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GE超聲基礎知識介紹,GEHCChinaCS冀聲波,一、聲波1.概念：聲波是一種機械振動，可以通過介質(zhì)進行傳播。,0Hz20Hz20KHz1MHz30MHz400MHz,2.聲音頻譜,3.超聲的特性超聲的折射：超聲從甲介質(zhì)進入乙介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生偏離。超聲的反射：超聲在遇到兩種介質(zhì)界面時，傳播方向在一種介質(zhì)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)。傳播速度：超聲在水中的傳播速度1530米/秒(20C)超聲在空氣中傳播速度344米/秒(20C),5.超聲診斷的優(yōu)點安全、無輻射。適用于胎兒診斷。設備可移動，成本低。實時成像通過掃描角度變化，獲得更佳的圖像。多普勒檢測血流量信息。,4.聲學技術的應用,超聲原理及模式,二、超聲原理,1.基本原理：超聲基本原理與回聲原理相同。2.超聲頻率與波長：C/f超聲波波長；C超聲波聲速f超聲波頻率。波長：一個波的長度。頻率：單位時間內(nèi)的周數(shù)（重復次數(shù)）,3.超聲波的衰減：超聲波的衰減與傳播距離成正比；與頻率的2/3方成正比。高頻衰減大，低頻衰減小（穿透力強）,三、超聲模式（A超、B超、M超）在監(jiān)視器上顯示的超聲圖像是二維圖像，這與CT和核磁共振所形成的圖像相同。超聲圖像有以下幾種模式：,A模式（A超）：顯示界面回聲的幅度（Amplitude），稱為振幅調(diào)制型。A型是以脈沖波的幅度來顯示回聲的高低，可用于測量組織界面的深度（距離）和反應界面的組織基本特性。用途：A型脈沖超聲診斷儀現(xiàn)用于顱腦和眼科檢查。特點：方便、快捷。,2.B模式(Brightness)：是一種亮度的模式。其圖像由不同亮度的點所組成的直線構(gòu)成。點的亮度代表接收到回聲的振幅。通過連續(xù)掃描，二維的剖面圖像不斷地被更新，這就是實時B模式。,Body,3.M模式：M模式中的M表示運動，M模式通過B模式圖象來顯示一個光標，然后在以時間為軸線的波形圖上表示其運動狀態(tài)。通常M模式用于檢測心臟及胎兒的心率。,M-ModeusedtomonitortheVentricleMotion,探頭種類,四、探頭用于超聲的探頭也稱為換能器，是用來產(chǎn)生和檢測超聲波的部件，即換能器既是發(fā)射器，也是接收器。它和主機構(gòu)成超聲設備最重要核心。,1.結(jié)構(gòu)：詳見右圖所示。其中：壓電陶瓷發(fā)射/接收超聲波；聲透鏡軸向聚焦；背襯材料防止產(chǎn)生超聲波反向振動；匹配層-減少超聲傳播中的多重反射.2.壓電效應：是指具有壓電特性的材料(陶瓷、石英)在受到外界壓力后，在其受壓端面產(chǎn)生電壓；在其端面施加交變電信號時，其端面會產(chǎn)生機械振動，發(fā)出聲波。3.工作原理：主機通過電纜在基元上施加電信號，使基元振動，發(fā)出超聲波，超聲波經(jīng)物體反射作用在基元上，使基元兩端產(chǎn)生電信號，通過電纜傳送至主機處理、顯示。,物體,發(fā)射,反射,凸陣探頭解剖,基元,聲吸收層,聲匹配層,聲透鏡,探頭的種類,電子凸陣：也稱彎曲線陣，與線陣的區(qū)別在于基元是彎曲的。用于腹部和婦產(chǎn)科。,電子線陣：用于小器官、血管及術中。,電子相控陣：相控陣方式是通過連續(xù)變換延時線來得到產(chǎn)生超聲波束的不同角度。主要用于心臟,顱腦。,電子微凸陣：與電子凸陣探頭工作原理相同.