第七章超声波成像.ppt
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第一章第一章 概概 述述 声波的基本性质声波的基本性质 10 10-4 -4 10 100 0 10104 4 10 108 8 10 101212 • • • • •• • • • • 次声波次声波次声波次声波地震地震地震地震海啸海啸海啸海啸核爆炸核爆炸核爆炸核爆炸可闻声波可闻声波可闻声波可闻声波超声波超声波超声波超声波特超声波特超声波特超声波特超声波语言语言语言语言音乐音乐音乐音乐自然界自然界自然界自然界老鼠老鼠老鼠老鼠蝙蝠蝙蝠蝙蝠蝙蝠海豚海豚海豚海豚分子热振动分子热振动分子热振动分子热振动 第一章第一章 概概 述述 •医学超声学是一门将声学中的超声医学超声学是一门将声学中的超声（（ultrasoundultrasound）学与医学应用结合起来形）学与医学应用结合起来形成的边缘科学，也是生物医学工程学中重成的边缘科学，也是生物医学工程学中重要的组成部分。
医学超声影像仪器涉及到要的组成部分医学超声影像仪器涉及到微电子技术、计算机技术、信息处理技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术、声学技术及材料科学，是多学科边缘交叉声学技术及材料科学，是多学科边缘交叉的结晶，是理工医相互合作与相互渗透的的结晶，是理工医相互合作与相互渗透的结果迄今结果迄今超声成像与超声成像与X-CTX-CT、、ECTECT及及MRIMRI已已被公认为当代四大医学成像技术被公认为当代四大医学成像技术 一．医学超声发展简史一．医学超声发展简史 •19171917年，法国科学家年，法国科学家保罗保罗·朗之万朗之万首次使用由石首次使用由石英晶体制成的超声换能器，并发明了声纳，即声英晶体制成的超声换能器，并发明了声纳，即声探测与定位技术，被成功地用于探测水下潜艇探测与定位技术，被成功地用于探测水下潜艇2020世纪世纪3030年代，超声用于医学治疗和工业金属探年代，超声用于医学治疗和工业金属探伤，从而使超声治疗在医学超声中最先获得发展伤，从而使超声治疗在医学超声中最先获得发展 •19421942年，年，杜希克和费尔斯通杜希克和费尔斯通首先把工业超声探伤首先把工业超声探伤原理用于医学诊断。
用连续超声波诊断颅脑疾病原理用于医学诊断用连续超声波诊断颅脑疾病19461946年研究应用反射波方法进行医学超声诊断，年研究应用反射波方法进行医学超声诊断，提出了Ａ型超声诊断技术原理提出了Ａ型超声诊断技术原理 一．医学超声发展简史一．医学超声发展简史 •1958195819581958年，开始出现年，开始出现年，开始出现年，开始出现 “ “ Ｍ型超声心动图Ｍ型超声心动图Ｍ型超声心动图Ｍ型超声心动图 ” ” •50505050年代末期，连续波和脉冲波多普勒技术以及超年代末期，连续波和脉冲波多普勒技术以及超年代末期，连续波和脉冲波多普勒技术以及超年代末期，连续波和脉冲波多普勒技术以及超声显微镜问世在声显微镜问世在声显微镜问世在声显微镜问世在50505050年代，用脉冲反射法检查疾年代，用脉冲反射法检查疾年代，用脉冲反射法检查疾年代，用脉冲反射法检查疾病获得了很大成功病获得了很大成功病获得了很大成功病获得了很大成功 •1967196719671967年，实时Ｂ型超声成像仪问世，这是Ｂ型成年，实时Ｂ型超声成像仪问世，这是Ｂ型成年，实时Ｂ型超声成像仪问世，这是Ｂ型成年，实时Ｂ型超声成像仪问世，这是Ｂ型成像技术的重大进步。
像技术的重大进步像技术的重大进步像技术的重大进步60606060年代末，美、日均研制成年代末，美、日均研制成年代末，美、日均研制成年代末，美、日均研制成功压电高分子聚合物换能器功压电高分子聚合物换能器功压电高分子聚合物换能器功压电高分子聚合物换能器70707070年代，以年代，以年代，以年代，以B B B B超显示超显示超显示超显示为代表的超声诊断技术发展极为迅速，特别是数为代表的超声诊断技术发展极为迅速，特别是数为代表的超声诊断技术发展极为迅速，特别是数为代表的超声诊断技术发展极为迅速，特别是数字扫描变换器与处理器（字扫描变换器与处理器（字扫描变换器与处理器（字扫描变换器与处理器（DSCDSCDSCDSC与与与与DSPDSPDSPDSP）的出现，把）的出现，把）的出现，把）的出现，把B B B B超显示技术推向了以计算机数字影像处理为主导超显示技术推向了以计算机数字影像处理为主导超显示技术推向了以计算机数字影像处理为主导超显示技术推向了以计算机数字影像处理为主导的功能强、自动化程度高、影像质量好的新水平的功能强、自动化程度高、影像质量好的新水平的功能强、自动化程度高、影像质量好的新水平。
的功能强、自动化程度高、影像质量好的新水平 二、医学超声检测特点二、医学超声检测特点 •超声检测突出特点：超声检测突出特点：超声检测突出特点：超声检测突出特点：①①①①对人体无损伤，这也是对人体无损伤，这也是对人体无损伤，这也是对人体无损伤，这也是与Ｘ线诊断最主要的区别，适合于产科与婴幼与Ｘ线诊断最主要的区别，适合于产科与婴幼与Ｘ线诊断最主要的区别，适合于产科与婴幼与Ｘ线诊断最主要的区别，适合于产科与婴幼儿的检查；儿的检查；儿的检查；儿的检查；②②②②能进行动态连续实时观察在中能进行动态连续实时观察在中能进行动态连续实时观察在中能进行动态连续实时观察在中档以上的超声诊断仪，多留有影像输出接口，档以上的超声诊断仪，多留有影像输出接口，档以上的超声诊断仪，多留有影像输出接口，档以上的超声诊断仪，多留有影像输出接口，使影像易于采用多种形式（录像、打印、计算使影像易于采用多种形式（录像、打印、计算使影像易于采用多种形式（录像、打印、计算使影像易于采用多种形式（录像、打印、计算机存储等）留存及传输与交流；机存储等）留存及传输与交流；机存储等）留存及传输与交流；机存储等）留存及传输与交流；③③③③由于它可以由于它可以由于它可以由于它可以采用超声脉冲回声方法进行探查，所以特别适采用超声脉冲回声方法进行探查，所以特别适采用超声脉冲回声方法进行探查，所以特别适采用超声脉冲回声方法进行探查，所以特别适用于腹部脏器、心脏、眼科和妇产科的诊断，用于腹部脏器、心脏、眼科和妇产科的诊断，用于腹部脏器、心脏、眼科和妇产科的诊断，用于腹部脏器、心脏、眼科和妇产科的诊断，而对骨骼或含气体的脏器组织如肺部，则不能而对骨骼或含气体的脏器组织如肺部，则不能而对骨骼或含气体的脏器组织如肺部，则不能而对骨骼或含气体的脏器组织如肺部，则不能较好地成像，这与常规Ｘ线的诊断特点恰恰可较好地成像，这与常规Ｘ线的诊断特点恰恰可较好地成像，这与常规Ｘ线的诊断特点恰恰可较好地成像，这与常规Ｘ线的诊断特点恰恰可以互相弥补；以互相弥补；以互相弥补；以互相弥补；④④④④从信息量的对比上看，超声诊从信息量的对比上看，超声诊从信息量的对比上看，超声诊从信息量的对比上看，超声诊断仪采用的是计算机数字影像处理，目前较Ｘ断仪采用的是计算机数字影像处理，目前较Ｘ断仪采用的是计算机数字影像处理，目前较Ｘ断仪采用的是计算机数字影像处理，目前较Ｘ线胶片记录的影像信息量和清晰度稍低。
