超声成像设备介绍课件.ppt

1、此PPT下载后可任意修改编辑增删页面有医术，有医道。术可暂行一时，道则流芳千古。友 情 提 示手机调成静音手机调成静音感谢您不吸烟感谢您不吸烟欢迎随时提问欢迎随时提问直线传播直线传播能量大能量大2 2、超声的特点、超声的特点：频率高频率高1 1、什么是超声？、什么是超声？高于高于20000Hz20000Hz的声音的声音超过正常人耳能听到的声波超过正常人耳能听到的声波 超声导航超声导航 声呐声呐 穿透能力强穿透能力强 超声诊断仪超声诊断仪 金属探伤仪金属探伤仪 破碎能力强破碎能力强 杀菌、消毒杀菌、消毒 清洗精密零件清洗精密零件 将不可混合液体混合如油和水将不可混合液体混合如油和水 缩短种子发芽

2、时间，提高发芽率；促进植物生长缩短种子发芽时间，提高发芽率；促进植物生长 超声加工如金刚石、玻璃等超声加工如金刚石、玻璃等 超声除尘如烟囱里冒的黑烟超声除尘如烟囱里冒的黑烟3、超声的应用、超声的应用v医学方面医学方面:v1、超声治牙、超声治牙v2、超声诊断仪（、超声诊断仪（B超）超）v3、人体内结石击碎、人体内结石击碎v4、超声波加湿器（雾化）、超声波加湿器（雾化）v5、医疗器械杀菌、消毒、医疗器械杀菌、消毒v 超声检查超声检查是利用超声的物理特性和人体器官组织声学性是利用超声的物理特性和人体器官组织声学性质上的差异，以波形、曲线或图像的形式显示和记录，质上的差异，以波形、曲线或图像的形式显示

3、和记录，借以进行疾病诊断的检查方法。借以进行疾病诊断的检查方法。v 不足之处不足之处在于图像的对比分辨力和空间分辨力不如在于图像的对比分辨力和空间分辨力不如CTCT和和MRIMRI高。高。第一节第一节 概述概述一、超声成像设备的发展简史v1917年法国人发明声纳年法国人发明声纳v20世纪世纪40年代末，超声用于医学诊断（年代末，超声用于医学诊断（A型）型）v20世纪世纪50年代初，临床使用脑回声图，年代初，临床使用脑回声图，M型超声型超声心动图心动图v20世纪世纪50年代末，超声多普勒技术年代末，超声多普勒技术v20世纪世纪60年代中，年代中，B型超声诊断仪型超声诊断仪v20世纪世纪80年代，

4、双功年代，双功(duplex)声像图声像图+多普勒多普勒频谱频谱v20世纪世纪90年代，新技术，三功年代，新技术，三功(triplex)声像图声像图+多普勒频谱多普勒频谱+彩色多普勒血流显示彩色多普勒血流显示，三维立体声像，三维立体声像图及数字化图及数字化v由黑白灰阶超声成像发展到彩色多普勒超声谐波由黑白灰阶超声成像发展到彩色多普勒超声谐波成像、组织多普勒成像等新型成像技术和各项新成像、组织多普勒成像等新型成像技术和各项新的超声检查技术（如腔内超声检查、器官声学造的超声检查技术（如腔内超声检查、器官声学造影检查、介入超声）逐渐应用于临床。影检查、介入超声）逐渐应用于临床。v由单纯诊断发展到诊断

5、与治疗两方面。由单纯诊断发展到诊断与治疗两方面。v目前目前超声超声和和X线线-CT、磁共振磁共振与与核医学核医学共同组成现共同组成现代四大医学影像技术。代四大医学影像技术。v一方面是一方面是价格低廉价格低廉的的便携式超声诊断仪便携式超声诊断仪大量进入大量进入市场市场v另一方面是向另一方面是向综合化、自动化、定量化综合化、自动化、定量化和和多功能多功能等方向发展，介入超声、全数字化电脑超声成像、等方向发展，介入超声、全数字化电脑超声成像、三维成像及超声组织定性不断取得进展，使整个三维成像及超声组织定性不断取得进展，使整个超声设备和诊断技术呈现出持续发展的热潮。超声设备和诊断技术呈现出持续发展的热

