sonix基礎技術課件

1、醫(yī)學超聲檢測基礎技術天津市昀福生物技術有限公司二00七年一月醫(yī)學超聲波診斷儀的組成監(jiān)視器探頭探頭接口操作面板主機揚聲器內置工作站超聲系統(tǒng) 延時線路脈沖發(fā)射/接收 處理濾波器、對數(shù)放大器、時間增益控制 D S C數(shù)字掃描轉換器監(jiān)視器圖像記錄設備外設工作站圖像打印機 存儲硬盤、內存儲器圖像檔案管理主機探頭聲波1. 概念：聲波是一種機械振動，可以通過介質進行傳播。 潛艇海洋0Hz 20Hz 20KHz1MHz 30MHz 400MHz 次聲波 可聽見聲音 超聲 無損探傷 圖像診斷 聲學顯微鏡2. 聲波頻帶3. 超聲的特性 超聲的折射：超聲從甲介質進入乙介質時，傳播方向發(fā)生偏離。 超聲的反射：超聲在遇

2、到兩種介質界面時，傳播方向在一種介質中發(fā)生偏轉。 傳播速度：超聲在水中的傳播速度1530米/秒 超聲在空氣中傳播速度344米/秒( 20C )三棱鏡折射鏡子反射4. 超聲波診斷的優(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。 多普勒檢測液體流量信息。 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。它是超聲設備最重要的部分。1. 結構： 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； 2. 壓電效應： 是指具有壓電特性的材料(陶瓷、石英

3、) 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。 聲透鏡壓電陶瓷(基元)背襯材料襯套電纜物體發(fā)射反射什么是探頭的振元（晶片） 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：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。特點： 近、遠場視野寬線陣：用于小器官、血管及術中。特點： 孔徑大 近場視野寬 旁瓣影響小2. 電子掃描方式

4、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各種探頭（換能器）凸陣探頭線陣探頭相控陣探頭食道探頭腔內探頭術中探頭線陣相控陣凸陣聲束的掃查及不同探頭形成的聲像圖線掃扇掃凸掃深度回波強度A型超聲（Amplitude modulation）Ultrasound TrainingB型超聲（Brightness modulation）A模式延時間軸的展開就是M型M型（Time-motion mode）彩色從哪兒來？多普勒效應（Doppler） 超聲波在探測移動目標時，其回

5、聲的頻率會發(fā)生變化。利用多普勒效應可檢測血管內有無血流、血流的方向和血流速度。正頻移負頻移取樣容積內血流速度分布圖延時間軸的展開頻譜多普勒（Spectral Doppler）多普勒信號的三要素速度強度紊亂幅度 一般情況下, 朝向探頭運動的顯示在基線上 , 背離探頭運動的顯示在基線下。速度紊亂度強度彩色血流圖的形成用顏色區(qū)分方向 : 紅色代表朝向探頭，藍色代表背離探頭 彩色灰階代表平均速度組織多普勒將運動的組織按照血流的編碼方式顯示就是組織多普勒圖像質量的要素：軸向分辨率橫向分辨率三個方向上的分辨率對比分辨率（動態(tài)范圍）軸向分辨率（超聲波頻率）橫向分辨率（超聲線密度）軸向分辨率，橫向分辨率，縱向

6、分辨率對比分辨率縱向分辨率（超聲切片厚度）諧波成像提高軸向分辨率ABC發(fā)射正常的信號（基波）同時接收諧波和基波物體諧振產(chǎn)生諧波接收反射的二次諧波，用更多的信息成像聚焦：聚焦聚焦與分辨率的關系：提高橫向及面陣探頭的縱向分辨率超聲掃描線以及線密度線密度就是一幀圖像中有多少根超聲掃描線線密度越高，橫向和縱向的分辨率越好通道數(shù)和探頭振元數(shù)越多，線密度越高線密度越高，幀頻越低1. Scanline2. Scanline線陣120n120n扇形凸陣120n超聲的動態(tài)范圍-提高對比分辨率?高動態(tài)范圍讓你既有足夠大的容量去稱一頭大象同時又有能力去分辨一只小老鼠的重量高動態(tài)范圍的B超可以有足夠大的能量去顯示石灰

