顯示機(jī)械設(shè)備的校準(zhǔn)與特性化講座

第四章

顯示設(shè)備的校準(zhǔn)與特性化

CRT（陰極射線管）和LCD（液晶體）兩種顯示器的呈色原理不同，校準(zhǔn)時(shí)的可調(diào)參數(shù)不同，特性化時(shí)的的基本方法相同。4.1顯示器的呈色原理一

CRT顯示器

1.原理：三支電子槍分別射出R、G、B三原色電子流。電子槍通電后燈絲發(fā)熱，陰極被激發(fā)射出電子流。電子流被加速極加速后，并被聚焦極聚焦成很細(xì)的三條電子束，再受高壓強(qiáng)大電場進(jìn)一步加速，高速轟擊熒光粉，將電能轉(zhuǎn)換成光能。

用RGB三種熒光粉所發(fā)出的色光作為三原色，所以屬于RGB設(shè)備。2.CRT顯示器的技術(shù)要求

1）.三陰級(jí)能發(fā)射受三基色信號(hào)控制的三束電子束。

2）.熒光粉必須為RGB三色，且分布在一個(gè)像素之內(nèi)。

3）.三色信號(hào)控制的電子束通過選色極后能正確到達(dá)相應(yīng)的RGB熒光粉上。

4）.熒光粉發(fā)光效率高，色彩純度高、飽和度高、能產(chǎn)生中性灰，且混合的色彩更多。二

LCD顯示器

液晶，是介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，即液態(tài)的晶體，也就是說一種物質(zhì)同時(shí)具備了液體的流動(dòng)性和類似晶體的某種排列特性。加熱時(shí)呈現(xiàn)透明的液體狀態(tài)，冷卻時(shí)會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的渾濁狀態(tài)。

在電場的作用下，液晶分子的排列會(huì)產(chǎn)生變化。從而影響到它的光學(xué)性質(zhì)，這種現(xiàn)象叫做電光效應(yīng)。原理

當(dāng)通電時(shí)，排列變的有秩序，使光線容易通過；不通電時(shí)排列混亂，阻止光線通過。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。

從技術(shù)上簡單地說，液晶面板包含了兩片相當(dāng)精致的無鈉玻璃素材，稱為Substrates，中間夾著一層液晶。當(dāng)光束通過這層液晶時(shí)，液晶本身會(huì)排排站立或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀，因而阻隔或使光束順利通過。彩色LCD工作原理

通常，在彩色LCD面板中，每一個(gè)像素都是由三個(gè)液晶單元格構(gòu)成，其中每一個(gè)單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍(lán)色的過濾器。這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。LCD特點(diǎn)機(jī)身薄，節(jié)省空間與比較笨重的CRT顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間。省電，不產(chǎn)生高溫它屬于低耗電產(chǎn)品，可以做到完全不發(fā)熱(主要耗電和發(fā)熱部分存在于背光燈管)，而CRT顯示器，因顯像技術(shù)不可避免產(chǎn)生高溫。低輻射，益健康液晶顯示器的輻射遠(yuǎn)低于CRT顯示器（僅僅是低，并不是完全沒有輻射，電子產(chǎn)品多多少少都有輻射），這對于整天在電腦前工作的人來說是一個(gè)福音。畫面柔和不傷眼不同于CRT技術(shù)，液晶顯示器畫面不會(huì)閃爍，可以減少顯示器對眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。

LCD克服了CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點(diǎn)，但也同時(shí)帶來了造價(jià)過高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問題。LCD硬件參數(shù)

1.可視角度：左右對稱，上下不一定對稱。可視角度越大越好。2.亮度：200cd/m2

3.響應(yīng)時(shí)間：顯示器各像素點(diǎn)對輸入信號(hào)反應(yīng)的速度，越小越好。三、影響顯示器成色的因素

1.白點(diǎn)：由RGB三個(gè)通道都以最大數(shù)值驅(qū)動(dòng)時(shí)得到的色度值。（用色溫、標(biāo)準(zhǔn)照明體、和色度值來描述）2.亮度：顯示器輸出信號(hào)所表達(dá)的明亮程度（可以調(diào)節(jié)）。3.對比度：輸出最大和最小亮度之間的區(qū)別