6、潮。v在探头方面，新型材料、新式换能器不断推出，在探头方面，新型材料、新式换能器不断推出，如高频探头、腔体探头、高密度探头相继问世，如高频探头、腔体探头、高密度探头相继问世，进一步提高了超声诊断设备的档次与水平。进一步提高了超声诊断设备的档次与水平。二、超声诊断的临床应用特点v超声波成像超声波成像优点优点v无损伤，无痛苦，无电离辐射，可反复进行，尤无损伤，无痛苦，无电离辐射，可反复进行，尤其适合软组织诊断，有较高灵敏度和分辨率，是其适合软组织诊断，有较高灵敏度和分辨率，是目前唯一能实时观察心脏内部结构的临床检查方目前唯一能实时观察心脏内部结构的临床检查方法。法。v超声波成像特点超声波成像特点v

7、（1）有高的软组织分辨力。）有高的软组织分辨力。v（2）具有高度的安全性。）具有高度的安全性。v（3）实时成像。）实时成像。三、超声诊断仪的基本类型v根据被探测的声波特点分为：根据被探测的声波特点分为：穿透式超声诊断仪穿透式超声诊断仪和和回波式超声诊断仪回波式超声诊断仪 根据其利用的物理特性不同分为：根据其利用的物理特性不同分为：回波幅度式和多普勒回波幅度式和多普勒1.回波幅度式回波幅度式v利用回波幅度变化来获取组织信息的超声诊断利用回波幅度变化来获取组织信息的超声诊断仪仪v提高组织器官解剖结构和形态方面的信息。提高组织器官解剖结构和形态方面的信息。（1）A型超声诊断仪：型超声诊断仪：A型超声

8、型超声采用幅度调制显示，回波信息在显示器上以脉冲采用幅度调制显示，回波信息在显示器上以脉冲波形显示波形显示横坐标：超声波传播时间，探测深度横坐标：超声波传播时间，探测深度纵坐标：回波脉冲的幅度纵坐标：回波脉冲的幅度（2）M型超声v将A型超声获取的回波信息，用亮度调制方法加于显示器内阴极摄像管（CRT）阴极或栅极上，并在时间轴上加以展开，最终显示的是被探测界面运动的轨迹v能反应心脏各层组织界面的深度随心脏活动时间的变换情况。（3）B型超声诊断仪/B超v是当今世界使用最广泛的超声诊断仪。v它采用回波信号的幅度调制显示器亮度。它以明暗不同的光点反映回声变化，在影屏上显示9-64个等级的灰度图象强回声

9、光点明亮，弱回声光点黑暗v按扫描线逐行显示随深度变换的回波信号即构成一幅二维断面图象v类型：扇形扫描、线性扫描、复合式B超（4）C型、F型超声诊断仪v超声波束能进行X、Y两个方向扫描（平面），采用亮度调节。vC型距离选通（平面深度位置）是一个常数（固定深度）vF型则是一个变量（5）3D型超声诊断仪v显示组织器官的立体结构或功能图，利用亮度来反映回波信息v由二维扫描获取的平面图来重建三维图 回波幅度式超声诊断仪是一般利用灰阶来表示回波幅度的差异，灰阶级数越多，表达能力越强2.多普勒式v多普勒效应：振动源和接受体在连续介质中有相对运动时，所接收到的回声频率不同于振动源所发射声频率，其差别与相对运动

10、的速度有关，这种现象就叫做超声的多普勒效应。目前常用的超声多普勒有:v连续波式多普勒（CWD）v脉冲式多普勒（PWD）v彩色多普勒（CDFI）彩色多普勒超声诊断仪是一个综合性的超声诊断系统，在B型图像上叠加彩色血流图1.显示人体组织器官的形态结构2.反映运动信息四、超声诊断仪的基本结构v超声诊断仪的工作原理，是向人体组织发射超声波，并接受其与人体组织作用后产生的回波信号，检出回波某种物理参量的变化（如幅度、频率等），然后以某种方式在显示器上显示，并由记录仪记录，供医生诊断。因此，超声诊断仪最基本的结构包括超声换能器、发射电路、接受电路、扫描电路、主控电路、时标距标电路、显示器和打印机等部分。如

