《醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備》ppt課件.pptx

1、醫(yī)學(xué)超聲影像設(shè)備與應(yīng)用,匯報人：CTY,醫(yī)學(xué)超聲影像設(shè)備與應(yīng)用,超聲及超聲波簡介 超聲原理論述 超聲設(shè)備構(gòu)成 幾類醫(yī)學(xué)超聲診斷儀 探頭構(gòu)造及原理,3,產(chǎn)生聲波：所有振動的物體 周期：物體振動一次所需時間 頻率：一秒中振動次數(shù) ,（以赫茲為單位） 頻率數(shù) ：= 1/（周期）,時間,周期,大小,聲波的基本特性,聲波的基本特性,概念：超聲波是一種機(jī)械振動，可以通過介質(zhì)進(jìn)行傳播，是一種高頻機(jī)械波，頻率范圍為15-60kHz，一般高于20kHz。,超聲波成像原理,超聲波的特性 超聲波的傳播特性 （1）方向性好。 （2）強(qiáng)度高。 （3）對液體和固體的穿透力強(qiáng)。 （4）反射與折射。 （5）衍射與散射。 （6

2、）聲波衰減。 （7）超聲多普勒效應(yīng)。,衍射與散射示意圖,反射與折射示意圖,超聲波的物理特性,組織名稱,平均速度(m/s),脂肪,1450,腦,1541,肝,1549,腎,1561,脾,1566,血液,1570,肌肉,1585,軟組織（平均值）,1520,顱骨,4080,水,1480,空氣,330,6,組織 1 阻抗 Z1,組織 2 阻抗 Z2,發(fā)射束,兩個臟器之間聲阻抗差異越大反射的量越多,骨骼密度高故無法透過超聲波,超聲波的物理特性,7,組織 2,組織 1,折射束,反射束,入射束,超聲波入射不垂直于界面，一部分反射，另一部分則穿過界 面而彎曲的現(xiàn)象叫折射,因折射，臟器或腫瘤等部位的位置在水平

3、方向易產(chǎn)生偽像,超聲波的物理特性,8,散射：是人體內(nèi)最主要的回聲來源,散射振幅：其差異顯示成圖像的亮度差異，對發(fā)現(xiàn)異常征象起重要作用,強(qiáng)回聲：指比周圍組織散射量多的部位 低回聲：指比周圍組織散射量少的部位,超聲波的物理特性,9,深度(時間),衰減：是由于反射、散射和吸收造成的 頻率越高超聲波能量衰減越多,超聲波的物理特性,超聲設(shè)備的構(gòu)成,探頭（換能器）： 發(fā)射和接收超聲波 電/聲轉(zhuǎn)換 主機(jī)： 聲束形成 信號處理 圖像處理 存儲和傳輸 顯示器 外圍設(shè)備 打印機(jī)、錄相機(jī)等,超聲系統(tǒng)成像步驟,超聲作用原理（一）,超聲作用原理： (1)空化作用 當(dāng)一定頻率的超聲波作用于液體時，由于液體中一部分氣泡其尺

4、寸適宜，將發(fā)生共振現(xiàn)象，此時，大于共振尺寸的氣泡在超聲的作用下，被驅(qū)出液體外；小于共振尺寸的氣泡則在超聲波的作用下逐漸變大，在接近共振尺寸時，在聲波的稀疏段，氣泡迅速脹大，由于摩擦可產(chǎn)生電荷，在聲波的壓縮段，氣泡又被突然壓縮，直到湮滅。氣泡在湮滅過程中，其內(nèi)部可達(dá)數(shù)千度的高溫和幾千個大氣壓的高壓，并產(chǎn)生放電，發(fā)光等現(xiàn)象。這種現(xiàn)象成為“空化現(xiàn)象”。,（2）熱效應(yīng) 由于介質(zhì)吸收超聲波及摩擦損耗，分子劇烈振動，超聲波的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)的內(nèi)能，造成介質(zhì)溫度升高，超聲波的強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的熱效應(yīng)越強(qiáng)。 因此，控制超聲波的強(qiáng)度，可使物質(zhì)的組織內(nèi)部溫度瞬時升高，加快有效成分的溶出。氣泡崩潰之后，泡內(nèi)“熱點(diǎn)”驟

