超声基础09课件

1、超声基础目录:1) 什么是超声波?2) 超声成像原理及基础(B/M/CFM彩色/DOP多普勒)3) 超声系统组成 什么是超声波？什么是声波?- 在媒介中纵向传播的机械波。- 在媒介中周期变化的声压。声压时间/位置纵向波什么是超声波什么是超声波?频率 & 波长 C / f :波长, C:速率, f:频率传播速率 1530m/s 水中, 344m/s 空气中 (20C)频率超过20kHz什么是超声波0Hz 20Hz 20KHz1MHz 30MHz 400MHz 次声波 可听见声音 超声波 红外线 耳朵无损探伤 图像诊断 声学显微镜 声音频谱超声波频率和波长: C / f什么是超声波超声原理逆压电效

2、应正压电效应超声传播绕射声波在传播过程中，如遇到直径小于超声半个波长的障碍时，其声波会绕过障碍物而继续传播为绕射。散射如果界面的尺寸小于声束的直径，为小界面。入射超声遇到小界面时，发生散射现象。反射当声波从一种介质向另一种介质传播时，如果两者的声阻抗不同，就会在其分界面上产生反射，使一部分能量返回第一种介质。折射另一部分能量，穿过界面进入第二种介质，继续向前传播，方向发生改变，称折射。 超声成像的原理 -组织之间的界面反射 Hello!Hello!反射吸收散射衰 减反射散射吸收B Mode（灰阶模式）Ultrasound ImagingB 型 M - Mode (M型超声)RVIVSLVPWD

3、iastoleSystoleUltrasound ImagingM型多普勒效应当声源与声接收器之间有相对运动时，接收器所接收到的声波的频率就会发生改变，这种物理现象为多普勒效应。这种频率发生的改变叫频移。fd =2v coscf0多普勒效应fdf0vc接收与发射频率差移动速度声束与运动方向夹角声速发射频率多普勒超声类型频谱多普勒脉冲多普勒(pw)、连线多普勒(cw)彩色多普勒CDFI、CPI（PDI）取样容积PW的特点有一定的取样容积距离选通反映取样容积这一部分的血流状态测高速血流时频谱混叠现象脉冲多普勒(PW)脉冲多普勒:采用单个换能单元进行发射和接收脉冲波,发射和接收脉冲波期间有“间歇期”

4、优点：具备距离选通能力缺点：不能测量高速血流连续波多普勒（CW）连续波多普勒：采用两个换能单元，连续发射和接收超声波。优点：能够测量高速血流缺点：显示采样区域内所有的频移信 号，即不具备距离选通能力 彩色多普勒成像彩色编码技术红色：迎向探头；蓝色：背离探头绿色：血流的湍流程度血流速度与彩色的亮度成正比在黑白的二维图像上叠加彩色信息这幅图象是用彩色来表示平均速率。通常情况下的超声波束此区域为 红色, 所以流向超声波束的方向, 方向从左到右彩色多普勒成像 超声成像原理此区域为 蓝色, 所以背向超声波束的方向, 方向从右到左CDFI的特点取样框内的血流状态各点的血流方向和速度反映血流性质：层流、湍流

5、高速血流或湍流时出现五彩镶嵌CPI的特点取样框内的血流分布能观察低速血流无法判定血流方向和速度无法反映血流性质：层流、湍流3D腔内超声心肌声学造影（谐波）其它超声技术超声成像基础频率与分辨率较高的发射频率产生较短的声波，即波长短。高频信号的回声能产生较小的信号点和更高的结构分辨率，但其信号衰减快，故穿透力有限。低频信号波长较长，其信号衰减慢，能穿透较深组织，但分辨率相对高频率较差。低频是必要的，但与高分辨率相矛盾。低频高频分辨率更好穿透力：更强 频率越高，分辨率越高，穿透力越低； 频率越低，分辨率越低，穿透力越高 分 辨 率空间分辨率轴向/侧向分辨率对比分辨率时间分辨率分辨率的类型 轴向分辨率

6、沿声波发射方向能被分辨出的两点之间的最小距离 波长和脉冲长度影响轴向分辨率频率与分辨率的关系 轴向分辨率 较高的频率提供了较小的声波间隔（波长），从而产生较高的分辨率但穿透力较弱2.25 MHz5.0 MHz分辨率的类型侧向分辨率垂直于声束发射方向上能分辨出的两点之间的最小距离 声束的宽度影响侧向分辨率侧向分辨率侧向分辨率与扫描线的数量，探头的晶片数量及探头类型及形状有关。侧向分辨率侧向分辨率取决于探头的孔径或探头的透镜的长度大小。就象带有广角镜头照像机能拍出好的照片一样，宽孔径的探头对目标有更好的侧向解析力.分辨率的类型 对比分辨率能分辨出不同声波强度差别的能力 依赖于动态范围,压缩模式和质

7、子类型 分辨率类型 时间分辨率分辨快速运动时序的能力 由帧频决定gGEMS-C DDP-1 Traning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谐波成像改善和提高对比度增强横向分辨率减少模糊/多次反射 ABC发射基波接收信号 包含基波和谐波信号产生二次谐波信号采用 “二次谐波” 信号为图像提供更多的采样信息成像基础Rcv25410Harm.Step 2: 人体产生谐波FilterStep 3: 系统滤取原始信号2510ResultStep 4: 系统显示窄带谐波510窄带宽带Xmit25MHzStep1: 发射带宽谐波处理成像基础图像调节:TGC

8、随着超声穿透组织，信号逐渐衰减。时间增益补偿可以对特定深度的信号进行放大，从而保证整个图像有统一的增益设定。Attenuationwith depthTGCcompensation超声系统组成gGEMS-C DDP-1 Traning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、磁光盘主机探头超声诊断仪器的主要构成探头主机探头主机探头基本材料 透镜压电晶体 ( 基元 )电缆压电效应 声波形成 和 回波接收超声系统组成声束形成器（探头）声束形成器是超声的能量来源给探头晶片指令发射

9、不同的声波, 并且处理探头接收到的声波信号 是形成图像的主要部件 Digital BroadbandBeamformerScanhead 探 头探头/ 换能器发射：电能转换成声能- 逆压电效应接收：声能转换成电能- 正压电效应探头的基本组成压电晶片吸声背块匹配层导线声束形成器发射信号宽频带 接收信号 组织信息声束聚焦 应用时间延迟 声束偏转应用时间延迟声束形成器晶片时间延迟环路信号复合环路宽频及变频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5MHz10MHz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

10、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。gGEMS-C DDP-1 Traning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 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） 不同类型的探头线阵探头凸阵探头相控阵探头不同类型的探头 相控阵探头：(Phase probe)主要应用于心脏, 经颅检查。要求穿透力要好。对等间隔排列的多个阵元施加脉冲时间不同叠加声束的传播方向按一定规律自动改变方向不同类型的探头 凸阵探头: (Curve probe)主要主要应用于腹部,妇产科检查. 不同类型的探头