B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解

第二章Ｂ超基本原理与性能指标1医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第1页§2.1超声诊疗仪普通介绍超声成像技术概述

超声成像技术适用人体区域2医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第2页临床超声波诊疗技术基于回波扫描技术基于多普勒效应技术基于透射法技术3医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第3页超声回波一个经典超声回波应包含大界面反射波和小粒子散射波两种成份。反射回波：超声成像位置信息；

超声反射成像机制散射回波：被测介质结构信息。

散射波场

4医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第4页超声诊疗成像基本原理

1.基于几个假定为前提（人体中近似成立）声束在介质中沿直线传输；在各种介质中声速均匀一致；各种介质中介质对超声波吸收系数均匀一致。5医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第5页2.脉冲回波测距理论基础回波强度则反应界面性质，回波信号时间反应了界面位置。依据不一样界面回波时间t能够计算出各个界面与换能器之间距离l。6医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第6页3.超声诊疗仪器功效模块

探头发射时钟统计接收显示7医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第7页超声诊疗仪分类按图像信息获取方法分类

反射法超声诊疗仪多普勒法超声诊疗仪透射法超声诊疗仪8医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第8页按图像信息显示成像方法分类

A型（AmplitudeModulation）

M型（Motion-time）

广义B型（BrightnessModulation）

B型，P型，BP型，C型、F型、超声全息9医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第9页按超声波束扫描方式分类

低速（手动）扫描高速机械线性扫描高速机械扇形扫描高速电子线性扫描高速电子扇形（相控阵）扫描

10医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第10页A型超声诊疗仪幅度调制（

Amplitudemodulation）11医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第11页1.诊疗基础

人体脏器、组织其正常与异常物理性质及结构不一样，形成对应超声界面。这些界面会对超声产生规律反射回波。2.工作原理

脉冲回波理论

12医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第12页3.显示方式

横坐标为时间轴，代表被探测物体深度；纵坐标代表回波脉冲幅度。13医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第13页4.临床应用

适合用于医学各科检验

，其中应用最多是对肝、胆、脾、眼、肾、子宫等探测。

5.缺点

只能反应局部组织回波信息；诊疗准确性与操作医师识图经验关系很大。

14医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第14页M型超声诊疗仪辉度调制、时间动态显示（

Motion-Time）15医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第15页1.诊疗基础

探头位置固定，脏器有规律收缩和舒张，脏器各层组织和探头距离便产生节律性改变，伴随水平方向时间慢扫描，便把心脏各层组织回声展开成曲线。16医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第16页2.显示方式反射回波幅度，经过辉度调制，用亮点形式

；纵坐标代表发射界面深度；横坐标代表扫描时间信号。A-modedisplayTime–motiondisplay17医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第17页3.工作原理

与A超比较，有三个方面特点

：

深度扫描信号加在y轴偏转板上，回波信号距顶部距离表示被探查组织界面深度。辉度调制，亮点强弱代表回波信号幅度。增加一个时间扫描信号发生器，它产生信号加在x偏转板上。18医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第18页4.临床应用

适合用于人体中运动脏器，如心脏、胎儿胎心、动脉血管等功效检验含有优势，并可进行各种心功效参数测量，如心脏瓣膜运动速度、加速度等。

5.缺点

不能取得解剖图像，不适合用于静态脏器。

19医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第19页为了取得人体组织和脏器解剖影像，继A型超声诊疗仪应用于临床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超声成像仪又先后问世，因为它们一个共同特点是实现了对人体组织和脏器断层显示，通常将这类仪器称为超声断层扫描诊疗仪。20医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第20页B型超声诊疗仪辉度调制（

Brightnessmodulation）21医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第21页1.诊疗基础

能够得到解剖图

分析：

外形边界回声、内部回声、后方回声比邻关系活动度、活动规律硬度、排空功效

22医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第22页2.显示方式

二维图像，辉度调制方式显示反射回波幅度，横坐标代表探头扫描距离，纵坐标代表产生回波界面深度。

23医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第23页3.工作原理

应用回声原理，探头发射声束必须进行扫查，逐次得到不一样位置深度方向全部界面回波，以得到人体切面声像图。24医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第24页4.扫描方式

线扫探头发射超声束在水平方向上以快速电子扫描方法，逐次取得不一样位置深度方向全部界面反射回波，得到由超声声束扫描方向决定垂直平面二维断层图像。25医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第25页扇扫