5、然冷卻，冷卻速度達(dá)108K/s。如此急劇冷卻速率將引起原料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的急劇變化。,超聲作用原理（二）,（3）機(jī)械作用 超聲波傳遞的機(jī)械能可在液體中形成有效的攪動與流動，從而破壞了介質(zhì)結(jié)構(gòu)，粉碎了液體中的顆粒，從而產(chǎn)生了普通低頻機(jī)械攪拌起不到的效果。這種機(jī)械作用可產(chǎn)生擊碎，切割及凝聚等效果。 超聲波空化作用所產(chǎn)生的巨大壓力將造成生物細(xì)胞壁及整個生物體的破裂，與此同時，超聲波的振動作用強(qiáng)化了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放，擴(kuò)散和溶解。在被破碎的瞬間生物活性保持不變，破碎速度和提取率均可得到提高。,超聲作用原理（三）,(4)乳化作用 空化氣泡振動對固體表面產(chǎn)生的強(qiáng)烈射流及局部微沖流，能顯著減弱液體的表面張力及摩擦力。

6、并破壞固-液界面的附面層。利用超聲振動及空化的壓力，高溫效應(yīng)，促使兩種液體，兩種固體，或液-固，液-氣界面之間，發(fā)生分子的相互滲透，形成新的物質(zhì)屬性。超聲振動可使氣，液媒質(zhì)中懸浮粒子以不同速度運(yùn)動，增加相互碰撞機(jī)會；或使其發(fā)生凝聚過程?？栈瘹馀蓍]合后產(chǎn)生的局部沖擊波，可粉碎液體中的顆粒，使其細(xì)化；使結(jié)晶均勻；將較大，不均勻液滴分散為微小均勻液滴，產(chǎn)生乳化效應(yīng)。這些作用促進(jìn)了藥物有效成分的溶解，加快了有效成分進(jìn)入介質(zhì)，并與介質(zhì)充分混合。,超聲作用原理（四）,超聲影像設(shè)備簡述,超聲影像設(shè)備按功能劃分為兩種： 超聲診斷設(shè)備 超聲治療設(shè)備 超聲診斷與、核磁共振和同位素掃描共稱為四大影像診斷技術(shù)。,超聲

7、影像設(shè)備臨床應(yīng)用,在臨床上超聲影像設(shè)備應(yīng)用很廣，可以診斷并治療多種疾病。超聲診斷設(shè)備包括A、M、B、C、F、D等多種型號，現(xiàn)在還發(fā)展到三維、四維彩超，幾乎人體任何部位均可做超聲檢查。一般分為心臟超聲、腹部超聲、血管超聲、五官超聲、胸部超聲和內(nèi)窺超聲等。按使用方式可以分為介入性超聲、術(shù)中超聲、腔內(nèi)超聲三種。,超聲診斷設(shè)備,超聲診斷設(shè)備是目前醫(yī)院中使用的比較頻繁的診斷設(shè)備。它主要包含發(fā)射/接收裝置、掃描發(fā)生器、信號處理裝置、顯示設(shè)備、電源和探頭等部分。探頭按頻率分為單頻、多頻和寬頻探頭。 超聲探頭的主體是換能器，但為了提高發(fā)射接收的效果，還必須有吸聲層、匹配層、聲透鏡等，另外再加上插件、電纜和外殼

