超声成像设备-概述.ppt

超声波图像拍摄装置、超声波图像拍摄装置、超声波图像拍摄装置、超声波图像拍摄装置、超声波图像拍摄装置、超声波图像拍摄装置、超声波图像拍摄装置、超声波检查的主要用途、超声波诊断装置的发展历史，1959年开发了脉冲多普勒超声波(超声波)。 1954年发明了超声波诊断装置，同年发生了超过m。 实时剖面灰度超声波成像设备(b型)的诞生是超声波技术发展史上第一个里程碑。 1880年发现了晶体压电效应。 1917年利用压电原理进行了超声波检查(超声波探头的出现)。 1942年第一次出现了a型超声波检查机。 一维的超声波。 超声波诊断设备的发展历史、彩色血流图(CFM )的诞生，是超声波技术发展历史的新里程碑。 表明超声波诊断技术进入了彩色超时代。 1989年以后是彩色超技术发展的第二阶段的改进和提高阶段，在此期间，彩色超的临床应用得到了很大的发展，进入了超声医学的重要阶段彩色多普勒时代。 1990年以来，彩色超发展的第三阶段从模拟数字化混合处理到全数字化处理的发展阶段进入了数字化时代。 超声波诊断设备的发展历史，自1996年以来，发展到第四阶段全数字多功能信息化时代，形成了一个具有综合图像形成和处理功能的全数字一体化工作站。 这就是“彩色超市”的新姿态。 1990年3D超声波进入研究阶段1999年3D超声波诊断装置进入商品化和临床实用阶段，超声波图像的物理基础，超声波的传播依赖高频机械振动的“波源”和传播机械振动的弹性介质，因此机械振动和弹性介质是超声波检查的物理基础。 在超声波图像中，探测晶片发射时产生超声波，因此探测晶片是波动源。 声波必须在介质中传播，可以在固体、液体、气体中传播，而声波不能在真空中传播。 在超声波诊断中，人体器官、器官都是介质。 超声波图像的物理基础，超声波是在弹性介质中传播的机械波。 就像声波和二次声波在弹性介质中传播一样，超声波的频率高于20kHz，而声波的频率在20HZ到20kHz之间，二次声波的频率低于20HZ。 次声波中声波超声波在20Hz以下20Hz-20kHz20kHz以上的超声波和声波除了频率高低之外本质上是一致的，都是机械振动，以一定的速度通过介质。超声波图像的物理基础，超声波的应用范围在20100KHz的多种动物用超声波交流、引导、跟踪猎物。 100KHz(105Hz)1MHz(106Hz )超声波最重要的应用是声纳。 2.5MHz5MHz用于心脏、腹部及软组织影像。 这些频率穿过组织达到20-15cm的深度。 510MHZ用于腮腺、甲状腺、颈部血管和眼睛图像等小脏器的图像，需要深度仅4-5cm。 1030MHz用于皮肤和血管内检查，可以得到高分辨率的图像。 40100MHz用于生物显微镜图像，用于眼活组织的显微诊断。 超声波图像的物理基础，医学诊断常用的超声波频率在210MHZ之间，浅表器官多为7MHZ，腹部和心脏分别采用3.55MHZ和23MHZ，描述超声波图像的物理基础、超声波的基本物理量，声速：单位时间内超声波在介质中传播的距离称为声速单位是米/秒(m/s )音速由传播媒体决定，根据人体组织器官不同，平均音速为1540米/秒，其中空气最小(350米/秒)，骨架最大(3850米/秒)。 频率：每单位时间的质点振动的次数由探针中的压电材料决定，在210兆赫的范围用符号“f”表示。 描述超声波图像的物理基础、超声波的基本物理量波长：声波传播时，同一波线上相邻的两个同相质点间的距离称为波长，用符号“”表示。超声波的波长、声速和频率满足以下关系式： 1、声速与介质的关系(1)同一介质的不同频率的超声波在同一介质中传播时声速几乎相同。 所以，用不同频率的探针检查肝脏，音速几乎一样。 (2)不同介质的同一频率的超声波在不同介质上传播的声速不同。 例如，1MHz超声波在0水中为1500m/s； 在0的钢材中，6000m/s的人体软组织中的平均音速为1540m/s。 声速、波长与介质的关系、超声波影像的物理基础、人体软组织的声速分布在1500m/s1680m/s之间，超声波法对软组织的测距有一定的误差。 骨组织声速高于2800m/s，肺组织声速在约1200m/s以下。 超声波图像的物理基础，2，波长与介质的关系(1)同一介质的不同频率的超声波在同一介质内传播时，其波长与频率成反比。 当1MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为1.5mm。 当3MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.5mm。 5MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.3mm，因此频率越高，在同一脏器组织中传播的波长越短。 例如，用高频探针检查肝脏，波长也越短。 波长和介质的关系(2)不同介质的同一频率的超声波在不同介质内传播，波长也根据传播声速而不同。 频率3MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.5mm，而在空气中传播时，其波长为0.114mm。 因此，用同一探针检查人体组织时，由于音速有差异，所以波长也不同。 超声波的物理特性、方向性反射、折射、散射和衍射吸收和衰减分辨率和透射力多普勒效应，1 .超声波的波束放射性超声波的能量高度集中，在小的立体角内成为波束状向前方传播，即超声波的波束放射性(声束)。 音源发出的超声波最近的声束几乎平行，这个区域是近场区。 离开该区后，声音束稍微向前扩展，成为远视野区。 把扩散光束和平行光束所成的角度称为扩散角()超声波方向性的优劣的指标是近场的长度和扩散角。 2-1 .超声波反射、超声波反射是超声波图像的物理基础。 声波从一种介质传播到另一种介质时，如果两者的声阻抗不同，则其界面发生反射，能量的一部分返回到第一介质。 1 .声阻抗(z)=介质密度()音速(c)Z0.1%，反射2 .声阻抗差大，反射强，声阻抗声阻抗是表示介质的声特性的重要物理量。 声阻抗(z )等于介质的密度()与声速(c )的积，声Z=C。 由于物质密度一般为固体液体气体，超声波在介质中的速度一般为固体液体气体，因此声阻抗值也一般为固体液体气体。 人体正常组织声阻抗骨架最大，气体最低。 音像图中的各种回声影像主要原因是声阻抗的差异。 2-1 .超声波的反射、人体不同组织的声阻抗值、2-1 .超声波的反射、界面两侧的声阻抗差决定入射超声波如何分配在透射和反射之间。 当两种介质的声阻抗相同，Z1=Z2时，称为均匀介质时不发生反射，声阻抗不同时，一部分超声波被反射。 和光学情况一样，反射角等于入射角。(反射系数r1)R1=、(透射系数R1 )、式1、声阻抗之差大的界面反射特性，根据式1可知，如果Z1与Z2之差大，则无论Z1z2 (固体气体)或Z1z2 (气体固体)，几乎全反射而不透过。 2-1 .超声波反射，例如在水和空气的界面，z水=1.492kg/m2/s，z气体=0.00428kg/m2/s，根据式1计算，反射回来的能量比为R0.99，即99%，此时入射的超声波能量由此可知，超声波几乎不可能从液体(或固体)传播到气体中，相反，也几乎不可能从气体传播到液体(或固体)中。为什么超声波在人体诊断中对肺组织很困难，是因为肺组织里充满了气体。 同样，在临床诊断中，在探针和人体检查部位之间涂上足够的超声波粘合剂，以减少空气对声波传播的影响。 2-1 .超声波反射、2-1 .超声波反射、声阻抗之差小，界面反射特性Z1和Z2相当接近时，反射少。 如果人体组织的声阻抗有0.1%的差，超声波探头就会检测到反射波，将其转换为电信号，经过处理后显示在显示器上。 但是，各种软组织的声阻抗差异小，界面反射量适中，保证了界面反射波的影像观察，保证了声波能透过足够的深度，因此超声波对软组织的分辨率很高。 超声波的反射是超声波图像的物理基础。 图中的横棒表示文献中报道的各种组织的声阻抗范围，由于软组织的特性阻抗相当接近1.5106kgm-2s-1，因此密度大致为1000kg/m3左右，声速通常为1500m/s。 但肺的密度和声速非常低，骨骼的相应值侧非常高。 2-1 .超声波的反射、2-1 .超声波的反射、界面的回波反射有显着的角度依赖性的入射光束与界面垂直时，回波反射强。 入射音束和界面倾斜的话，回声反射变弱或消失。 垂直时的回波反射强度为100%，倾斜6o时回波强度降低到10%，倾斜12o时回波强度降低到1%，倾斜角度20o时几乎检测不到回波反射。 如果折射的两个介质内的音速不同，就会发生折射现象，导致入射音束的偏转。 两种介质的声速之比决定折射的程度。 其间的关系是：2-2.超声波的折射，式中i是入射角，j是折射角，C1是入射侧介质中的超声波声速，C2是透射侧介质中的超声波声速。 2-2 .超声波的折射、全内反射、入射角超过ik的情况下，入射音在介质1上全反射，所以ik被称为“全内反射临界角”。 在临床检查中，应把探针放在正确的角度上，避免“全内反射”伪造图像。 2-2 .超声波的折射、超声波的入射、反射和折射的图像、2-3 .