医学超声诊断仪器的调查分析报告

医学超声诊断仪器的调查分析报告超声成像物理基础：超声在均匀介质中传播时，不会发生反射。当介质的声阻抗发生变化时，超声就会在其界面发生反射。声阻抗变化越大，反射越强。由于超声在人体组织内的传播速度较低为1540m/s，所以可由同一换能器既发射超声又接收反射回波。现代电子技术可以区分来自不同深度的反射回波，从而使实现回波反射式超声成像仪成为了可能。目前使用的各种超声成像仪都是回波反射型的，显示的是人体组织的各界面对超声波的反射特征。各类型医学超声诊断仪器的基本概念、原理和功能：A型超声波诊断仪：1.1基本概念：利用脉冲回波法，应用超声在体内组织中幅度（能量衰减）变化的机理。将产生超声脉冲的换能器置于人体表面某一点上，声束射入体内，由组织界面返回的信号幅值，显示于屏幕上，屏幕的横坐标表示超声波的传播时间，即探测深度，纵坐标则表示回波脉冲的幅度（amplitude），故称Ａ型。1.2基本原理：用压电晶片作换能器，用重复频率1000～2000Hz的电脉冲激励发射换能器发射单声束。单声束进入人体后，体内组织界面产生反射。反射回波由同一发射换能器接收，将回波幅度转换成电信号，并进行性放大和检波，最后由阴极射线管(CRT)显示。1.3基本功能：A型超声波诊断仪可用于许多科室，其中最有代表性的应用是脑中线位置的测量。一般正常人脑中线位置通过颅骨的几何中心，最大偏差≤0.3cm。用双迹A型诊断仪测量若脑中线偏移>0.3cm，则应考虑有占位性病变。此法检查无痛苦，准确性高。图１A型显示图M型超声波诊断仪：2.1基本概念：M型超声成像诊断仪适用于对运动脏器，如心脏的探查。由于其显示的影像是由运动回波信号对显示器扫描线实行灰度调制，并按时间顺序展开而获得一维空间多点运动时序（motion-time）图，故称之为M型超声成像诊断仪，其所得的图像也叫作超声心动图。2.2基本原理：将回波强度加到显示器的控制极上作辉度调制，代表深度的时基线加到垂直偏转板上，而在水平偏转板上加一慢变化的时间扫描电压，使深度的时基线以慢速沿X方向移动，故静止目标的显示像是一条水平亮迹，摆动着的单Ｍ型显像为一正弦曲线。图２M型超声波诊断仪原理方框图图３心搏的M型超声影像2.3基本功能：M型超声成像诊断仪的主要特点是能测量运动器官，因此专用于心脏的各类疾病的诊断，如对心血管各部分大小、厚度的测量，心脏瓣膜运动状况的测量等。同时还可以输入心脏的其他有关生理信号，进行比较研究，如研究心脏各部分和心电图、心音图及心搏图之间的关系；研究心脏搏动和脉搏之间的关系等。另外还可以研究人体内其他各运动面的活动情况，因此可以用于对胎儿和动脉血管的搏动等的检测。B型超声波诊断仪：3.1基本概念：使探头发射超声波时，按一定模式在一个水平上扫描，以亮度等级显示回波幅度，令探头扫描与X轴扫描电压同步，就可获得人体组织的二维断层图像。B型超声诊断仪又称灰阶超声显像仪。它采用辉度调制（Brightnessmodulation）故称为B型，简称B超。3.2基本原理：由时序电路产生触发脉冲，使发射电路产生宽度为τ的一窄脉冲。窄脉冲激励换能晶片，使其产生超声波（频率f由晶片决定）进入人体。不同深度的反射回波按先后次序进入放大器，检波后成为视频信号，最后由显示器显示。