11、图所示。第二节第二节 超声换能器超声换能器 v 超声探头（ultrasonic probe）又叫超声换能器，是超声成像设备必不可少的关键部位，它是将电信号变化为超声波信号，又将超声波信号变换为电信号，即具有超声发射和接受双重功能。二、压电材料v超声探头的主体-压电振子是由压电材料制成的，它能实现电能与声能的相互转换。具有压电效应性质的材料，称为压电材料。按物理结构分为四大类：压电单晶体、压电多晶体、压电高分子聚合物、复合压电材料。v压电晶体v俗称振元或振子，是探头的核心部分v对某些非对称结晶材料（如石英）进行一定方向的加压或拉伸时，表面的两侧将会出现符号相反的电荷，具有此性质的材料称为压电材料

12、，分为压电晶体、极化陶瓷、高分子聚合物和复合材料等。v人造压电陶瓷和人造极性高分子聚合物，如钛酸钡、硫酸锂、钛酸铅、锆钛酸铅（PZT）压电材料天然石英晶体价格贵、性能差人工锆钛酸铅1.电-声相互转换效率高，灵敏度高2.易于电路匹配，性能稳3.非水溶性，耐湿防潮，机械强度大4.价格低廉，易于加工压电晶体压电晶体压电晶体具有压电晶体具有压电效应压电效应和和电致伸缩效应电致伸缩效应压电晶体未受外力两压电晶体未受外力两侧不带电荷侧不带电荷正压电效应正压电效应压电效应：在压电晶体适当方向施加作用力时，相对电极板上会出现与外力成正比的正负电荷，形成一定的电压信号，利用压电效应接收超声波。压力压力变形变形产

13、生电场产生电场电致伸缩效应(反压电效应)：在相对两个电极板上加一交变电压，压电晶体能按电压变化规律伸长或收缩。利用此效应可以产生超声波。电场电场变形变形二、超声探头的结构v换能器v外壳 v连接电缆 v其它：机械探头中有电机，传动机结构、位置信号等。声透镜声透镜匹配层匹配层1匹配层匹配层2压电晶体压电晶体吸声材料吸声材料地电极地电极“火火”电极电极 换能器v完成超声与电信号相互转换v发射超声波和接收超声回波v由声透镜、匹配层、压电晶体、吸收块组成外壳外壳压电晶体v圆片或长条形片v谐振频率由厚度决定，厚度，谐振频率匹配层v使声能高校第在压电晶体和人体软组织之间传输v提高换能器的灵敏度、减少失真和展

14、宽频带v声透镜：凹凸或凸透镜，将换能器发出的波速聚焦，提高超声诊断仪的分辨力超声束换能器声透镜吸声块v由吸声材料制成v将向后辐射的声能吸收掉，消除后向干扰v晶体振荡的阻尼装置，缩短振动周期超声的振动周期由晶体和阻尼材料决定，影响成像的轴向分辨力外壳：支撑、屏蔽、密封盒保护换能器连接电缆：连接换能器与主机三、超声探头的主要性能v医学影像用超声探头的特性可以使用特性、声学特性来表征v（一）使用特性v使用特性是探头与仪器配合使用的综合性能，而不是探头本身的性能。v1、工作频率 它是探头中的压电晶片与仪器连接后，实际发射的超声波频率。而探头的标称频率，通常是指压电晶片的机械谐振频率。v2、频带宽度 它

15、是探头工作频率的响应范围。频带宽度越大越好，为使频带宽度展宽，就要增加阻尼，而这将导致换能效率降低。v3、灵敏度 灵敏度指探头与超声诊断仪配合使用时，在最大探测深度上，可发现最小病灶的能力。它主要与探头所用的压电晶片的换能特性、辐射效率等声学特征有关。换能特性好，辐射效率高的探头，探测灵敏度就高。v4、分辨力 探头的分辨力高低主要与以下因素有关；辐射特性辐射面积频率响应机械品质因素层间匹配的好坏。探头的分辨力对仪器总的分辨力有重要影响。v（二）声学特性v声学特性指探头的阻抗特性、频率特性、换能特性、暂态特性、辐射特性和吸收特性等。声学特性主要与探头中压电晶片所用材料的特性有关。v1、换能特性