主要用于腔內(nèi)掃查.,不同探頭的成像原理,線陣,微凸陣,凸陣,線陣/凸陣探頭的許多基元通過電子控制產(chǎn)生掃描波束并且通過延時線對波束進行聚焦。,不同探頭的成像原理,相控陣,0,63,31,脈沖,Q,超聲掃描方式,2.電子掃描方式探頭的許多基元通過電子控制產(chǎn)生掃描波束并且通過延時線對波束進行聚焦。,電子掃描方式機械掃描方式特殊方式線陣機械扇掃斜向掃描凸陣（含微型凸陣）徑向掃描梯形掃描相控陣擴大掃描向量掃描,五、超聲掃描方式1.概述：超聲設備在醫(yī)學臨床上有多種診斷方式。目前主要采用以下的方式：,3.三維容積掃描通過探頭在一定角度內(nèi)往復運動（擺動）來產(chǎn)生若干個切面，每一個切面就是一幅二維圖像。將若干切面處理后，形成三維圖像。,相控陣：相控陣方式是通過連續(xù)變換延時線來得到產(chǎn)生超聲波束的不同角度。主要用于心臟。,Abdominal,超聲系統(tǒng)及原理,六、超聲系統(tǒng),監(jiān)視器,探頭,鍵盤,探頭接口,主機,超聲診斷儀工作原理圖,前端,后端,超聲診斷儀工作原理圖,名詞解釋,1、分辨率分辨率是指對兩個靠近物體的識別能力，即對圖象的區(qū)分。軸向（縱向）分辨率：是指沿超聲波束軸方向上可區(qū)分的兩個點目標的最小距離。軸向分辨率由超聲波束的波長所決定。一般來說，軸向分辨率為波長的2到4倍。,分辨率,幾何分辨率灰度分辨率,軸向分辨率側(cè)向分辨率,軸向分辨率高低,側(cè)向分辨率高低,側(cè)向（橫向）分辨率：是指對垂直于超聲波束軸方向上可區(qū)分的兩個點目標的最小距離。側(cè)向分辨率取決于超聲波束的寬度和波束聚焦情況。,灰度（對比度）分辨率：是指對兩個相似密度的物體的識別能力。,灰度分辨率,幾何分辨率,平衡,幾何分辨率高灰度分辨率差,七、名詞解釋,提高分辨率,孔徑大小,側(cè)向分辨率,頻帶寬度,軸向分辨率,距離x波長孔徑,側(cè)向分辨率,=,軸向分辨率,=,波長的24倍,3、寬頻及變頻,5MHz,5MHz,傳統(tǒng)探頭,寬頻帶探頭,頻帶寬度,寬頻變頻有效地解決探頭分辨率與穿透力的矛盾,主機帶寬探頭帶寬,遠場,近場,5MHz,10MHz,寬頻是指探頭的工作頻率范圍比較寬。寬頻帶探頭是實現(xiàn)變頻的基礎。變頻是一種新技術：改變同一個探頭的頻率。若目標區(qū)域在近場，可以選用高頻率；若目標區(qū)域在遠場，可以切換到低頻率。,-3dB,幀頻,如果B模式深度=18cm掃描線=256那么B模式的總深度為18cmx2x256=92.16m/frame二維幀頻：1520/92.16=16.39幀/秒如果CFM模式深度=9cm取樣次數(shù)=4掃描線=100所以CFM模式的總深度為9cmx2x100 x4=288m/frame幀頻=1530/(92.16+288)=9.3幀/秒,18cm,256線,接收信號動態(tài)范圍超聲設備的動態(tài)范圍是其同時保留最大和最小回聲信號的能力。動態(tài)范圍=20Log（最大回聲幅值/最小回升幅值）針對不同臟器檢查，適當調(diào)整動態(tài)范圍，有利于接收臟器內(nèi)微弱回升信號，又能使邊界較強回聲信號不失真，使整幅圖像清晰，保證正確的診斷。,掃描變換器信號處理能力差;通頻帶受到限制;相控陣支持困難,模擬超聲工作原理,數(shù)字波束形成器:噪聲引入少,信號/噪聲比值高;數(shù)字延時精度高,控制易實現(xiàn),聚焦精度高;可以配接電子相控陣探頭;集成度高,通道間一致性好;技術難度大,成本高.,數(shù)字化超聲工作原理,TruScan超聲平臺,最大孔徑,波束形成器通道,換能器基元,多路開關,0,1,2,3,62,63,64,65,66,67,126,127,0,2,1,3,62,63,6、陣元數(shù)、通道數(shù)、一發(fā)雙/多收,0,63,31,接收波束（左）,接收波束（右）,發(fā)射波束,雙波束形成器,接收通道數(shù)應與發(fā)射通道數(shù)相同但在處理回波信號時可使用雙波束或多波束形成器來增加一次掃描的線數(shù)所以處理電路會2，4增加。