超声基础.ppt

,A/D,010111010110101011010,Phase,Frequency,Amplitude,超声诊断仪器的构成,超声是一种声波,什么是声波?,声波是能量通过介质传播的一种机械振动的过程,什么是超声波?,频率超过人听力范围的波为超声波大于20,000Hz(hertz)诊断用超声波长小于空气粒子的波,其使用人体组织为传播媒介,通过分析波在人体内传播时的回波信号来协助诊断,如何描述超声,速度频率波长振幅强度周期,频率(),每秒钟振动的次数:单位-Hz红色代表一个周期(介质粒子完成一次震动所需要的时间),Time,波长(),声波震荡一个周期所传播的距离为波长,Distance,Distance,振幅(Amplitude),声波传播过程中质子震动的最远距离即为波的振动高度,强度(Intensity),声波内任意点在指定时间的能量也可以为声波的高度所代表,动态范围(DynamicRange),最大回波信号强度与最小回波信号强度之比最小=血液的红细胞最大=空气与组织的界面,动态范围的单位,分贝,超声成像的原理-组织之间的界面反射,Hello!,Hello!,反射吸收散射,衰减(声波在传播过程中沿传播方向的能量逐渐损失的过程),Specular,Rayleigh,衰减与反射,可以产生伪像胆石后的声影囊性结构后方的回波增强曲线性结构后方的声影,衰减与反射,可以产生伪像胆石后的声影囊性结构后方的回波增强曲线性结构后方的声影,分辨率,系统分辨的能力空间分辨率轴向/侧向分辨率对比分辨率时间分辨率,分辨率的类型,轴向分辨率沿声波发射方向能被分辨出的两点之间的最小距离波长和脉冲长度影响轴向分辨率,分辨率的类型,侧向分辨率垂直于声束发射方向上能分辨出的两点之间的最小距离声束的宽度影响侧向分辨率,分辨率的类型,对比分辨率能分辨出不同声波强度差别的能力依赖于动态范围,压缩模式和质子类型,分辨率类型,时间分辨率分辨快速运动时序的能力由帧频决定,频率和分辨率,频率影像图像质量频率越高,波长越短波长越短,轴向分辨率越好因此,理想状态下,探头频率越高图像分辨率越好,频率和穿透力,频率越高,在人体内的穿透能力越低频率越低,穿透能力越好,这就是超声成像过程中的挑战!,因此-,高频探头分辨率好,但穿透力差(e.g.CL15-7)频率低的探头穿透力好但分辨率稍差(e.g.C5-2),频带宽,频带宽为探头发射频率的范围,5MHz,12MHz,7.5MHz,频带宽,宽频探头即应用全部发射频率成像的探头窄频探头在成像过程中只使用部分发射频率成像,HDI数字化声束形成器,RFSig.Proc.Module,CineloopMemory,信号处理,信号采集,显示,Control,VideoBus,ControlBus,EchoDetect.Module,DopplerModule,ColorFlowModule,ScanConvertModule,M-modeModule,VideoOutputModule,SystemCPU,超声系统的组成,Display,探头,探头,探头/换能器发射：电能转换成声能-逆压电效应接收：声能转换成电能-正压电效应探头的基本组成压电晶片吸声背块匹配层导线,不同类型的探头,线阵探头对等间隔排列的多个阵元同时施加脉冲激励叠加声束的传播方向和探头表面垂直凸阵探头-排列和发射处于线阵和相控阵探头之间相控阵探头对等间隔排列的多个阵元施加脉冲时间不同叠加声束的传播方向按一定规律自动改变方向,不同类型的探头,相控阵探头：(Phaseprobe)主要应用于心脏,经颅检查.。要求穿透力要好。多以P加频带宽为序号.如P4-2,不同类型的探头,凸阵探头:(Curveprobe)主要主要应用于腹部,妇产科检查.