4.Gamma值：描述顯示信號(hào)和控制電壓之間的對應(yīng)關(guān)系。4.2顯示器的校準(zhǔn)

特性化之前，使顯示器處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

調(diào)整顯示器的白場的亮度、白場的顏色、階調(diào)曲線以及黑場的亮度。1.校準(zhǔn)軟件和儀器校準(zhǔn)可借助特性化軟件來完成。大多數(shù)特性化軟件都將顯示器的校準(zhǔn)和特性化文件的生成功能結(jié)合在一起。校準(zhǔn)時(shí)，一定要注意測量儀可以適用的顯示器類型，尤其是在校準(zhǔn)LCD顯示器時(shí)，要用專門測量液晶顯示器的測量儀器。1）校準(zhǔn)前準(zhǔn)備清潔；環(huán)境光；預(yù)熱（如有節(jié)能設(shè)置或軟件要關(guān)閉）；關(guān)閉屏保；確定顯示器的參數(shù)設(shè)置。2）校準(zhǔn)目標(biāo)值所有的顯示器校準(zhǔn)軟件都會(huì)詢問兩個(gè)目標(biāo)值：白場和Gamma值。白場通常表示為D65。專業(yè)顯示器

一般通過調(diào)整電子槍的發(fā)射強(qiáng)度或液晶盒的亮度來調(diào)整顯示器的白平衡。gamma值反映顯示信號(hào)與控制電壓的對應(yīng)關(guān)系。會(huì)影響圖像亮調(diào)與暗調(diào)的顯示效果，影響顯示器對各梯級(jí)對比度和層次的顯示。一般要模擬介質(zhì)的中間調(diào)特性，一般為1.8或2.2

2.校準(zhǔn)過程：校準(zhǔn)軟件支持的種類越多，校準(zhǔn)工作會(huì)更方便。主要包括：

連接測量儀：將Eye-one

Display聯(lián)接到計(jì)算機(jī)的USB接口。校準(zhǔn)測量儀設(shè)置校準(zhǔn)目標(biāo)值執(zhí)行校準(zhǔn)

在使用之前，需要對Eye-one

Display屏幕測色器進(jìn)行初始化校準(zhǔn)。將Eye-one

Display放在純黑的平面上（或者使用隨附的黑色蓋子蓋住Eye-oneDisplay的感光區(qū)），注意不要漏光，然后點(diǎn)擊屏幕上的Calibrate按鈕，軟件將自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)成功后，屏幕會(huì)出現(xiàn)“Eye-one

calibration

wassuccessful（Eye-one校準(zhǔn)成功）”的顯示，并且向右的箭頭被激活，允許進(jìn)入下一步。儀器的校準(zhǔn)非常重要，它相當(dāng)于測量高度時(shí)基點(diǎn)的選擇，基點(diǎn)不準(zhǔn)確，測量的精度就無從談起。校準(zhǔn)時(shí)要確保儀器的感光區(qū)沒有光線進(jìn)入。設(shè)置目標(biāo)值一般選擇中色溫6500比較合適。對于Windows系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)伽瑪值為2.2；對于Mac系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)伽瑪值為1.8。首先，設(shè)定白點(diǎn)，白點(diǎn)有很多色溫選項(xiàng)，如圖：一般來說，會(huì)選擇5000K或6500K，我國規(guī)定印刷標(biāo)準(zhǔn)使用光源是6500K，但國際使用標(biāo)準(zhǔn)是5000K，現(xiàn)在很多

印廠都使用的是5000K，這里選擇多

少K，要根據(jù)實(shí)際印刷看稿光源來決定。印刷和攝影推薦5000K或6500K，網(wǎng)頁推薦6500K。如果要達(dá)到徹底模

擬某一印刷品效果，也可以選擇設(shè)

