超聲技術(shù)原理課件

為什么要學(xué)習(xí)基超聲原理基礎(chǔ)原理是否重要？幫助你更好的了解超聲，知己知彼；超聲設(shè)備技術(shù)復(fù)雜，發(fā)展迅速；使你更專業(yè)、增加信任度；國(guó)際超聲發(fā)展史1880年，法國(guó)人發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)；1917年，法國(guó)人應(yīng)用壓電原理進(jìn)行超聲探測(cè)，1921年發(fā)展成聲納。1942年，奧地利人使用A型超聲裝置，用穿透法探測(cè)顱腦.1952年，美國(guó)人開始研究超聲顯像法，并于1954年將B超應(yīng)用于臨床。1954年，瑞典人用M型檢查心臟。1956年，日本人首先將多普勒效應(yīng)原理應(yīng)用于超聲診斷，利用連續(xù)波多普勒法判斷心臟瓣膜病。1959年，研制出脈沖多普勒超聲。1983年，日本Aloka公司首先研制成功彩色血流圖1990年，奧地利Kretz公司制成3D掃描器，并使之商品化。

1.概念：超聲波是一種機(jī)械振動(dòng)，可以通過介質(zhì)進(jìn)行傳播。

潛艇海洋0Hz 20Hz 20KHz 1MHz

30MHz 400MHz次聲波可聽見聲音 超 聲次聲武器耳朵 無損探傷 圖像診斷 聲學(xué)顯微鏡2.聲音頻譜超聲基本原理超聲基本原理

超聲頻率與波長(zhǎng)：

λ＝C/fλ－超聲波波長(zhǎng)

C－超聲波聲速

f－超聲波頻率波長(zhǎng)：一個(gè)波的長(zhǎng)度頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的周數(shù)（重復(fù)次數(shù)）超聲基本原理人是不均勻介質(zhì)除骨骼和空氣以外，聲速相差不大組織名稱平均速度(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超聲設(shè)備工作基本原理探頭顯示超聲設(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(hào)處理圖像處理存儲(chǔ)和傳輸顯示器外圍設(shè)備打印機(jī)、錄相機(jī)等傳統(tǒng)超聲成像的步驟單軸聲束的聲照射入人體聲束的掃查人體組織對(duì)入射超聲的反應(yīng)－回聲回聲的放大與前處理數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器（DSC）顯示和記錄超聲探頭種類線陣（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）導(dǎo)管超聲（心臟）相控陣方式是通過連續(xù)變換延時(shí)線來得到產(chǎn)生超聲波束的不同角度偏轉(zhuǎn)主要用于心臟掃查延時(shí)線掃描超聲波束相控陣探頭過延時(shí)線聚焦相控陣掃描不同掃查模式形成的聲像圖線掃扇掃弧掃頻率與分辨率和穿透力一般成像的頻率范圍：心臟：成人2~4MHz兒科：3~8MHz新生兒：4~10MHz腹部：成人2~4MHz兒科：4~8MHz新生兒：4~10MHz外周血管：5~10MHz小器官：7~12MHz腔內(nèi)：4~9MHz經(jīng)食管：成人3~7MHz兒科：4~8MHz低頻 高頻分辨率更好穿透力：更強(qiáng)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)）超聲成像模式成像模式：A型（Amplitudemodulation）M型（Time-motionmode）B型（Brightnessmodulation）彩色多普勒（ColorDoppler）能量多普勒（PowerDoppler）頻譜多普勒（SpectralDoppler）最早的工作方式：A型A模式：是一種振幅的模式。它在顯示器上形成垂直偏轉(zhuǎn)的波形圖。工作方式：M型

M模式中的M表示運(yùn)動(dòng)，M模式通過B模式圖象來顯示一個(gè)光標(biāo)，然后在以時(shí)間為軸線的波形圖上表示其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通常M模式用于檢測(cè)心臟及胎兒的心率。皮膚探頭時(shí)間軸深度工作方式：M型工作方式：B型二維灰階成像彩色多普勒成像彩色多普勒速度圖（CDV）ColorDopplerVelocity通過信號(hào)的自相關(guān)運(yùn)算獲得速度、加速度、方差等信息彩色編碼血流的方向朝向探頭的為紅色背離探頭的為藍(lán)色受角度影響、受其他運(yùn)動(dòng)影響、易混迭、彩色多普勒速度圖彩色多普勒能量圖（CDE）ColorDopplerEnergy利用反射回來的多普勒信號(hào)中的振幅（能量）彩色多普勒能量圖顯示的不是速度參數(shù)，而是與血液散射量相關(guān)的能量信號(hào)。彩色多普勒能量圖有速度有方向敏感度低易混迭、偽像角度依賴性無速度無方向敏感度高無混迭角度非依賴性彩色多普勒速度圖0.41cm/s0.41cm/s0.41MHz彩色多普勒能量圖速度圖與能量圖的區(qū)別多普勒血流測(cè)量皮膚血管