线胶片记录的影像信息量和清晰度稍低线胶片记录的影像信息量和清晰度稍低线胶片记录的影像信息量和清晰度稍低 三、医学超声设备的发展趋势三、医学超声设备的发展趋势 •9090年代，医学超声影像设备一方面是价格低廉的便携年代，医学超声影像设备一方面是价格低廉的便携式超声诊断仪大量进入市场，另一方面是向综合化、式超声诊断仪大量进入市场，另一方面是向综合化、自动化、定量化和多功能等方向发展介入超声、全自动化、定量化和多功能等方向发展介入超声、全数字化电脑超声成像、三维成像及超声组织定性不断数字化电脑超声成像、三维成像及超声组织定性不断取得进展取得进展 •在探头方面，新型材料、新式换能器不断推出，如高在探头方面，新型材料、新式换能器不断推出，如高频探头、腔体探头、高密度探头相继问世，进一步提频探头、腔体探头、高密度探头相继问世，进一步提高了超声诊断设备的档次与水平高了超声诊断设备的档次与水平 •总之，随着医学进步和超声技术的发展，多种新型的总之，随着医学进步和超声技术的发展，多种新型的医用超声设备将不断涌现医用超声设备将不断涌现2121世纪必将是医学超声技世纪必将是医学超声技术蓬勃发展、日新月异的新世纪！术蓬勃发展、日新月异的新世纪！ 第二章第二章 超声波的物理性质超声波的物理性质（一）超声波的概念（一）超声波的概念•1、振动频率在、振动频率在20000Hz以上的机械波称为以上的机械波称为超声波。
超声波•2、振动频率在、振动频率在20Hz～～20000Hz的机械波称的机械波称为可听声为可听声•3、振动频率在、振动频率在20Hz以上的机械波称为次声以上的机械波称为次声一、超声波的基本概念一、超声波的基本概念 第二章第二章 超声波的物理性质超声波的物理性质（二）超声波的特点（二）超声波的特点 1 1、超声可在气体、液体、固体等介质中传播超声可在气体、液体、固体等介质中传播 2 2、超声呈直线传播且能量容易会聚能量的会聚是通、超声呈直线传播且能量容易会聚能量的会聚是通 过聚焦来实现的过聚焦来实现的 3 3、电声转换容易且能量大其电声的转换是通过压电、电声转换容易且能量大其电声的转换是通过压电 材料来实现的材料来实现的 4 4、超声在传播过程中会产生反射、折射、散射、绕、超声在传播过程中会产生反射、折射、散射、绕 射、射、 干涉、共振等现象干涉、共振等现象 5 5、超声在产生、传播、接收与相互作用，相互影响因、超声在产生、传播、接收与相互作用，相互影响因 素多，故在超声成像过程中易形成伪像素多，故在超声成像过程中易形成伪像。
6 6、超声工作安静且危害少超声工作安静且危害少 第二章第二章 超声波的物理性质超声波的物理性质（三）振动与波动（三）振动与波动 振动是指质点在平衡位置上来回往复的运动；振动是指质点在平衡位置上来回往复的运动； 波动是指振动在介质中的传播（简称为波）波动是指振动在介质中的传播（简称为波） 波分为电磁波和机械波二大类，超声属于机械波波分为电磁波和机械波二大类，超声属于机械波; ; X X线属于电磁波线属于电磁波纵波：质点的振动方向与波传播方向一致的波纵波：质点的振动方向与波传播方向一致的波 横波：质点的振动方向与波传播方向垂直的波横波：质点的振动方向与波传播方向垂直的波在超声诊断中，声波在人体所有软组织中均以纵在超声诊断中，声波在人体所有软组织中均以纵波的形式传播，故诊断用超声都为纵波波的形式传播，故诊断用超声都为纵波 对于纵波对于纵波, ,等于两相邻密集点等于两相邻密集点( (或稀疏点或稀疏点) )间的距离间的距离, ,如图如图(a)(a)所示所示; ;对于横波对于横波, ,则是从一个波峰则是从一个波峰( (或波谷或波谷) )到相邻波峰到相邻波峰( (波谷波谷) )的距的距离离, ,如图如图(b)(b)所示。
所示 第二章第二章 超声波的物理性质超声波的物理性质（四）波长（四）波长 二、超声波的物理量二、超声波的物理量（一）声速（一）声速（一）声速（一）声速•超声在介质中单位时间传播的距离称为声速超声在介质中单位时间传播的距离称为声速 用用C C表示，单位表示，单位m m／／s s•1 1、不同频率的超声在相同介质中传播其声速相同不同频率的超声在相同介质中传播其声速相同•2 2、相同频率的超声在不同介质中传播其声速不同相同频率的超声在不同介质中传播其声速不同•3 3、超声在软组织（液体）中传播的速度约为、超声在软组织（液体）中传播的速度约为 1500m 1500m／／s s，在骨骼中传播的速度约为，在骨骼中传播的速度约为4080m4080m／／s s，， 在气体中传播的速度约为在气体中传播的速度约为330m330m／／s s•4 4、超声诊断仪测量病变的位置和大小就是以超声在人体、超声诊断仪测量病变的位置和大小就是以超声在人体 中传播的速度为依据的中传播的速度为依据的第二章第二章 超声波的物理性质超声波的物理性质 •（二）周期和频率（二）周期和频率1 1、周期：、周期：质点在平衡位置来回往复一次所质点在平衡位置来回往复一次所需的时间。
用需的时间用T T表示，单位是秒（表示，单位是秒（S S）•2 2、频率：、频率：质点在质点在1 1秒钟内完成全振动的次秒钟内完成全振动的次数用f f表示，单位是赫兹（表示，单位是赫兹（HzHz）•诊断用超声频率范围为：诊断用超声频率范围为：2.5MHz2.5MHz～～10 MHz10 MHz二、超声波的物理量二、超声波的物理量第二章第二章 超声波的物理性质超声波的物理性质 •（三）波长（三）波长超声在一个周期内（或一次全振动）所传播的距离超声在一个周期内（或一次全振动）所传播的距离超声在一个周期内（或一次全振动）所传播的距离超声在一个周期内（或一次全振动）所传播的距离 用用用用λλλλ表示各物理量之间的关系：表示各物理量之间的关系：表示各物理量之间的关系：表示各物理量之间的关系：• •1 1 1 1、超声在轴向上所能检出的病灶必须大于半个波长，故波长、超声在轴向上所能检出的病灶必须大于半个波长，故波长、超声在轴向上所能检出的病灶必须大于半个波长，故波长、超声在轴向上所能检出的病灶必须大于半个波长，故波长 越短其轴向分辨力越强越短其轴向分辨力越强。
越短其轴向分辨力越强越短其轴向分辨力越强• •2 2 2 2、波长越短，频率越高波长越短，频率越高波长越短，频率越高波长越短，频率越高• •3 3 3 3、超声频率越高所探测的组织深度就越浅超声频率越高所探测的组织深度就越浅超声频率越高所探测的组织深度就越浅超声频率越高所探测的组织深度就越浅• •结论：超声的频率越高其轴向分辨力越强，但其穿透力越弱结论：超声的频率越高其轴向分辨力越强，但其穿透力越弱结论：超声的频率越高其轴向分辨力越强，但其穿透力越弱结论：超声的频率越高其轴向分辨力越强，但其穿透力越弱二、超声波的物理量二、超声波的物理量第二章第二章 超声波的物理性质超声波的物理性质 •（四）声强（四）声强•声强是表示声的客观强弱的物理量声强是表示声的客观强弱的物理量, ,它用每它用每秒钟通过垂直于声波传播方向的秒钟通过垂直于声波传播方向的1 1平方厘米平方厘米面积的能量来度量面积的能量来度量•单位是焦耳／单位是焦耳／( (秒秒·平方厘米平方厘米) )［［J/(sJ/(s·cmcm2 2) )］ •声强与声源的振幅有关声强与声源的振幅有关, ,振幅越大振幅越大, ,声强也声强也越大越大; ;振幅越小振幅越小, ,声强也越小。