定紙白，輸入測量好的紙張白點(diǎn)XYZ值（不推薦常規(guī)校正這樣做，因?yàn)?/p>

紙白會(huì)因紙張品種品牌和生產(chǎn)日期

不同有很大的差別）。

之后是設(shè)定

GAMMA值，印

刷推薦1.8，網(wǎng)頁設(shè)計(jì)等推薦

2.2。亮度推薦100％。檢測環(huán)境光把Eye-one放在屏幕上Eye-one

Display的測光區(qū)周圍布滿了小小的吸盤，可以牢牢吸附在屏幕表面，放置時(shí)一定要吸牢，避免外接光線射入感光區(qū)。對于不太容易吸牢的液晶顯示器，可以利用Eye-one連線上的配重塊，將它吊在屏幕表面。校準(zhǔn)白場亮度在調(diào)節(jié)亮度時(shí)一定要一點(diǎn)一點(diǎn)地調(diào)，最好每秒調(diào)整1％，如果調(diào)整太快，顯示器燈絲的溫度變化跟不上數(shù)值的變化，是無法真正校準(zhǔn)的。

首先將顯示器對比度調(diào)整到最大，然后點(diǎn)擊開始直到上下箭頭對到一起，校準(zhǔn)白場色溫點(diǎn)停止并進(jìn)入下一步，將顯示器亮度調(diào)到最

小，然后逐步增加亮度，直到上下箭頭對到一起，校準(zhǔn)黑場亮度

Eye-one校準(zhǔn)黑場時(shí)，提示用戶將顯示器OSD面板里的亮度控制調(diào)節(jié)為零，經(jīng)過儀器測量后反饋給軟件，軟件再指導(dǎo)用戶不斷調(diào)節(jié)亮度控制。在達(dá)到目標(biāo)值之前，亮度指示中的黑色指示條不斷跳動(dòng)，達(dá)到目標(biāo)值后，會(huì)穩(wěn)定在中間的綠色區(qū)域。

顯示器的物理校準(zhǔn)完成后，需要根據(jù)顯示器的特性來生成其ICC色彩檔ICC檔生成后，會(huì)提示校準(zhǔn)成功。1.顯示標(biāo)準(zhǔn)色塊

校準(zhǔn)和特性化顯示器的軟件在校準(zhǔn)完顯示器后會(huì)顯示出一些色塊，這些色塊具有已知的RGB數(shù)值，即色塊參考數(shù)據(jù)。這些色塊包含構(gòu)建RGB色域所需的特征色，黑、白、各亮度等級(jí)的三原色、二次色等。4.3

顯示器的特性化

自動(dòng)測量完成后，

會(huì)提示你

是不是保

存測量數(shù)

據(jù)，如圖：2.創(chuàng)建顯示器特性文件

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)色塊參考數(shù)據(jù)中的RGB數(shù)值和經(jīng)顯示后測量得到的CIEXYZ值，建立兩者之間的轉(zhuǎn)換方式。

保存好測量數(shù)據(jù)后，軟件跳入ProfileMaker界面，并加載剛剛做的測量數(shù)據(jù)，如圖：

profile大小選擇生成比較大的ICC文件，這樣準(zhǔn)確性更高一些，紙白選擇標(biāo)準(zhǔn)白點(diǎn)（即你剛設(shè)置的白點(diǎn)），然后點(diǎn)擊開始計(jì)算，要求保存ICC文件，計(jì)算保存完畢后，會(huì)提示你是不是將生成的icc文件作為顯示器系統(tǒng)的配置文件，如圖：

選擇是，就自動(dòng)將此icc加載為你的顯示器色彩管理文件，可從顯示器設(shè)置－高級(jí)－色彩管理查看到！4.4顯示器特性化軟件的應(yīng)用

特性化文件建立后保持在系統(tǒng)默認(rèn)目錄下，這樣才可以在操作系統(tǒng)中應(yīng)用特性文件第3講醫(yī)學(xué)超聲成像技南方醫(yī)科術(shù)大學(xué)匯報(bào)人姓名主要內(nèi)容超聲成像基本原理——超聲回波法醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備的分類超聲診斷儀的主要參數(shù)7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義43Part

