超声基础知识06课件

1、超 声 基 础 知 识一、声波1. 概念：声波是一种机械振动，可以通过介质进行传播。 潜艇海洋0Hz 20Hz 20KHz1MHz 30MHz 400MHz 次声波 可听见声音超声 红外线 耳朵无损探伤 图像诊断 声学显微镜 2. 声音频谱3. 超声的特性 超声的折射：超声从甲介质进入乙介质时，传播方向发生偏离。 超声的反射：超声在遇到两种介质界面时，传播方向在一种介质中发生偏转。 传播速度： 超声在水中的传播速度1530米/秒 超声在空气中传播速度344米/秒( 20C )三棱镜折射镜子反射4. 超声诊断的优点 安全、无辐射。适用于胎儿诊断。 设备可移动，成本低。 实时成像 通过扫描角度变化

2、，获得更佳的图像。 多普勒检测血流量信息。二、超声原理1. 基本原理： 超声基本原理与回声原理相同。2. 超声频率与波长： C / f超声波波长；C超声波声速 f 超声波频率。波长：一个波的长度。频率：单位时间内的周数（重复次数） 探头远近低频高频分辨率更好穿透力：更强3. 超声波的衰减：超声波的衰减与传播距离成正比；与频率的2/3方成正比。高频衰减大，低频衰减小（穿透力强）三、超声模式： 在监视器上显示的超声图像是二维图像，这与CT和核磁共振所形成的图像相同。 超声图像有以下几种模式：回波振幅Line 1Line 2Line 3Line 4Line 5Line 6Line 7Line 81.

3、 A模式：是一种振幅的模式。它在显示上形成垂直偏转的曲线图。2. B模式：是一种亮度的模式。其图像由不同亮度的点所组成的直线构成。点的亮度代表接收到回声的振幅。通过连续扫描，二维的剖面图像不断地被更新，这就是实时B模式。探头换能器监视器Line 1 2 3 4 5 6 7 8 四、探头： 用于超声的探头也称为换能器，是用来产生和检测超声波的部件，即换能器既是发射器，也是接收器。它是超声设备最重要的部分。1. 结构： 详见右图所示。 其中：压电陶瓷发射/接收超声波；声透镜轴向 聚焦；背衬材料防止产生超声波反向振动； 2. 压电效应：是指具有压电特性的材料(陶瓷、石英) 在受到外界压力后，在其受压

4、端面产生电压；在其 端面施加交变电信号时，其端面会产生机械振动， 发出声波。3. 工作原理： 主机通过电缆在基元上施加电信号，使基元振动，发出超声波，超声波经物体反射作用在基元上，使基元两端产生电信号，通过电缆传送至主机处理、显示。 声透镜压电陶瓷(基元)背衬材料衬套电缆物体发射反射五、超声扫描方式：1. 概述：超声设备在医学临床上有多种诊断方式。目前主要采用以下的方式：凸阵：也称弯曲线阵，与线阵的区别在于 基元是弯曲的。用于腹部和妇产科。特点： 近、远场视野宽线阵：用于小器官、血管及术中。特点： 孔径大 近场视野宽 旁瓣影响小2. 电子扫描方式： 探头的许多基元通过电子控制产生扫描波束并且通

5、过延时线对波束进行聚焦。电子扫描方式机械扫描方式 特殊方式线阵机械扇扫斜向扫描凸阵（含微型凸阵）径向扫描梯形扫描相控阵扩大扫描向量扫描六、超声系统： 延时线路脉冲发射/接收 处理滤波器、对数放大器、时间增益控制 D S C数字扫描转换器监视器记录设备录像机 打印机 彩色打印机图象档案管理 存储硬盘、磁光盘主机探头探头显示器七、名词解释：通过窄孔径，在近场聚焦中场通过宽孔径，在远场聚焦对每一深度聚焦动态接收聚焦透镜焦点聚焦 发散1. 聚焦 许多超声设备都有调整聚焦的功能，对感兴趣的区域进行聚焦，从而使图象分辨率更高，图象更清晰。超声系统的几种聚焦方式：只在发射端聚焦（接收端：自动聚焦）：保持较高

6、的帧频发射和接收端聚焦：可使图象质量更好，但是帧频很低常用的聚焦方式：分段聚焦；动态聚焦；连续动态聚焦(CDF）2. 宽频及变频：5MHz5MHz传统探头宽频带探头频带宽度宽频变频有效地解决探头分辨率与穿透力的矛盾主机带宽探头带宽远场近场5MHz10MHz3. 帧频：帧频是指单位时间内获得图象的帧数。高帧频可以捕捉细小的信息。移动的物体低帧频高帧频宽频是指探头的工作频率范围比较宽。宽频带探头是实现变频的基础。变频是一种新技术：改变同一个探头的频率。若目标区域在近场，可以选用高频率；若目标区域在远场，可以切换到低频率。A little more thanhalfway between98 and

