超声波原理医疗超声基础.ppt
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深圳迈瑞生物医疗电子深圳迈瑞生物医疗电子股份股份有限公司有限公司 超声影像发展50年代 A型、M型超声仪70年代 灰阶实时超声（B型） 双功能超声仪（ B型+频谱）80年代 彩色多普勒超声仪 （ B型+ 彩色+频谱）90年代 新技术 （超声造影、谐波成像、 超高频探头、三维超声等） 常见超声成像模式•A型 ：信号显示为振幅高低不同的波型 •M型：以灰阶亮度显示界面回声的强弱，同时在 时间轴上展开以显示这些光点的运动轨迹， 反映一维（线）上组织结构和运动信息•B型 ：显示辉度不同的点状回声，而组成图象 •D型：多普勒成像，彩色血流成像 A型超声示意图型超声示意图距离距离振幅振幅A A型超声实例型超声实例A＝amplitude Ｍ型（超声扫描法）v机理：以单声束取样，获得活动界面回声v特点：一维－时间运动曲线图v用途：分析心脏和大血管的运动幅度 M M型曲线图型曲线图 Ｂ型超声显象v机理： 不同的光点反映回声变化， 用切面显示正常组织与异常组织 v特点：二维断面图像，实时显示，直观 彩色多普勒血流•机理：多普勒原理，在二维图像基础上叠加彩色血流的信息。
•特点：可以检测血流、脏器血液灌注、鉴别诊断等 •应用范围：消化系统，心血管系统，妇产科，外科学，眼科学，神经学，泌尿科，皮肤病学……•优势：应用广泛，无创伤，操作简便，费用低，实时显像…… 什么是超声波 •超声波是声波，一种机械波•超声的频率、声速和波长 ：c=f·λ•频率超出了人耳听觉的上限20，000Hz•医用频率1—20MHz(常用2.5 —5MHz)•人体软组织平均声速为：1540m/s pressuretimePeriod 声波的传播 声音与听觉 超声的物理特性⒈ 指向性⒉ 反射、折射、散射和绕射⒊ 吸收与衰减⒋ 分辨力与穿透力⒌ 多普勒效应 超声的三个基本物理参数频率( f): 声波每秒振动次数，Hz波长(λ): 声波在一个振动周期内所通过的距离，mm声速(C): 声波在介质中每秒传播的距离，m/sＣＣ=f ×λλC（（m/s））人体软组织声速平均为人体软组织声速平均为1540m/s1540m/s 频率越高，周期越短频率越高，周期越短频率越高，波长越短频率越高，波长越短 超声波的反射和折射反射 1.声阻抗(z)=介质密度(ρ)×声速(c) △Z＞0.1%即可产生反射 2.声阻抗差大，反射强折射 两种介质内声速不同可产生 折射现象 结果：导致入射声束的偏转 人体组织的声学特征无回声 （无反射型）—胆汁、尿液、血液低回声 （少反射型）—肝、脾强回声 （多反射型）—血管壁、结石极强回声（全反射型）—肺、胃肠道 回声类型肝肝胆汁胆汁胆囊壁胆囊壁 超声波的散射超声波的散射 遇界面远小于波长的微小粒子遇界面远小于波长的微小粒子或者粗糙的或者粗糙的界面界面，，超声波将产生散射，人体内的散射源超声波将产生散射，人体内的散射源为红细胞和脏器内的细微结构。
为红细胞和脏器内的细微结构 超声波的绕射超声波的绕射 目标大小约为目标大小约为1 1～～ 2λ2λ或稍小，超声波将或稍小，超声波将绕过该靶目标继续前进，很少发生反射绕过该靶目标继续前进，很少发生反射 超声波的吸收与衰减v声衰减定义： 是指声能随着传播距离而减弱的现象 衰减量=频率×深度v频率高，衰减重 原因：吸收损耗、声束扩散、反射和折射 人体组织器官的声阻抗组织器官 密 度 g/cm3声 速 m/s声阻抗（×105 瑞利）大 脑 1.0381540 1.588脂 肪0.95514761.410 软 组 织 1.01615001.590肌 肉1.07415681.648肝 脏1.05015701.648血 液 1.05515701.656 颅 骨1.65833605.570肺及肠腔气体0.001293320.000428 超声波的分辨力与穿透力v频率高，分辨好，穿透差v频率低，分辨低，穿透强v对应的临床应用：检测浅表器官，采用高频探头检测深部脏器，采用低频探头 多普勒效应声源与接收体之间的相对运动引起声波频率发生改变的现象，频率的变化称为频移fdfd = f`- f0 = Vcosθf0/c f0 为入射超声频率 f` 为回声频率 V 为物体的运动速度 C 为声速 cosθ为运动方向与声束方向间的夹角 超声诊断仪组成•探头-超声换能器•基本电路部分：通常由主控电路、发射电路、高频信号放大电路、视频信号放大和扫描发生器组成 •显示部分•用户控制部分 探头-超声换能器 •超声诊断仪的探头里安装着具有压电效应性质的晶体片。