.01超聲成像基本原理——超聲回波法超聲回波法把幾兆赫至幾十兆赫的高頻聲脈沖發(fā)射到生物體內(nèi)，再接收反射波（回波），這種方法稱為超聲脈沖回波法。脈沖寬度：幾微秒脈沖間隔：幾百微秒（接收放大器處理回波的時(shí)間）脈沖回波法最早較早是應(yīng)用于雷達(dá)和聲納?；夭〞r(shí)間t、探測距離L的關(guān)系，c為聲速7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義457/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義467/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義47超聲回醫(yī)學(xué)波超聲儀器法原理講示義

意圖7/27/202348儀器基本框圖發(fā)射通道：時(shí)鐘電路（同步脈沖發(fā)生器）、發(fā)射器（高頻脈沖發(fā)生器）、換能器（探頭）接收通道：接收換能器、射頻放大器（RFA）、7/2檢7/2023

波及抑制電路、視頻醫(yī)學(xué)超聲放儀器原大理講義器（UFA）49Part

.022醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備的分類A型超聲A型超聲診斷儀因其回聲顯示采用幅度調(diào)制

(Amplitude

Modulation)而得名。A型顯示是超聲診斷儀最基本的一種顯示方式，即在陰極射線管(CRT)熒光屏上，以橫坐標(biāo)代表被探測物體的深度，縱坐標(biāo)代表回波脈沖的幅度，故由探頭(換能器)定點(diǎn)發(fā)射獲得回波所在的位置可測得人體臟器的厚度、病灶在人體組織中的深度以及病灶的大小。根據(jù)回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，7/2還7/2023

可在一定程度上對病醫(yī)學(xué)超聲灶儀器原進(jìn)理講義行定性分析。517/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義52由于A型顯示的回波圖，只能反映局部組織的回波信息，不能獲得在臨床診斷上需要

的解剖圖形，且診斷的準(zhǔn)確性與操作醫(yī)師

的識(shí)圖經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大，因此其應(yīng)用價(jià)值已

漸見低落，即使在國內(nèi)，A型超聲診斷儀也很少生產(chǎn)和使用了。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義537/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義557/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義56M型超聲診斷儀發(fā)射和接收工作原理與A型有些相似，不同的是其顯示方式。對于運(yùn)動(dòng)臟器，由于各界面反射回波的位置及信號(hào)大小是隨時(shí)間而變化的，如果仍用幅度調(diào)制的A型顯示方式進(jìn)行顯示，所顯示波形會(huì)隨時(shí)間而改變，得不到穩(wěn)定的波形圖。因此，M型超聲診斷儀采用輝度調(diào)制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮點(diǎn)形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來，隨著臟器的運(yùn)動(dòng)，垂直掃描線上的各點(diǎn)將發(fā)生位置上的變動(dòng)，定時(shí)地采樣這些回波并使之按時(shí)間先后逐行在屏上顯示出來。圖中可以看出，由于臟器的運(yùn)動(dòng)變化，活動(dòng)曲線的間隔亦隨之發(fā)生變化，如果臟器中某一界面是577/2靜7/2023

止的，活動(dòng)曲線將變醫(yī)學(xué)超聲為儀器原水理講義平直線。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義58M型超聲診斷儀對人體中的運(yùn)動(dòng)臟器，如心臟、胎兒胎心、動(dòng)脈血管等功能的檢查具有優(yōu)勢，并可進(jìn)行多種心功能參數(shù)的測量，如心臟瓣膜的運(yùn)動(dòng)速度、加速度等。但M型顯示仍不能獲得解剖圖像，它不適用于對靜態(tài)臟器的診查。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義59B型超聲7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義60為了獲得人體組織和臟器解剖影像，繼A型超聲診斷儀應(yīng)用于臨床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超聲成像儀又先后問世，由于它們的一個(gè)共同特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了對人體組織和臟器的斷層顯示，通常將這類儀器稱為超聲斷層掃描診斷儀。雖然B型超聲成像診斷儀因其成像方式采用輝度調(diào)制(Brightness

Modulation)而得名，其影像所顯

示的卻是人體組織或臟器的二維超聲斷層圖(或稱

剖面圖)，對于運(yùn)動(dòng)臟器，還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義617/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義62C型超聲C型掃查，又稱C型顯示，“特定深度掃查”

