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这可能么?产检一胎结果生出双胞胎!

知识分子  · 公众号  · 科学  · 2017-03-14 06:58

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医学检查用的超声波大约在1到18 兆赫,这种频率的超声波在水中或高度含水的器官中传播效果最好,传播速度也相对比较一致,大约在1500 米/秒左右,这是超声检查得以在产科成功应用的主要原因。另外,还有不少科室的超声检查需要患者检查前充盈膀胱 (即憋尿) ,目的也是为了获得更好的成像效果。


普通的声波可以在空气中传播,然而医用频率范围内的超声波在空气中衰减得很快,因而无法用于检查肺部。去做检查时,医生会在您的皮肤上涂一些膏状的粘稠胶体,这是为了防止探头和皮肤之间存有空气,探头与皮肤之间如果有空气会使超声波强烈衰减,并且带来强烈的反射波,影响检查的效果。


机械波在流体中只有一种波动模式,即压缩波或纵波,如果遇到固体,则会产生横波。如果固体是各向异性的,甚至会出现两个不同偏振方向的横波。也就是说,在各向异性固体中会出现三种不同振动方向,不同速度的波。因此,医学超声检查也不能用在检测固体,比如骨骼,否则会产生许多复杂、令人眼花缭乱的回波。据笔者所知,医学超声检查用于固体的一个例外是探测各种结石。


总之,机械波存在于“海陆空”即液体、固体和气体之中,而超声医学检查基本上都是“水兵”。




什么是B超?



如果说,A超是“枪扎一条线”,B超就是“棍扫一大片”。超声探测方法中的B模式,可以用下图来说明:


图3:超声探测方法中的B模式


超声换能器不停地发射超声脉冲,器官的边界将声脉冲反射回换能器,这一点,B超与A超完全相同。不过,B超的声束是不停地往返横向扫描的,如图3(a)所示。声束的扫描早期是靠探头机械转动来实现的,近些年出现了用相控阵技术生成扫描声束,避免了在探头中使用复杂的机械运动部件。


B超的显示方法也与A超不同,在A超中,示波器的横坐标是时间,纵坐标是信号幅度。而在B超中,由于要显示二维画面,就需要开辟新的维度,于是,信号强度就用光点或像素的亮度来表示,如图3(b)所示。有回波的地方在屏幕上显示为一个亮点,这些亮点的集合就组成了图像。


为了让读者更直观地理解B超显示的图像,这里为大家晒晒笔者的心脏检查结果。


图4:心脏的B超显示


在图中,我们可以看到一个扇形的区域,这个区域是声束扫描形成的,沿着每一条扫描线,换能器收到的回波按照到达时间展开,到达时间越晚在图中越靠下。这张图实际上是器官在扇面上的剖面图,几块黑色的区域是心脏的心房和心室,而亮的地方是心肌。肌肉内部不是完全均匀的,声波在传播过程中会有部分反射回来,因此是亮的。而心房和心室内也并不是空的,其中充满了血液,血液相对比较均匀,回波幅度很小,因此看上去是黑的。


下面的视频尽管分辨率不是很好,但通过动态的B超图,即使不是学医的读者,也可以分辨出心脏的各个“部件”。





影像重合?B超还是X光片?



回到双胞胎两人影子完全重合这个问题,根据前面介绍的B超原理,我们很难想象两个胎儿会在一个扇形剖面上重合。


如果两个胎儿影子重合这件事真正发生过,则相应的检查应该不是B超,在常见的医学成像技术中,似乎只有拍摄X光片存在很小的可能性,会将两个胎儿的影像重合在一起。拍摄X光片的原理如下图所示。


图5:X光成像技术原理


X光管接通高压后发出X光,X光束的截面很大,透过人体后投影到一个平面上。由于人体不同器官和骨骼对于X光的吸收率不同,因而在投影中形成明暗不同的影像。这个平面上的影像过去是用胶片记录下来的,现在多用电子器件,通过逐行逐列的扫描,将像素获取的光强信息储存在电脑当中。在这种投影成像技术中,只有当两个相同形状的物体正好前后处在与光线平行的位置,两个物体才会被拍摄成一个。如同我们把左右手前后摆在与太阳光平行的位置,我们可以使两只手的影子完全重合。


我也与几位学医学的朋友讨论,大家都认为双胞胎的母亲产前检查时,拍摄X光片是匪夷所思的。尽管没有证据表明通常X光检查的辐射会对胎儿造成损害,但不论是医生还是患者,通常都不会随意做X光检查。







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