的超声频率：超声治疗有的仅用数千khz，一般疗法多用0.8Mhz。而超声诊断常用2.5-7.5Mhz，表浅器官用10Mhz或以上。超声显微镜等已用至50Mhz至数百Mhz。可见超声诊断应用高频率、小剂量。而超声治疗使用低频率、大剂量。
由于超声医学工程技术的进步，在方法上有了突破性的进展。例如超声探头由原来体外用的长形、圆形、凸形，发展到各种腔内探头、管腔探头。尤其是将数毫米直径的微形导管探头置于内窥镜的顶端或直接导入管腔，可以介入到腔内和血管内甚至心脏冠状动脉内进行诊断以及辅助治疗。由以往的黑白显示、灰阶显示、彩阶显示发展到彩色显示，提高了对回声的识别能力。在空间方面，由一维、二维超声诊断法，已向三维即立体、动态显示过渡。目前已从观察人体解剖学发展到可以观察人体组织内的细微结构。
超声物理参数甚多，在医学领域中的可用性仍具有巨大潜力。70年代以来，已受到临床各科的广泛重视；80年代有了更高层次的发展；到了90年代，又开拓了新的领域，超声组织定征，彩色多普勒能量成像、超声内镜、超声显微镜，以及高强度超声治疗均已达到实用阶段，并在我国开展起来。超声在现代临床医学中遍布各科，并占有重要地位，还具有广阔的发展前景。
一、超声诊断概述
研究和应用超声的物理特性，以某种方式扫查人体，诊断疾病的科学成为超声诊断学。超声诊断学主要是研究人体对超声的反作用规律，以了解人体内部情况，在现代医学影像学中与CT、X线、核医学、磁共振并驾齐驱，互为补充。它以强度低、频率高、对人体无损伤、无痛苦、显示方法多样而著称，尤其对人体软组织的探测和心血管脏器的血流动力学观察有其独到之处。超声诊断学包括作用原理、仪器构造、显示方法、操作技术、记录方法、以及界面对超声的反射、散射或者透射信号的分析与判断等内容。
超声诊断仪有各种档次，先进的高档仪器结构复杂，具有高性能、多功能、高分辨率和高清晰度等特点。它们的基本构件包括发射、扫查、接收、信号处理和显示等五个组成部分，分为两大部件，即主机和探头。一个主机可以有一个、两个或更多的探头，而一个探头内可以安装1个压电晶片（例如A型和M型超声诊断探头），或数十个以至千个以上晶片，如实时超声诊断探头，由1至数个晶片组成一个阵元，依次轮流工作、发射和接收声能。晶片由电致伸缩材料构成，担任电、声或声、电的能量转换，故也称为换能器。按频率有单频、多频和宽频探头。实时超声探头按压电晶片的排列分线阵、环阵、凸阵等，按用途又有体表、腔内、管内各种名称，有的探头仅数毫米，可进入冠状动脉内。超声诊断仪涉及声学、机械学、光学和电子学，近年来随着声学材料、电子技术、集成电路、微计算机的迅速发展，尤其是DSC（数字扫描转换器）和DSP（数字扫描计算机）的引用，它的性能不断提高，有的日益专门化，显示的空间由一维、二维向三维发展。
超声诊断主要应用超声的良好指向性和与光相似的反射、散射、衰减及多普勒（Doppler）效应等物理特性，利用其不同的物理参数，使用不同类型的超声诊断仪器，采用各种扫查方法，将超声发射到人体内，并在组织中传播，当正常组织或病理组织的声阻抗有一定差异时，它们组成的界面就会发生反射和散射，再将此回声信号接收，加以检波等处理后，显示为波形、曲线或图像等。由于各种组织的界面形态、组织器官的运动状况和对超声的吸收程度等不同，其回声有一定的共性和某些特性，结合生理、病理解剖知识与临床医学，观察、分析、总结这些不同的规律，可对患病的部位、性质或功能障碍程度作出概括性以至肯定性的判断。
超声诊断由于仪器的不断更新换代，方法简便，报告迅速，其诊断准确率逐年提高，再临床上已取代了某些传统的诊断方法。
二、超声诊断的种类
超声诊断的种类较多，而且互有交叉，分类复杂，国内、外均未统一。今按显示回声方式和空间的不同，分类如下：
（一）超声示波诊断法 即A型（Amplitud mode）超声诊断法。此法是将回声以波的形式显示出来，为幅度调制型。回声强则波幅高，回声弱则波幅低。纵坐标代表回声信号的强弱，横坐标代表回声的时间（距离）。在同一示波屏上，可以显示单相或双相波形。常用A型法测量界面距离、脏器径值以及鉴别病变的物理性质，结果比较准确，为最早兴起和使用的超声诊断法。目前已多被其他方法取代。
（二）二维超声显像诊断法 即B型（Brightness mode）超声诊断法。所谓的B超，此法是将回声信号以光点的形式显示出来，为辉度调制型。回声强则光点亮，回声弱则光点暗。光点随探头的移动或晶片的交替轮换而移动扫查。由于扫查连续，可以由点、线而扫描出脏器的解剖切面，是二维空间显示，又称二维法。按成像速度，又分为慢速成像法和快速成像法。扫查方式有手控、机械和电子等等。大体分类如下：
1、慢速成像法：
a.手控探头扫查法
b.机械运动探头扫查法
c.计算机机械驱动探头扫查法
2、快速成像法：
a.机械方形扫查法
b.机械扇形扫查法
c.电子（线阵）方形扫查法
d.电子（相控阵、凸阵、环阵）扇形扫查法。
慢速成像只能显示脏器的静态解剖图像，由于每帧图像线数甚多，图像清晰，扫查的空间范围较大。快速成像能显示脏器的活动状态，也成为实时（real time）显像诊断法，但所显示的面积较小，每幅图像线数与每秒显示的帧频相互约制，互为反比。