声强随着距声强也越小声强随着距离的增大而逐渐减弱离的增大而逐渐减弱二、超声波的物理量二、超声波的物理量第二章第二章 超声波的物理性质超声波的物理性质 （五）声阻抗（五）声阻抗（五）声阻抗（五）声阻抗•1、声阻抗：指介质的密度(ρ)与超声在介质中传播的速度(c)的乘积用Zs表示：Zs = ρ c •2、声阻抗差：指两种不同介质声阻抗的差值 通常情况下，反射系数满足以下关系式： 式中，z1和z2分别是两种介质的声阻抗，θi为入射角,θt为折射角•两种介质只要存在声阻抗差就可在界面上引起超声反射，声阻抗差越大，反射越强，则折射声能就越弱，反之亦然二、超声波的物理量二、超声波的物理量第二章第二章 超声波的物理性质超声波的物理性质 •三、超声波在介质中的传播特性三、超声波在介质中的传播特性 •基本概念：基本概念：•界面：指两种介质中的交界面界面：指两种介质中的交界面•界面的尺寸大于超声波长称为大界面；界面的尺寸大于超声波长称为大界面；•界面的尺寸小于超声波长称为小界面界面的尺寸小于超声波长称为小界面第二章第二章 超声波的物理性质超声波的物理性质 （一）超声波的反射（一）超声波的反射Z1Z2C1C2θiθtθr 1 1、概念：当入射声能遇到声阻、概念：当入射声能遇到声阻抗不同的两种介质的大界面时，抗不同的两种介质的大界面时，入射声能部分或全部返回原介质入射声能部分或全部返回原介质中传播的现象称为反射。
中传播的现象称为反射2 2、形成条件：、形成条件： 1 1）两种介质存在声阻抗差两种介质存在声阻抗差 2 2）大界面3 3、入射、反射和折射的关系：、入射、反射和折射的关系：入射声能＝反射声能＋折射声能入射声能＝反射声能＋折射声能4 4、、超声反射是形成人体内部组超声反射是形成人体内部组超声反射是形成人体内部组超声反射是形成人体内部组织结构图像的主要声学基础它织结构图像的主要声学基础它织结构图像的主要声学基础它织结构图像的主要声学基础它能获得人体内大结构的信息，用能获得人体内大结构的信息，用能获得人体内大结构的信息，用能获得人体内大结构的信息，用于医学诊断于医学诊断于医学诊断于医学诊断超声的入射、反射和折射超声的入射、反射和折射超声的入射、反射和折射超声的入射、反射和折射三、超声波在介质中的传播特性三、超声波在介质中的传播特性 Z2Z1Z3d超声透射示意图超声透射示意图超声透射示意图超声透射示意图Z1Z1Z1Z1代表第一层介质，代表第一层介质，代表第一层介质，代表第一层介质，Z2Z2Z2Z2代表代表代表代表第二层介质，第二层介质，第二层介质，第二层介质，Z3Z3Z3Z3代表第三层代表第三层代表第三层代表第三层介质，介质，介质，介质，d d d d代表第二层介质的代表第二层介质的代表第二层介质的代表第二层介质的厚度。
厚度概念：超声波通过界概念：超声波通过界面向深层传播的现象面向深层传播的现象称为透射称为透射三、超声波在介质中的传播特性三、超声波在介质中的传播特性 （二）超声波的透射（二）超声波的透射 （三）超声波的折射（三）超声波的折射•1 1 1 1、概念：穿过大界面的透射波发生声束前进方向、概念：穿过大界面的透射波发生声束前进方向、概念：穿过大界面的透射波发生声束前进方向、概念：穿过大界面的透射波发生声束前进方向的改变称为折射的改变称为折射的改变称为折射的改变称为折射•2 2 2 2、、、、产生条件：产生条件：产生条件：产生条件：（（（（1 1 1 1）两介质存在声阻抗差两介质存在声阻抗差两介质存在声阻抗差两介质存在声阻抗差 （（（（2 2 2 2）超声在两介质中传播的速度不同超声在两介质中传播的速度不同超声在两介质中传播的速度不同超声在两介质中传播的速度不同 （（（（3 3 3 3）大界面•3 3 3 3、折射各参数的关系：、折射各参数的关系：、折射各参数的关系：、折射各参数的关系：•（（（（1 1 1 1）入射声能＝反射声能＋折射声能）入射声能＝反射声能＋折射声能）入射声能＝反射声能＋折射声能）入射声能＝反射声能＋折射声能•（（（（2 2 2 2）入射角等于反射角。
入射角等于反射角入射角等于反射角入射角等于反射角•（（（（3 3 3 3））））三、超声波在介质中的传播特性三、超声波在介质中的传播特性 （四）超声波的衍射（绕射）（四）超声波的衍射（绕射）•超声波遇到界面的尺寸与超声波长相似的界面时，超声波遇到界面的尺寸与超声波长相似的界面时，超声能绕过该界面继续向前传播的现象称为绕射超声能绕过该界面继续向前传播的现象称为绕射超声在传播时，遇到与超声波波长近似或小于波超声在传播时，遇到与超声波波长近似或小于波超声在传播时，遇到与超声波波长近似或小于波超声在传播时，遇到与超声波波长近似或小于波长（小界面）的介质时，产生散射与绕射长（小界面）的介质时，产生散射与绕射长（小界面）的介质时，产生散射与绕射长（小界面）的介质时，产生散射与绕射绕射是超声绕过障碍物的边缘，继续向前传播绕射是超声绕过障碍物的边缘，继续向前传播绕射是超声绕过障碍物的边缘，继续向前传播绕射是超声绕过障碍物的边缘，继续向前传播三、超声波在介质中的传播特性三、超声波在介质中的传播特性 （五）超声波的散射（五）超声波的散射 超声散射示意图超声散射示意图超声散射示意图超声散射示意图 1 1、概念：超声波遇、概念：超声波遇到界面尺寸小于波长到界面尺寸小于波长的微粒时，能使微粒的微粒时，能使微粒振动而向四周辐射声振动而向四周辐射声能的现象称为散射。
能的现象称为散射2 2、产生条件：界面、产生条件：界面尺寸小于超声波长尺寸小于超声波长3 3、、超声散射是形成超声散射是形成人体内部组织结构图人体内部组织结构图像的另一个声学基础像的另一个声学基础它能获得人体内微细它能获得人体内微细结构的信息，用于医结构的信息，用于医学诊断三、超声波在介质中的传播特性三、超声波在介质中的传播特性 •结论结论:•利用超声的反射观察脏器的轮廓，利利用超声的反射观察脏器的轮廓，利用超声的散射弄清楚脏器内部的病变用超声的散射弄清楚脏器内部的病变三、超声波在介质中的传播特性三、超声波在介质中的传播特性 第三章第三章 超声多普勒现象超声多普勒现象（一）多普勒效应（一）多普勒效应•当声源与接收器之间出现相对运动时，接收的回当声源与接收器之间出现相对运动时，接收的回波频率与发射频率会发生改变，当它们相互靠近波频率与发射频率会发生改变，当它们相互靠近时，回波频率会升高，当它们彼此远离时，回波时，回波频率会升高，当它们彼此远离时，回波频率会降低，这种频率的差异称为频率会降低，这种频率的差异称为频移频移即多普勒即多普勒效应• •f0f0为波源的频率，为波源的频率，f f为接收回波的频率，为波源的为接收回波的频率，为波源的运动速度，运动速度， 为接收器的运动速度。
式中的为接收器的运动速度式中的 、、 在相互靠近时为正，彼此远离时为负在相互靠近时为正，彼此远离时为负l接收频率与发射频率之差称多普勒频移或差频接收频率与发射频率之差称多普勒频移或差频fdfd fd = f- f0 •当超声波碰到流向远离探头当超声波碰到流向远离探头当超声波碰到流向远离探头当超声波碰到流向远离探头血血液时液时液时液时( (发射波与发射波与发射波与发射波与血血液液液液流动方向同向）回波频率会降低；当超声波碰到流动方向同向）回波频率会降低；当超声波碰到流动方向同向）回波频率会降低；当超声波碰到流动方向同向）回波频率会降低；当超声波碰到流向探头的流向探头的流向探头的流向探头的血血液时（发射波与液时（发射波与液时（发射波与液时（发射波与血血液流动方向反向）液流动方向反向）液流动方向反向）液流动方向反向）会使探头接收的回声信号频率升高会使探头接收的回声信号频率升高会使探头接收的回声信号频率升高会使探头接收的回声信号频率升高一）多普勒效应（一）多普勒效应 （二）应用多普勒效应测定血流（二）应用多普勒效应测定血流•人体内流动血液中的红细胞在探头探查时相对探头人体内流动血液中的红细胞在探头探查时相对探头是运动的，它可产生多普勒效应，利用探头接收到是运动的，它可产生多普勒效应，利用探头接收到的多普勒频移信号就可测得人体内血流的速度。