7、鈣質一樣致密的組織同時又有極高的對比分辨率動態(tài)范圍和對比度動態(tài)范圍低高哪幅圖片把嬰兒臉部表現(xiàn)得更細膩清晰？哪幅圖片能看清楚帽子的輪廓呢？幀頻由多少幅靜態(tài)圖像構成一秒鐘的動態(tài)圖像稱為幀頻對動態(tài)目標來說幀頻越高，獲得的信息越多幀頻在心臟檢查中很重要移動的物體低幀頻高幀頻 全數(shù)字化超聲數(shù)字化的標志是數(shù)字化處理裝置。前端數(shù)字化全數(shù)字化 數(shù)字化處理 A/D放大、處理顯示放大、濾波 數(shù)字化處理 A/D晶片后端數(shù)字化部分數(shù)字化 數(shù)字編碼波束形成解碼器 增加信號敏感度編碼器人體1 1 1 0 1 0 1 1編碼技術增加回波信號的敏感度，壓縮噪聲信號，使深部組織也具有高頻成像的分辨率。發(fā)射脈沖序列回波信號1 1

8、 0 1 0 1 1 1傳統(tǒng)脈沖編碼器探頭發(fā)射接收探頭接收波束形成器解碼器數(shù)字編碼波束和傳統(tǒng)脈沖發(fā)射探頭接收探頭接收波束形成器數(shù)字波束形成有效地消除了模擬波束的錯誤延遲時間的多次反射和失真衰減陣元數(shù)字時間延遲信號疊加器011011011011010111010111000011011011011011011011011011011011011消除倒流消除疊加錯誤S一束發(fā)射一束接收早期探頭四束接收同時接收四束 當前探頭多波束處理一束發(fā)射實時空間復合成像基本原理實時空間復合成像組織是立體三維超聲聲束采集方式.所有的超聲數(shù)據(jù)來自于體素顯示顯示二維但圖像信息包括三維數(shù)據(jù)像素體素體素成像在三個方向形成聚

9、集軸向 (上下)橫向 (左右)側向 (前后)體素成像代替了平面像素成像三維數(shù)據(jù)二維數(shù)據(jù)全息超聲體素成像圖像空間2DHISTORY OF ULTRASOUND3D4DUltrasonix(優(yōu)勝)彩色多普勒超聲成像儀系列簡介Ultrasonix Medical Corporation簡況公司成立于2000年總部位于加拿大溫哥華公司致力于高性能超聲診斷系統(tǒng)的開發(fā)及技術支持，是一個不斷發(fā)展的專業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)制造的超聲廠家Ultrasonix(優(yōu)勝)簡況加拿大目前唯一開發(fā)，生產(chǎn)醫(yī)學彩色多普勒超聲診斷儀的機構。原ATL工程師為Ultrasonix 注入新鮮血液全球性的銷售和合作伙伴Ultrasonix (優(yōu)

10、勝)歷史ES 500面世20032001200020042005Ultrasonix成立第一個專利被批準不斷創(chuàng)新的技術平臺Sonix系列隆重面世 具有廣泛臨床應用軟件兼容能力的計算機拓展平臺。為臨床醫(yī)生提供最先進超聲技術的全數(shù)字化診斷設備。2005年最新推出Ultrasonix(優(yōu)勝)Sonix系列05版迅速升起的超聲新秀 - 優(yōu)勝Sonix2005年5月 上市2005年9月 第一臺裝機2005年12月 突破 300 臺裝機榮獲 2005年度 HOSPIMedica 大獎Ultrasonix( 優(yōu)勝)彩超系列Sonix系列Sonix RP (全功能科研型)Sonix SP (圖像增強型)Son

11、ix OP (專業(yè)應用型)Sonix RP (全功能科研型)開放式PC平臺-Microsoft Visual Studio 環(huán)境 全信號的實時應用-RF前/后波束, I/Q, 包絡和前/后掃描轉換3D硬件和軟件的同步,彈性元素等 靈活的API, Matlab編程接口和 遠程客戶連接全部超聲參數(shù)的完整控制2005年6月投放市場Sonix SP (圖像增強型)潔凈處理算法的超聲圖像實時空間合成技術（超聲CT）寬景成像技術組織諧波技術3D和4D容積圖像2005年5月投放市場Sonix OP (專業(yè)應用型)潔凈處理算法的超聲圖像多頻選擇M型圖像 先進的圖像軟件包提供：彩色、能量、方向多普勒寬景成像技術

