超声波原理医疗超声基础.ppt

深圳迈瑞生物医疗电子深圳迈瑞生物医疗电子股份股份有限公司有限公司 超声影像发展 50年代 A型、M型超声仪 70年代 灰阶实时超声（B型） 双功能超声仪（ B型+频谱） 80年代 彩色多普勒超声仪 （ B型+ 彩色+频谱） 90年代 新技术 （超声造影、谐波成像、 超高频探头、三维超声等） 常见超声成像模式 A型 ：信号显示为振幅高低不同的波型 M型：以灰阶亮度显示界面回声的强弱，同时在 时间轴上展开以显示这些光点的运动轨迹， 反映一维（线）上组织结构和运动信息 B型 ：显示辉度不同的点状回声，而组成图象 D型：多普勒成像，彩色血流成像 A型超声示意图 距离 振幅 A型超声实例 Aamplitude 型（超声扫描法） v机理：以单声束取样，获得活动界面回声 v特点：一维时间运动曲线图 v用途：分析心脏和大血管的运动幅度 M型曲线图 型超声显象 v机理： 不同的光点反映回声变化， 用切面显示正常组织与异常组织 v特点：二维断面图像，实时显示，直观 彩色多普勒血流 机理：多普勒原理，在二维图像基础上叠 加彩色血流的信息。 特点：可以检测血流、脏器血液灌注、鉴 别诊断等 应用范围：消化系统，心血管系统，妇产 科，外科学，眼科学，神经学，泌尿科， 皮肤病学 优势：应用广泛，无创伤，操作简便，费 用低，实时显像 什么是超声波 超声波是声波，一种机械波 超声的频率、声速和波长 ：c=f 频率超出了人耳听觉的上限20，000Hz 医用频率120MHz(常用2.5 5MHz) 人体软组织平均声速为：1540m/s pressure time Period 声波的传播 声音与听觉 超声的物理特性 指向性 反射、折射、散射和绕射 吸收与衰减 分辨力与穿透力 多普勒效应 超声的三个基本物理参数 频率( f): 声波每秒振动次数，Hz。 波长(): 声波在一个振动周期内所通过的距离 ，mm 声速(C): 声波在介质中每秒传播的距离，m/s =f C（m/s ） 人体软组织声速平均为1540m/s 频率越高，周期越短 频率越高，波长越短。 超声波的反射和折射 反射 1.声阻抗(z)=介质密度()声速(c) Z0.1%即可产生反射 2.声阻抗差大，反射强 折射 两种介质内声速不同可产生 折射现象 结果：导致入射声束的偏转 人体组织的声学特征 无回声 （无反射型）胆汁、尿液、血液 低回声 （少反射型）肝、脾 强回声 （多反射型）血管壁、结石 极强回声（全反射型）肺、胃肠道 回声类型 肝 胆汁 胆囊壁 超声波的散射 遇界面远小于波长的微小粒子或者粗糙的 界面，超声波将产生散射，人体内的散射源 为红细胞和脏器内的细微结构。 超声波的绕射 目标大小约为1 2或稍小，超声波将 绕过该靶目标继续前进，很少发生反射 。 超声波的吸收与衰减 v声衰减定义： 是指声能随着传播距离而减弱的现象 衰减量=频率深度 v频率高，衰减重 原因：吸收损耗、声束扩散、反射和折射 人体组织器官的声阻抗 组织 器官 密 度 g/cm3声 速 m/s 声阻抗（105 瑞利 ） 大 脑 1.0381540 1.588 脂 肪0.95514761.410 软 组 织 1.01615001.590 肌 肉1.07415681.648 肝 脏1.05015701.648 血 液 1.05515701.656 颅 骨 1.6583360 5.570 肺及肠腔气体0.001293320.000428 超声波的分辨力与穿透力 v频率高，分辨好，穿透差 v频率低，分辨低，穿透强 v对应的临床应用： 检测浅表器官，采用高频探头 检测深部脏器，采用低频探头 多普勒效应 声源与接收体之间的相对运动引起声波频率 发生改变的现象，频率的变化称为频移fd fd = f- f0 = Vcosf0/c f0 为入射超声频率 f 为回声频率 V 为物体的运动速度 C 为声速 cos为运动方向与声束方向间的夹角 超声诊断仪组成 探头-超声换能器 基本电路部分：通常由主控电路、发射电 路、高频信号放大电路、视频信号放大和 扫描发生器组成 显示部分 用户控制部分 探头-超声换能器 超声诊断仪的探头里安装着具有压电效 应性质的晶体片。能将电能转变为声能 ，又能将声能转变为电能。 医用超声诊断仪探头有多种形式，基本 结构一致。根据需要功能不同，超声频 率，外形不同 常用探头 超声扫查方式示意图 线阵型 扇型凸弧型 主机 逆压电效应示意图 + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - + 发 射 超 声 正压电效应示意图 + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + 正压负压 接收超声 Contrast, resolution, SNR Contrast Ability of distinguish an object from background (DI/I) Resolution The small distance between two points that can be imaged Signal to noise ratio (SNR) S/sI, (S = measured signal s = noise standard deviation) Similarly CNR = DI/sI DI I B型超声的分辨力 轴向分辨力：超声束轴线上，能分辨两点间的最小 距离。与波长有关。只有当两点距离大于波长的 1/2时，超声才能分别产生两个回声。 侧向分辨力：垂直于轴线平面上，能分辨相邻两点 间的最小距离。与超声束直径有关，只有当超声束 直径小于两点距离时，才能把这两点显示出来。 横向分辨力：又称厚度分辨率与侧向分辨力在一平 面上，是相互垂方向轴线上的分辨力。 时间分辨力：帧频，显示图象的实时程度。 As round-trip increases, reflectors distance increases as well For c = 1540 m/s = 1.54 mm/ms: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13 ms 39 ms 130 ms cm B型成像 发射 脉冲 探头 放大 AD 采集 相位 相加 动态 滤波 包络 检测 对数 压缩 DSC B型 成像 发射/ 接收 B型超声波临床应用价值 检测器官的大小、形状、物理特性及某些功能状 态； 检测心血管的结构、功能与血流动力学状态； 鉴定占位病灶的物理特性及部分病理特性； 检测有无积液存在，并初步估计积液量； 随访药物或手术治疗后各种病变的动态变化； 应用介入性超声进行辅助诊断或某些治疗。 B超应用的临床领域 产产科 确定是否妊娠、胎位、胎儿发育情况及有无畸形。 妇妇科 检查 子宫和卵巢病变。 消化科 检查 肝、胆、胰腺、脾脏病变。 泌尿科 检查肾 、输尿管、膀胱、前列腺病变。 心血管 检查 心脏和外周血管病变。 胸科 检查 胸壁病变及胸腔积液诊断、穿刺定位。 普外科 检查 甲状腺、乳腺、睾丸、附睾病变。 眼科 测定眼轴，检查 眶内及眼球病变。 口腔 检查 涎腺病变。 骨科 诊断骨及关节病变。 超性能的衡量 软件功