超声波的散射，如以下页面图所示。 按面积将入射的平面波作为球面子波散射，组合各小波后就形成了再发射的超声波分布。 散射是界面以远远小于波长的微粒、小障碍物、介电体的特性粗糙的表面的形式出现时，能量的一部分被散射，其散射的程度由几何学条件决定。 孤立的小点的不连续性引起的球面散射，(b )粗糙表面的散射、散射场是各孤立球的面波的合成。 (a )、(c )一组小粒子引起的不连续散射、散射场由各小波合成。 引起超声波散射的三种情况下，2-3 .超声波散射，2-3 .超声波散射，人体内的散射源是红血球和器官内的微细结构。 当发生散射时，作为障碍物的人体组织作为新的波源向周围发射超声波，但仅检测出向探测方向的微弱散射信号即后向散射(后向散射)。 红血球的后向散射是超声波多普勒图像的依据，器官内的显微结构是超声波图像研究器官内的微组织结构的依据。 超声波图像的回波源是超声波的后向散射和反射。 根据反射可以观察器官的轮廓，根据后向散射可以知道器官内部的病变。 2-4 .超声波的衍射，目标的大小约12波长稍小，超声波绕该目标前进，反射少。 超声波的吸收和衰减、声音衰减的定义：声音能量随着传播距离的增加而衰减的现象的衰减与超声波传播距离和频率有关。 由于超声波频率高，衰减现象特别显着。 超声波的吸收和衰减，右图中引起超声波强度衰减的过程由于发散、散射或反射引起的波束方向的变化，流过某特定面积的超声波能量减少。 超声波的吸收和衰减系数的衰减的强弱通常用衰减系数表示。在吸收系数因组织而不同，衰减程度不同的相同组织中，入射深度越大，衰减越大的相同组织中，入射超声波的频率越高，衰减越大。 由于人体软组织的衰减系数与频率成比例，所以频率越高的超声波在人体组织中衰减越大，只能适用于浅部器官的检查。 超声波吸收和衰减、人体组织衰减程度的一般规则组织水分越多，声音衰减低的液体中含有的蛋白质成分越多，声音衰减高的组织中含有的骨胶原和钙质越多，声音衰减越高：骨(或钙化)肌腱(或软骨)肝脏脂肪血液尿(或人体不同组织的声音衰减比较、超声波的分辨率和透射力、超声波的分辨率是超声波诊断装置能区分两个细微目标的能力。 分为轴方向、侧方、横方向三种分辨率。 在轴向分辨率-超声波束的轴线上，能够识别两点间的最小深度距离。 侧方分辨率-在与超声波束的轴线垂直的平面上，在与线传感器照相机的长轴方向一致的轴线上，能识别相邻的两点(两个病灶)间的最小距离。 横向分辨率-在垂直于光束轴的平面上，探针的短轴方向，垂直于横向分辨率的方向的分辨率。 反映断面状况的真实性。 也称为厚度分辨率。 超声波的分辨率和透过力，超声波的分辨率和透过力，透过力的分辨率的增加牺牲了透过力的损失。 所有人体组织随着频率的增加，超声波的衰减也增加，透射力必然下降。 对于不同部位的诊断，可以选择不同频率的超声波探头。 超声波的分辨率和透射力、频率高、分辨率高、透射差频度低、分辨率低、透射强的应用临床应用：检测浅表器官，用高频探针检测深部器官，采用低频探针，采用多普勒效应，声源与接收体之间的相对运动使声波频率变化的现象多普勒效应是超声成像机运动器官和血流成像的基础。 当超声波作用于生物组织，超声波的生物效应在生物中传播时，它们之间的一定相互作用机制(热机制、机械机制或空化机制)使生物系统的功能和结构发生变化。 声压在介质中传播超声波时，介质的质点振动，因此介质中的压力交替变化。 将超声波场的某一点在某一瞬间具有的压力P1和不存在超声波时的同一点的静态压力P0之差称为该点的声压，用p表示的话，单位是瓦(w )即声音的强度即声波的强度，数值上与单位时间内垂直通过单位面积的声波的能量相等，用I表示的话，则为单位空化作用：液体中产生强超声波时，会产生雾状气泡的现象，这种现象称为超声波空化作用。 这种现象是日常生活中遇到的轮船推进器在产生推动力的同时气泡飞出的现象。 这个空化作用对超声波产生很强的破坏作用。 因为生物组织多为软组织，在超声波的作用下，其微观结构多少会变形。 在大强度超声波的作用下，如果超过超声波治疗的1W/cm2的量，生物组织就会因超声波空化作用产生无法恢复的破坏性变形，使细胞坏死和整个生物组织坏死，该强度量通过超声波治疗粉碎结石、血栓。 在外科手术中，使用更强的超声波作为非侵袭性手术刀。 但是，作为超声波诊断，通常禁止使用该剂量。 (2)热作用：生物组织是超声波机械能的作用，通过粘性吸收，将部分超声波能量转换成热能，使生物组织的温度上升。 当超声波照射达到治疗量的强度时，热的作用变得明显，热能深入人体的组织器官，还能把热能传导给血液。 在超声