的多普勒频移信号就可测得人体内血流的速度•入射超声频率为入射超声频率为f f0 0，反射超声频率为，反射超声频率为frfr，被检查目，被检查目标运动速度为标运动速度为v v，超声速度为，超声速度为c c，目标运动方向与入，目标运动方向与入射超声声束夹角为射超声声束夹角为θθ，则接收器接收到的反射超声，则接收器接收到的反射超声频移频移fdfd为：为：•由于由于c c、、f f0 0 、、θθ、是固定不变的（已知的），所以频、是固定不变的（已知的），所以频移移fdfd只与血流速度只与血流速度v v有关，因此只要检测出血流的有关，因此只要检测出血流的频移信号就能测出血流的速度，且频移越大，血流频移信号就能测出血流的速度，且频移越大，血流速度越快，频移越小血流速度越慢速度越快，频移越小血流速度越慢 多普勒效应多普勒效应多普勒效应多普勒效应 (Doppler effect) (Doppler effect) (Doppler effect) (Doppler effect) f fd d = │ f = │ f r r–f–fo o │ = ± │ = ± 2v ·f2v ·fo o Cos θ/ CCos θ/ C f f f fd d d d = ± = ± = ± = ± f f f fd d d d 为频移为频移为频移为频移,fo ,fo ,fo ,fo 为入射超声频率为入射超声频率为入射超声频率为入射超声频率V V V V 为血流速度为血流速度为血流速度为血流速度C C C C 为介质的声速为介质的声速为介质的声速为介质的声速CosθCosθCosθCosθ为血流方向与声束探测方向间的角度余弦为血流方向与声束探测方向间的角度余弦为血流方向与声束探测方向间的角度余弦为血流方向与声束探测方向间的角度余弦 第四章第四章 超声探测的物理基础超声探测的物理基础•一、超声的发射与接收一、超声的发射与接收（一）压电效应（一）压电效应•压电材料两端加电压就可出现振动（发射压电材料两端加电压就可出现振动（发射状态：即逆压电效应），压电材料接受声状态：即逆压电效应），压电材料接受声振动就能产生电信号（接收状态：即正压振动就能产生电信号（接收状态：即正压电效应），这种特性称为压电效应。
电效应），这种特性称为压电效应•具有压电效应的材料称为压电材料压电具有压电效应的材料称为压电材料压电材料在超声探头内称为压电晶片、压电振材料在超声探头内称为压电晶片、压电振子、压电元件等子、压电元件等 压电效应压电效应正压电效应正压电效应正压电效应正压电效应逆压电效应逆压电效应逆压电效应逆压电效应 •超声波超声波发射发射是利用压电晶体的是利用压电晶体的逆压电效应逆压电效应（即（即应用交变电压使压电晶体产生机械振动，振动应用交变电压使压电晶体产生机械振动，振动在弹性介质中的传播就形成超声波）；在弹性介质中的传播就形成超声波）；• 超声波超声波接收接收是利用压电晶体的是利用压电晶体的正压电效应正压电效应（即把超声反射波对压电晶体的机械压力转换（即把超声反射波对压电晶体的机械压力转换为电信号）为电信号）压电效应压电效应 （二）超声探头（二）超声探头• •具有发射超声和接收超声功能的装置称为探头，又称超声具有发射超声和接收超声功能的装置称为探头，又称超声具有发射超声和接收超声功能的装置称为探头，又称超声具有发射超声和接收超声功能的装置称为探头，又称超声 换能器由主体和壳体两部分组成。
换能器由主体和壳体两部分组成由主体和壳体两部分组成由主体和壳体两部分组成• •1 1 1 1、探头主体：、探头主体：、探头主体：、探头主体： （（（（1 1 1 1）压电晶片：探头的主要元件压电晶片：探头的主要元件压电晶片：探头的主要元件压电晶片：探头的主要元件 （（（（2 2 2 2）面材：指探头与人体组织的接触端，由环氧树脂制成面材：指探头与人体组织的接触端，由环氧树脂制成面材：指探头与人体组织的接触端，由环氧树脂制成面材：指探头与人体组织的接触端，由环氧树脂制成 （（（（3 3 3 3）背材（吸声块）：紧靠压电晶片，作用是吸收背向辐）背材（吸声块）：紧靠压电晶片，作用是吸收背向辐）背材（吸声块）：紧靠压电晶片，作用是吸收背向辐）背材（吸声块）：紧靠压电晶片，作用是吸收背向辐 射的声能，使其不再反射回压电晶片，以免影响压电射的声能，使其不再反射回压电晶片，以免影响压电射的声能，使其不再反射回压电晶片，以免影响压电射的声能，使其不再反射回压电晶片，以免影响压电 晶片的正常工作晶片的正常工作。
晶片的正常工作晶片的正常工作4 4 4 4）声隔离：用橡胶、尼龙、堵塞于压电晶片、背材和壳）声隔离：用橡胶、尼龙、堵塞于压电晶片、背材和壳）声隔离：用橡胶、尼龙、堵塞于压电晶片、背材和壳）声隔离：用橡胶、尼龙、堵塞于压电晶片、背材和壳 体之间，以消除其他结构对压电晶片工作的影响体之间，以消除其他结构对压电晶片工作的影响体之间，以消除其他结构对压电晶片工作的影响体之间，以消除其他结构对压电晶片工作的影响• •2 2 2 2、壳体：（、壳体：（、壳体：（、壳体：（1 1 1 1）外壳：指探头外层的保护壳，对探头内部）外壳：指探头外层的保护壳，对探头内部）外壳：指探头外层的保护壳，对探头内部）外壳：指探头外层的保护壳，对探头内部 元件起保护作用元件起保护作用元件起保护作用元件起保护作用• • （（（（2 2 2 2）电缆：将探头与超声诊断仪主机连为一）电缆：将探头与超声诊断仪主机连为一）电缆：将探头与超声诊断仪主机连为一）电缆：将探头与超声诊断仪主机连为一 体，进行电信号的传输。
体，进行电信号的传输体，进行电信号的传输体，进行电信号的传输 超声换能器超声换能器测厚探头测厚探头直探头直探头直探头直探头 超声换能器超声换能器 （三）超声场特性（三）超声场特性•1 1 1 1、超声场：指介质中超声所存在的空间范围超声场：指介质中超声所存在的空间范围超声场：指介质中超声所存在的空间范围超声场：指介质中超声所存在的空间范围 简称为声场简称为声场简称为声场简称为声场近场近场远场远场声轴声轴声束：从探头发出的集中在较小范围内的束状声波声束：从探头发出的集中在较小范围内的束状声波声束：从探头发出的集中在较小范围内的束状声波声束：从探头发出的集中在较小范围内的束状声波声轴：声束的中心轴线称为声轴，它代表了声束传播的主方向声轴：声束的中心轴线称为声轴，它代表了声束传播的主方向声轴：声束的中心轴线称为声轴，它代表了声束传播的主方向声轴：声束的中心轴线称为声轴，它代表了声束传播的主方向2 2 2 2、近场：靠近探头处声束平行不扩散称为近场近场：靠近探头处声束平行不扩散称为近场近场：靠近探头处声束平行不扩散称为近场近场：靠近探头处声束平行不扩散称为近场特点：近场的声压和声强变化较大，形成的图像易受干扰，特点：近场的声压和声强变化较大，形成的图像易受干扰，特点：近场的声压和声强变化较大，形成的图像易受干扰，特点：近场的声压和声强变化较大，形成的图像易受干扰， 不稳定，不能用于超声诊断。