(constant

depth

mode)。與B型掃查一樣都是輝度調(diào)制的二維切面象顯示方式，所不同的是B型掃查所獲得的是超聲波束掃查平面本身的切面象，即縱向切面象?？上в捎贑型掃查的靈敏度較低，顯象速度不易提高，使C型掃查技術(shù)的發(fā)展受到7/2限7/2023

制。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

637/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義647/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義65D型超聲D型超聲成像診斷儀也即超聲多普勒診斷儀，它是利用聲學(xué)多普勒原理，對運(yùn)動(dòng)中的臟器和血液所反射回波的多普勒頻移信號(hào)進(jìn)行檢測并處理，轉(zhuǎn)換成聲音、波形、色彩和輝度等信號(hào)，從而顯示出人體內(nèi)部器官的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。超聲多普勒診斷儀主要分為3種類型：即連續(xù)式超聲多普勒(continuous

wave

doppler)成像診斷儀脈沖式超聲多普勒(pulsed

wave

doppler)成像診斷儀實(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成像(color

doppler667/27/2023

flow

image)診斷儀。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義F型超聲67F型掃查，又稱F型顯示。它與C型掃進(jìn)原理上是相似的。區(qū)別僅在于：在掃查一幅圖像的過程中，

C型掃查平面距探頭的深度是不變的，而F型掃查面距探頭的深度是一變量，不是一個(gè)常量。根據(jù)成像需要可作相應(yīng)變動(dòng)，從而可獲得7/2斜7/2023

面、曲面的F型醫(yī)圖學(xué)超聲儀像器原理講義7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義68P型超聲7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義69又稱P型顯示，它可視為一種持殊的B型顯示，超聲換能器置于圓周的中心，徑向旋轉(zhuǎn)掃查線與顯示器上的徑向掃描線作同步的旋轉(zhuǎn)。主要適用于對肛門、直腸內(nèi)腫瘤、食道癌及子宮頸癌的檢查，亦可用于對尿道、膀胱的檢查。P型超聲診斷儀所使用的探頭稱為徑向掃描探頭，如尿道探頭，直腸探頭都屬于徑向掃描探頭。掃

描時(shí)探頭置于體腔內(nèi)，如食道、胃或直腸等。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義707/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義71Part

.013超聲診斷儀的主要參數(shù)主要參數(shù)7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義73表征超聲診斷儀性能的參數(shù)，從大的方面可分為三類，這就是：聲系統(tǒng)參數(shù)

圖像特性參數(shù)電氣特性參數(shù)在眾多的參數(shù)中，我們只討論其中幾個(gè)主要參數(shù)。聲系統(tǒng)參數(shù)：聲輸出的強(qiáng)度、總功率等；

超聲場的時(shí)頻特性，如波型、持續(xù)時(shí)間、脈沖重復(fù)頻率、脈沖形狀、頻率、脈沖帶寬等；

聲場分布特性，如換能器類型、波束形狀、聚焦特性、景深等。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義74圖像特性參數(shù)：分辨力；位置記錄精度；深度測量精度；幀頻；存貯器的容量；圖像處理能力。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義75電氣特性參數(shù)：靈敏度；增益及TGC指標(biāo)；壓縮特性及動(dòng)態(tài)范圍；顯示器的動(dòng)態(tài)范圍；系統(tǒng)的帶寬等。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義76Part

.02幾個(gè)主要參數(shù)動(dòng)態(tài)范圍顯示信號(hào)的最大水平與最小水平的比稱為動(dòng)態(tài)范圍(Dynamic

Range,DR)，DR描述了信號(hào)幅度變化的大小，一般用分貝[dB]值表示。式中：Umax—信號(hào)最大值，Umin

—信號(hào)最小7/27/2值02378醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義生物組織的聲界面特性，組織吸收（超聲衰減）特性及探測深度決定了信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義79因此動(dòng)態(tài)范圍DR通常由兩個(gè)部分組成：聲界面特性（聲阻抗差）所確定的信號(hào)幅度變化（SDR）超聲在組織傳播過程中衰減所引起的信號(hào)幅度變化，超聲傳播衰減取決于組織特性（超聲衰減系數(shù)

