一、B型超声诊断仪器原理调试与维修课件

1、B型超声诊断仪器原理调试与维修的井冈山大学生物医学工程系37439866绪论一、医疗仪器设备：1、诊断仪器发展最快，最高精尖，对医疗技术影响最大；2、治疗仪器；3、辅助仪器。二、医疗诊断仪器定义：理论基础：物理学、化学、生理学、解剖学、细胞学等运用技术：声、光、射线、电子、机械、化工、信息等信息形式：声音、颜色、数字、波形、图形、图象等；反映内容：人体系统、器官、组织、体液、细胞的参量；应用目的：判断疾病的性质、位置、程序，指导治疗。 三、各种成象技术特点比较。信息载体成象仪器获取信息应用条件分辨力定量伤害超声波B型超声切面弹性象无骨,气的软组织2mm定性无D型超声切面速度象无骨,气的软组织2

2、mm定性无UCT切面声衰象无骨,气的软组织2mm定性无X射线常规X机投影密度象骨、造影的脏器1mm定性有X-CT切面密度象不限1mm定量有Y射线常规Y机投影功能象有血液循环组织5mm定量有ECT切面功能象有血液循环组织5mm定量有红外线热图仪表面温度象不限定性无电磁场NMR切面氢原象不限A0时，N很大。更简明地，可表示为：LA=1gN=1g(A/ A0) 单位：贝尔(B) 又因N10时，LA1，故常表示为：LA =101gN=101g(A/ A0) 单位：分贝(dB)称LA为：A相对于A0的数量级， A0为A的参考值。可见，使用数量级时，必须指出参考值的大小。A/A01251010010001

3、00001000001g(A/A0)00.30.712345101g(A/A0)0371020304050第一章:超声诊断的声学基础第一章:超声诊断的声学基础 (2)声强级（LI） LI =101g(I/I0) 分贝（dB） 称LI为：I相对于I0的声强级，I0为I的参考值。（3）声压级（LP） 由I=P2/C， I0 =P02/C可得： LI=101g（I/I0）=101g(P2/P02)=201g(P/P0) 分贝（dB） 定义 ： LP =201g(P/P0) 分贝（dB） 称LP为：P相对于P0的声压级，P0为P的参考值。（4）说明： 对同一声波量，相对于同一参考声波量，恒有LI =

4、LP ； 超声诊断仪回波信号动态范围L0=101g(Iman/Imin)100dB,即：Iman/Imin=1010(100亿)倍，或Pman/Pmin=105(10万)倍。 如未指明参考声强，默认值I0=10-16W/cm 2,这是当f=1kHz时，人耳 能听觉的最小声强，国际通用。 第一章:超声诊断的声学基础6、声阻抗率 介质的密度与超声在介质中传播速度的乘积称声阻抗率。声阻抗率值一般为固体液气体。ZS=P/v=C 超声在密度均匀的介质中传播，不产生反射和散射。当通过声阻抗不同的介质时，在两种介质的交界面上产生反射与折射或散射与绕射。第一章:超声诊断的声学基础六、超声的传输与衰减1、波的叠

5、加原理： 在两列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移，等于两列波分别引起的位移的矢量和。2、反射、折射与透射： 凡超声束所遇界面的直径大于超声波波长（称大界面）时，产生反射与折射。成角入射，反射角等于入射角，反射声束与入射声束方向相反（图A）。垂直入射时，产生垂直反射与透射（图B）。反射声强取决于两介质的声阻差异及入射角的大小。垂直入射时，反射声强最大。反射声能愈强则折射或透射声能愈弱。进入第二介质的超声继续往前传播，遇不同声阻抗的介质时，再产生反射，依次类推，被检测的物体密度越不均匀，界面越多，则产生的反射也愈多。A：成角入射时反射与折射。B：垂直入射时反射与透射第一章:超声诊断的声学基础反