7、 99超过98度了!可能过正常值了!他发烧了98.698.698.698.6The Original MeasurementAfter Addition of Noise何为数字化?探头A/D处理器显示98.698.698.698.6探头A/D显示 处理器模拟:98.698.6 + ?双向数字化发射、接收超声信号首先经过A/D数字化转换器， 对发射，接收双方向进行处理数字化超声数字化:6. 分辨率 分辨率是指对两个靠近物体的识别能力，即对图象的区分。轴向（纵向）分辨率：是指沿超声波束轴方向上可区分的 两个点目标的最小距离。轴向分辨率由超声波束的波长所决定。一般来说，轴向分辨率为波长的2到4倍。

8、(发射带宽;频率；脉冲的长短）分辨率几何分辨率灰度分辨率轴向分辨率侧向分辨率 轴向分辨率高低 侧向分辨率高低侧向（横向）分辨率：是指对垂直于超声波束轴方向上可 区分的两个点目标的最小距离。侧向分辨率取决于超声波束的宽度和波束聚焦情况。（线密度聚焦；孔径)灰度（对比度）分辨率：是指对两个相似密度的物体的 识别能力。灰度分辨率几何分辨率平衡几何分辨率高灰度分辨率差B模式衰减： 在正常情况下，超声系统从近场接收到的回声信号比较强，从远场接收到的回声信号较弱，对于从近场到远场的图象，如果我们不对它进行调整，就无法看清这个图象。时间增益控制（TGC）： 为了使从近场到远场的图象质量更好，我们应该为每一深

9、度（分段）进行相应的时间增益控制调整。 通常如果病人较胖，则其远场图象会因为脂肪而产生较大的衰减而变暗，这时我们应增加其远场的TGC，如果病人比较年轻，则其近场图象会因为肌肉产生较大的衰减而变暗，这时应增加其近场的TGC。B模式增益（Gain）： 每个超声设备都有增益控制系统，增益用来调整监视器所显示的回波信号的大小。（类似收音机的volume音量键）增益低整个图象的亮度低，组织的亮度较低，噪声也低。增益高整个图象的亮度高，噪声水平也较高。动态范围： 动态范围可以用来调整灰阶范围的宽度。 小动态范围它可以显示小范围内的各部分之间的区别，这时的图象对比度强， 黑白分明，但是小动态范围会丢失信息。

10、 硬图象对比度强的图象，特别其边缘非常清晰。大动态范围它可以显示从小到大较宽范围内的信号，虽然它显示不出图 象的 微小差别，但是它很容易检测到整个范围的信号。这时图象的轮廓比较 模糊。 软图象轮廓模糊的图象，它可以显示较宽范围内的信息。八、多普勒（Doppler）： 多普勒技术在超声诊断中非常有价值。主要用于检测心脏、血管内血液的流向，流速及流量。主要包括以下三种：- 脉冲多普勒(PW) - 高脉冲重复频率多普勒(HPRF) - 连续波多普勒 (CW). - 单连续波多普勒 - 可控连续波多普勒TXMRCVRCV如果接收体向着振动源运动，则接收到的频率将高于发射频率。 如果接收体背着振动源运动

11、，则接收到的频率将低于发射频率。TXM1. 多普勒效应：振动源和接收体有相对运动时,所接收到的回声频率不同于振源所发射 的声频率,其差别与相对运动的速度有关,这就是多普勒效应。实验设计火车速度 = 40 MPH将校准过的声纳放在路轨旁和火车上训练有素的音乐观察员处在路轨旁和火车上2. 多普勒效应公式：2cos f。 C fV(cm/s)=V血流V (cm/s): 血流速度C (cm/s): 声速(1530m/s) (度): 血流与超声波束之间的夹角 f(Hz): 多普勒频移 f 。(Hz): 超声频率超声波束血管 角的调整：30 0.86633 0.839 3.2%cos 误差变化70 0.3