能将电能转变为声能，又能将声能转变为电能•医用超声诊断仪探头有多种形式，基本结构一致根据需要功能不同，超声频率，外形不同 常用探头 超声扫查方式示意图超声扫查方式示意图线阵型线阵型扇型扇型凸弧型凸弧型 主机 逆压电效应示意图逆压电效应示意图+ + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + ++--+发发射射超超声声 正压电效应示意图正压电效应示意图+ + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + +正压正压负压负压接收超声接收超声 Contrast, resolution, SNR •Contrast–Ability of distinguish an object from background (DI/I)•Resolution–The small distance between two points that can be imaged•Signal to noise ratio (SNR)–S/sI, (S = measured signal s = noise standard deviation) –Similarly CNR = DI/sIDII B型超声的分辨力 •轴向分辨力：超声束轴线上，能分辨两点间的最小距离。
与波长有关只有当两点距离大于波长的1/2时，超声才能分别产生两个回声•侧向分辨力：垂直于轴线平面上，能分辨相邻两点间的最小距离与超声束直径有关，只有当超声束直径小于两点距离时，才能把这两点显示出来•横向分辨力：又称厚度分辨率与侧向分辨力在一平面上，是相互垂方向轴线上的分辨力•时间分辨力：帧频，显示图象的实时程度 • As round-trip increases, reflector’s distance increases as well• For c = 1540 m/s = 1.54 mm/ms:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1013 ms39 ms130 mscm B型成像型成像发射发射脉冲脉冲探探头头放大放大AD采集采集相位相位相加相加动态动态滤波滤波包络包络检测检测对数对数压缩压缩DSCB型型成像成像发射发射/接收接收 B型超声波临床应用价值•检测器官的大小、形状、物理特性及某些功能状态；•检测心血管的结构、功能与血流动力学状态；•鉴定占位病灶的物理特性及部分病理特性；•检测有无积液存在，并初步估计积液量；•随访药物或手术治疗后各种病变的动态变化；•应用介入性超声进行辅助诊断或某些治疗。
B超应用的临床领域• •产科产科 确定是否妊娠、胎位、胎儿发育情况及有无畸形• •妇科妇科 检查子宫和卵巢病变• •消化科消化科 检查肝、胆、胰腺、脾脏病变• •泌尿科泌尿科 检查肾、输尿管、膀胱、前列腺病变• •心血管心血管 检查心脏和外周血管病变• •胸科胸科 检查胸壁病变及胸腔积液诊断、穿刺定位• •普外科普外科 检查甲状腺、乳腺、睾丸、附睾病变• •眼科眼科 测定眼轴，检查眶内及眼球病变• •口腔口腔 检查涎腺病变• •骨科 骨科 诊断骨及关节病变 Ｂ超性能的衡量•软件功能软件功能 功能完善，界面简洁直观，操作简便•可支持探头类型，数量，以及穿刺功能可支持探头类型，数量，以及穿刺功能 支持探头类型和数量多，且方便探头之间的切换•发射／接收通道数发射／接收通道数 通道数量越多，图像分辨率越高•电影回放功能及回放帧数电影回放功能及回放帧数 方便在冻结之后回放到最适合临床诊断的图像•TGC(时间增益控制时间增益控制)调节段数调节段数 TGC调节段数越多，对整场的声能平衡效果就越突出。
•探测深度探测深度 。