12、組織諧波技術高分辨率的信噪比自由臂3D圖像2005年3月投放市場Ultrasonix(優(yōu)勝)Sonix 的人性化設計雙屏設計, 利于各層次操作者的使用。觸摸屏直擊所需功能 不需二級菜單 使檢查更快捷3探頭的插座，方便各部位探查探頭的切換。操作鍵盤藍光設計，便于暗室使用。借于最新計算機平臺的設計系統(tǒng)采用最新的Windows XP的操作系統(tǒng)。采用P3.0GHz的雙系統(tǒng)CPU，80Gb的系統(tǒng)硬盤，1Gb的存儲器。獨特的雙屏設計,圖像顯示采用17”醫(yī)用LCD高分辨率顯示器。 自主知識產(chǎn)權的 A.S.I.C.(數(shù)字專用集成模塊) 實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)處理：實現(xiàn)全功能的高頻成像技術提高圖像對比分辨率以及彩色多普勒

13、敏感性中央處理 ASIC彩色處理 ASIC全系列的探頭群采用國際頂尖的高精度探頭晶體切割技術聲束扇形擴展技術 不用拼接保障高速高質交叉發(fā)射和接收 消除側邊效應全數(shù)字化超寬頻帶 提高分辨率和穿透率支持多種探頭(2MHz14MHz) 腹部 、心臟 、小器官、陰道探頭、 直腸探頭、 4D容積探頭寬頻變頻的高分辨率探頭寬頻變頻并高達256陣元覆蓋全頻段的探頭保證各個深度軸向的高分辨率。凸陣25MHz線陣514MHz相控陣24MHz二維變頻：對于不同體態(tài)的病人保持 同樣優(yōu)秀的二維圖像彩色變頻：對于不同深度、不同速度 的血流同樣敏感的顯示獨立變頻：二維、彩色、多普勒獨立 變頻呈現(xiàn)最好的圖像數(shù)字化寬頻、變頻

14、技術專業(yè)影像 突破傳統(tǒng)全數(shù)字波束形成技術全程實時連續(xù)動態(tài)聚焦實時動態(tài)孔徑實時動態(tài)變跡獨有核磁成像技術(MRU)Ultrasonix(優(yōu)勝)Sonix 是高科技的結晶實時空間復合成像(SCI)核磁成像處理技術(MRU)組織諧波成像技術(THI)寬景成像技術扇區(qū)掃描角度增強梯形成像組織多普勒(TDI)重建(3D)和實時三維成像(4D)融合實時空間復合成像(SCI)Ultrasonix公司第四代空間復合成像技術以不同的聲波方向形成聲波幀使用實時空間混合成像技術(混合多個信號源進行成像)成像復合的結果清除了污點和噪音,并形成清晰成像核磁成像處理技術(MRU)最新的超聲技術：源于MR成像技術。利用復合算

15、法對超聲圖像混亂的幾何集合體進行實時分析，使之成為有序的排列。更為適合細微組織質地和界面的分辨。在獲得高分辨率圖像的同時不需降低幀頻。 高分辨率超聲波處理系統(tǒng)高波束及掃描線生成中央處理系統(tǒng)進行集中成像核磁成像處理技術(MRU)高分辨率的成像降低了顆粒大小多段多點聚焦結合高性能的探頭群，采用多段多點的聚焦技術保證了圖像的橫向分辨率。 系統(tǒng)提供高達5點的聚焦。自由選擇聚焦區(qū)域以及聚焦段多彩的灰階圖像顯示提供高達7種偽彩色的編碼大大提高細微的分辨率。外部視野范圍拓展增加探頭外部角度成像范圍凸陣探頭增加了30度的視野范圍普通圖像拓展圖像臨床信息的增加梯形成像(線陣探頭)，增加20的臨床信息20%的額外

16、臨床信息普通圖像拓展圖像組織諧波成像諧波成像應用于腹部成像寬景成像操作線陣探頭進行一段寬景的圖像掃描, 自動形成掃查臟器結構的寬視野?？蓪嵤﹫D像掃描時進行寬景成像編輯，或從電影回放中截取一段圖像進行寬景成像編輯在生成的寬景圖像中可進行放大縮小及測量寬景成像甲狀腺及手臂的全景圖像全身應用軟件Abdomen 腹部 Obstetric產(chǎn)科Cardiac 心臟Small Parts 小器官Superficial 表淺 MSK 肌肉Prostate 前列腺 Renal 腎臟Vascular 血管 Pediatric 小兒Gynecologic 婦科內置一體化超聲工作站直接進行病人檔案管理大容量硬盤存儲(