16、换能特性指探头发射和接收状态的能量转换特性。理论上说，换能器的电一声、声一电能量转换是等效和可逆的。v2、频率特性 频率特性是阻抗频率特性和辐射频率特性的总称。阻抗频率特性是指探头阻抗随频率的变化的特性。对压电振子施加不同频率的电压时，回路电流将随着频率的变化而变化，这实际意味着振子阻抗的变化，阻抗是频率的函数，为了稳定探头的辐射频率，可以加电感匹配，使探头稳定工作于串联频率上。v3、暂态特性 暂态特性指探头对脉冲响应的跟随变动能力。而对于超声探测效果来说，为了提高距离分辨力，通常都采用阶跃窄脉冲来激励换能器工作，跟随变动能力强则起振时间短。v4、吸收特性 探头的吸收特性实际是指压电振子垫衬的

17、吸收特性。一个压电振子被电脉冲激励后，声波从振子的两个端面双向辐射。对背向辐射的声波必须加以台阻尼吸收，否则，由于多次反射，将使发射过程振子振动延续较长时间，这种振振铃效果使辐射的超声脉冲波持续时间增加而导致距离分辨力明显减低。v5、辐射特性 探头的辐射特性是指换能器的辐射声场在空间的分布状态，主要通过指向性和声束尺寸来进行描述。探头辐射的声束特性，在很大程度上决定超声探测的横向分辨力。探头的性能，最终以它的声场特性来评价。这些特性包括：超声辐射空间响应特性，空间波束指向性函数，空间波束的方向参数，辐射场函数与孔径分布函数空间相关性。四、声束的聚焦和扫描v（一）声束的聚焦v要提高超声探测器的灵

18、敏度和分辨力，处了对线阵探头实时多振元组合发射之外，还需将探头发射的超声束在一定的深度范围内汇聚收敛即超声聚焦（声束聚焦），从而增强波束的穿透力和回波强度。v声束聚焦通常分三类；声学聚焦、电子聚焦和复合聚焦。v1、声学聚焦 声学聚焦与光学聚焦的基本原理相似。具体方式有以下几种；v（1）声透镜聚焦 声学聚焦用声透镜。声透镜是利用声波经过声速不同的介质时会产生折射的原理而制成的聚焦原件。声透镜可以作为平凸或平凹形。要保证良好的声学聚焦，声透镜材料的选择、声阻抗的匹配以及制作工艺等都应考虑。材料通常为环氧树脂、丙烯树脂、有机玻璃等硬性材料与其他成分配方制作而成。v（2）声反射镜聚焦；让平行的超声束入

19、射到声反射镜上，然后通过生反射镜反射到抛物面上，再经过抛物面就可以聚焦到焦点上。v（3)曲面发射聚焦；把压电材料制成凹形，它辐射的超声具有聚焦的效果。v2、电子聚焦 电子聚焦是应用相控技术，对探头各振元提供按二次曲线规律延时的激励，使超声场合成波阵面呈二次曲线凹面，从而实现波束聚焦。实现电子聚焦必须用阵列探头。v（1）定焦点聚焦；在固定一个焦点的聚焦技术中，通过一定的延迟状态控制各个探头振元的工作顺序，使产生的声束在某一个地方变窄。只要各个延迟线的状态保持不变，则产生的声束的焦平面位置不随时间改变，属电子静态聚焦技术。v(2)动态聚焦；在动态聚焦技术中，工作的探头振元数目在各个距离段都是保持不

20、变的，只是通过改变各个振元延迟电路的延迟时间，以达到声束的焦平面位置随时间而改变在不同距离段的聚焦。v（3）可变孔径聚焦；可变孔径聚焦技术所根据的理论是小孔径的探头对近距离容易聚焦，对远距离则声束发散，而大孔径的探头对近距离难以聚焦，对远距离却容易聚焦。v3、复合焦距（两维聚焦技术）在长轴方向采用电子聚焦的方法提高侧向分辨力，在与扫描平面垂直方向上用透镜聚焦提高横向分辨力。v（二）声束扫描v为形成一幅二维图像，换能器需与人体之间做相对运动，或声线的位置与方向按一定规律改变，一获得不同位置或不同方向上的回声波，这一过程称为声束扫描。超声诊断需要检查体内的的一个区域的切面，所以必须进行声束移动扫描

21、。声束扫描的方式主要有两种；v1、机械扫描 机械扫描可分为两种；v（1）摆动式；利用电机带动换能器往返摆动，从而带动晶片在一定角度范围内产生扇形超声扫描，形成一幅从体表向深部扇形散开的图像。v（2）转子式：采用四个互差90度性能相同的探头，安装在一个圆形转轮上，马达带动旋转，每个探头通过收、发窗口进开始发射和接收超声，各探头交替工作。v2.电子扫描：电子扫描必须使用多阵元探头，不再像机械扫描一样控制探头的移动或转动，而是通过电子手段直接控制探头产生相应的扫描声束，从而达到自动扫描的目的。与机械扫描相比，其性能大幅度提高，在临床诊断中得到广泛的应用。按控制方式可分为：线扫描和相控阵扫描。v（1）