不稳定，不能用于超声诊断不稳定，不能用于超声诊断不稳定，不能用于超声诊断3 3 3 3、远场：远离探头处声束开始扩散称为远场远场：远离探头处声束开始扩散称为远场远场：远离探头处声束开始扩散称为远场远场：远离探头处声束开始扩散称为远场特点：远场的声压和声强较平稳，形成的图像较稳定，可用特点：远场的声压和声强较平稳，形成的图像较稳定，可用特点：远场的声压和声强较平稳，形成的图像较稳定，可用特点：远场的声压和声强较平稳，形成的图像较稳定，可用 于超声诊断，其声能会不断减弱于超声诊断，其声能会不断减弱于超声诊断，其声能会不断减弱于超声诊断，其声能会不断减弱4 4 4 4、聚焦：把一定的声能集中到较小的空间范围内的方法称为、聚焦：把一定的声能集中到较小的空间范围内的方法称为、聚焦：把一定的声能集中到较小的空间范围内的方法称为、聚焦：把一定的声能集中到较小的空间范围内的方法称为聚焦包括电子聚焦和光学聚焦两种包括电子聚焦和光学聚焦两种包括电子聚焦和光学聚焦两种包括电子聚焦和光学聚焦两种 二、超声脉冲回波成像原理二、超声脉冲回波成像原理（一）脉冲回波成像的基本原理（一）脉冲回波成像的基本原理•向人体内发射一组超声脉冲，在传播过程向人体内发射一组超声脉冲，在传播过程中遇到组织和脏器界面时产生回波，接收中遇到组织和脏器界面时产生回波，接收回波并进行放大处理后，再发射下一组脉回波并进行放大处理后，再发射下一组脉冲，以此来得到人体内部组织结构信息的冲，以此来得到人体内部组织结构信息的声像图。
声像图根据脉冲发出、到达界面然后返回到探头经过根据脉冲发出、到达界面然后返回到探头经过根据脉冲发出、到达界面然后返回到探头经过根据脉冲发出、到达界面然后返回到探头经过的来回往返路程，得到声源至界面的距离的来回往返路程，得到声源至界面的距离的来回往返路程，得到声源至界面的距离的来回往返路程，得到声源至界面的距离L L L L：：：： L L L L= = = = ct ct ct ct / 2/ 2/ 2/ 2 （二）脉冲回波成像的工作参数（二）脉冲回波成像的工作参数•1 1 1 1、超声频率：指超声成像的工作频率，是超声成、超声频率：指超声成像的工作频率，是超声成、超声频率：指超声成像的工作频率，是超声成、超声频率：指超声成像的工作频率，是超声成像的主要参数目前诊断用超声的频率有：像的主要参数目前诊断用超声的频率有：像的主要参数目前诊断用超声的频率有：像的主要参数目前诊断用超声的频率有：2.0MHZ 2.0MHZ 2.0MHZ 2.0MHZ 、、、、2.5MHZ2.5MHZ2.5MHZ2.5MHZ、、、、3MHZ 3MHZ 3MHZ 3MHZ 、、、、3.5MHZ 3.5MHZ 3.5MHZ 3.5MHZ 、、、、5MHZ5MHZ5MHZ5MHZ、、、、 7.5MHZ 7.5MHZ 7.5MHZ 7.5MHZ 、、、、10MHZ 10MHZ 10MHZ 10MHZ 、、、、20MHZ20MHZ20MHZ20MHZ、、、、 40MHZ40MHZ40MHZ40MHZ。
最常用的是最常用的是最常用的是最常用的是3.5MHZ3.5MHZ3.5MHZ3.5MHZ•由于超声频率越高，分辨力越强，穿透力越弱，由于超声频率越高，分辨力越强，穿透力越弱，由于超声频率越高，分辨力越强，穿透力越弱，由于超声频率越高，分辨力越强，穿透力越弱，所以选择探头的原则为：探测深层组织选择低频所以选择探头的原则为：探测深层组织选择低频所以选择探头的原则为：探测深层组织选择低频所以选择探头的原则为：探测深层组织选择低频率探头；探测浅层组织选择高频率探头率探头；探测浅层组织选择高频率探头率探头；探测浅层组织选择高频率探头率探头；探测浅层组织选择高频率探头•2 2 2 2、作用距离（穿透深度）：、作用距离（穿透深度）：、作用距离（穿透深度）：、作用距离（穿透深度）：•指超声能够穿透并能显示回波图像的探测深度指超声能够穿透并能显示回波图像的探测深度指超声能够穿透并能显示回波图像的探测深度指超声能够穿透并能显示回波图像的探测深度 •3 3 3 3、脉冲重复频率（、脉冲重复频率（、脉冲重复频率（、脉冲重复频率（F F F F）和脉冲重复周期（）和脉冲重复周期（）和脉冲重复周期（）和脉冲重复周期（T T T T）：）：）：）：•（（（（1 1 1 1）脉冲重复频率）脉冲重复频率）脉冲重复频率）脉冲重复频率F F F F：指每秒钟脉冲重复出现的：指每秒钟脉冲重复出现的：指每秒钟脉冲重复出现的：指每秒钟脉冲重复出现的 次数。
次数•（（（（2 2 2 2）脉冲重复周期：指两个相邻脉冲前沿相隔的）脉冲重复周期：指两个相邻脉冲前沿相隔的）脉冲重复周期：指两个相邻脉冲前沿相隔的）脉冲重复周期：指两个相邻脉冲前沿相隔的 时间•4 4 4 4、脉冲宽度和间歇期：、脉冲宽度和间歇期：、脉冲宽度和间歇期：、脉冲宽度和间歇期：•（（（（1 1 1 1）脉冲宽度：指每个脉冲所持续的时间脉冲宽度：指每个脉冲所持续的时间脉冲宽度：指每个脉冲所持续的时间脉冲宽度：指每个脉冲所持续的时间•（（（（2 2 2 2）间歇期：指两个相邻脉冲之间的间歇时间间歇期：指两个相邻脉冲之间的间歇时间间歇期：指两个相邻脉冲之间的间歇时间间歇期：指两个相邻脉冲之间的间歇时间 又称为静止期又称为静止期又称为静止期又称为静止期 第五章第五章 超声成像系统超声成像系统•一、A型超声诊断仪（A超:幅度显示幅度显示）•A型超声诊断仪因其回波显示采用幅度调制型超声诊断仪因其回波显示采用幅度调制(amplitude modulation)而得名•A型显示是超声诊断仪最基本的一种显示方式，即在阴极型显示是超声诊断仪最基本的一种显示方式，即在阴极射线管射线管(CRT)荧光屏上，以横坐标（荧光屏上，以横坐标（X轴）代表被探测物体轴）代表被探测物体的深度，纵坐标（的深度，纵坐标（Y轴）代表回波脉冲的幅度，回波强则轴）代表回波脉冲的幅度，回波强则波幅高，回波弱则波幅低，无回波则无波形。