（三）超声光点扫描法 此法是在辉度调制型中加入慢扫描锯齿波，使回声光点从左向右自行移动 扫描，故也称M（Motion mode）超声诊断法，它是B型超声中的一种特殊的显示方式。纵坐标为扫描时间线，即超声的传播时间（回声代表被测结构所处的深度位置），横坐标为光点慢扫描时间，当探头固定一点扫查时，从光点的移动可观察反射体的深度及其活动状况，显示出时间位置曲线图（time position recording）。常以此法探测心脏，即通称的M型心动图。如果手持探头与光点移动同步扫查时，则可出现二维切面图。M型超声现多与B型或D型同时显示和应用。
（四）超声频移诊断法 即D型（Doppler）超声诊断法。通称为多普勒超声，此法应用多普勒效应原理，当超声发射体（探头）和反射体之间有相对运动时，回声的频率有所改变，此种频率的变化称之为频移。频移的程度与相对运动速度呈正比。距离变近则频率增加，距离变远则频率减少。其增减的数字（差频）可用检波器检出，用不同类型的仪器可显示出多普勒信号音和多普勒曲线图，用脉冲多普勒可获得多普勒超声频谱图。可观察血流的方向和速度。80年代彩色多普勒兴起，可在B型超声图像的基础上，以不同彩色显示血流方向，即双功超声诊断系统。90年代在多普勒效应原理的基础上，又出现新的多普勒超声诊断技术。D型诊断法各有其特点和相对的独立性，应用的种类如下：
1、多普勒超声听诊法：此法为应用连续多普勒信号音，制成小型仪器，可以早期听取胎心、胎动，称为多普勒听诊器。在产科应用于胎心的监测等，也可听取周围血管血流有无。
2、多普勒超声频谱诊断法与彩色多普勒超声：多在二维声像图上，固定取样线，取样点，再提取多普勒信号，显示出多普勒频谱图，用脉冲多普勒可以探测心脏、血管内血液的流向、流速以及流量，并可同时听取多普勒信号音。采用伪彩色编码技术，多用红=蓝色的代表血流的向背方向。颜色的深浅，代表血流的快慢，通称彩色多普勒超声，简称CDFI（Color Doppler flow imaging）。
3、经颅多普勒超声诊断法及彩色三维经颅多普勒超色诊断法：经颅多普勒，通称TCD（Transcranial Doppler）。用较低频率的多普勒超声从颞部探测大脑的前动脉、中动脉、前交通动脉、后交通动脉及颈内动脉末段。通过枕骨大孔可以检出椎动脉颅内段、基底动脉和小脑下后动脉的血流信号。故TCD在神经科颇具实用价值，普及甚快。近年又生产出彩色三维经颅多普勒显像仪，是用两个探头扫查，将颅内血管的各种轴向多普勒信号输入计算机，再重建三维动脉图。用伪彩色编码技术标明动脉图中血流的方向和速度，从而显示出脑血管的模拟三维图像。
4、彩色多普勒血流成像法：全程应是实时二维彩色多普勒血流显像，这是将彩色多普勒与二维超声叠加的成像方法。在二维超声切面图内，显示彩色多普勒血流图。通用的彩色是红色代表近流，兰色代表远流，绿色代表湍流。
5、彩色多普勒能量图法：简称CDE（Color Doppler energy），是采取多普勒信号的强度与范围，能量也即信号振幅的大小来进行成像的方法，故称能量图法。CDE只反映红细胞之多少，有的新型仪器也可显示血流的方向。对心血管及各脏器、肿瘤内血管的检测甚为灵敏。应用计算机储存CDE信息，即可三维重建，而成彩色多普勒三维能量图。
在新式超声诊断仪中，一个仪器往往可又双重显示或多重显示，即同时显示两种以上类型，或在一个荧光屏上分别显示B型、M型、A型，或B型、D型、M型、A型，也有复合显示，在荧光屏的同一空间位置上显示有B型和D型以及B型和A型等、、以上四种超声诊断法是最早实用普及的方法，在B型和D型超声的基础上又诞生了多种超声诊断法，以上是在我国已经开展的方法。
（五）三维超声诊断法 即显示出超声的立体图像，构成立体图像的方法有数种，目前应用的仪器多为在二维图像的基础上利用计算机进行三维重建。即用探头对脏器进行各种轴向的扫查，将二维图像加以存储然后由计算机合成立体图像，有静态显示、动态显示，尚未达到实时三维图像，对心脏、大血管等许多脏器在方位观察上有突出的优越性。
（六）超声显微镜诊断法利用特高频超声，显示组织器官的细微结构，称超声显微镜，我国已应用的超声显微镜有100MHz、450MHz等，检测深度仅数毫米，可检测表浅组织结构细胞分子水平的动态
变化。适用于眼球表层以及组织切片等。
（七）超色组织定征诊断法是指利用超声对组织的特征进行确认的方法，主要是研究人体组织对超声的声速衰减，散射及非线性声学特性，提取其超声系数，在定量的基础上对组织特征进行判断，使
超声诊断将更加客观和准确。
（八）C型超声诊断法 探头的移动及其同步扫描呈“Z”字形，显示的声像图与声束的方向垂直，即 相当于X线断层图，也分慢速和快速成像两种，已有C型成像进行三维重建的仪器问世。
（九）PPI型（Plan position indicator）简称P型超声诊断法 以探头为中心，可作360度圆周旋转扫查，适用于管道内探测。直线扫查和圆周扫查相结合，则称为BP型，使复合扫查的一种。
（十）F型超声诊断法及其他一些方法，未能普及或被取代，还有些正在试用种（见第二章第十节）。
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