22、线扫描：在线扫描中，以线阵排列的多元阵，在电子开关的控制下，阵元按一定的编组及时序分别工作。这些阵元分别与电子开关相连。当电子开关接通时，相应的阵元就工作；当电子开关断开时，相应的阵元就不工作。v（2）相控阵扫描：它是利用雷达测控的相控技术，它的阵列形式也有线阵、凸阵、环阵形。通过不同的赶时间延迟，控制各个线阵换能器阵元发射的时间先后，从而使各个阵元发射的声波在空间叠加后就成为一定角度偏移的声束。不同的时间延迟组合，可得到声束的不同角度偏移，完成扇形扫描。这种通过改变延迟时间同时激励，使声束方向发生变化，叫做相控阵扫描。第三节第三节 超声诊断仪超声诊断仪的基本电路的基本电路一、电源v电源给各单

23、元电路提供所需要的工作电源，包括多组的直流稳压电源和高压电源，一般采用集成线性直流稳压电路或开关稳压电源，其性能良好与否直接影响整个仪器的精度、稳定性和可靠性。二、发射电路v功能：在受到同步信号触发时，产生高压电脉冲去激励换能器发射超声波。v振动频率（主频或中心频率）由换能器的晶片特性和厚度决定 ，可人工微调。1-15MHz范围内 v频宽：由晶片Q值和阻尼电阻R2决定。Q值越大，脉宽越窄；阻尼电阻R2越小，脉宽越窄，能量越小，同时图象分辨率越高。三、接收电路v1.射频放大器v组成：隔离级（或称保护电路）、前置放大、高频放大、时间增益补偿（TGC或STC）。v（1）隔离级v接在接收电路前端，将大

24、功率的超声发射电路和高灵敏度的接收电路隔离，使发射脉冲不能通过，或将幅度限制在很小范围内，而允许对回波信号几乎无衰减地通过。v基本电路有两类：第一类采用限流和限幅的方法；第二类不让大幅度信号通过，只允许小于某一限幅电平的电压通过。v（2）前置放大v实际上是一阻抗变换电路，高阻抗输入而低阻抗输出。v由于隔离级工作在非线性状态，其输出阻抗是非线性的，为使高频放大器工作在恒定的阻抗条件下，需加阻抗变换电路。v（3）高频放大（射频放大、主放大）v放大器要有100dB的增益，信号动态范围超过120dB，甚至高达150dB。此外，根据临床检查的不同需要要求有合适的工作频率；足够大的低噪声增益带宽；高的动态

25、范围；低相位失真和适当的响应幅度以及短的过载阻塞时间等。v（4）时间增益补偿（深度增益补偿）v使浅部组织回波信号小放大甚至衰减，而深部组织回波信号得到较大的放大，使不同深部的组织回声信号都得到充分的显示。这种技术称为深度补偿。v2.解调和抑制v从射频已调信号中取出调制信号的过程解调。调幅波的解调称为检波。v 为了防止噪声的干扰可设置一个检波电平，不让没用的过小的回声信号和噪声通过，这一作用称为抑制。v3.视频放大器v在接收通道末端，输出信号将CRT调亮，以图象方式显示图象。四、主控电路v最简单的主控电路是同步触发信号发生器，它周期性地产生同步触发脉冲信号，分别去触发控制发射电路，扫描发生器以及

26、时标电路。在现代的超声诊断系统中，已直接利用计算机进行同步控制，它不仅控制扫描和声束的形成，还控制许多处理和计测过程。五、扫描发生器v扫描发生器产生的扫描电压加至显示器的偏转系统，使电子束按一定的规律扫描，在显示器上显示出曲线的轨迹或切面图像。通常把视频放大器和扫描发生器称为显示电路，而显示系统则由显示器件、显示电路和相关电源组成。第四节第四节 A型及型及M型型超声诊断仪超声诊断仪一、A型超声诊断仪vA型是最早出现的一维超声诊断技术,它属于一维超声，回声波强度以振幅显示，探头由单晶片构成，由于振幅（Amplitude）一词的第一个字母为A，所以称为A型超声诊断设备。二、M型超声诊断仪vM超显示