改变探头角度使超声束指向方位快速改变，取得被探测方向不一样深度全部界面反射回波，得到一副由探头摆动方向决定垂直扇面二维超声断层图像。26医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第26页5.临床应用

适合用于观察腹部脏器，如肝、胆、脾、肾、子宫检验。扇扫断层B超尤为适合用于对心脏检验，也能够对运动脏器实时动态显示。27医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第27页P型超声诊疗仪辉度调制，平面目标显示，PPI（planepositionindication）。可视为一个特殊B型显示。1.特点

探头发射超声波束采取圆周扫描方式进行探查。

28医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第28页2.工作原理

换能器作旋转运动显示器上光点从屏中心向屏周围作径向扫描，径向扫描线逐次改变方向，与换能器同时地作旋转。29医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第29页3.显示方式

4.临床应用

适合用于探头插入体腔内检验。如：对肛门、直肠内肿瘤、食道癌及子宫颈癌检验，亦可用于对尿道、膀胱检验。30医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第30页31医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第31页C型超声诊疗仪辉度调制特定深度扫描（

Constantdepthscope）1.特点

显示是某一深度上一个切面图像32医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第32页2.显示方式

横坐标、纵坐标代表平面x，y轴方向长度，深度信息在图像中不表现。

33医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第33页3.工作原理

扫描设计：水平x方向上采取同B超一样电子扫描，水平y方向上经过机械方法移动探头。

34医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第34页距离控制：经过调整距离选择开关开通时间，来控制同一深度回波信号被接收显示。3.F型

显示方式原理同C型。距离选择开关开通时间不是一个常数，而是一个线性变量或者为一非线性函数，则取得深度切面图在z方向为一斜面或为一曲面声像图。35医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第35页C和F型显示，可观察肿瘤扩大范围。尤其是F型显示，可从三维角度去观察体内组织及病变情况。4.临床应用36医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第36页§2.2B型超声诊疗仪了解B超工作原理，关键是各种超声扫描制式。扫描制式声束擦过某剖面过程称为扫描。37医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第37页B超分类波束控制波束扫描制式成象手动式低速任意静态声象机械式低速线性扫描弧形扫描径向扫描复合扫描静态声象高速扇形扫描径向扫描线性扫描实时声象电子式高速线性扫描扇形扫描实时声象38医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第38页1.简单扫描制式线扫

b.扇扫39医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第39页c.弧形扫

d.径向扫

40医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第40页2.机械扫描和电子扫描机械扫描借助电机带动换能器摆动或旋转，同时位置感测器连续检测换能器瞬时取向，并产生位置信号，使显示器扫描线有对应取向

。

41医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第41页电子扫描用电子方式控制多元换能器阵实现扫查

。

电子线扫（linearscan）相控阵扇形扫描（phasedscan）42医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第42页诊疗用B型超声波探头43医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第43页2.2.1手动式B型超声诊疗仪手持探头运动位置检测器位置电压控制显示44医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第44页1.位置信号系统机械结构：双联臂结构；井字结构。

位置调准电路：由电位器组完成，伴随换能器位置改变，电位器组阻值随之改变，产生对应电压信号。45医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第45页2.特点

优点：扫描范围大，线数高，图像轮廓清楚等。

缺点：手动控制波束扫描，成像速度低，普通需数十秒。

3.临床应用

适合用于扫描静止脏器，惯用于腹部、妇产科和眼科等方面检验。46医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第46页2.2.2高速机械扇形扫描B超1.特点

超声波束以扇形方式扫查，不受透声窗口限制而保持较大扫查范围。

2.方法摆动式扇扫B超仪旋转式扇扫B超仪47医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第47页摆动式扇扫B超仪

结构简单，只需一个晶片与一个驱动机构，但它视场有限。结构壳体摆动激励电机支点换能器扇形齿轮48医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第48页机械扇扫B超仪原理框图49医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第49页简单计算脉冲重复频率每帧扫描线帧频摆动次数关系例：脉冲重复频率4kHz，帧频20帧/秒，则每帧扫描线为多少？摆动次数为多少？200根，20次/秒50医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第50页旋转式扇扫B超仪结构依据要求简单计算转速。51医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第51页特点：

优点：体积小，马达单方向旋转，扫描均匀，噪音和振动都很小，其寿命远较摆动式长。

缺点：所用晶片一致性要求高。52医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第52页2.2.3高速电子线扫B超