）與傳播距離（L）由此超聲回波總動(dòng)態(tài)范圍可寫為：DR

=

2 L

+

SDR對動(dòng)態(tài)范圍的影響因素7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義80超聲在生物組織中傳播所產(chǎn)生的全部回波；

超聲發(fā)射功率、接受放大器的等效輸入噪聲；終端顯示裝置的動(dòng)態(tài)范圍；動(dòng)態(tài)壓縮方法時(shí)間增益控制——補(bǔ)償傳輸衰減幅度增益控制——使有用信號(hào)相對壓縮線形范圍線性范圍，一般指的是儀器中放大器線性范圍，它給出放大器輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間成線性關(guān)系的區(qū)域。即Uo

=

KUi線性關(guān)系也用分貝值來表示式中：Umax—信號(hào)最大值，Umin

—信號(hào)最小值，可7/27/20見23線性放大器的線性醫(yī)學(xué)范超聲儀圍器原理講即義

是動(dòng)態(tài)范圍817/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義82當(dāng)輸出信號(hào)的最大幅度保持不變時(shí)，輸入信號(hào)的線性范圍將隨著K值的減小而增大。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義83分辨率7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義84分辨力指成像系統(tǒng)能分辨空間尺寸的能力，即能把兩點(diǎn)區(qū)分開來的最短距離。超聲顯像儀的分辨力是衡量其質(zhì)量好壞的最重要的指標(biāo)，分辨力越高，越能顯示出臟器的細(xì)小結(jié)構(gòu)。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義85超聲成像的分辨力有橫向分辨力和縱向分辨力之分。前者是指垂直于超聲脈沖束方向上的分辨力，后者是沿波束軸方向上的分辨力。這兩種分辨力的大小差別很大，縱向分辨力總是優(yōu)于橫向分辨力。而且，垂直于波束軸的兩個(gè)維上的橫向分辨力也往往不同。影響橫向分辨力和縱向分辨力的因素各不相同，7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義86橫向分辨力又稱側(cè)向分辨力，它表示區(qū)分處于聲束軸垂直的平面上的兩個(gè)物體的能力。超聲波束直徑尺寸直接影響橫向分辨力，波束直徑越細(xì)，能分辨的尺度越小，橫向分辨力越高。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義87影響橫向分辨率的因素顯示熒光點(diǎn)尺寸的影響波束直徑尺寸的影響

動(dòng)態(tài)范圍的影響7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義887/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義897/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義90儀器的圖像質(zhì)量主要取決于橫向分辨力。橫向分辨力好，圖像細(xì)膩，小結(jié)構(gòu)就能顯示清楚。橫向分辨力主要由換能器的尺寸、形狀、發(fā)射頻率、聚焦等因素決定。當(dāng)顯示屏光點(diǎn)尺寸較大時(shí)，也會(huì)影響橫向分辨力。此外，隨著深度的增加，脈沖頻譜中的各種頻率成分的衰減情況也不同，這個(gè)因素也潛在地影響著橫向分辨力?，F(xiàn)代化的顯像儀橫向分辨力可優(yōu)于2mm。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義91縱向分辨力又稱軸向分辨力或距離分辨力，表示在聲束軸線方向上對相鄰兩回聲點(diǎn)的分辨力?？v向分辨力與發(fā)射超聲頻率有關(guān)，因?yàn)槁暡ǖ目v向分辨力理論極限為聲波的半波長。頻率越高，波長越短。縱向分辨力與超聲脈沖的持續(xù)時(shí)間有關(guān)，脈沖持續(xù)時(shí)間越短，即脈沖越窄，縱向分辨力越高。超聲脈沖持續(xù)時(shí)間與發(fā)射電脈沖寬度及換能器阻7/2尼7/2023