27、的是运动回波信号按时间顺序展开的一维空间多点运动时序图，又称为超声心动图。v原理vM型超声诊断仪采用亮度调制型的显示法在显示器上，以亮度反映回声的强弱，垂直方向表示检测深度，水平方向表示时间（心脏的活动时相），显示心脏各层结构相对体表的相对距离随时间的变化曲线，反映心脏一维空间组织结构的运动情况，所以称为M型(motion mode)。v诊断基础v探头位置的固定，心脏有规律地收缩和舒张，心脏各层组织和探头的距离便产生节律性的改变。随着水平方向的慢扫描，便把心脏各层组织的回声展开成曲线。第五节第五节 B型超声诊断型超声诊断仪仪vB型超声成像诊断仪因其成像方式采用亮度调制(brightness m

28、odulation)得名。v其影像所显示的是人体组织或脏器的二维超声断层图(或称剖面图)，对于运动脏器，还可实现实时动态显示。v本法是目前使用最为广泛的超声诊断法。vB型超声成像仪与A型、M型超声诊断仪在结构原理上有较大的不同。一、超声波发射电路v1、发射多路转换开关 B超中阵元数多达数十个至上千个，而发射聚集延迟脉冲个数有限，显然，不能直接将发射预售延时脉冲用来触发发射脉冲产生电信号，因此设置发射多路转换开关，分组触发发射脉冲产生电信号。v2.发射脉冲电路 聚集延时电路输出的延时脉冲是逻辑信号，不能直接激励探头的阵元，使之产生超声振荡，而是将这一逻辑脉冲转换成一个幅度、宽度、功率都满足阵元产

29、生超声振荡的脉冲。发射脉冲电路，就是完成这一转换，实质上，发射脉冲电路是一个高功率、高速度、高稳定的电子开关，它输出的脉冲为单极电压脉冲，幅度一般在120伏左右。二、超声接收和预处理电路v超声接收和预处理电路，主要由前置放大器、接受多路转换开关，可变孔径电路、接收相位调整电路、增益控制与动态滤波、对数放大器、检波电路和勾边电路组成。调整电路以后的部分称为预处理电路。其主要作用是接受探头阵元信号并对该信号进行放大、预处理，使超声信号携带的生物信息最大程度的显示出来。三、数字扫描变换器v数字扫描变换器实质由就是一个带有图像存储器的数字计算机系统，但又不是以CPU为中心的系统安排结构。图像存储器有单

30、独的读写地址发生器，与CPU不发生直接联系。一个数字扫描变换器系统不仅仅是作为扫描变换器件，它同时还包括前处理与后处理部分，即具有较强的信号处理功能，此时，可称为数字扫描处理器。采用DSP技术的B超仪，不仅能用标准电视的方法显示清晰的动态图像，而且提供了强大的图像处理功能。四、系统控制器vB超诊断仪是一个较为复杂的电子测量仪器，要使各部分电路有条不紊地工作，必须对整机进行有序协调地控制。在发射多段动态聚集、可变孔接收、信号相关处理、数据差补、TV显示等问题时有许多控制信号，这些控制信号都来自CPU。CPU在程序控制下，发出各种控制信号，并接受键盘命令，从而完成超声的发射、接收、存储以及DSC处

31、理的各种任务。第六节第六节 超声多普勒超声多普勒系统系统v多普勒效应:对于静止的观测者来说,向着观测者运动物体发出的声波频率会升高,相反频率会降低,这就是著名的多普勒效应。v当声源和接收器至少有一个相对于煤质运动时。接收器收到的声波频率就会变好v利用多普勒频移可以测量血液的流动速度多普勒效应：多普勒效应：声源与接收器之间有相对运动接声源与接收器之间有相对运动接 收到的频率有改变（频移）收到的频率有改变（频移）探头探头声源声源 界面静止界面静止探头探头向探头运动向探头运动探头探头背离背离探头探头人体内的多普勒效应人体内的多普勒效应 产生条件：超声进入人体后，只要遇到运动界面即产生产生条件：超声进