12、4273 0.292 17.1%夹角的最佳范围：3060脉冲多普勒的技术特点： 探头以短脉冲群方式发射超声，在发射间歇期，又用以接收回声信号。在间歇期，选择性接收所需要检测位置的信号，这种选择性定位接收能力称为距离选通（rang gating）或距离分辨能力（rang resolution），所需检测的区域称为取样容积（SV）。正常腹主动脉频谱显象举例多普勒频谱怎样用多普勒频谱判断血流的性质?层流：红细胞速度梯度小，运动方向一致，在多普勒频谱上显示位频谱窄，频谱波形规整，容易被自动包络，频谱与基线之间有比较明显的空窗，频谱信号音柔和有乐感。湍流：因红细胞运动速度梯度大，方向多变，显示为频谱宽，

13、频谱波形不够规整，不易被包络，频谱窗消失，频谱信号音粗糙刺耳。动脉血流：频谱呈脉冲波形，收缩期幅度大于舒张期，舒张期开始可能出现短暂的反向脉冲波形，频谱信号音呈明确的搏动音。静脉血流：频谱呈连续的有或无起伏的曲线，曲线起伏是由于呼吸是静脉压力的增大或减小所致。大的静脉如腔静脉更易出现频谱曲线的起伏。频谱信号音呈连续的吹风样或大风过境样声音。脉冲波多普勒技术有什么局限性?测量血流速度值的能力受脉冲重复频率（PRF)的限制。最大检测深度距离的限制。什么是高脉冲重复频率技术？是增大PRF的频率，用于脉冲多普勒，目的是扩大脉冲多普勒测量最大流速值的范围。什么是连续波多普勒？技术特点？其超声探头为两个晶

14、片，一个连续发射，一个连续接收回声信号。连续的发射和接收超声信号，因沿超声束内所有的回声信号都被接收，即红细胞的运动信息都被接收，缺乏距离选通定位能力，从理论上不存在PRF的限制，可以测的血流速度范围无限大，目前超声仪的连续波多普勒可测量的最大流速达10m/s3. 多普勒波的含义多普勒波包括以下含义(数据)速度速度范围（宽度）血流量大小血流方向一个心跳周期宽的速度范围逆流时间基准线慢快快迎向背向最高峰收缩舒张舒张结束4.彩色血流成像 彩色血流成像（CFM）是在二维声像图上叠加彩色实时血流显像。每一个彩色的点表示小区域内血液流量的平均值。不同的颜色代表血液流量的速度及检测方式的不同。通常，红色表

15、示迎向探头的血流方向，蓝色表示离向探头血流方向。 一个心跳周期宽的速度范围逆流时间基准线慢快快平均值CFM迎向背向色标彩色多普勒彩色多普勒使用与脉冲波相同的原理。仪器需要图象上许多点的多普勒信息。在每一点上，仪器要决定其平均速度。平均速度转换成彩色。红色表示正向，兰色表示负向。彩色成像与解剖图像上的彩色代表的是平均速度。声束的总体方向兰色表明血流背离声束，是从右到左的。红色表明血流冲向声束，是从左到右的。多普勒问题哪里的速度最高? A? B? C?ABC彩色多普勒技术：定义：以脉冲多普勒技术为基础，用运动目标显示器，自相关函数计算、数字扫描转换、彩色编码等技术，达到血流的彩色显像。种类：彩色多

16、普勒血流成像；彩色多普勒能量图；彩色多普勒速度能量图（方向性能量图）技术特点:1、颜色代表血流方向，红色代表血流朝向探头，蓝色背离探头。2、色调表示血流速度（平均速度）的快慢，色调越浓即彩色越明亮，表示流速越快，黯淡则流速慢。3、检测深度、成像帧频、可检测的流速最大值三者受制约，增加检测深度，成像帧频会降低，能检测的最大速度也下降。4、成像范围对帧频的影响，成像范围大，扫描线多，需处理的数据多，延长了成像时间，因而降低了帧频。5、色彩多普勒血流成像叠加于二维黑白灰阶图象上，也影响二维黑白灰阶图象，使其帧频降低。彩色多普勒血流成像技术在检测血流方面用途：1、显示出二维超声显像未检出的血管：如比较小 的血管常常不能显示其血管壁。2、鉴别二维超声显示的管道是否为血管：如有血流成像，就是血管，而非其他结构。例如：肝内胆管扩张与肝内血管鉴别。3、识别是动脉还是静脉。4、显示血流的走向，时相。5、反映血流的性质、流速的快慢。彩色多普勒能量图：主要取决于被取样中的流速相同的红细胞相对数量的多少，而不受超声入射角大小等因素的影响。1、对超声入射角的相对非依赖性2、能显示低能量、低流速的血流3、不能表示血流的方向4、不能标志血流速度的快慢。5、不能判断血流的性质如动脉、静