医学超声成像原理

医学超声波成像原理、3.4超声波成像原理、超声波成像技术超声波探测技术可分为基于回声扫描的超声波探测技术和基于多普勒效应的超声波探测技术。 基于回声扫描的超声波检查技术主要用于解剖学范畴的检查，了解器官的组织形态学情况和变化。 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情况和血流动态的生理病理情况，如血流状态的观测、心脏运动情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型超声波诊断装置、b型超声波断层摄影装置、超声波多普勒血流装置、成像器和彩色超声波三维图像系统(超声波CT )、a型(超声波显示法)、机制：通过振幅变化反映回波状况的特征：一维波形图，不是直观的用途：识别液、实质块， 测距目前没有应用于临床，特征：根据探针不反射人体接收声波的回声的出现位置、回声宽度的高低、形状、有无，来确定被检体的病变和解剖部位的信息，但特异性不突出，缺乏解剖学特征。 m型(超声波扫描法)、机制：用单声束采样，获得活动界面回声，用慢扫描方式展开特征：一维时间运动图表用途：分析心脏和大血管的运动幅度，m型(超声波显影法)、机制：不同的斑点反映回声变化断面显示正常组织和异常组织特征：剖面图像，灰度/彩色尺度实时显示，直观用途：其广泛，肝脏超声波扫描心脏超声波，d型(超声波多普勒法)，机制：利用Doppler原理探测和分析心血管内血流的频谱多普勒(PW CW ) 用光谱曲线表示，检测血流动态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， 除了对线传感器摄像机实施多振动元件的组合发射以外，还需要使超声波会聚、使波束变细、使强度会聚、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会聚有： 1、声会聚2、电子会聚、超声波波束处理技术、超声波收发时.多个目前，先进的超声波设备采用的具有实际效果的波束处理方法是以：(l )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)实时聚焦(7)动态变曲等.一.凹面结晶为该聚焦方式，焦点的声线细，横向分辨率好.但是由于声线比未聚焦的线条粗，因此为了采用该聚焦探针，必须注意分为聚焦范围的深度，通常为短距离、中距离、远距离三个阶段。 与光学聚焦的原理一样，通过在平面结晶表面上附加声透镜，可以使超声波束会聚到焦点、焦深、焦距上。 如果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、电子焦点、线性转换器阵列的各阵列施加适当延迟的激励脉冲，则能够以规定的距离得到聚焦波。 二、电子聚焦是指控制各振子的相位，使其发射的超声波束在焦点区域同相增强，通过实现聚焦的目的，实际上通过控制延迟来控制相位。延迟量计算：分别为L1、L2、L3、焦距F=35cm、单元间距d=0.5mm，根据图，L1=3.5d=3. 50.5=1.75 mm L2=2.5d=1.25 mm L3=1.5d=0.75 mm音速c=1540m/s时与c=0.02141/1540103=13.9ns相同，对于第二信号振子和第三信号振子的相位差，2=S2/c=9.27ns3号和第四信号振子的相位差，3=S3/c=4.64ns，没有第一信号和第八信号振子的相位差2 第六个振子延迟时间是1 22=13.9 9.27=23.17ns4，第五个振子延迟时间是3=123=27.81ns，延迟量是用延迟线实现的。 三焦点检测速度和焦点直径处于焦点，光束宽度最小。 在有限的焦点范围内，聚焦波束宽度小于当相同的阵列传感器同时被激励时(即，不聚焦时)产生的波束宽度。 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，确实分辨率提高了，但聚焦区域以外，不仅光束不变细，而且变粗，聚焦区域以外的动态电子聚焦还通过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，以一定的速度使发送和接收的延迟时间变化，使聚焦与发送波和接收一致在整个深度中的所有位置都具有良好的横向分辨率，并且很明显该聚焦是理想的，但由于聚焦移动速度快、延迟等级细节、延迟程度高，所以电路复杂且成本高。 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，分别对每个段进行聚焦，接收时只取每个聚焦区域的回波信号，最后将各段的聚焦区域的回波信号重叠，形成一行的回波优点是段数少，延迟线段数少，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，通过缓慢更新内存，进行各种各样的图像处理，可以获得稳定清晰的图像。 四可变口径技术是一种改变口径的技术，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：通过电动机使换能器旋转或摆动，同时位置传感器连续地检测换能器的瞬时方向，产生位置信号，显示扫描(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扫描。 (I )线性传感器相机的长度为1015cm，宽度为1cm左右，通过电子开关切换多换能器的振子，使其依次工作，为了提高系统的分辨率和灵敏度，通常相邻的几个单元同时被激励，发射超声波，接收回声，在前面的，(ii )相控阵：阵列数量少，长度短，一般为13cm左右，宽度为1cm左右。 在动作时，同时激励所有的振子，适当地控制施加给各振子的激励信号的相位(实际上控制延迟)，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，形成扇扫描。 另外，超声波波束的扫描(线)，另一方面，组合顺序扫描设总振动频率为n，振动组的振动频率为m (设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，相邻的m个振动要素特征：扫描方法虽然简单，但波束之间的线间距离等于振动源距离，波束数量少，为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，必须减小波束的线间距离。 在1、d/2间隔扫描中，将总振动频率分为n，将子振动频率的组合分为两组，设一个组为m，设一个组为m 1，m=5，则组的激励顺序为15、16、26、27、37、38。 特征：其光束间距为d/2，线数增加了两倍。三、微角扫描有n个振子，子振子组为m，组的情况下类似于依次扫描，但子振子组的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，使相位变化规律反转， 如果得到向中心线相反侧偏转的另外一条声束线，则合计得到(n-m 1)2条声束线，线密度倍增，但由于声束线有微小偏角，因此显示扫描线平行，因此图像上有一定的失真。 电子相位控制阵列扇形扫描波束的时空控制：该探测器没有开关控制器，也没有子阵列。 这是因为相位控制阵列的所有阵列元件都贡献每个时间的波束，并且不会像线传感器