32、入人体后，只要遇到运动界面即产生多普勒效应。多普勒效应。（一）层流（朝向探头（一）层流（朝向探头-红，背离探头红，背离探头-蓝）蓝）（二）湍流：（二）湍流：(正向正向-黄黄 红红+绿，负向绿，负向-青青 蓝蓝+绿绿)（三）射流：（三）射流：血管狭窄血管狭窄层流湍流湍流射射流流探探头头探探头头绿色：绿色：代表流速快且紊乱的血流代表流速快且紊乱的血流02cosDvffC多普勒方程多普勒方程 血流速度血流速度 fd频移（血流速度）；频移（血流速度）；f0发射频率；发射频率；C声速；声速；V血流速血流速度；度；声束与血流夹角声束与血流夹角一、D型超声诊断仪v按超声源在时域的工作状态，可以将多谱勒系统分

33、为连续波多谱勒和脉冲波多谱勒。v（一）连续波多普勒v1.基本结构框图v缺点：缺点：连续波波束内的任何运动目标都对最后多普勒的输出做出贡献，因而无法分辨距离。v优点：优点：可测高速血流。v2.解调器 由于回波中杂波分量的幅度通常比有用的多普勒频移信号大得多。所以，还采用解调器来提取被杂波所掩盖的多普勒信号。完成这一任务的方法很多，检波、鉴频、鉴相和乘法这四种解调方式都可以获得有关多普勒频移的信息。v3.频谱分析 从解调器取出的频移信号是一个由各种不同频率合成的复杂信号，即具有一定频宽，如果取样容积内红细胞速度分布小，则频亦窄，反之频谱宽。必须对此信号进一步进行处理，经过频谱分析，把组成复杂振动的

34、各个简谐振动的频率和振幅分检出来列成频谱，并显示出来，才有可能对采样部位的血流速度、血流性质等作出正确判断。v比较流行采用数字信号处理器，它可以将计算机的通用性和编程能力与数字信号处理器的特性和功能结合在一起，实现数字信号的高速度、高精度运算。v（二）脉冲多普勒v利用声波的多普勒效应，以频谱的方式显示多普勒频移，多与B型诊断法结合，在B型图像上进行多普勒采样。当频移为正时，以正向波表示，而负向波则表示负频移。临床多用于检测心脏及血管的血流动力学状态，尤其是先天性心脏病和瓣膜病的分流及返流情况，有较大的诊断价值。v信号流程：v发射脉冲人体经频移的高频信号距离选通解调（乘法器）低通采样并数字保持频

35、谱分析D/A D型显示v主要技术指标：v载波频率f0 v脉冲重复频率 最大探测深度dmaxc/(2 F)最大可测流速 vmaxc F/(4 f0cos)最大频移 fdF/2 v最大探测深度与最大可测流速相互制约 dmax vmaxc2/(8 f0 cos)v（三）多普勒系统的频谱显示v多普勒系统发展十分迅速，出现了多种功能显示系统，除显示多普勒频谱外，还将B型、M型超声以及心电、心音等同时显示在显示屏上，使之具有多种显示做到一机多用。二、超声多普勒显像仪v（一）超声多普勒血管显像仪v1.连续多普勒血管显像仪v2.脉冲多普勒血管显像仪v（二）彩色多普勒血流显像仪v1.彩色编码技术是由红、蓝、绿三

36、种基本颜色组成，当频移为正时，以红色来表示，而兰色则表示负的频移。v系在多普勒二维显像的基础上，以实时彩色编码显示血流的方法，即在显示屏上以不同彩色显示不同的血流方向和流速。v信号流程：v（1）探头接收回波幅度信息检波M超v（2）探头接收多谱勒频移信息鉴频（正交检波）壁滤波(低通)频谱分析CW或PW频谱图。v（3）探头接收多谱勒频移信息鉴频A/DMTI（滤掉与血流无关的低频部分）自相关得到血流速度、方向和血流分散度DSC彩色转换处理器D/A显示v（4）探头接收回波幅度信息检波B超图象DSCD/A显示v2.MTI滤波器v利用在同一方向上重复发射多次（8-12次）超声波，经过多次相减计算消去缓慢移

