超声成像医学知识培训专家讲座.pptx

第七章第七章 超声物理超声物理(Ultrasound US)1超声成像医学知识培训第1页l超声波：频率高于0赫声波l超声诊疗：（ultrasound diagnosis）是在当代电子学发展基础上，将雷达技术与超声原理相结合，并应用于临床医学诊疗方法。伴随电子技术发展，尤其是电子计算机技术应用于超声诊疗仪，使超声诊疗水平快速提升，并广泛应用于临床各个领域，包含肝、胆、脾胰、肾、膀胱、前列腺、颅脑、眼、甲状腺、乳腺、肾上腺、卵巢、子宫及产科领域、心脏等脏器及软组织部分疾病诊疗。概述2超声成像医学知识培训第2页超声检验是利用超声物理特征和人体器官组织声学性质上差异，以波形、曲线或图像形式显示和统计，借以进行疾病诊疗检验方法。概述3超声成像医学知识培训第3页概述概述l 40年代初就已探索利用超声检验人体，50年代已研究、使用超声使器官组成超声层面图像，70年代初又发展了实时超声技术，可观察心脏及胎儿活动.4超声成像医学知识培训第4页概述概述 超声诊疗因为设备不似CT或MRI设备那样昂贵，可取得器官任意断面图像，还可观察运动器官活动情况，成像快，诊疗及时，无痛苦与危险，属于非损伤性检验，所以在临床上应用已普及，是医学影像学中主要组成部分。不足之处于于图像对比分辨力和空间分辨力不如CT和MRI高。5超声成像医学知识培训第5页6超声成像医学知识培训第6页7超声成像医学知识培训第7页8超声成像医学知识培训第8页9超声成像医学知识培训第9页关键点关键点l超声基本概念l超声反射与折射l声波在介质中衰减规律l超声场l超声成像基本方法l超声诊疗仪l超声诊疗基础l超声诊疗仪类型l超声图像质量评定l超声多普勒成像原理l彩色多普勒血流成像l超声成像新发展10超声成像医学知识培训第10页第一节第一节 超声波物理基本性质超声波物理基本性质 1、超声波分类：(1)、按振动方式分：横波和纵波。在固体中声振动能够以纵波形式传输，能够以横波形式传输；在气体和液体中，因为介质没有切变弹性，声波只能以纵波形式传输；(2)、按频率高低分：低频超声（12.75MHz）;中频（常规用，310MHz）；高频超声（1220MHz）；超高频超声（大于20MHz)；(3)、按发射方式分：连续波与脉冲波。11超声成像医学知识培训第11页横波和纵波Return12超声成像医学知识培训第12页第一节第一节 超声波物理基本性质超声波物理基本性质 l2 2、声压、声压(sound pressure)：超声在介质中传输时，介质密度将作周期性改变，从而引发该处瞬时压强P改变。把压强瞬时值P与无超声传输时压强值P0之差称为声压。声压随介质密度改变也作周期性改变。l连续超声波运动方程能够用余弦形式表示，即质点位移为：l对应声压数学表示式为 13超声成像医学知识培训第13页第一节第一节 超声波物理基本性质超声波物理基本性质 l3、声强(sound intensity,I)：声波强度，即在超声传输过程中单位时间内经过单位横截面积周期平均能量。或者说是能量密度与声传输速率乘积，即能流密度。所以，声波传输过程是以声速将声源能量传输出去过程。也能够用声压表示14超声成像医学知识培训第14页第一节第一节 超声波物理基本性质超声波物理基本性质 l4、声阻抗：它定义为声压与声振动速度之比声压与声振动速度之比，等于介质密度与超声在介质中传输速度乘积。声阻抗值普通为固体液体气体。l单位是瑞利(Rayleigh)(10-1kgm-2s-1)。l超声在密度均匀介质中传输，不产生反射和散射。当经过声阻抗不一样介质时，在两种介质交界面上产生反射与折射或散射与绕射。15超声成像医学知识培训第15页介质密度(g/cm3)超声纵波速度(m/s)特征阻抗(105R*)测试频率(MHz)空气0.0012933320.0004292.9水0.993415231.5132.9血液1.05515701.6561.0软组织1.01615001.5241.0肌肉1.07415681.6841.0骨1.65838605.5711.0脂肪0.95514761.4101.0肝1.05015701.6481.0人体组织密度、声速、声阻人体组织密度、声速、声阻16超声成像医学知识培训第16页人体组织能够分成三大类：人体组织能够分成三大类：l低声阻低声阻气体或充气组织，如肺部组织；l中等声阻中等声阻液体和软组织，如肌肉；l高阻抗高阻抗矿物组织，如骨骼。17超声成像医学知识培训第17页 三类组织声阻相差甚大，彼此之间不能传输声波。超声检测主要适合用于超声检测主要适合用于第二类组织第二类组织。在这类组织中，声阻抗相差不大，声速大致相等，又能够利用不一样类组织间声阻抗造成声波反射、散射来识别不一样软组织与器官形态和性质。这是超声成像及读片基本物理依据超声成像及读片基本物理依据。18超声成像医学知识培训第18页l1、超声反射与折射l2、超声散射与绕射l3、声束传输过程中能量守恒l4、声束经过介质薄层透射情况l5、耦合剂阻值第二节第二节 声波在介质中传输特征声波在介质中传输特征 19超声成像医学知识培训第19页1、超声反射与折射、超声反射与折射(1)l反射、折射（透射）：凡超声束所遇界面直径大于超声波波长（称大界面）且介质声阻抗在界面处发生突变时，产生反射与折射。l成角入射，反射角等于入射角，反射声束与入射声束方向相反。