3.3基本功能：大都采用了数字扫描变换技术，采用大规模数字存储器，将图像实时地，数字化地存入存储器中，并可同时从存储器读出图像再到显示器显示。由于回波信号数字化，仪器可具有记忆功能，可存储多幅图像。对图像进行各种处理（例如伪彩色显示），以利于诊断。也可使图像静止，即图像冻结。其扫描方式可分为：机械扇形扫描，相控阵扇形扫描，线阵扫描。图４腹部线形扫描断层影像图５心脏扇形扫描断层影像（四）超声多普勒诊断仪：4.1基本概念：超声多普勒诊断仪主要分为3种类型：即连续式超声多普勒成像诊断仪、脉冲式超声多普勒成像诊断仪及实时二维彩色超声多普勒血流成像诊断仪（即俗称的“彩超”或“彩色多普勒”）。4.2基本原理：利用声学多普勒原理，对运动中的脏器和血液所反射回波的多普勒频移信号进行检测并处理，转换成声音、波形、色彩和辉度等信号，从而显示出人体内部器官的运动状态。4.3基本功能：用于测量血管内的血流速度和血流量。由于血流中红血球等粒子速度的随机性，多普勒频移构成一个频谱，利用傅立叶变换，可分析多普勒频谱成分，不但可计算出血流速度，还可区分血流方向。而彩色多普勒将脉冲多普勒技术与二维（B型）实时超声成像和M型超声心动图结合起来，在直观的二维断面实时影像上，同时显现血流方向和相对速度，提供心血管系统在时间和空间上的信息。进而通过计算机的数字化技术和影像处理技术，使其在影像诊断仪器的构架上兼具了生理监测的功能，提供诸如血流速度、容积、流量、加速度、血管径、动脉指数等极具价值的信息。并且用不同的颜色表示血流方向，用颜色的深度表示血流速度，用色调的变化表示血流扰动情况。（五）三维超声诊断仪：三维超声成像技术是利用电子计算机将一系列一定规律采集的二维图像信息重建，从而构成三维图像，能提供更加丰富的三维空间信息，以弥补二维超声成像的不足。它将立体图象以投影图或透视图表现在平面上的显示方式，可从各个角度来观察该立体目标。各类型医学超声诊断仪器的比较：（一）A与M型超声波诊断仪的比较：1.M型和A型仪器的区别在于显示方式的不同：A型是幅度显示，即显示的是波形幅值的大小，其幅度的高低表示信号的强弱；而M超采用亮度显示，信号强时屏上显示光点亮，信号弱时光点就弱。2.在A型中，X轴方向代表着探测深度，而M超中Y轴方向代表声波对人体的探查深度。3.M超与A超相比，多出的最主要部分是慢扫描电路，这是与A超不同之处。（二）A与B型超声波诊断仪的比较：1.A型超声诊断仪是最早应用于临床的超声设备。由于B型诊断仪的出现，A型诊断仪已经面临被淘汰的边缘，目前只在脑中线测量等方面还在应用。但是A型诊断仪在组织的判别和确定（或称组织定征）、生物测量和生物组织检查方面都具有很高的准确性和特异性。目前只有几家国外厂家在生产标准化的A型诊断仪。2.B超将A超的幅度调制显示改为亮度调制显示。3.B超的Y轴位移代表声波向人体内的传播深度。4.在回波信号处理与图象处理各环节上，大部分的B超都应用了专门的数字计算机控制数字信号的存储与处理以及整个成像系统的运行，使图象质量大为提高。（三）Ｍ与B型超声波诊断仪的比较：1.M型反映的是一维空间中的动态信息，而B型反映的是二维空间的结构信息。2.M型X轴方向代表的是时间，而B型代表了空间的横向展开。3.Y轴方向都代表声波对人体的探查深度。4.来自人体回波的幅度大小都是以Ｙ轴扫描线上的亮度强弱来表示的。医学超声诊断仪器的产品介绍：（一）KX668系列