即所謂一發(fā)雙收，一發(fā)四收。,目的：提-高-幀-頻,A/D轉(zhuǎn)換器1,A/D轉(zhuǎn)換器2,A/D轉(zhuǎn)換器3,A/D轉(zhuǎn)換器4,延時1,延時2,合成1,合成2,延時3,延時4,雙波束形成器,多普勒,八、多普勒（Doppler）,多普勒技術在超聲診斷中非常有價值。主要用于檢測心臟、血管內(nèi)血液的流向，流速及流量。主要包括以下三種：-脈沖多普勒(PW)-高脈沖重復頻率多普勒(HPRF)-連續(xù)波多普勒(CW)，包括：單連續(xù)波多普勒和可控連續(xù)波多普勒,1.多普勒效應：振動源和接收體有相對運動時,所接收到的聲波頻率不同于振源所發(fā)射的聲波頻率,其差別與相對運動的速度有關,這就是多普勒效應。多普勒效應是奧地利科學家多普勒于1842年首先提出,多普勒處理器,根據(jù)運動物體的速度及方向，多普勒處理器在“頻譜”上標上一個點。,通過觀察聲波與紅細胞的作用，就能探測它們有存在及量化它們的速度。,當運動的物體運動速度不相同時，多普勒處理器為每一物體標上一個不同的點。,多普勒處理器,在縱坐標上位置代表物體的速度。,多普勒處理器,當不同的物體以相同的速度運動時，頻譜上相應的點就標志的更亮一些。,多普勒處理器,多普勒處理器,2.多普勒效應公式：,V(cm/s):血流速度C(cm/s):聲速(1530m/s)(度):血流與超聲波束之間的夾角f(Hz):多普勒頻移f。(Hz):超聲頻率,3.多普勒波的含義多普勒波包括以下含義(數(shù)據(jù))速度速度范圍（寬度）血流量大小血流方向,一個心跳周期,寬的速度范圍,逆流,時間,基準線,慢,快,快,迎向,背向,最高峰,收縮,舒張,舒張結(jié)束,4.彩色血流成像（彩色多普勒）彩色血流成像（CFM）是在二維聲像圖上疊加彩色實時血流顯像。每一個彩色的點表示小區(qū)域內(nèi)血液流速的平均值。不同的顏色代表血液流量的速度及檢測方式的不同。通常，紅色表示迎向探頭的血流方向，藍色表示離向探頭血流方向。,一個心跳周期,寬的速度范圍,逆流,時間,基準線,慢,快,快,平均值,CFM,迎向,背向,色標,脈沖多普勒與連續(xù)波多普勒的區(qū)別脈沖多普勒：間斷發(fā)射/接收，獲取在取樣點處多普勒頻移信息并分析、顯示。主要用于檢測低速血流連續(xù)波多普勒：連續(xù)發(fā)射/接收，獲取在取樣區(qū)域內(nèi)多點多普勒頻移信息，檢測出最高速度血流并顯示。主要用于檢測高速血流,探頭,),(,發(fā)射,接收,能量多普勒的原理及與彩色多普勒的區(qū)別,能量多普勒基本原理：是取其紅細胞的能量總積分，配以紅色成為血流信息的圖像顯示。彩色亮度表示多普勒信號能量的大小。血流信號顯示與血流方向無關,二者的區(qū)別：彩色多普勒速度信息，能量多普勒能量信息。顯示與血流方向的關系：彩色多普勒有關（紅迎蘭離），能量多普勒無關顯示與角度及混疊的關系彩色多普勒有關，能量多普勒無關,諧波,諧波組織諧波顯像（TissueHarmonicImaging）聲波在組織中非線性傳播時，產(chǎn)生多倍于發(fā)射頻率（基波）的信號二次諧波，三次諧波但聲能逐漸變?nèi)酰篢HI采用超寬頻帶的探頭，接收組織通過非線性傳播所產(chǎn)生的高頻信號及組織細胞的諧波信號，對多頻段信號進行實時平行處理，減弱淺層胸壁和肺組織產(chǎn)生的回聲，增強較深部心肌組織的回聲，改善圖像質(zhì)量，提高信噪比。,常規(guī)成像：接收信號頻率：fo諧波成像：接收信號頻率