故可测得人波幅高，回波弱则波幅低，无回波则无波形故可测得人体脏器的厚度、病灶在人体组织中的深度以及病灶的大小，体脏器的厚度、病灶在人体组织中的深度以及病灶的大小，可在一定程度上对病灶进行定性分析可在一定程度上对病灶进行定性分析 •由于由于由于由于AA型显示的回波图，只能反映局部组织的回型显示的回波图，只能反映局部组织的回型显示的回波图，只能反映局部组织的回型显示的回波图，只能反映局部组织的回波信息，不能获得在临床诊断上需要的解剖图形，波信息，不能获得在临床诊断上需要的解剖图形，波信息，不能获得在临床诊断上需要的解剖图形，波信息，不能获得在临床诊断上需要的解剖图形，且诊断的准确性与操作医师的识图经验关系很大，且诊断的准确性与操作医师的识图经验关系很大，且诊断的准确性与操作医师的识图经验关系很大，且诊断的准确性与操作医师的识图经验关系很大，因此其应用价值已渐见低落，因此其应用价值已渐见低落，因此其应用价值已渐见低落，因此其应用价值已渐见低落，AA型超声诊断仪也型超声诊断仪也型超声诊断仪也型超声诊断仪也很少生产和使用了很少生产和使用了很少生产和使用了很少生产和使用了 二、二、M型超声诊断仪型超声诊断仪(运动显示运动显示)• M型超声成像诊断仪适用于对运动脏器，如心脏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辉度调制，并按时间顺序展开显示器扫描线实行辉度调制，并按时间顺序展开而获得一维空间多点运动时序（而获得一维空间多点运动时序（motion-time））图，故称之为图，故称之为M型超声成像诊断仪，其所得的图型超声成像诊断仪，其所得的图像也叫作超声心动图像也叫作超声心动图 M型超声诊断仪基本原理型超声诊断仪基本原理 • •MM型超声诊断仪采用辉度调制的方法，使深度方向所型超声诊断仪采用辉度调制的方法，使深度方向所型超声诊断仪采用辉度调制的方法，使深度方向所型超声诊断仪采用辉度调制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮点形式在显示器垂直扫描线上有界面反射回波用亮点形式在显示器垂直扫描线上有界面反射回波用亮点形式在显示器垂直扫描线上有界面反射回波用亮点形式在显示器垂直扫描线上显示出来，随着脏器的运动，垂直扫描线上的各点显示出来，随着脏器的运动，垂直扫描线上的各点显示出来，随着脏器的运动，垂直扫描线上的各点显示出来，随着脏器的运动，垂直扫描线上的各点将发生位置上的变动，定时地采样这些回波并使之将发生位置上的变动，定时地采样这些回波并使之将发生位置上的变动，定时地采样这些回波并使之将发生位置上的变动，定时地采样这些回波并使之按时间先后逐行在屏上显示出来。
按时间先后逐行在屏上显示出来按时间先后逐行在屏上显示出来按时间先后逐行在屏上显示出来 三、三、B型超声诊断仪（型超声诊断仪（B超超:剖面剖面显示显示））• 为了获得人体组织和脏器解剖影像，为了获得人体组织和脏器解剖影像，B型超声成像型超声成像仪问世，实现了对人体组织和脏器的断层显示仪问世，实现了对人体组织和脏器的断层显示 •虽然虽然B型超声成像诊断仪因其成像方式采用辉度调型超声成像诊断仪因其成像方式采用辉度调制制(brightness modulation)而得名，其影像所显而得名，其影像所显示的却是人体组织或脏器的二维超声断层图示的却是人体组织或脏器的二维超声断层图(或称或称剖面图剖面图)，对于运动脏器，还可实现实时动态显示，，对于运动脏器，还可实现实时动态显示，所以，所以，B型超声成像仪与型超声成像仪与A型、型、M型超声诊断仪在结型超声诊断仪在结构原理上都有较大的不同构原理上都有较大的不同•有线形扫描断层影像、扇形扫描断层影像之分有线形扫描断层影像、扇形扫描断层影像之分 B超扫描方式超扫描方式 A、、B、、M型基本原理型基本原理 四、四、D型超声（多普勒）诊断仪型超声（多普勒）诊断仪• D型超声成像诊断仪也即超声多普勒诊断仪，它型超声成像诊断仪也即超声多普勒诊断仪，它是利用声学多普勒原理，对运动中的脏器和血液是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，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。
示出人体内部器官的运动状态•超声多普勒诊断仪主要分为超声多普勒诊断仪主要分为3种类型：即连续式超种类型：即连续式超声多普勒成像诊断仪、声多普勒成像诊断仪、脉冲式超声多普勒成像诊脉冲式超声多普勒成像诊脉冲式超声多普勒成像诊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断仪及实时二维彩色超声多普勒血流成像诊断仪断仪及实时二维彩色超声多普勒血流成像诊断仪断仪及实时二维彩色超声多普勒血流成像诊断仪 脉冲式超声多普勒成像仪脉冲式超声多普勒成像仪 脉冲式超声多普勒成像仪脉冲式超声多普勒成像仪脉冲式超声多普勒成像仪脉冲式超声多普勒成像仪是以断续方式发射超声波信号，是以断续方式发射超声波信号，是以断续方式发射超声波信号，是以断续方式发射超声波信号，因此称为脉冲式它由控制电路来控制发射信号的产生因此称为脉冲式它由控制电路来控制发射信号的产生因此称为脉冲式它由控制电路来控制发射信号的产生因此称为脉冲式它由控制电路来控制发射信号的产生和选通回声信号的接收与放大，借助截取回声信号的时和选通回声信号的接收与放大，借助截取回声信号的时和选通回声信号的接收与放大，借助截取回声信号的时和选通回声信号的接收与放大，借助截取回声信号的时间段来选择测定距离，鉴别器官组织的位置。
由于发射间段来选择测定距离，鉴别器官组织的位置由于发射间段来选择测定距离，鉴别器官组织的位置由于发射间段来选择测定距离，鉴别器官组织的位置由于发射和接收的信号为脉冲式，可以由探头内的一个换能器来和接收的信号为脉冲式，可以由探头内的一个换能器来和接收的信号为脉冲式，可以由探头内的一个换能器来和接收的信号为脉冲式，可以由探头内的一个换能器来完成发射和接收双重任务，这对于简化探头结构，提高完成发射和接收双重任务，这对于简化探头结构，提高完成发射和接收双重任务，这对于简化探头结构，提高完成发射和接收双重任务，这对于简化探头结构，提高影像质量十分有益随着脉冲多普勒技术、方向性探测、影像质量十分有益随着脉冲多普勒技术、方向性探测、影像质量十分有益随着脉冲多普勒技术、方向性探测、影像质量十分有益随着脉冲多普勒技术、方向性探测、频谱处理和计算机编码技术的采用及发展，其可以多种频谱处理和计算机编码技术的采用及发展，其可以多种频谱处理和计算机编码技术的采用及发展，其可以多种频谱处理和计算机编码技术的采用及发展，其可以多种形式的诊断信息提供给医生，使其测量水平由定性迈向形式的诊断信息提供给医生，使其测量水平由定性迈向形式的诊断信息提供给医生，使其测量水平由定性迈向形式的诊断信息提供给医生，使其测量水平由定性迈向定量。
定量 实时二维彩色超声多普勒血流诊断仪实时二维彩色超声多普勒血流诊断仪• •实时二维彩色超声多普勒血流成像诊断仪是实时二维彩色超声多普勒血流成像诊断仪是实时二维彩色超声多普勒血流成像诊断仪是实时二维彩色超声多普勒血流成像诊断仪是8080年代后期心年代后期心年代后期心年代后期心血管超声多普勒诊断领域中的最新科技成果它将脉冲多血管超声多普勒诊断领域中的最新科技成果它将脉冲多血管超声多普勒诊断领域中的最新科技成果它将脉冲多血管超声多普勒诊断领域中的最新科技成果它将脉冲多普勒技术与二维（普勒技术与二维（普勒技术与二维（普勒技术与二维（B B型）实时超声成像和型）实时超声成像和型）实时超声成像和型）实时超声成像和MM型超声心动图型超声心动图型超声心动图型超声心动图结合起来，在直观的二维断面实时影像上，同时显现血流结合起来，在直观的二维断面实时影像上，同时显现血流结合起来，在直观的二维断面实时影像上，同时显现血流结合起来，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方向和相对速度，提供心血管系统在时间和空间上的信息方向和相对速度，提供心血管系统在时间和空间上的信息。