有關(guān)。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

92影響縱向分辨率的因素脈沖寬度的影響增益大小的影響7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義937/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義947/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義95色散吸收對橫向、縱向分辨率的影響7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義96吸收與頻率的關(guān)系——頻率越高，吸收越強(qiáng)；頻譜中心向低頻偏移；波束變寬；前沿變壞；理想的情況下，工作頻率越高，分辨率越高；生物組織的平均衰減系數(shù)接近1dB/cm·MHz；頻率3MHz—深度20

cm—衰減60dB，94%頻率10MHz—深度20

cm—衰減200dB，99.5%在大多數(shù)情況下，最佳工作頻率就是超聲波穿透深度不超過200個(gè)波長時(shí)就能達(dá)到被探測臟器的

那個(gè)頻率；例如：頻率為3MHz時(shí)，波長是0.51mm它能夠像。7/2形7/2023

成102mm深處組織的醫(yī)學(xué)良超聲儀好器原理講圖義97帶寬7/27/202398醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義工作頻率超聲診斷儀的工作頻率，根據(jù)兩個(gè)方面因素作最佳的選擇。首先，從分辨力的角度說，增高頻率，可以改善分辨力。頻率越高，波長越短，則波束的指向性越好（近場距離大，而發(fā)散角?。?，橫向和縱向分辨力都能提高。其次，從穿透深度的角度來看，工作頻率越高，則衰減成正比地增加，必然使探測深度減小。若7/2要7/2023

求較大的穿透深度，醫(yī)學(xué)超聲就儀器原得理講義取較低的工作頻率。99因此，在設(shè)計(jì)中不得不在工作深度與頻率之間取合理的折衷。比如眼科應(yīng)用中，所要求深度小，可以用高頻率以提高分辨力，一般用10MHz。而

要穿透較大深度（如腹腔）時(shí)，則只能取較低工作頻率。通用B型超聲診斷儀的工作頻率一般在

3.5MHz，有些診斷儀配有多種不同頻率的的需要。7/2探7/2023

頭以滿足不同檢醫(yī)查學(xué)超聲儀深器原理講度義100常用超聲診斷儀的超聲頻率；動(dòng)態(tài)范圍分辨率(波長mm)頻率(MHz)10dB1.520dB2.530dB3.010.253.754.52.50.91.51.850.450.750.910學(xué)0.2750.3750.45作用距離（穿透深度）指儀器發(fā)射的超聲波束可以穿透并能顯示出回聲圖像的被測介質(zhì)深度。超聲醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的作用距離，通常要滿足處于相當(dāng)深度上的各種器官的成像需要，如腹部成像就需要有20cm的工作距離，而用于眼球的深度為

10cm。影響作用距離的主要因素是脈沖信號(hào)在傳播途中的衰減，這是由于組織的吸收、反射、折射、散射等原因引起的。7/27/2023

醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

102要提高儀器的探測深度，有三個(gè)方面的途徑。

降低工作頻率。但降低工作頻率，則分辨力也隨之降低，這是一個(gè)限制。

提高接收機(jī)的靈敏度和擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍，使能接收較遠(yuǎn)距離的微弱的反射信號(hào)，但這要受到換能器噪聲的限制，信噪比極限對診斷超聲的最大穿透深度上的限制為300個(gè)波長左右。

加大發(fā)射功率，使遠(yuǎn)距離的微小聲阻抗差也能產(chǎn)生較強(qiáng)反射，從而使更遠(yuǎn)距離的病灶也能被探測到，但要考慮安全劑量的限制。7/27/2023

考慮到各方面的指醫(yī)標(biāo)學(xué)超聲，儀器原理應(yīng)講義合理選取作用距離。103脈沖重復(fù)頻率7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義104指脈沖工作方式超聲儀器每秒鐘重復(fù)發(fā)射超聲脈沖的次數(shù)，即探頭激勵(lì)脈沖的頻率。重復(fù)頻率主要取決于所需探測的最大深度以及掃描的回掃時(shí)間。設(shè)最大深度L=20cm，超聲速度c=1540/s，則探測最大深度所需時(shí)間為2L/c，最大重復(fù)頻率為：7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義105重復(fù)頻率過高，會(huì)造成多重界面的重復(fù)反射而互相干擾，使回波圖形混亂和模糊。通常選用頻率在50~2000Hz之間。M型超聲多采用1000次/s，脈沖持續(xù)時(shí)間1.5微秒。斷層顯像儀為了提高幀頻，選用3000Hz7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義106幀頻7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義107成像系統(tǒng)