8、，才能構(gòu)成一具完整實(shí)用的超聲探頭。,兩側(cè)電極,拉伸狀態(tài),擠壓狀態(tài),自由狀態(tài),換能器外觀,醫(yī)學(xué)超聲波診斷儀,A型超聲波診斷儀 B型超聲波斷層顯像儀 C型超聲診斷設(shè)備 M型超聲波診斷儀 超聲多普勒血流儀、成像儀與彩超 超聲三維成像系統(tǒng)（超聲CT）,1. A型超聲診斷設(shè)備,它屬于一維超聲，回聲波強(qiáng)度以振幅顯示，探頭由單晶片構(gòu)成，由于振幅（Amplitude）一詞的第一個字母為A，所以稱為A型超聲診斷設(shè)備。 工作原理：幅度調(diào)制式,2. 臨床診斷中的應(yīng)用范圍 主要適用于檢查肝、膽、脾、眼及腦等簡單解剖結(jié)構(gòu)，通過分析回波幅度的分布以獲得組織的特征信息。也可以用于心臟、肝臟、胰臟、膽囊、顱腦、眼科、婦科等檢

9、查。,A型超聲診斷設(shè)備最有代表性的應(yīng)用是腦中線位置的測量一般正常人腦中線位置通過顱骨的幾何中心，最大偏差0.3cm。測量后若腦中線偏移0.3cm，則應(yīng)考慮有占位性病變。此法檢查無痛苦，準(zhǔn)確性高。,1. A型超聲診斷設(shè)備,A型超聲,2. B型超聲診斷設(shè)備,B型超聲診斷設(shè)備是輝度調(diào)制型設(shè)備，因brightness modulation 詞組的第一個字母為B，所以稱為B型超聲診斷設(shè)備。B超向人體發(fā)射一組超聲波,按一定的方向進(jìn)行掃描。根據(jù)監(jiān)測其回聲的延遲時間,強(qiáng)弱就可以判斷臟器的距離及性質(zhì)。經(jīng)過電子電路和計算機(jī)的處理, 形成了我們今天的B超圖像。它以不同輝度的光點(diǎn)強(qiáng)弱顯示病變。三維超聲成像也是在B型超

10、聲的基礎(chǔ)上進(jìn)行了計算機(jī)圖像重建處理而生成的圖像。,2. B型超聲診斷設(shè)備,按掃描方式分類，B超已經(jīng)發(fā)展了四代，包括手動直線掃描、機(jī)械掃描、電子直線掃描和電子扇形掃描。 2. 臨床診斷的基礎(chǔ)與應(yīng)用范圍 （1）在婦產(chǎn)科中的探測 （2）人體內(nèi)部臟器的輪廓及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探測 （3）表淺器官內(nèi)部組織探測,B型電子扇形掃描示意圖,工作方式：B型,3. C型超聲診斷設(shè)備,C型與B型的成像都是二維圖像。但C型的成像畫面是與超聲束垂直的，它與B型掃描面相差90。C型檢查腫瘤組織，能顯示出腫瘤組織的擴(kuò)大范圍，這在臨床診斷中極為重要。 C型工作方式也是為了獲得人體斷層的圖像。與B型方式不同的是，C型掃描得到的圖像不

11、是簡單的超聲束掃描的斷層平面，而是距離換能器某一指定深度處的與超聲束垂直的平面。,4.M型超聲診斷設(shè)備,M型超聲波診斷儀是繼A超之后發(fā)展出的輝度調(diào)制式儀器，誕生于1954年，至今臨床上還在使用，目前主要用于心臟疾病的診斷，尤其用于觀察心臟瓣膜的活動情況。M超與A超有共同之處，即都是利用探頭向人體發(fā)射超聲脈沖并接收反射脈沖。不同的是M超的發(fā)射波和回波信號加到了示波器的柵極或陰極。信號的強(qiáng)弱控制了到達(dá)熒光屏的電子束的強(qiáng)弱，反映到熒光屏上就是光點(diǎn)的明暗，即輝度調(diào)制。,示波器的水平和垂直偏轉(zhuǎn)板都被加入鋸齒波電壓，垂直偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波與發(fā)射脈沖同步，水平偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波頻率要低于它。因此熒光屏上光點(diǎn)在垂