线阵：将许多声学上相互独立压电振子成一线排列。

电子线扫：用电子开关切换接入发射/接收电路振子，使之分时组合轮番工作

，组合是探头一侧向另一侧次序进行且每次仅有接入电路振元组被激励，产生合成超声波束发射并接收。53医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第53页1.电子线扫B超原理54医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第54页2.电子开关控制扫描方式控制探头中振子投入工作次序和方式。直接影响到扫描线数。常规扫描

隔行扫描飞越扫描半间距扫描

变孔径扫描微角扫描波束扫描制式55医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第55页常规扫描56医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第56页半间距扫描57医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第57页微角扫描扫描方向A1A2B1B258医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第58页2.2.4高速电子扇扫B超（相控阵）

采取多阵元换能器并对全部振元激励脉冲进行相位控制，实现合成波束扇形扫描，声束很轻易经过小窗口透入人体内

。59医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第59页1.相控阵扫描原理

同相激励60医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第60页相控发射波束（正偏）61医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第61页相控发射波束（反偏）62医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第62页τ：延时等时间差θ：波束偏转角d：振元间距离c：声速，取1540米/秒

2.延时与偏向角关系：63医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第63页3.仪器组成与工作原理产生延迟参数N个等值时差触发信号偏向角参数发生器相控信号发生器发送聚焦激励单元产生聚焦延迟激励脉冲64医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第64页电子聚焦相控阵中波束偏转与波束聚焦结合使用，就能够取得既偏转又聚焦波束。65医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第65页4.电子扇扫与机械扇扫比较机械扇扫电子扇扫波束很好柱状波束波束副瓣较大性能灵敏度及分辨力较高分辨力低控制电路简单复杂成本低高探头体积重量较大，运行噪声强，寿命短重量轻，工艺难度大，没有机械噪音，寿命长。透声窗口大小66医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第66页§2.3B超性能指标参数分类技术参数

设计者、开发者必须了解一类参数。使用参数使用者、选购者必须了解一类参数。67医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第67页技术参数1.超声工作频率

（Frequency）实际辐射超声波频率。频率选择横向分辨力探测深度B超仪器工作频率在0.5~15MHz。68医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第68页2.脉冲连续时间（Pulsewidth）探头受电激励后产生超声振动时间。

69医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第69页影响纵向分辨力

脉冲宽度大，纵向分辨力降低。70医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第70页影响近距离回波分辨

为相邻回波最小可辨距离，它与发射脉冲连续时间及声速相关。连续时间声速最小可辨距离分辨力71医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第71页影响脉冲连续时间原因超声工作频率探头阻尼特征激励脉冲宽度B超发射脉冲宽度小于0.2us。72医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第72页3.脉冲重复频率（Pulserepetitionfrequency,PRF）每秒钟重复发射超声脉冲次数。决定最大探测距离fc——为脉冲重复频率73医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第73页影响原因

最大探测距离

帧频

线密度B超脉冲重复频率通常在2k～4kHz之间。74医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第74页4.分辨力

成像系统分辨空间尺度能力，用两回声点之间最小可辨距离表示。

纵向分辨力（轴线分辨力、距离分辨力）横向分辨力75医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第75页纵向分辨力受哪些原因影响？发射超声频率声波纵向分辨力极限为声波半波长；脉冲连续时间脉冲连续时间越短，纵向分辨力越高；

系统整体性能增益被测介质特征76医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第76页横向分辨力受哪些原因影响？声束宽度

横向分辨力计算：当前利用聚焦声束，横向分辨力可达2mm以下。联络半扩散角表示式P13式1-3077医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第77页显示器性能显示器扫描线宽度是横向分辨力上限

。而扫描线受声速和光点大小限制。

系统动态范围78医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第78页5.探测深度

仪器发射超声波束可穿透并能显示回声图像被测介质深度。

受哪些原因影响？接收系统灵敏度及动态范围工作频率

发射功率影响

79医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第79页6.灰阶级

接收机显示器辉度显示能力

。灰阶级越高，显示回声图像层次感强，图像清楚度越高。

灰阶处理：压缩无用灰度级信息，保留并扩展含有诊疗意义微小灰度差异，使图像质量得到改进。80医学课件B超的基本原理与性能指标主题讲座医学知识讲解第80页7.聚焦方式