17、80G)支持圖像動、靜態(tài)存儲靜態(tài)存儲達200,000幅圖片動態(tài)存儲達2,000幀光盤刻錄系統(tǒng)前置U盤輸出/輸入數(shù)字化彩色噴墨、激光打印機輸出圖像，低成本、高質量、快速度DICOM3.0圖像存儲 可以方便 遠程會診與全院數(shù)字化系統(tǒng)管理匹配在線支持與軟件升級DICOM 3.0使該機具有遠程通訊功能可在線升級或通過CD升級軟件通過internet遠程診斷實時對話、在線支持3D 成像任何一個探頭均能完成手動掃描?？蓪嵤﹫D像掃描時進行3D編輯，或從電影回放中截取一段圖像進行3D編輯。3D圖像形成后可進行旋轉，剪輯，描影法，不透明法，等圖像處理應用，以獲得最佳3D圖像。3D 成像婦產(chǎn)科應用 突破性的實時三

18、維(4D) 實現(xiàn)容積測量和評估(升級)SP選配Clarity- 圖像自動優(yōu)化系統(tǒng)Ultrasonix(優(yōu)勝)專利技術 根據(jù)檢查對象的條件，自動調節(jié)掃查方案QSonix 單鍵優(yōu)化 提高診斷效率高分辨率成像模式選擇探頭選擇病人資料管理系統(tǒng)設置 都可通過單鍵操作，達到所需全套婦產(chǎn)科計算軟件和完整的臨床報告心臟計算軟件包、血管計算軟件包方便的Word、Excel報告平臺特殊用途的CAD工具軟件個性化的自設報告和檢測軟件包豐富的臨床診斷報告多幅圖像模式2B模式及4B模式多幅圖像模式雙幅彩色血流能量圖對比實時 B/C 模式實時多普勒測量 (RTSA)RTSA 系統(tǒng)自動勾勒多普勒波形，自動輸出多普勒測量和計

19、算結果應用于血管及心臟探察穿刺活檢工具穿刺引導線可用于標準的各個探頭活檢穿刺引導可使活檢穿刺更加精確Sonix OP基本技術參數(shù)通道數(shù)：512A/D轉換：12bit動態(tài)范圍：262dB聚焦：多達5點增益：B、C、D獨立調節(jié)DTC分段：8段最高幀頻/秒：223線密度：384Sonix OP基本技術參數(shù)B, 2B, 4BB/M 型B/C(彩色多普勒) 彩色多普勒, 能量多普勒, 方向性能量多普勒 PW脈沖多普勒頻譜CW連續(xù)多普勒頻譜B/C/W三同步顯示梯形成像組織諧波成像 (THI) 寬景成像Clarity(自動圖像優(yōu)化)偽彩3D (重建三維)成像模式探測深度：2cm24cm（取決于接入探頭頻率）

20、最大流速：13m/秒最低流速：1mm/秒電源：220V，10，不大于500W外形尺寸：53x61x144cm 重量：54.55 kgSonix OP基本技術參數(shù)Sonix SP基本技術參數(shù)通道數(shù)：1024A/D轉換：12bit動態(tài)范圍：262dB聚焦：多達5點增益：B、C、D獨立調節(jié)DTC分段：8段最高幀頻/秒：223線密度：384Sonix SP基本技術參數(shù)成像模式B, 2B, 4BB/M 型B/C(彩色多普勒)彩色多普勒, 能量多普勒, 方向性能量多普勒 PW脈沖多普勒頻譜CW連續(xù)多普勒頻譜B/C/W三同步顯示梯形成像組織諧波成像 (THI) 寬景成像實時空間復合成像 (SCI)Clari

21、ty(自動圖像優(yōu)化)偽彩3D (重建三維)4D (實時三維) *(探頭選配)探測深度：2cm24cm（取決于接入探頭頻率）最大流速：19m/秒最低流速：1mm/秒電源：220V，10，不大于500W外形尺寸： 53x61x144cm重量： 54.55 kgSonix SP基本技術參數(shù)國內市場常見品牌機型GE 通用電氣公司LOGIQ 9LOGIQ 7LOGIQ 5LOGIQ 3LOGIQ 5先進的TrusCan平臺自動優(yōu)化 凸型擴展（梯形擴展） LOGIQView（寬景成像） 三維選項 (Easy3D 和 Advanced 3D) 解剖M型 獨特的原始數(shù)據(jù) 處理 彩色觸摸屏 靈活的在線圖像處理能

22、力 全面的報告功能 3 個激活的探頭接口 (可選配第4個探頭接口)GE公司 先進的TrusCan平臺自動優(yōu)化 凸型擴展（梯形擴展） 三維 解剖M型 靈活的在線圖像管理 獨特的原始數(shù)據(jù) 處理 三維處理 先進的測量和計算 全面的報告功能 2 個激活探頭接口 (第三個接口選配)LOGIQ 3GE公司飛利普公司PhilipusEnVisor HD(非凡） EnVisor HD 偏腹部EnVisor C HD 偏心臟市場宣傳：臨床表現(xiàn)：HDI和Sonos 的完美結合先進的人機工程學的設計數(shù)據(jù)處理弱點：外形低檔必須有一個便攜機的探頭無原始數(shù)據(jù)處理加彩色時二維圖像明顯變差技術特點：融合信號成像（Fusion

