超声基础ppt课件.ppt

1、,A/D,010111010110101011010,Phase,Frequency,Amplitude,超声诊断仪器的构成,超声是一种声波,什么是声波?,声波是能量通过介质传播的一种机械振动的过程,什么是超声波?,频率超过人听力范围的波为超声波 大于20,000 Hz (hertz) 诊断用超声 波长小于空气粒子的波, 其使用 人体组织为传播媒介, 通过分析 波在人体内传播时的回波信号 来协助诊断,如何描述超声,速度 频率 波长 振幅 强度 周期,频率 (),每秒钟振动的次数: 单位 - Hz 红色代表一个周期(介质粒子完成一次震动所需要的时间),Time,波长(),声波震荡一个周期所传播的

2、距离为波长,Distance,Distance,振幅(Amplitude),声波传播过程中质子震动的最远距离 即为波的振动高度,强度(Intensity),声波内任意点在指定时间的能量 也可以为声波的高度所代表,动态范围(Dynamic Range),最大回波信号强度与最小回波信号强度之比 最小 = 血液的红细胞 最大 = 空气 与组织的界面,动态范围的单位,分贝,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(声波在传播过程中沿传播方向的能量逐渐损失的过程),Specular,Rayleigh,衰减与反射,可以产生伪像 胆石后的声影 囊性结构后方的

3、回波增强 曲线性结构后方的声影,衰减与反射,可以产生伪像 胆石后的声影 囊性结构后方的回波增强 曲线性结构后方的声影,分 辨 率,系统分辨的能力 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 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,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,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,频率和分辨率,频率影像图像质量 频率越高,

4、 波长越短 波长越短, 轴向分辨率越好 因此, 理想状态下,探头频率越高图像分辨率越好,频率和穿透力,频率越高, 在人体内的穿透能力越低 频率越低,穿透能力越好,这就是超声成像过程中的挑战!,因此-,高频探头分辨率好,但穿透力差(e.g. CL15-7) 频率低的探头穿透力好但分辨率稍差 (e.g.C5-2),频 带 宽,频带宽为探头发射频率的范围,5MHz,12 MHz,7.5 MHz,频 带 宽,宽频探头即应用全部发射频率成像的探头 窄频探头在成像过程中只使用部分发射频率成像,HDI 数字化声束形成器,RF Sig. Proc. Module,Cineloop Memory,信号处理,信号

5、采集,显示,Control,Video Bus,Control Bus,Echo Detect. Module,Doppler Module,Color Flow Module,Scan Convert Module,M-mode Module,Video Output Module,System CPU,超声系统的组成,Display,探头,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,不同类型的探头,线阵探头 对等间隔排列的多个阵元同时施加脉冲激励 叠加声束的传播方向和探头表面垂直 凸阵探头

6、 -排列和发射处于线阵和相控阵探头之间 相控阵探头 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,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。 多以P加频带宽为序号. 如P4-2,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. 多以C加频带宽为序号，如C5-2,不同类型的探头,线阵探头: (Linear probe) 主要应用于表浅或小器官检查。 多以L加频带宽为序 号，如L12-5。也可用 探头宽加频率如L1038,声束形成器,声束形成器是超声的能量来源 给

7、探头晶片指令发射不同的声波, 并且接收探头接收到的声波信号 是形成图像的主要部件,HDI Digital Broadband Beamformer,Scanhead,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 相控阵发射 彩色声束 多普勒声束 数字化声束 计算机处理和显示,声束形成器,声束形成器,时间延迟环路完成声束聚焦和偏转,脉冲波超声,脉冲回波模式 探头发射脉动的超声波 这些超声波在人体内不同的组织和器官内传播 反射波信号为探头接收并被主机处理 代表了反射信号的图像形成在监视器上,图像的形成,图像由显示线组成 每个显示线和探头的阵子数相关 每幅图像中

8、的显示线越多,线密度越高,图像越细腻,但需要更高的处理能力,帧频,帧频是每秒可以显示的图像的帧数 单位 FPS或 Hz 与深度,线密度,聚焦度有关,实 时 成 像,帧频刷新大于人眼可以分辨的速度 对于快速运动的结构要求高帧频显示,部分回波信号的图像显示,强回声 = 白色光点组成 膈肌,胆囊, 骨骼 弱回声 = 灰色光点组成 大部分固体组织或器官或较浓稠的液体 无回声 = 黑色光点组成 囊腔内的液体, 膀胱, 血液,二维图像/灰阶图像,只利用反射回波信号来形成图像的技术 主要显示结构及其改变 多以黑白灰来显示不同强度的回波信号,与二维成像同时应用的成像模式,多普勒成像 M-型 谐波成像模式(处理

9、特殊信号而 得到的二维图像),与二维成像同时应用的成像模式,频谱多普勒用来定量检测血流组织(或人体内流动的组织) 彩色多普勒或能量多普勒用来观察血流(或人体内流动的组织) M-型是应用一种曲线测量心脏结构的运动 谐波模式为接收回波信号中二倍于发射频率的信号,主要作用为去除噪音,频谱多普勒成像,多普勒效应 脉冲多普勒 脉冲宽度:1-3s；脉冲间隔:200-900 s 距离分辨率很好 连续多普勒 发射连续不断的声波信号 速度分辨率很高,fd =,2vcos,c,f0,彩色多普勒成像,彩色多普勒 在黑白的二维图像上叠加彩色信息 自相关技术得到所有红细胞的平均速度 彩色编码技术 彩色显示器 红色：迎向

10、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 用于医学诊断二十余年,能量多普勒成像,能量多普勒（能量图） 1993年 多普勒信号的能量曲线 多普勒信号幅度的平方 AUC：取样容积内的RBC多普勒散射能量的总和 入射角可改变曲线形态，但AUC不变 彩色编码技术 在黑白的二维图像上叠加彩色信息,能量多普勒成像,能量多普勒 优势 DR提高1015dB S/N增加，敏感性增加 相对角度非依赖性 适用于 检测低速血流 连续显示迂曲的细小血管分布 器官和肿瘤的血供,能量多普勒成像,能量多普勒 劣势 对组织运动过于敏感，闪烁明显 无定量手段 临床应用 肾脏 妇产科 胎儿和幼儿 小器

11、官，软组织，肿瘤，肌肉的血供,超声的临床应用领域,适用于： 软组织 实质性或液性脏器 不适于： 含气性脏器 骨骼 新的技术使超声应用领域不断扩大,超声的临床应用领域,器官的形态学 器官的血流动力学 器官的组织和细胞病理学 病变的早期诊断 病变的疗效观察 病变的预后 术中的监测 介入性治疗,谐波的产生,基波在人体内传播时, 因组织的弹性而发生了相位及波长的改变, 畸变为另外完全不同的多组新波, 我们称其为谐波. 而将二倍于基波频率的协波称为二次谐波,组织谐波的产生,声压,波形,声压大的部分传播的快,声压低的部分传播的慢,深度,正在传播的波,传播后畸变的波,折返噪音,Transducer,Rib,Rib,Transducer,Rib,Rib,产生折反,.disappear,接收的信号,传播的信号,声场,谐波处理后,谐波处理后,近场伪像,声场,Clean image,Distorted sound beam,接