超声波成像-ppt课件

1、【医学影像系统】【医学影像系统】超声成像系统B型超声诊断仪的构造框图B型超声波诊断仪超声扫描声束的构成 B型超声的声束扫描方式及扫描线的构成 两种扫描方式：机械扫描和电子扫描 机械扫描：摆动式和转子式 电子扫描：线阵电子扫描和相控阵电子扫描各种声束扫描换能器探头时间增益控制 超声波诊断仪接纳的是各个组织界面上的发射信号，各界面的声阻抗差不同呵斥发射信号幅度相差很大。 信号不断被组织反射、散射再加上分散和吸收的损失，强度衰减很快，使得在整个纵向扫描过程中接纳信号强度变化起伏很大。 随着扫描间隔的添加，信号幅度不是单调下降的，而是有些区域信号强，有些区域信号弱。 为了在整个画面上能获取适宜的对比度

2、，能显示各部分的细节，要求在不同深度间隔上有不同的增益，以进展衰减补偿。 波束构成器 经时间增益控制动态紧缩后的多路信号被送入波束构成器。 最简单的波束构成器是求和放大器。 波束构成器产生的波束是逐渐扩张的。随着纵向扫描间隔的添加，分辨力将逐渐下降 。 需求对接纳声波聚焦。方法：采取延时技术和动态加权束控、动态聚焦。回波信号的加权束控技术构成波束动态计算聚焦技术扇形扫描B型超声诊断仪 扇形扫描超声诊断仪分为机械扇形扫描和相控阵扇形扫描两大类。 其主要特点是探头尺寸较小，可以置于胸部肋骨之间，特别适用于胸腔的诊断成象。也可以用于腹部或其他部位，其缺陷是近场视野较小。 换能器与波束构成技术 换能器

3、的性能及任务方式将直接影响超声图像的分辨力 换能器发射的超声脉冲实践上是一个拖着尾巴的继续一定时间的信号，并非理想的脉冲 由于换能器固有的尺寸影响，使声束也具有相应尺寸 声束从整体上看，类似于一颗“子弹。在超声成像系统中，子弹的大小称为采样体积。 采样体积的长度将决议系统的轴向分辨力，宽度将决议系统的侧向分辨力。超声成像系统的采样体积换能器波束的聚焦 机械聚焦：凹形换能器、声透镜 相控阵电聚焦：环阵技术、动态聚焦、动态加权束控、动态孔径)/61. 0arcsin(a声束的发散情况声束的聚焦 声透镜。可实现声聚焦，使声束变细，特别是焦点附近的声束特性可明显改善。可提高系统的侧向分辨力。但是焦距不

4、可变，且聚焦范围小。 一维电子聚焦。人为改动各个换能器单元的电鼓励时间差即相位，可以获得较好的声束聚焦特性，其焦点位置可由电鼓励信号调理，获得全程聚焦效果，即“动态聚焦。硅橡胶资料制造声透镜及聚焦特性一维电子相控阵聚焦原理一维动态聚焦的缺陷 只能处理沿换能器阵元陈列方向上的聚焦。不能实现真正意义上的超声聚焦。 环阵技术可实现二维聚焦。使超声能量聚焦在细长的区域内。提高了回波的信噪比，改善了图像质量。同时，由于能量的集中提高了声束的穿透才干，可获得较好的轴向分辨力。环阵技术原理表示图动态孔径 小孔径换能器在近场的声束较细，但远场发散严重。 大孔径换能器在近场声束较粗，但在远场发散相对较小，优于小

5、孔径换能器。 根据探测部位的不同，采用不同的换能器孔径，就可以实现较好的成像效果。即“动态孔径技术。 动态孔径可以采用鼓励圆环阵换能器的部分或全部阵元的方式实现。动态孔径技术原理动态频率扫描 提高超声波的频率可以改善成像的轴向分辨力，但超声波在人体组织中的衰减随其频率增高而加强，过高的频率导致超声波的探测间隔缩短。 动态频率扫描可以采用电子学方法，根据不同的探测间隔选用适当的发射频率，从而获得最正确成像效果。数字扫描变换器digital scan converter,DSC 扫描格式变换 扫描速度变换 由图像存储器和相应的坐标变换电路组成 线阵扫描的DSC原理比较简单。线阵探头中的阵元按顺序发

6、射和接纳超声波。扫描线对应图像存储器的列地址，每条扫描线上的采样点对应图像存储器的行地址，采样值按列依次写入图像存储器的行地址，显示时按行依次从行存储器中读出数据。具有DSC功能的B型超声系统扇形扫描的DSC方式 特点：其回波信号呈极坐标方式，信号样本点与显示象素点的位置不是一一对应。 需求进展坐标变换和数据插补。回波信号采样点与显示象素点之间的位置关系坐标变换 方法：大图像存储器方案 坐标变换电路完成从极坐标R,到直角坐标x,y的变换，回波数据按照给出的x,y地址写入一个与显示象素一一对应的图像存储器中，然后在视频同步信号的控制下逐行读取图像存储器，经过数据插补后，将数据送往监视器显示。 缺