23、 signal processing)反相脈沖諧波Adaptive Color Flow ImagingAdaptive Doppler智能化多普勒能量自動跟蹤MicroFine Focusing3D 和全景成像TVI負荷超聲（選配）G60 SSiemens完全靈活性優(yōu)化的高效率工作流程高品質性能的全面解決方案西門子公司Matsushita公司的OEM產(chǎn)品與Nemio相同的供應商，在其基礎上工作臺不可升降Window操作系統(tǒng)40G硬盤4倍波束形成器多頻諧波超寬視野成像（SieScape)精確動態(tài)圖像捕捉技術（Precision Motion Capture)CD,MOD選配負荷超聲G50 Si

24、emens 外觀基本和G60相同腹部探查為主，心臟為選配自動彩色優(yōu)化（AutoColor）監(jiān)視器小2探頭接口，不可接相控陣探頭無負荷超聲無寬景成像無內置工作站西門子公司EUB-6500 HitachiWindows NT操作系統(tǒng)64通道，4倍波束形成器 （256通道）dTHI（動態(tài)諧波成像技術）圖像存儲格式為各種常規(guī)PC格式存儲介質：硬盤，軟盤，磁光盤DICOM電影回放：1259幀可用Word輸出報告及制作PowerPoint 內置三維，可接傳感器動態(tài)造影成像超寬視野成像Omni-Directional M Mode Display (解剖M型)負荷超聲探頭種類多日立公司EUB-6000 Hi

25、tachi日立公司64通道，4倍波束形成器 （256通道）dTHI（動態(tài)諧波成像技術）圖像存儲格式為各種常規(guī)PC格式存儲介質：硬盤，軟盤，磁光盤DICOM電影回放：1000幀內置三維動態(tài)造影成像超寬視野成像Omni-Directional M Mode Display (解剖M型)負荷超聲探頭種類多SSD-5000 SV ALOKA 卓越超聲技術的體現(xiàn) The True Value For The User 半球形聲波技術（HST) 增強型純凈諧波檢測技術（ePureHD) 增強型造影劑諧波成像技術（eCHE) 先進的心功能分析技術（CQ/KI/ASMA/TDI） 阿洛卡公司Aloka阿洛卡公

26、司AlokaSSD-4000 全數(shù)字化純凈聲束超聲診斷平臺 新一代全數(shù)字化純凈聲束成像平臺 純凈諧波成像技術（Pure HD） 像素聚焦技術（PixeIFocus TM） 多重聲束處理技術（Multi-beam processing） 多種選頻成像技術（QFI） 實時全方位M模式（FAM） 寬帶超高密度探頭（W-SHD） 組織多普勒成像（TDI） 心功能綜合指數(shù)（IMP） 實時表面三維成像（e-VOL） 雙幅動態(tài)顯示（DDD） 與DICOM3兼容的內置式一體化數(shù)字圖像管理 輔助系統(tǒng)（i-DMS） SSD-3500 Aloka64 通道，雙波束形成器，12bit AD轉換器三探頭接口，二個為激活

27、狀態(tài)成像模式：B, M, CFM, PDI, CW 圖像存儲：硬盤，軟盤， 磁光盤DICOM諧波及變頻專用的三維探頭,很小巧腔內探頭開角170度彩色幀頻快、模式轉換快用戶自定義鍵二維圖像與SSD-4000一樣、高頻圖像差價格便宜（日本）阿洛卡公司Nemio 30 Toshiba并行信號處理可編程172db系統(tǒng)動態(tài)范圍各模式3段變頻可選配負荷超聲，TDI/TDI-Q/ACM(Auto Color Measurement technology /ACT(CK)表面三維融合三維超寬視野成像（Panoramic View70cm)方向性能量圖DICOM四倍信號處理動態(tài)血流成像技術造影劑弱點：B & CFM Mode 圖像較差 操作繁瑣、醫(yī)生難以掌握無原始數(shù)據(jù)關機速度極慢優(yōu)點：血流敏感性尚可，但外溢及噪音較多幀頻尚可東芝公司Nemio 20/Nemio 20 ED ToshibaNemio的標準版比Nemio 30少一些配置2探頭接口電影回放少于Nemio 30老式MOD東芝