醫(yī)學(xué)超聲影像設(shè)備與應(yīng)用

關(guān)于醫(yī)學(xué)超聲影像設(shè)備與應(yīng)用超聲發(fā)展1982年日本Namekawa、美國(guó)Bommer應(yīng)用多點(diǎn)選通，自相關(guān)分析、彩色編碼技術(shù)創(chuàng)立二維彩色多普勒顯像技術(shù)－－－－日本Aloka公司研制第一臺(tái)二維彩色多普勒顯像儀1985年國(guó)際心臟多普勒學(xué)會(huì)成立，我國(guó)加入。1985年《中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)雜志》創(chuàng)刊1988年張運(yùn)院士撰寫我國(guó)第一部《多普勒超聲心動(dòng)圖學(xué)》第2頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.1超聲影像設(shè)備簡(jiǎn)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ＣＴ、核磁共振和同位素掃描共稱為四大影像診斷技術(shù)第3頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.1.2超聲影像設(shè)備功能

超聲影像設(shè)備以強(qiáng)度低、頻率高、對(duì)人體無損傷、安全無痛苦、顯示方法多樣而著稱，尤其對(duì)人體軟組織的探測(cè)和心血管臟器的血流動(dòng)力學(xué)觀察有獨(dú)到之處，彌補(bǔ)了X線診斷和同位素診斷的不足，已成為各醫(yī)院必備的現(xiàn)代影像檢查的主要方法。超聲影像設(shè)備的四大基本功能是測(cè)量、診斷、監(jiān)測(cè)與治療。第4頁,共30頁，2024年2月25日，星期天

超聲波是一種高頻機(jī)械波，頻率范圍為15-60kHz，一般高于20kHz，超聲波的主要特征為：

a.波長(zhǎng)短，近似作直線傳播；在固體和液體內(nèi)衰減比電磁波小，其傳播特性和媒質(zhì)的性質(zhì)密切相關(guān)。

b.能量集中，因而能形成高的溫度，產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，引起激震波，液體中的空化作用等，結(jié)果產(chǎn)生機(jī)械，熱，光，電，化學(xué)及生物等各種效應(yīng)。由于超聲波的瞬時(shí)空化可實(shí)現(xiàn)高溫和局部的高壓，超聲波通常被用于過程強(qiáng)化和引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，第5頁,共30頁，2024年2月25日，星期天超聲作用原理：(1)空化作用

當(dāng)一定頻率的超聲波作用于液體時(shí)，由于液體中一部分氣泡其尺寸適宜，將發(fā)生共振現(xiàn)象，此時(shí)，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(shí)，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(gè)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”。第6頁,共30頁，2024年2月25日，星期天

在超聲場(chǎng)中液體中的微小氣泡首先經(jīng)歷氣泡的振蕩及生長(zhǎng)過程，即穩(wěn)態(tài)空化；然后是氣泡的壓縮和崩潰過程，即瞬態(tài)空化。空化效應(yīng)可促進(jìn)反應(yīng)，強(qiáng)化傳質(zhì)過程。

第7頁,共30頁，2024年2月25日，星期天（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(dòng)，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(shí)升高，加快有效成分的溶出。氣泡崩潰之后，泡內(nèi)“熱點(diǎn)”驟然冷卻，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。第8頁,共30頁，2024年2月25日，星期天（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(dòng)與流動(dòng)，，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(gè)生物體的破裂，與此同時(shí)，超聲波的振動(dòng)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。第9頁,共30頁，2024年2月25日，星期天超聲作用原理：(4)乳化作用