37、动的界面回声（低频高幅度），提取流动红血球的动态信息（回波幅度小而速度较快）。v3.自相关技术v用于对比来自同一采样部位的两个连续的多谱勒频移信号，对它们进行相乘，将时间差换算为相位差，再根据相位差，计算血流速度、方向和分散度。v4.彩色血流的显示v血流方向：用红（朝向探头）、蓝（背离探头）v血流速度：与红、蓝亮度成正比v血流的层流越多，所显示的红色或蓝色越纯正。v湍流：绿色+血流方向v彩色多谱勒与B超 至目前为止，B超不能显示血流；而彩超可显示血流。v彩色多谱勒与频谱多谱勒 v CW和PW并不显示血流图象，只显示一根声束上血流变化的FFT频谱，是非直观的，可以对血流作定量测量。而彩色多谱勒血

38、流显像对血流的显示是直观的，但不具备定量功能。v5.全数字化技术v包括有三个重要技术：（1）数字化声束形成技术；（2）前端数字化或射频信号模数变换技术；（3）宽频探头和宽频技术。v（1）数字声束形成原理v回声束A/D数字延迟加法器数字声束。v具有的优点是：可以采用不同聚集方法，使全程声场时空特性得到改善，获得高质量的声束，使系统的分辨力接近理论水平。保证获取信号的准确性和系统的稳定性。为获取宽带、高动态范围的信息提供必要的条件。有利于系统的小型化。v（2）射频数字化 前端数字化后，分辨率改善30%，动态范围增加48dB，随机噪声降低1/3。在一定程度上解决了带宽、动态范围、噪声、暂态特性之间的

39、矛盾。v（3）探头技术 探头技术的发展，出现了超高密度振元（512、1024）探头，可使探头的相对带宽超过80%。面阵高密度阵元探头可实现二维聚焦，同时改善侧向分辨率和横向分辨率。v宽频探头+数字声束形成技术，可实现宽频技术，避免了模拟式诊断仪损失50%以上频带信息的弊端。是用一系列二维是用一系列二维彩色多普勒图所重建彩色多普勒图所重建的彩色图像。的彩色图像。将立体图象以投影图或将立体图象以投影图或透视图表现在平面上的显示透视图表现在平面上的显示方式，可从各个角度来观察方式，可从各个角度来观察该立体目标。该立体目标。v三维成像提供直观的立体信息,比二维的空间信息更丰富.v利用光学原理与系统进行

40、三维成像.v利用光学系统和图象叠加原理的三维成像.v利用计算机辅助进行三维重建成像.彩超技术的进步彩超技术的进步让人们有机会看到胎让人们有机会看到胎儿在母亲腹中的各种儿在母亲腹中的各种表情表情微笑、哭泣、微笑、哭泣、眨眼睛。这是一幅使眨眼睛。这是一幅使用用4D彩超捕捉到的、彩超捕捉到的、难得一见的胎儿出生难得一见的胎儿出生前微笑的画面。前微笑的画面。微笑的胎儿：微笑的胎儿：动态动态3D成像（实时成像（实时3D）v所谓“四维”就是指在传统的“三维立体”超声成像的基础之上加上时间维度这个向量。v运用4D超声波技术进行孕妇和胎儿检查能够显示胎儿在子宫内的即时动态活动图像 四维超声诊断设备四维超声诊断

41、设备第七节第七节 超声设备的超声设备的使用与维护使用与维护一、超声设备使用注意事项v1.严格按使用说明操作。v2.使用时轻拿轻放。v3.探头的装拆应关闭整机电源后进行。v4.在开机使用时，若检查患者暂停，应及时按冻结键，使仪器处于冻结状态。v5.有些探头不允许接触某些有机溶剂。v6.应使用非油性、无腐蚀性的耦合剂。v7.非水密封探头不能浸水使用，以免损坏探头内部电路。v8.不得高温消毒。v9.使用前检查探头外壳有无破损，电缆有无破损断裂。若有损坏应更换。v10.小心保护探头表面，防止划损。使用完毕，及时用湿纱布或柔软的卫生纸擦净。二、日常维护保养二、日常维护保养v（一）日常保养v经常保持诊断仪表面清洁，探头的声透镜表面应用洁净的、潮湿的纯棉布擦除黏附的耦合剂v经常检查电源电压是否在正常范围，接地电阻应不大于4欧姆v定期清除机内灰尘和污物，特别是机内各通风口的滤网；探头不能跌落，避免剧烈震动v（二）参数的定期校正v显示器的对比度、亮度、饱和度等参数根据工作的需要随时调整v探头的参数及电路参数应由专业人员或维修工程师进行调整