医学超声成像原理.ppt

医学超声成像原理、3.4超声成像原理、超声成像技术超声探测技术可分为基于回声扫描的超声探测技术和基于多普勒效应的超声探测技术。 基于回声扫描的超声检测技术主要用于解剖学范畴的检测，了解器官的组织形态学状况和变化。 基于多普勒效应的超声检查技术主要用于了解组织器官功能状况和血流动力学的生理病理状况，如血流状况观测、心脏运动状况和血管是否栓塞等。 医学超声波诊断装置、a型超声波诊断装置、m型超声波断层摄影装置、b型超声波多普勒血流装置、成像仪和彩色超声波三维图像系统(超声波CT )、a型(超声波显波法)、机理：通过振幅变化反映回波状况特征：一维波形图，不是直观的用途：识别液，实质的块， 测距目前临床上尚未使用，特点：根据探针反射人体不接收声波的回波出现位置、回波宽度的高低、形状、有无来确定被检体的病变和解剖部位信息，但特异性不突出，解剖学特征欠佳。 m型(超声扫描法)、机制：单声束采样，获得活动界面回声，采用慢扫描方式展开特征：一维时间运动图用途：分析心脏和大血管运动幅度，m型图、b型(超声显影法)、机制：不同点反映回声变化， 剖面显示正常组织和异常组织特征：剖面图像、灰度/彩度实时显示、直观用途：其广泛，肝脏超声扫描心脏超声、d型(超声多普勒法)、机制：利用Doppler原理探测心血管内血流的频谱多普勒(PW CW ) 以频谱曲线表示，检测血流动力学参数的彩色多普勒血流图像(CDFI )实时显示血流方向、速度及血流的性质，为了提高二尖瓣血流CDFI、二尖瓣血流pw、声束的聚焦超声波图像系统的灵敏度和分辨率， 除了对线阵传感器相机实施多振动元件的组合发射外，还需要聚焦超声波、使波束变细、使强度聚焦、提高波束的透射力和回波强度，提高灵敏度和分辨率的波束聚焦为： 1、声聚焦2、电子聚焦、超声波波束处理技术、超声波收发时.采用多种波束处理技术，主要目前，先进的超声波设备所采用的具有实际效果的波束处理方法是在：(l )处制造晶体。 (2)使用声透镜聚焦 (3)可变口径(4)电子聚焦(5)动态聚焦(6)实时动态聚焦(7)动态变曲等.一.凹面晶体为该聚焦方式，焦点的声线细小，横向分辨率良好.但是，若偏离聚焦范围， 注意，因为声线比未聚焦的声线粗，所以使用该聚焦探针时，必须注意聚焦范围的深度一般分为深度、中距离和远距离三个阶段。 与光学聚焦原理一样，通过在平面晶体表面附加声透镜，能够使超声波束聚焦于焦点、焦深、焦距. 对由声透镜曲率半径、声透镜中的超声波的传播速度、人体中的声速决定的声聚焦、1、电子聚焦、线性转换器阵列的各阵列施加适当的延迟的激励脉冲，则能够以规定的距离得到聚焦波。 第二，电子会聚是控制每个振子的相位，并且实际上通过控制延迟来控制其发射的超声波束在焦点区域内的同相增强以达到会聚的目的。延迟量计算：分别设为L1、L2、L3、焦距F=35cm、单元间距d=0.5mm、图中l1=3.5d=3. 50.5=1. 75 mm l2=2.5d=1. 25 mm l3=1.5d=0. 75 mm声速c=1540m/s时，第1信号振子与第2信号振子的相位差延迟量c=0.02141/1540103=13.9ns相同，关于第2信号振子与第3信号振子相位差，2=S2/c=9.27ns3信号与第4信号振子的相位差为3=S3/c=4.64ns，没有第1信号与第8信号振子的相位差的第2振子延迟时间为1=13 第6个振子延迟时间为12=13.9.27=23.17 ns 4，第5个振子延迟时间为3=123=27.81ns，延迟量如何实现由延迟线实现. 