7、陷：占用存储器大、图像后处置灵敏性差、数据插补精度不高。超声多普勒成像系统 任务原理：多普勒效应 根本过程：发射固定频率的脉冲或延续超声波；提取频率曾经变化的回波信号差频回声，差频回声强度；将回波信号与发射信号比较，提取两者的频率差值及正负值。 主要类型：频谱多普勒和彩色多普勒血流成像。多普勒系统的构造框图超声多普勒成像任务原理信号处置过程 多普勒频移信号的解调：由于接纳换能器接纳到的回波信号除了有运动目的的多普勒频移信号之外，还有静止目的或慢速运动目的等产生的杂波信号，所以需求从复杂的回彼信号中提取多普勒频移信号，完成这一义务称为多普勒频移解调。多普勒频移信号的解调 由于血流的速度远小于发射

8、波声速，故要求解调器能检测出频率为发射频率百分之一以下的多普勒频移信号。另外由于在回波中杂波分量的幅度通常比有用的多普勒频移信号大得多，所以，还要求解调器检出被杂波所掩盖的多普勒频移信号。 完成这一义务的方法很多，如非定向解调中有相关解调和非相关解调；定向解调中有单边带滤波法、外差法和正交相位解调法等。多普勒频移信号的分析处置 超声脉冲波进入人体后，将产生一系列复杂的频移信号，被接纳器接纳、解调提取后，还必需经过分析处置，主要是频谱分析，即把组成复杂振动的各个简谐振动的频率和振幅找出来，列成频谱。 对多普勒频移信号的处置方法主要有时域处置和频域处置两种类型。多普勒频移信号的显示 多普勒频移信号

9、的输出与显示主要是频谱显示，其他还有如主频显示、均值显示、规范显示、能量指数显示等。 频谱显示型即频谱图。其中： 1频移时间：以横坐标的数值表示，代表血流继续的时间，单位为秒； 2频移幅度：以纵坐标的数值表示，代表血流速度的大小，单位为m/s或kHz；频谱图3频移方向：以频谱中间的零位基线加以区分。基线以上的频移信号为正值，表示血流方向朝向探头；基线以下的频移信号为负值，表示血流方向背叛探头；4频谱强度：以频谱的亮度表示，反映取样容积或探查声束内具有一样流速的红细胞相对数量的多少。速度一样的红细胞数量越多，后散射的信号强度越大，频谱的灰阶那么越深；5频谱离散度：以频谱在垂直间隔上的宽度表示，代

10、表某一瞬间取样体积或探测声束内红细胞速度分布范围的大小。超声频谱图延续多普勒超声仪 任务原理 延续波正弦振荡电路产生与发射换能器谐振频率一样的频率信号，鼓励换能器产生超声束。 活动目的反射和散射的回波信号接纳后经高频放大器进展放大，然后经过解调器提取多普勒频移信号，再经低通滤波获取纯的多普勒信号。延续波多普勒系统任务框图延续多普勒信息的表达 音频多普勒超声：经过声音的音调等信息表达血流的速度和性质。 单一曲线法：经过慢速扫描示波器以曲线的方式显示血流的平均速度和最大速度及随时间的变化情况。 定向：可显示血流速度和流向。 显像：结合超声成像技术，可测定血流速度和流向，同时显示活动血管或器官图像。

11、脉冲多普勒显像仪 任务原理 主振荡器产生频率为F0的正弦波振荡信号，在脉冲反复频率发生器控制下，经过发射控制门将延续的正弦波信号调制成一定宽度的矩形脉冲调制波，其反复周期为Tp。 由放大后的脉冲调制波鼓励换能器发射超声波束。 分时接纳不同的回波信号并按照延续波的解调处置方法，可以获得不同深度间隔的血管内的血流信息，实现对血管的定位。脉冲多普勒技术原理框图彩色多普勒血流成像仪 Color flow mapping,CFM或color doppler flow image,CDFI 特点：利用自相关技术得到血流的速度信息，然后经过彩色的编码技术将血流的速度信息叠加在B型图像的相应位置，从而使血流和

12、组织分别以彩色和黑白同时显示出来，非常直观。彩色多普勒血流成像仪 本质：由B型超声成像系统和一个自相关的速度丈量系统、一个两维的彩色流速成像系统组成。彩色超声血流成像系统框图彩色多普勒血流成像 任务原理 振荡器产生相差为/2的两个正交信号分别与多普勒血流信号相乘，其乘机经A/D变换成数字信号，滤波处置，由自相关器做自相关检验。检测结果送入速度计算器和方差计算器求出平均速度，连同傅立叶变换后的频谱信息及B型图像信息经数字扫描变换器处置。最后由彩色处置器对血流资料编码，由彩色显示器显示相关信息。其它超声成像技术 P型超声诊断仪 彩色多普勒能量图 多普勒组织成像 超声谐频回波成像 三维超声成像 超声CT超声图像质量的评价 超声探测的分辨才干 空间分辨力 细节分辨力 对比分辨力 时间分辨力 超声诊断图像的伪影空间分辨力 纵向分辨力：是指在声束轴线上对前后相邻两点的分辨才干，也称轴向分辨力。 横向分辨力：表示分辨与声束轴线垂直的横向平面上左右两个点的才干。由声束的直径决议。