B型超声诊断仪：图６KX668-B（便携式）图７KX668-B（豪华型）图８KX668-B（智能型）图９KX668-B（精锐型）主要功能： KX668

B型超声诊断仪采用3.5MHz电子凸阵探头，采用可变孔径、动态变迹、多段电子聚焦、动态滤波、对数压缩、图像增强、行相关、幀相关、点相关、线性插值等多种图像处理技术；具有B型、4B、B/B型、B+M型、M型显像模式，在B型时具有×0.8、×1.0、×1.2、×1.5、×1.8、×2.0六种倍率;具有大容量128幅图像永久存储，256幅图像可供诊断后实时回放或逐幅图像查看;具有距离、面积、周长、心率、孕周（BPD、GS、CRL、FL、AC五种方式）等测量、计算功能;具有中英文转换、16种伪彩处理、实时时钟、病历编号、多种人体标记、全屏幕字符注释等多种注释功能；仪器采用大规模集成电路FPGA、大容量存储器、表面贴装技术等。

（二）西门子ACUSONX150彩色多普勒超声系统：图10ACUSONX150主要功能技术：◆X150不仅具有优秀的三维、彩色多普勒、频谱多普勒图像，还具有3—Scape实时三维成像技术如：THI组织谐波技术，SynAps综合孔技术等。◆完全数字化超声系统◆多声束形成器技术◆VirtualFormat梯形成像技术◆THI组织谐波技术◆TGO组织灰阶优化技术◆AutoColor自动彩色技术◆3—Scape实时三维成像技术◆DIMAQ-IP一体化超声工作站◆Quickset快速设置◆SynAps综合孔径技术提高了图像穿透和远场的分辨率，尤其对于体形较胖的病人，深部器官和组织也能获得优质的图像临床图像：图1127周胎儿轮廓图12嫁接血管的彩色多普勒血流图及其频谱医学超声诊断仪器的发展趋势：超声诊断仪器由于其价格比CT与MRI低廉，又具有无创伤和实时获得人体内组织图像特点，所以临床应用范围愈来愈广泛，世界范围总销售额增长预计将超过X线诊断装置。

近年来，国际上超声诊断仪器随着计算机、通信、微电子、图象等相关技术迅猛发展，日益精臻。世界上各主要超声诊断仪器厂家竞相推出代表自己先进水平的最新机型，推动了世界超声诊断仪器的技术水平不断发展。（一）超声换能器的发展：1.先进的医学超声换能器材料越来越多地采用复合材料来代替原来传统的压电陶瓷材料。有利于制成性能优良的超宽带换能器。2.微型超声换能器用于血管内超声成像。3.为了控制声束保持细窄的声束截面，在换能器阵元横向上再切割成几个可相位控制的小阵元，一般称为1.5D，2D等。4.高密度换能器随着全数字多声束形成技术发展，128，256、512阵元甚至1024阵元的换能器也相应问世，一方面支持系统多通道技术，另一方面增强系统侧向分辨力。5.各种腔内探头及手术探头随着超声诊断技术向全身扫描发展，大量介入式超声换能器如阴道、直肠、尿道、胃部、食道等超声探头，手术外科探头，及内窥式超声探头都已广泛应用于临床诊断。（二）全数字化超声诊断装置已成为潮流：近年来由于微电子技术发展，高速高精度A/D及ASIC器件问世，使得医学超声诊断仪器全数字化已成潮流。（三）新成像技术的发展：1.多普勒能量成像采用正交血流信号幅值平方和作为成像信息。适合于小血管的低速血流成像，但不能用于高速血流，一般也不能显示血流方向。2.多普勒组织成像（TissueDopplerImaging，简称TDI）可提供组织速度、加速度和能量反射三方面信息，在临床上用途较广泛。3.谐波技术和多普勒能量法成像结合，可获谐波多普勒能量图像，很适宜评价心肌血流灌注能力。谐波成像技术由于对探头要求比较高（倍频接收），另外通过FDA标准的造影剂也少，价格昂贵，虽尚在发展中，但今后会成为一种新的成像技术而逐步推广。（四）远程及联网超声图象工作站：随着信息高速公路浪潮涌起，医学远程诊断技术已在医学超声成像领域发展。最初是开发相应