fd

= 多普勒頻移

F0

=探頭發(fā)射的多普勒頻率

V

= 血流的速度

C

= 聲波的速度（1540米/秒）

q

= 聲束和血流方向之間的夾角彩色多普勒成像可定性的觀測(cè)血流走行、速度快慢以及方向

等信息但無法定量的獲得血流的速度等重要生理參數(shù)2cos?f。C?ΔfV(cm/s)=V血流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Δf(Hz):多普勒頻移

f。(Hz):超聲頻率超聲波束血管角的調(diào)整：30°0.86633°0.8393.2%cos誤差變化70°0.34273°0.29217.1%夾角θ的最佳范圍：30－60°頻譜多普勒的角度依賴頻譜多普勒多普勒波包括以下數(shù)據(jù):－速度－速度范圍（寬度）－血流量大?。鞣较蛞粋€(gè)心跳周期寬的速度范圍逆流時(shí)間基準(zhǔn)線慢快快迎向背向最高峰收縮舒張舒張結(jié)束多普勒頻譜的含義脈沖波多普勒和連續(xù)多普勒連續(xù)波多普勒(CW)ContinuousWave發(fā)射與接收是各自分開的兩個(gè)晶片沿著整個(gè)聲束的長(zhǎng)度監(jiān)聽返回的信號(hào)，無距離分辨測(cè)高血流速度不會(huì)有混疊現(xiàn)象，最大量程約15~20m/s皮膚血管皮膚血管單晶片雙晶片脈沖波多普勒（PW）PulseWav發(fā)射和接收是同一個(gè)晶片卓越的距離分辨率

(RangeResolution)

流速測(cè)量上限值受奈奎斯特頻率限制脈沖重復(fù)頻率（PRF）決定流速的測(cè)量范圍，極限約5~7m/s脈沖波與連續(xù)波發(fā)射與接收優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用部位脈沖波PW一個(gè)晶片完成距離分辨率流速上限低腹部、外周血管連續(xù)波CW一個(gè)晶片發(fā)射一個(gè)晶片接收高流速無混迭無距離分辨率心臟PWCW名詞解釋－分辨率分辨率是指對(duì)兩個(gè)靠近物體的識(shí)別能力，即對(duì)圖象的區(qū)分分辨率幾何分辨率灰度分辨率時(shí)間分辨率軸向分辨率側(cè)向分辨率側(cè)向（橫向）分辨率：是指對(duì)垂直于超聲波束軸方向上可區(qū)分的兩個(gè)點(diǎn)目標(biāo)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（探頭的晶片數(shù)量及種類有關(guān)）

軸向分辨率高 低側(cè)向分辨率高 低名詞解釋－分辨率軸向（縱向）分辨率：是指沿超聲波束軸方向上可區(qū)分的兩個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的最小距離軸向分辨率由超聲波束的波長(zhǎng)所決定一般來說，軸向分辨率為波長(zhǎng)的2到4倍灰度（對(duì)比度）分辨率：是指對(duì)兩個(gè)相似密度的物體的識(shí)別能力識(shí)別相似密度組織之間細(xì)微差別的能力，看到細(xì)微的差別描述256灰階的不同灰階圖用于組織結(jié)構(gòu)的對(duì)比分辨灰度分辨率幾何分辨率平衡幾何分辨率高－－灰度分辨率差名詞解釋－分辨率時(shí)間分辨率：捕獲相鄰兩個(gè)時(shí)相運(yùn)動(dòng)變化的能力在超聲設(shè)備上表現(xiàn)為幀頻的高低幀頻：幀頻是指單位時(shí)間內(nèi)獲得圖象的幀數(shù)高幀頻可以捕捉細(xì)微的運(yùn)動(dòng)變化信息高幀頻對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的臟器掃查非常重要物體移動(dòng)軌跡低幀頻捕捉高幀頻捕捉名詞解釋－分辨率諧波成像－組織諧波成像非線性諧波：

諧波的形成是非線性的，它隨傳導(dǎo)的深度而逐漸積累加強(qiáng)，而后因衰減而減弱。信號(hào)強(qiáng)度深度基波諧波混響反射：

發(fā)生在超聲波所經(jīng)過的路徑上遇到兩個(gè)或多個(gè)回聲介面時(shí)。如聲束在組織間來回往返，從而在圖像上顯示為多條帶狀噪聲。優(yōu)點(diǎn)：

消除近場(chǎng)偽像和噪聲干擾提高穿透力、提高對(duì)比分辨率臨床上對(duì)成像困難的病人，可明顯改善二維圖像質(zhì)量，增強(qiáng)心內(nèi)膜、腫塊等邊界顯示組織諧波成像基波成像自然組織諧波成像脈沖反相諧波技術(shù)正相負(fù)相無信號(hào)合成諧波成像－造影劑諧波成像造影劑諧波：利用超聲在造影劑微