12、直方向的距離表示探測深度，在水平方向的移動表示時間的進(jìn)行，光點(diǎn)的亮度表示回波信號的強(qiáng)弱。M超常用于檢測心臟疾病，當(dāng)心臟收縮和舒張時，其各層組織的界面與固定放置于人體表面的探頭之間的距離隨時改變，導(dǎo)致光點(diǎn)隨之移動，在水平掃描電壓下，光點(diǎn)水平展開，描繪出各層組織結(jié)構(gòu)的活動曲線圖，因此也叫超聲心動圖，它能顯示心臟各部分結(jié)構(gòu)的活動情況、動態(tài)變化、心室排血量以及可以得出室間隔、動脈等結(jié)構(gòu)的定量數(shù)據(jù)等，是臨床心臟疾病診斷中比較準(zhǔn)確實(shí)用的工具。,4.M型超聲診斷設(shè)備,M型超聲心動圖的產(chǎn)生原理,上圖是M超的簡要方框圖。其原理與A超基本相同，只是同步電路控制發(fā)射電路與深度掃描電路同時工作，回波信號為輝度調(diào)制。為

13、便于測量，原來采用照相機(jī)將圖像照相后再進(jìn)行測量的方法逐漸淘汰，現(xiàn)在一般采用由微機(jī)控制，利用CRT電視監(jiān)視器顯示圖像，并能夠儲存和自動測量的超聲心動圖儀。,M型超聲心動圖的產(chǎn)生原理,微機(jī)控制的超聲心動圖儀與B超和多普勒血流儀三者合一的多功能的超聲診斷儀，采用了數(shù)字掃描變換技術(shù)，即利用標(biāo)準(zhǔn)電視光柵掃描格式顯示信號。使用此儀器一般先用B超和多普勒儀定位，然后用M超將圖像“凍結(jié)”在一個需要的位置上，用儀器中的測量光標(biāo)或微機(jī)自動測量功能獲得各種參數(shù)。,扇形掃描多功能診斷儀的B型與M型的同屏幕顯示,M型超聲心動圖的產(chǎn)生原理,4. 多普勒超聲診斷設(shè)備,多普勒診斷設(shè)備（D型超聲診斷設(shè)備），在醫(yī)學(xué)診斷中對心臟、

14、血管、血流和胎兒的檢查等方面起很大作用。 多普勒效應(yīng): 對于靜止的觀測者來說,向著觀測者運(yùn)動物體發(fā)出的聲波頻率會升高,相反頻率會降低,這就是著名的多普勒效應(yīng)。 現(xiàn)代醫(yī)用超聲就是利用了這一效應(yīng),當(dāng)超聲波碰到流向遠(yuǎn)離探頭液體時回聲頻率會降低,流向探頭的液體會使探頭接收的回聲信號頻率升高。利用計算機(jī)偽彩技術(shù)加以描述,使我們能判定超聲圖像中流動液體的方向及流速的大小和性質(zhì),并將此疊加在二維黑白超聲圖像上,形成了我們今天見到的彩超圖像。,5.超聲三維成像系統(tǒng)（超聲CT）,在醫(yī)學(xué)臨床影像診斷中，僅通過觀察二維切片圖像，很難準(zhǔn)確確定病變體的空間位置、大小、幾何形狀和與周圍生物組織的關(guān)系。本世紀(jì)七十年代由計算

15、機(jī)控制的超聲CT技術(shù)開始興起，將超聲診斷水平提高到一個新的高度，并有助于分子生物學(xué)和生物物理學(xué)的發(fā)展。近十幾年隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動了三維超聲成像技術(shù)的研究和應(yīng)用。,德國SIEMENS公司推出超聲三維成像系統(tǒng)（超聲CT）。它由一個特殊的TEE（經(jīng)食道超聲心動圖）探頭、相控陣彩色血流成像系統(tǒng)及一個高性能的圖像處理系統(tǒng)三部分組成。應(yīng)用TEE探頭經(jīng)食道，在心電同步觸發(fā)下，對心動周期中每一時相完成256個平行的扇形切面，全部圖像數(shù)據(jù)（包括彩色血流數(shù)據(jù)）保存在圖像存儲器中，整個圖像采集工作僅需幾分鐘就可完成。所得圖像數(shù)據(jù)不但保持了TEE高質(zhì)量圖像的特點(diǎn)，而且類似于計算機(jī)斷層攝影技術(shù)（CT），操作