空化氣泡振動(dòng)對(duì)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。并破壞固-液界面的附面層。利用超聲振動(dòng)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(dòng)可使氣，液媒質(zhì)中懸浮粒子以不同速度運(yùn)動(dòng)，增加相互碰撞機(jī)會(huì)；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。第10頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.1.3超聲影像設(shè)備主要指標(biāo)及性能要求主要檢定三項(xiàng)指標(biāo)：安全指標(biāo)輸出聲強(qiáng)和漏電流是超聲影像設(shè)備器針對(duì)患者的安全性能指標(biāo)的檢測(cè)。圖像質(zhì)量指標(biāo)醫(yī)用超聲診斷設(shè)備通常是以圖像形式提供診斷信息的，因此圖像質(zhì)量的判別對(duì)整機(jī)性能和臨床診斷有效性的評(píng)價(jià)都是必要的。顯示設(shè)備指標(biāo)超聲影像設(shè)備的顯示器還必須達(dá)到實(shí)時(shí)顯示、高分辨力與高灰階三大性能要求。第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.1.4超聲影像設(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(hào)，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。第12頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.1.4超聲影像設(shè)備臨床應(yīng)用1.介入性超聲在實(shí)時(shí)超聲監(jiān)視或引導(dǎo)下進(jìn)行穿刺活檢、液體抽吸或注藥，以代替某些外科手術(shù)，達(dá)到進(jìn)一步診斷或治療目的的方法。2.術(shù)中超聲外科手術(shù)進(jìn)行中，采用特制的小型高頻超聲探頭，在手術(shù)野內(nèi)對(duì)臟器進(jìn)行更加細(xì)致的實(shí)時(shí)超聲檢查方法。3.腔內(nèi)超聲采用特制高頻超聲探頭，插入體腔（如食道、陰道、直腸、尿道、腹膜腔）進(jìn)行實(shí)時(shí)超聲檢查的辦法。第13頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.2超聲診斷設(shè)備

按型號(hào)分為:A型、M型、C型、F型、B型和D型等六類。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(hào)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，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)換能器外觀第14頁,共30頁，2024年2月25日，星期天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(gè)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)制式換能器接收放大發(fā)射電路同步電路掃描電路觀察視窗A型超聲診斷設(shè)備工作原理示意第15頁,共30頁，2024年2月25日，星期天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(jiǎn)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、婦科等檢查。換能器

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(cè)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(cè)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。第16頁,共30頁，2024年2月25日，星期天A型超聲第17頁,共30頁，2024年2月25日，星期天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brightnessmodulation詞組的第一個(gè)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(cè)其回聲的延遲時(shí)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(jì)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型超聲的基礎(chǔ)上進(jìn)行了計(jì)算機(jī)圖像重建處理而生成的圖像。第18頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.2.4B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(dòng)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(cè)（2）人體內(nèi)部臟器的輪廓及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探測(cè)（3）表淺器官內(nèi)部組織探測(cè)慢性膀胱炎腹膜后淋巴瘤轉(zhuǎn)移S型結(jié)腸癌

B型電子扇形掃描示意圖

第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天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是簡(jiǎn)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。C型平面換能器第20頁,共30頁，2024年2月25日，星期天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(duì)心臟、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(duì)于靜止的觀測(cè)者來說,向著觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)物體發(fā)出的聲波頻率會(huì)升高,相反頻率會(huì)降低,這就是著名的多普勒效應(yīng)?，F(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(shí)回聲頻率會(huì)降低,流向探頭的液體會(huì)使探頭接收的回聲信號(hào)頻率升高。利用計(jì)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(dòng)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。第21頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.2.8四維超聲診斷設(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(shí)間維度這個(gè)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(shí)動(dòng)態(tài)活動(dòng)圖像第22頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.3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(chǎng)作用于晶體薄片，使其產(chǎn)生相應(yīng)頻率的振動(dòng)，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。電能換能器高頻震蕩電路高壓變壓器超聲能第23頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.3.2超聲治療設(shè)備臨床應(yīng)用1.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.超聲治療癌腫瘤第24頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.4超聲診斷設(shè)備新技術(shù)進(jìn)展

GE超聲設(shè)備及成像

第25頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.4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(jì)算機(jī)輔助成像和實(shí)時(shí)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

第26頁,共30頁，2024年2月25日，星期天7.4.2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.智能化第27頁,共30頁，2024年2月25日，星期天胃腸超聲檢查：霧里看花

因胃不舒服去醫(yī)院就診，醫(yī)生通