6、射系数=反射超声能量/入射超声能量声压反射系数：声压透射系数：声强反射系数：声强透射系数：第一章:超声诊断的声学基础讨论： Z2 = Z1则aIr =0， aIt 0，无反射，全透射。 Z2Z1则aIr0，aIt0，有反射，有透射。 Z2 Z1则aIr 1， aIt 0，几乎全反射，无透射。 Z2 Z1则aIr 1， aIt 0，几乎全反射，无透射。 超声垂直入射时： 在空气软组织交界面上，声强反射系数为0.9989。 在软组织颅骨交界面上，声强反射系数为0.32。 这就是说：在这两种界面上，有99.9%和32%的超声能量被反射回来。这就是为什么超声诊断仪不能检查含气体的脏器及对头颅检查困难的

7、原因。超声诊断仪检查时超声波通路上必须避开骨和空气。 3、超声衰减：超声在介质中传播时，随着传播距离的增加，声强逐渐减弱，这种现象称为超声的衰减。引起衰竭的主要原因是介质对超声的吸收（粘滞吸收及热传导吸收）。超声频率愈高，介质的吸收愈多；其次为能量的分散如反射、折射、散射等。使原传播方向上的能量逐渐减弱。第一章:超声诊断的声学基础超声场特性： 超声在介质内传播的过程中，明显受到超声振动影响的区域称超声场。超声场具有以下特点：如果超声换能器的直径明显大于超声波波长，则所发射的超声波能量集中成束状向前传播，这现象称为超声的束射性（或称指向性）。换能器近侧的超声波束宽度与声源直径相近似，平行而不扩散

8、，近似平面波，该区域称近场区。近场区内声强分布不均匀。近场区以外的声波以某一角度扩散称远场区。该区声波近似球面向外扩散，声强分布均匀，但逐渐减弱，换能器的频率愈高，直径愈大，则超声束的指向性越好、其能量越集中。近场距离，远场扩散角与换能直径及频率的关系如公式所示：L0=r2f/C sin=1.22/D 式中L0为近场距离，r为换能器半径，f为频率，C为声速、 为半扩散角、D为换能器直径，为超声波波长。 L0近场区 半扩散角 D声源直径第一章:超声诊断的声学基础八、多普勒效应： 声源和接收体作相对运动时，接收体在单位时间内收到的振动次数（频率），除声源发出者外，还由于接收体向前运动而多接收到（距

9、离/波长个）振动，即收到的频率增加了。相反，声源和接收体作背离运动时，接收体收到的频率就减少，这种频率增加和减少的现象称为多普勒效应。第一章:超声诊断的声学基础超声多普勒： 利用多普勒效应原理检测运动物体。当发射超声传入人体某一血液流动区，被红细胞散射返回探头，回声信号的频率可增可减，朝向探头运动的血流，探头接收到的频率较发射频率增高，背离探头的血流则频率减低。接收频率与发射频率之差称多普勒频移或差频。多普勒频移（fd）与发射频率（fo）、血流速度（V）、超声束与血流间夹角（）的余弦成正比，与声速（C）成反比，公式为：fd= 2v/ =2 v/C fo fd= 2v cos /C foV=fd

10、 C/2fo cos 式中fd、cos仪器均可显示，fo及C为已知，可以计算出V。声束与血流方向平行时可记录到最大血流速度，声束与血流方向垂直时则测不到血流信号。第一章:超声诊断的声学基础 目前常用的超声多普勒有连续波多普勒（CWD）、脉冲波多普勒（PWD）及彩色多普勒（CDFI）。（1）连续波多普勒以频谱显示，可单独使用，亦可与二维超声心动图结合。接收取样线经过部位上所有频移信号，其优点为可以测定高速血流，常用于测定心脏瓣口狭窄或返流的高速血流。缺点为不能区分信号来源深度。（2）脉冲波多普勒亦以频谱显示，与二维超声相结合，可以选择心脏或血管内任一部位的小容积血流显示血流实时频谱，频谱可显示血流方向（朝向探头的血流在基线上，背离探头的血流在基线下），血流性质（正常的层流呈空窗型如图14-1-5，湍流则呈充填型如图15-1-6），血流速度（频谱上信号的振幅）、血流持续时间（横座标显示时间）。可供定性、定量分析。其特点为所测血流速度受探测深度及发射频率等因素限制。通常不能测高速血流。（3）彩