16、者可選擇任一斷面方位借助計算機(jī)圖像處理技術(shù)重建圖像，實(shí)時動態(tài)顯示，而且可以從這256個平行切面建立心臟的動態(tài)三維圖像。,5.超聲三維成像系統(tǒng)（超聲CT）,6、四維超聲診斷設(shè)備,四維超聲波成像系統(tǒng)，（“4D”是“四維”的縮寫）所謂“四維”就是指在傳統(tǒng)的“三維立體”超聲成像的基礎(chǔ)之上加上時間維度這個向量。 運(yùn)用4D超聲波技術(shù)進(jìn)行孕婦和胎兒檢查能夠顯示胎兒在子宮內(nèi)的即時動態(tài)活動圖像,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。,結(jié)構(gòu)： 壓電陶瓷發(fā)射/接收超聲波 聲透鏡軸向聚焦 背襯材料（阻尼塊）吸收聲能 工作原理： 通過在基元上施加電信號，使基元振動，

17、發(fā)出超聲波，超聲波經(jīng)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(jī)處理、顯示。,探頭構(gòu)造及相關(guān)原理,37,陣列式換能器的基本換能單元稱為陣元。 陣元在電氣上有獨(dú)立的引線，能直接激勵而發(fā)射超聲信號，也能接收回波而輸出電信號。 振子是由壓電材料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)、電極化處理、打磨、加上電極等一系列加工后形成的壓電元件。 為了提高各個陣元的性能，常把一個陣元再切割為幾個微元（振子）。,探頭構(gòu)造及相關(guān)原理,探頭構(gòu)造及相關(guān)原理,壓電晶片厚度與超聲波頻率成反比 厚度為1mm晶片的自然頻率約為1.89MHz 厚度為0.7mm晶片的自然頻率約為2.5 MHz。 壓電晶片的兩面鍍有銀層，作導(dǎo)電極板,超聲

18、探頭種類,線陣（血管、小器官） 凸陣（腹部、婦產(chǎn)科） 相控陣扇掃（心臟） 經(jīng)食管探頭(TEE) 腔內(nèi)探頭（婦產(chǎn)、泌尿） 容積探頭（三維成像）,超聲探頭與掃查方式,常規(guī)探頭：扇型、線陣型、凸弧型 專用探頭：腔內(nèi)探頭（食管、直腸、陰道） 術(shù)中探頭 穿刺探頭 體位：仰臥位、側(cè)臥位、半臥位、站立位 途徑：體表、腔內(nèi)、術(shù)中 (探頭表面涂布耦合劑),超聲檢查前準(zhǔn)備,根據(jù)檢查部位的不同而不同 腹腔臟器：空腹 盆腔臟器：膀胱充盈 心臟：忌服影響心肌收縮力的藥物 表淺器官及外周血管：無須特殊準(zhǔn)備,探頭類型,超聲探頭類型,超聲掃查方式示意圖,超聲掃查方式,凸弧型探頭掃查,凸弧型B超切面,超聲掃查方式,扇型探頭掃查

19、,扇型探頭B超切面,超聲掃查方式,線陣型探頭掃查,線陣型B超切面,超聲掃查方式,47,圖 A使用最右側(cè)的陣元組，圖 B中為了獲得后面的掃描線數(shù)鋸，把陣元組往左移動后使用,）線陣,過程：從探頭一側(cè)到另一側(cè)依次發(fā)射和接受超聲波束形成圖像 探頭陣元組內(nèi)各陣元接受的回波傳遞到波束形成器內(nèi)進(jìn)行時間延遲及聚焦放大等處理后獲得單個掃描線的掃查數(shù)據(jù),超聲探頭掃描方式,48,）凸陣探頭,超聲探頭掃描方式,陣元曲線排列 扇形圖像 可獲得更寬視野圖像,49,）相控陣探頭,簡單工作原理： 相控陣探頭全部陣元都用 適當(dāng)調(diào)節(jié)延遲時間方式 則可調(diào)節(jié)超聲波束的方向,與線陣凸陣區(qū)別：是全部陣元同時發(fā)生超聲波，全部陣元同時啟動，