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，使其在影进而通过计算机的数字化技术和影像处理技术，使其在影进而通过计算机的数字化技术和影像处理技术，使其在影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，提供诸如血像诊断仪器的构架上兼具了生理监测的功能，提供诸如血像诊断仪器的构架上兼具了生理监测的功能，提供诸如血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、流量、加速度、血管径、动脉指数等极具价值的流速度、流量、加速度、血管径、动脉指数等极具价值的流速度、流量、加速度、血管径、动脉指数等极具价值的流速度、流量、加速度、血管径、动脉指数等极具价值的信息，这就是俗称的信息，这就是俗称的信息，这就是俗称的信息，这就是俗称的 “ “ 彩超彩超彩超彩超 ” ” 或或或或 “ “ 彩色多普勒彩色多普勒彩色多普勒彩色多普勒 ” ” （一）超声多普勒成像工作原理（一）超声多普勒成像工作原理•向人体发射频率固定的脉冲式或连续式超声，接收经运动目标的散射回波，从杂乱的回波信号中提取血流多普勒频移信号，经分析处理后显示出来。
A）多普勒频移信号的解调 由于接收器接收到的信号是所有运动目标的杂波信号，从复杂的杂波信号中提取出多普勒频移信号的过程称为多普勒频移信号解调 B B）多普勒频移信号的分析处理）多普勒频移信号的分析处理 经解调提取的多普勒频移信号必须经过分经解调提取的多普勒频移信号必须经过分析处理后才能以不同的方式显示出现析处理后才能以不同的方式显示出现 C C）多普勒频移信号的显示）多普勒频移信号的显示•多普勒频移信号的显示方式有多种，但主多普勒频移信号的显示方式有多种，但主要的有频谱显示和彩色血流显像显示要的有频谱显示和彩色血流显像显示•* *频谱显示：包括脉冲多普勒超声显像仪和频谱显示：包括脉冲多普勒超声显像仪和连续多普勒超声显示仪连续多普勒超声显示仪•* *彩色血流显示：将流动的血液着有不同的彩色血流显示：将流动的血液着有不同的颜色 （二）频谱显示（二）频谱显示--频谱分析频谱分析（1）横坐标代表频移时间（即血流持续的时间）， 纵坐标代表频移幅度（血流速度大小）中间的水 平轴线为基线2）频移方向（即血流方向）：基线以上的频移信号为正，表示血流朝向探头，基线以下的频移信号为负，表示血流背离探头。
3）频移强度：以频谱的亮度表示反映探测声束内具有相同流速的红细胞数量的多少相同流速的红细胞数量越多，频谱的亮度越亮，相同流速的红细胞数量越少，频谱亮度越暗4）频谱离散度：以频谱曲线在垂直方向上的宽度表示代表某一瞬间探测声束内红细胞速度分布范围的大小速度分布范围越大，频谱则越宽；速度分布范围越小，频谱则越窄 频率-时间显示（频谱显示型）•（（（（1 1）频移时间：横坐标代表血流持续的时间）频移时间：横坐标代表血流持续的时间）频移时间：横坐标代表血流持续的时间）频移时间：横坐标代表血流持续的时间s s；；；；•（（（（2 2）频移幅度：纵坐标代表血流速度的大小，）频移幅度：纵坐标代表血流速度的大小，）频移幅度：纵坐标代表血流速度的大小，）频移幅度：纵坐标代表血流速度的大小，单位为单位为单位为单位为m·s-1m·s-1（速度）或（速度）或（速度）或（速度）或kHzkHz（频移）；（频移）；（频移）；（频移）； （三）（三）彩色多普勒彩色多普勒--彩色血流显示彩色血流显示•血流的彩色多普勒显示方法（血流显像分析）血流的彩色多普勒显示方法（血流显像分析）（（1 1）血流方向）血流方向•红色表示朝向探头的正向血流；蓝色表示远离探红色表示朝向探头的正向血流；蓝色表示远离探头的负向血流。
头的负向血流2 2）血流速度）血流速度•以彩色信号色调的明暗来表示血流速度的快慢以彩色信号色调的明暗来表示血流速度的快慢速度越快则色调越亮，速度越慢则色调越暗速度越快则色调越亮，速度越慢则色调越暗3 3）流速的离散度）流速的离散度•1 1、离散度小，表现为色调纯净的红色或蓝色离散度小，表现为色调纯净的红色或蓝色•2 2、离散度大，则在原色调的基础上加上绿色离散度大，则在原色调的基础上加上绿色 第六章第六章 超声图像质量超声图像质量•一、超声图像质量评价一、超声图像质量评价•（一）超声探测的分辨力（一）超声探测的分辨力（一）超声探测的分辨力（一）超声探测的分辨力•超声分辨力可分为基本分辨力（空间分辨力）和超声分辨力可分为基本分辨力（空间分辨力）和超声分辨力可分为基本分辨力（空间分辨力）和超声分辨力可分为基本分辨力（空间分辨力）和图像分辨力（细微分辨力和对比分辨力）图像分辨力（细微分辨力和对比分辨力）图像分辨力（细微分辨力和对比分辨力）图像分辨力（细微分辨力和对比分辨力）•1 1 1 1、基本分辨力：指超声能够分辨最小病变的能力基本分辨力：指超声能够分辨最小病变的能力基本分辨力：指超声能够分辨最小病变的能力。
基本分辨力：指超声能够分辨最小病变的能力可分为轴向分辨力和横向分辨力可分为轴向分辨力和横向分辨力可分为轴向分辨力和横向分辨力可分为轴向分辨力和横向分辨力1 1 1 1）轴向分辨力：指超声能够分辨声束轴线方向上）轴向分辨力：指超声能够分辨声束轴线方向上）轴向分辨力：指超声能够分辨声束轴线方向上）轴向分辨力：指超声能够分辨声束轴线方向上两点之间最小距离的能力轴向分辨力的强弱与两点之间最小距离的能力轴向分辨力的强弱与两点之间最小距离的能力轴向分辨力的强弱与两点之间最小距离的能力轴向分辨力的强弱与超声的波长和脉冲宽度有关，波长越短，脉冲宽超声的波长和脉冲宽度有关，波长越短，脉冲宽超声的波长和脉冲宽度有关，波长越短，脉冲宽超声的波长和脉冲宽度有关，波长越短，脉冲宽度越小则轴向分辨力越强则对小病灶的显示率度越小则轴向分辨力越强则对小病灶的显示率度越小则轴向分辨力越强则对小病灶的显示率度越小则轴向分辨力越强则对小病灶的显示率就越高 •（（2 2）横向分辨力：指超声能够分辨垂直于）横向分辨力：指超声能够分辨垂直于声束轴线短轴方向上两点之间最小距离的声束轴线短轴方向上两点之间最小距离的能力•横向分辨力的强弱与声束的厚薄有关。
声横向分辨力的强弱与声束的厚薄有关声束越薄，横向分辨力越强，则其图像上反束越薄，横向分辨力越强，则其图像上反映的切面情况越真实；声束越厚，横向分映的切面情况越真实；声束越厚，横向分辨力越弱，则其图像上出现伪像的机会越辨力越弱，则其图像上出现伪像的机会越多 •2 2 2 2、图像分辨力、图像分辨力、图像分辨力、图像分辨力•指超声对图像显示的层次感和清晰程度包括细指超声对图像显示的层次感和清晰程度包括细指超声对图像显示的层次感和清晰程度包括细指超声对图像显示的层次感和清晰程度包括细微分辨力和对比分辨力微分辨力和对比分辨力微分辨力和对比分辨力微分辨力和对比分辨力•（（（（1 1 1 1）细微分辨力：指超声对细微结构的显示能力细微分辨力：指超声对细微结构的显示能力细微分辨力：指超声对细微结构的显示能力细微分辨力：指超声对细微结构的显示能力其细微分辨力的强弱与超声频率有关，频率越高，其细微分辨力的强弱与超声频率有关，频率越高，其细微分辨力的强弱与超声频率有关，频率越高，其细微分辨力的强弱与超声频率有关，频率越高，细微分辨力越强，则图像显示越清晰，质量越好细微分辨力越强，则图像显示越清晰，质量越好。