另外，三焦点检测精度和焦点直径处于焦点，光束宽度最小。 在焦点附近的有限范围中，聚焦波束宽度小于同一阵列换能器同时被激励时(即，在无聚焦时)发生的波束宽度。 离焦点越远，聚焦波束宽度就越大于同一阵列换能器的未聚焦波束宽度。 动态电子聚焦为了提高成像系统的分辨率，需要进行聚焦，聚焦区域内的光束变细，确实分辨率提高，但是聚焦区域以外的光束不仅变细，而且变粗，聚焦区域以外的分辨率提高动态电子聚焦还包括： 1、等速动态电子聚焦2、全深度阶段动态电子聚焦、1、等速动态电子聚焦等速动态电子聚焦通过计算机控制，以一定速度改变发送和接收的延迟时间，使聚焦配合发送波和接收而移动， 使整个深度的所有位置都具有良好的横向分辨率，这种焦点是理想的，但由于焦点移动速度快，延迟等级细小，延迟程度高，电路复杂，成本高。 2、全深度段动态电子聚焦：全深度段动态电子聚焦将探针深度分为几个，对每个段分别进行聚焦，接收时仅取每个聚焦区域的回波信号，最后重叠各段的聚焦区域的回波信号，合成1行的回波信号优点是分段数少，延迟线分段数少，操作简单，成本低。 缺点是成像速度慢，精度低。 但是，可以用电视方式显示，通过慢速更新内存，进行各种图像处理，可以得到稳定清晰的图像。 四变口径技术是改变口径的技术，近场采用小口径，远场采用大口径。 扫描方式，一、扫描：换能器在被探测区域获取人体信息的运动过程称为扫描。 机械扫描和电子扫描，机械扫描和电子扫描(1)机械扫描：位置传感器连续地检测换能器的瞬时方向，产生与显示器的扫描方向相对应的位置信号(2)电子扫描：用电子方法控制多阵列换能器实现扫描，分为线性扫描和相控阵列扫描。 (I )线阵相机长度为1015cm，宽度为1cm左右，通过电子开关切换多换能器的振子依次动作，为了提高系统的分辨率和灵敏度，通常同时激励相邻的若干单元，发射超声波接收回波，截断前一单元，(ii )相控阵列：阵列数量少，长度短，一般为13cm左右，宽度为1cm左右。 工作时，同时激励所有的振子，适当地控制施加到各振子的激励信号的相位(实际上控制延迟量)来改变超声波的发送方向，在接收时对接收信号进行同样的相位控制，形成引用扫描。 另外，设超声波束的扫描(行)，另一方面，组合顺序扫描的总振动频率为n，振动组的振动频率为m(m=4)，则激励顺序为14、25、36、47即顺序扫描按电子开关顺序切换方式，将相邻的m个振动要素作为一个组合，将一个超声波作为另一个组合特点：扫描方法简单，但射束之间的线距等于振动源距离，射束条数少至n-m 1，不利于分辨率的提高。二、组合间隔扫描的组合顺序扫描的缺点是线间距离宽，线数少，画质差，为了提高画质，必须减小光束的线间距离。 在1、d/2间隔扫描中，将总振动频率分为n、子振动频率的组合分为两组，设一组为m、一组为m 1、m=5，则组的激励顺序为15、16、26、27、37、38。 特征：其光束节距为d/2，行数增加了一倍。 在、三、微角扫描中有n个振子，子振子群为m，在组的情况下类似于依次扫描，但子振子群的m个振子激励的相位稍有不同，射出的声束线和中心线具有微小偏角，使相位的变化规律反转， 若得到偏向中心线的相反侧的其他声束线，则合计得到(n-m 1)2个声束线，线密度倍增，但由于声束线具有微小偏角，因此显示扫描线平行，因此图像存在一定的失真。 电子相控阵扇形扫描波束的时空控制：该探针既没有开关控制器也没有子阵列。 这是因为相位控制阵列的所有阵列元件对每个时间点的光束有贡献，并且不像线传感器照相机那样将