20、通過適當(dāng)?shù)臅r間延遲數(shù)字化旋轉(zhuǎn)超聲波束方向獲得扇形圖像,超聲探頭掃描方式,50,3D 探頭,三維凸陣腹部探頭,立體掃描是通過2D掃描加上 機(jī)械旋轉(zhuǎn)構(gòu)成 擁有二維探頭的所有功能 可進(jìn)行靜態(tài)、動態(tài)三維掃查,超聲探頭掃描方式,51,探頭變頻技術(shù),在發(fā)射時有一很寬的頻帶范圍，如2MHZ-10MHZ，接收時分三種選擇方式： 選頻接收：在接收回聲中選擇一特定的中心頻率，保證能到達(dá)所要求的診斷 深度，盡可能選擇較 高頻率的回聲，以獲 得最佳的圖像質(zhì)量。,不同掃查模式形成的聲像圖,頻率與分辨率和穿透力,一般成像的頻率范圍： 心臟：成人 2 4 MHz 兒科：3 8 MHz 新生兒：4 10 MHz 腹部：成人

21、2 4 MHz 兒科：4 8 MHz 新生兒：4 10 MHz 外周血管：5 10 MHz 小器官：7 12 MHz 腔內(nèi)：4 9 MHz 經(jīng)食管：成人 3 7 MHz 兒科：4 8 MHz,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?。ù┩噶?qiáng)）,超聲治療設(shè)備,超聲治療設(shè)備主要由超聲發(fā)生器及聲頭兩部分構(gòu)成，前者由高頻電振蕩和電源電路組成，利用“反壓電效應(yīng)”原理，將高頻電場作用于晶體薄片，使其產(chǎn)生相應(yīng)頻率的振動，從而將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。 超聲治療設(shè)備有多種類型，以輸出方式劃分，有連續(xù)輸出型、脈沖輸出型、連續(xù)脈沖輸出型。,超聲治療設(shè)備臨床應(yīng)用,1

22、. 超聲波藥物透入療法 2. 超聲波外科療法 3. 聚集治療法 4. 超聲波穴位刺激療法 5. 低頻超聲治療法 6. 超聲波乳化治療法 7. 直接接觸輻射法 8. 間接接觸輻射法 9. 超聲治療癌腫瘤,超聲診斷設(shè)備新技術(shù)進(jìn)展,GE超聲設(shè)備及成像,超聲診斷設(shè)備新技術(shù)進(jìn)展,1三維超聲診斷設(shè)備 三維超聲成像方法有散焦鏡法、計算機(jī)輔助成像和實(shí)時超聲束跟蹤技術(shù)。,維超聲胎兒成像25周 三維超聲胎兒成像28周,超聲影像設(shè)備展望,1. 寬頻帶化 2. 數(shù)字化 3. 信息化 4. 多維化 5. 智能化,胃腸超聲檢查：霧里看花,因胃不舒服去醫(yī)院就診，醫(yī)生通常會建議患者做一次胃鏡，但總有不少人因?yàn)楹ε伦鑫哥R時的“難受”而拒絕。時下，不少民營醫(yī)院打出了胃腸超聲檢查的廣告，宣稱做超聲也能檢出諸如胃炎、胃潰瘍、腸炎等眾多消化病，吸引了不少害怕做內(nèi)鏡者前去檢查。胃腸超聲真如廣告上說的那么好嗎？它果真能代替內(nèi)鏡檢查嗎？ 廣告語：我院引進(jìn)最新胃腸超聲儀，能檢查胃炎、胃潰瘍、腸炎等各種疾病。 點(diǎn)評：