细微分辨力越强，则图像显示越清晰，质量越好细微分辨力越强，则图像显示越清晰，质量越好•（（（（2 2 2 2）对比分辨力：指能显示具有不同灰阶细微差）对比分辨力：指能显示具有不同灰阶细微差）对比分辨力：指能显示具有不同灰阶细微差）对比分辨力：指能显示具有不同灰阶细微差别，但回声相似的结构的能力对比分辨力的强别，但回声相似的结构的能力对比分辨力的强别，但回声相似的结构的能力对比分辨力的强别，但回声相似的结构的能力对比分辨力的强弱与仪器的动态范围有关，动态范围越大，对比弱与仪器的动态范围有关，动态范围越大，对比弱与仪器的动态范围有关，动态范围越大，对比弱与仪器的动态范围有关，动态范围越大，对比分辨力越强，则其显示的图像层次就越丰富分辨力越强，则其显示的图像层次就越丰富分辨力越强，则其显示的图像层次就越丰富分辨力越强，则其显示的图像层次就越丰富 •（二）超声图像质量的评价（二）超声图像质量的评价• 主要是通过轴向分辨力、厚度分辨力以主要是通过轴向分辨力、厚度分辨力以及细微分辨力和对比分辨力等对超声显示及细微分辨力和对比分辨力等对超声显示的图像进行综合性评价的图像进行综合性评价 复习题复习题复习题复习题•1、、声速声速：： 声波在介质中单位时间内传播的距离声波在介质中单位时间内传播的距离,称为声速。
称为声速用符号用符号c表示表示,单位为单位为m／／s(米／秒米／秒)对于纵向传播的平面对于纵向传播的平面波波,其声速为其声速为 c= k / ρ ，式中，式中: ρ 为介质密度，为介质密度，k为介质的体为介质的体积弹性模量积弹性模量 •2、波长、波长: 在一个周期内在一个周期内,声波所传播的距离就是一个波长声波所传播的距离就是一个波长,用用λ表示对于纵波表示对于纵波,等于两相邻密集点等于两相邻密集点(或稀疏点或稀疏点)间的距间的距离•3、在超声诊断中，声波在人体所有软组织中均以（纵波）、在超声诊断中，声波在人体所有软组织中均以（纵波）的形式传播，故诊断用超声都为（纵波）的形式传播，故诊断用超声都为（纵波）•4、波长、波长λ、声速、声速c与频率与频率f之间满足以下关系：之间满足以下关系： λ ＝＝c/f • 5、声强、声强: 声强是表示声的客观强弱的物理量声强是表示声的客观强弱的物理量,它用每秒钟它用每秒钟通过垂直于声波传播方向的通过垂直于声波传播方向的1平方厘米面积的能量来度量平方厘米面积的能量来度量,它的单位是焦耳／它的单位是焦耳／(秒秒·平方厘米平方厘米)［［J/(s·cm 2 )］。
］ •6、、声阻抗声阻抗：： 声阻抗是描述弹性媒质传播声波的一个物理声阻抗是描述弹性媒质传播声波的一个物理量对于各向同性的均匀媒质中来说量对于各向同性的均匀媒质中来说,媒质中某点有效声压媒质中某点有效声压P与振动质点速度有效值与振动质点速度有效值V之比称为声阻抗之比称为声阻抗,用用Zs表示：表示： • Zs = P／／V= ρ c •7、超声波：频率高于、超声波：频率高于20000赫赫的声波•8、、压电效应是压电效应是：机械能与电能相互转换的物理现象机械能与电能相互转换的物理现象• 正压电效应正压电效应：对晶体两端施加压力或拉力时，晶体两侧表：对晶体两端施加压力或拉力时，晶体两侧表面会出现异名电荷产生电场分布效应面会出现异名电荷产生电场分布效应•逆压电效应：逆压电效应：当晶体的两端施加一交变电场时，晶体厚度当晶体的两端施加一交变电场时，晶体厚度有所改变，即晶体沿着电轴方向出现压缩或拉伸有所改变，即晶体沿着电轴方向出现压缩或拉伸•9、目前所用超声诊断仪多应用超声脉冲回波技术，将接收、目前所用超声诊断仪多应用超声脉冲回波技术，将接收到的回波信号、经过放大并显示在显示屏上。
根据显示的到的回波信号、经过放大并显示在显示屏上根据显示的方式不同，分为方式不同，分为A（（Amplitude）型、）型、M（（Motion）型、）型、B（（Brightness）型及）型及D（（Doppler）型）型已为临床广泛应用已为临床广泛应用•10、凡超声束所遇界面的直径大于超声波波长（称大界面）、凡超声束所遇界面的直径大于超声波波长（称大界面）时，产生（时，产生（反射与折射）反射与折射）•11、凡超声束遇到与超声波波长近似或小于波长（小界面）、凡超声束遇到与超声波波长近似或小于波长（小界面）的介质时，产生（的介质时，产生（散射与绕射散射与绕射） •12、、利用超声的反射观察脏器的轮廓，利用超声的散射弄利用超声的反射观察脏器的轮廓，利用超声的散射弄清楚脏器内部的病变清楚脏器内部的病变•13、、多普勒效应多普勒效应：声源和接收体作相对运动时，接收体在：声源和接收体作相对运动时，接收体在单位时间内收到的振动次数（频率），除声源发出者外，单位时间内收到的振动次数（频率），除声源发出者外，还由于接收体向前运动而多接收到振动，即收到的频率增还由于接收体向前运动而多接收到振动，即收到的频率增加了。
相反，声源和接收体作背离运动时，接收体收到的加了相反，声源和接收体作背离运动时，接收体收到的频率就减少，这种频率增加和减少的现象称为多普勒效应频率就减少，这种频率增加和减少的现象称为多普勒效应•14、、接收频率与发射频率之差称多普勒频移或差频接收频率与发射频率之差称多普勒频移或差频fd •15、、超声脉冲回波成像原理：超声脉冲回波成像原理：利用超声波在传播路径上遇利用超声波在传播路径上遇到不均匀介质界面发生反射特性向人体内发射超声脉冲，到不均匀介质界面发生反射特性向人体内发射超声脉冲，超声遇到人体组织和脏器界面时即有反射回波，检测回波超声遇到人体组织和脏器界面时即有反射回波，检测回波信号并接收放大和处理，最后在显示器上显示信号并接收放大和处理，最后在显示器上显示•为分清回波的个数和发射的先后，使用脉冲波束来照射，为分清回波的个数和发射的先后，使用脉冲波束来照射，即每发射一个脉冲就收到几个回波，称脉冲回波法即每发射一个脉冲就收到几个回波，称脉冲回波法 •16、、多普勒频移（多普勒频移（Fd）与发射频率（）与发射频率（fo）、血流速度）、血流速度（（V）、超声束与血流间夹角（）、超声束与血流间夹角（θ）的余弦成正比，与声速）的余弦成正比，与声速（（C）成反比，）成反比，公式为：公式为：( ) 式中式中Fd、、cosθ均可测得，均可测得，fo及及C为已知，可以计算出为已知，可以计算出V。
•17、、超声诊断仪的类型超声诊断仪的类型：：A型超声诊断仪（幅度显示）；型超声诊断仪（幅度显示）； M型超声诊断仪（运动显示）；型超声诊断仪（运动显示）； B型超声诊断仪（切面显型超声诊断仪（切面显示）；示）； 彩色多普勒超声诊断仪彩色多普勒超声诊断仪 •18、、超声图像的纵向分辨力、横向分辨力的定义超声图像的纵向分辨力、横向分辨力的定义•（（1）纵向分辨力（轴向）：在声束轴线方向上对前后相）纵向分辨力（轴向）：在声束轴线方向上对前后相邻两点的的分辨能力纵向分辨力主要取决于超声脉冲的邻两点的的分辨能力纵向分辨力主要取决于超声脉冲的脉冲宽度脉冲宽度τ τ愈小则纵向分辨力愈高愈小则纵向分辨力愈高• （（2）横向分辨力：与声束轴线垂直的横向平面上两点的）横向分辨力：与声束轴线垂直的横向平面上两点的分辨能力与声束直径或宽窄有关波束的直径越细，能分辨能力与声束直径或宽窄有关波束的直径越细，能分辨的尺度越小，横向分辨力越高图像质量主要取决于分辨的尺度越小，横向分辨力越高图像质量主要取决于横向分辨力，横向分辨力好，图像细小结构显示清楚，信横向分辨力，横向分辨力好，图像细小结构显示清楚，信息量多 谢谢！ 。