多以C加频带宽为序号，如C5-2,不同类型的探头,线阵探头:(Linearprobe)主要应用于表浅或小器官检查。多以L加频带宽为序号，如L12-5。也可用探头宽加频率如L1038,声束形成器,声束形成器是超声的能量来源给探头晶片指令发射不同的声波,并且接收探头接收到的声波信号是形成图像的主要部件,HDIDigitalBroadbandBeamformer,Scanhead,声束形成器,发射信号宽频带接收信号组织信息声束聚焦应用时间延迟,声束偏转相控阵发射彩色声束多普勒声束数字化声束计算机处理和显示,声束形成器,声束形成器,时间延迟环路完成声束聚焦和偏转,脉冲波超声,脉冲回波模式探头发射脉动的超声波这些超声波在人体内不同的组织和器官内传播反射波信号为探头接收并被主机处理代表了反射信号的图像形成在监视器上,图像的形成,图像由显示线组成每个显示线和探头的阵子数相关每幅图像中的显示线越多,线密度越高,图像越细腻,但需要更高的处理能力,帧频,帧频是每秒可以显示的图像的帧数单位FPS或Hz与深度,线密度,聚焦度有关,实时成像,帧频刷新大于人眼可以分辨的速度对于快速运动的结构要求高帧频显示,部分回波信号的图像显示,强回声=白色光点组成膈肌,胆囊,骨骼弱回声=灰色光点组成大部分固体组织或器官或较浓稠的液体无回声=黑色光点组成囊腔内的液体,膀胱,血液,二维图像/灰阶图像,只利用反射回波信号来形成图像的技术主要显示结构及其改变多以黑白灰来显示不同强度的回波信号,与二维成像同时应用的成像模式,多普勒成像M-型谐波成像模式(处理特殊信号而得到的二维图像),与二维成像同时应用的成像模式,频谱多普勒用来定量检测血流组织(或人体内流动的组织)彩色多普勒或能量多普勒用来观察血流(或人体内流动的组织)M-型是应用一种曲线测量心脏结构的运动谐波模式为接收回波信号中二倍于发射频率的信号,主要作用为去除噪音,频谱多普勒成像,多普勒效应脉冲多普勒脉冲宽度:1-3s；脉冲间隔:200-900s距离分辨率很好连续多普勒发射连续不断的声波信号速度分辨率很高,fd=,2vcos,c,f0,彩色多普勒成像,彩色多普勒在黑白的二维图像上叠加彩色信息自相关技术得到所有红细胞的平均速度彩色编码技术彩色显示器红色：迎向探头；蓝色：背离探头绿色：血流的湍流程度血流速度与彩色的亮度成正比用于医学诊断二十余年,能量多普勒成像,能量多普勒（能量图）1993年多普勒信号的能量曲线多普勒信号幅度的平方AUC：取样容积内的RBC多普勒散射能量的总和入射角可改变曲线形态，但AUC不变彩色编码技术在黑白的二维图像上叠加彩色信息,能量多普勒成像,能量多普勒优势DR提高1015dBS/N增加，敏感性增加相对角度非依赖性适用于检测低速血流连续显示迂曲的细小血管分布器官和肿瘤的血供,能量多普勒成像,能量多普勒劣势对组织运动过于敏感，闪烁明显无定量手段临床应用肾脏妇产科胎儿和幼儿小器官，软组织，肿瘤，肌肉的血供,超声的临床应用领域,适用于：软组织实质性或液性脏器不适于：含气性脏器骨骼新的技术使超声应用领域不断扩大,超声的临床应用领域,器官的形态学器官的血流动力学器官的组织和细胞病理学病变的早期诊断病变的疗效观察病变的预后术中的监测介入性治疗,谐波的产生,基波在人体内传播时,因组织的弹性而发生了相位及波长的改变,畸变为另外完全不同的多组新波,我们称其为谐波.而将二倍于基波频率的协波称为二次谐波,组织谐波的产生,声压,波形,声压大的部分传播的快,声压低的部分传播的慢,深度,正在传播的波,传播后畸变的波,折返噪音,Transducer,Rib,Rib,Transducer,Rib,Rib,产生折反,.disappear,接收的信号,传播的信号,声场,谐波处理后,谐波处理后,近场伪像,声场,Cleanimage,Distortedsoundbeam,接收信号,发