20超声成像医学知识培训第20页1、超声反射与折射、超声反射与折射(1)l垂直入射时，产生垂直反射与透射。反射声强取决于两介质声阻差异及入射角大小。垂直入射时，反射声强最大。反射声能愈强则折射或透射声能愈弱。l进入第二介质超声继续往前传输，遇不一样声阻抗介质时，再产生反射，依次类推，被检测物体密度越不均匀，界面越多，则产生反射也愈多。21超声成像医学知识培训第21页1、超声反射与折射、超声反射与折射(2)l反射、折射发生时，界面两边声强、声压等物理量会发生改变，但超声在界面上超声在界面上声压连续，声压连续，法向速度也连续法向速度也连续。l所谓声压连续系指在界面两侧声压相等；l法向速度连续是指质点振动速度在垂直界面分量相等。l这两个连续条件是研究声波传输特征基本依据。22超声成像医学知识培训第22页1、超声反射与折射、超声反射与折射(3)23超声成像医学知识培训第23页1、超声反射与折射、超声反射与折射(4)l声压反射系数声压反射系数rp：反射声压和入射声压之比 l假定声波为纵波，其质点振动速度与声传输方向相同，依据声压连续和法向速度连续并要求方向是向下为正，有 24超声成像医学知识培训第24页1、超声反射与折射、超声反射与折射(5)l当Z2Z1时，(比如声波从空气进入水中)rp1，即声波几乎全反射而不能透射。l当Z1Z2时，rp-1，这相当于产生全反射，且反射波与入射波位相突变，即半波损失。l假如Z1Z2，rp0，这时声波全部透射到第二种介质中。l假如Z1Z2，则反射系数rp0，反射波与入射波处于反相状态。25超声成像医学知识培训第25页1、超声反射与折射、超声反射与折射(6)l声强反射系数声强反射系数rI:反射声强与入射声强之比。26超声成像医学知识培训第26页1、超声反射与折射、超声反射与折射(7)l全反射：全反射：声波由声阻较小介质进入声阻较大介质时，出现完全不能透射现象。l超声折射定律与光波折射定律相同，可用下式表示：l全反射临界角(折射角等于90度)l当C1C2时，入射角逐步增大，折射角也随之增大，设入射角到达b值时，折射角增大至90”；则入射角大干b值，超声就在介质分界面上全反射，b角称为全反射临界角.27超声成像医学知识培训第27页1、超声反射与折射、超声反射与折射(7)l在实际应用中，探头探测角度普通不超出24。这么既可确保信号强度损失不大，也能防止产生折射伪像，全反射现象也不易发生。28超声成像医学知识培训第28页1、超声反射与折射（、超声反射与折射（8）l声压透射系数tp 29超声成像医学知识培训第29页1、超声反射与折射（、超声反射与折射（9）30超声成像医学知识培训第30页2、超声散射与绕射、超声散射与绕射（1）l超声在传输时，碰到与超声波波长近似或小于波长（小界面）介质时，产生散射与绕射。l散射为小介质向四面发散超声，又成为新声源。比如血液中红细胞，软组织中微细结构，肺部小气泡等可产生散射。l若障碍物直径小于超声波长1/2，超声绕过障碍物继续向前传输，称为绕射，在障碍物表面产生少许反射。31超声成像医学知识培训第31页2、超声散射与绕射（、超声散射与绕射（2）散射绕射32超声成像医学知识培训第32页声波碰到障碍物时发生现象声波碰到障碍物时发生现象 l声影声影(acoustic shadowing)(acoustic shadowing)因为障碍物线度较大，声波不能完全经过障碍物，在障碍物之后，存在声波不能到达空间，称之为声影。声影在图像上声影在图像上表现为暗区，是探测不到盲区表现为暗区，是探测不到盲区。l波长相仿病灶探测不到波长相仿病灶探测不到 此时声波会完全绕过病灶，不形成显著反射回波，所以在图像上不会出不会出现病灶外轮廓图形，仅可存在反向散射现病灶外轮廓图形，仅可存在反向散射，由此能够判定病灶性质。如脂肪肝、男性肝脏、女性肝脏等。33超声成像医学知识培训第33页3、声束传输过程中能量守恒、声束传输过程中能量守恒 l强度不一定守恒：强度不一定守恒：超声在入射到一个界面上时，不满足入射强度等于反射和透射强度之和简单关不满足入射强度等于反射和透射强度之和简单关系系，即强度不一定守恒。强度不一定守恒。l超声入射到一个界面上时，超声入射到一个界面上时，声通量是守恒声通量是守恒。l声通量声强（声通量声强（I）面积（面积（S）34超声成像医学知识培训第34页5、耦合剂、耦合剂(coupling gel)l耦合剂：用来代替空气，有利于声能经过物质。常采取液体或半液体状材料，比如石蜡和油类物质。超声经过情况相当于声束垂直经过介质薄层。超声经过情况相当于声束垂直经过介质薄层。l探头、耦合剂、被检体声阻抗值大小以及相互之探头、耦合剂、被检体声阻抗值大小以及相互之间匹配程度决定超声透射效率。间匹配程度决定超声透射效率。35超声成像医学知识培训第35页第三节第三节 声波在介质中衰减规律声波在介质中衰减规律 l声波衰减(attenuation of sound wave)：声波在介质中传输时，伴随传输距离增加，其声强逐步减弱现象。造成声波衰减主要原因有以下几个：l1扩散衰减：声波在空间传输中由能量分布改变造成衰减。如反射、折射、波阵面表面扩大造成单位截面积经过声能降低。造成单位截面积经过声能降低。36超声成像医学知识培训第36页声波衰减声波衰减l2散射衰减：声波与众多散射中心屡次相互作用，使部分声能转化为热能而散失掉。l3吸收衰减：本质是声能转变为其它形式能量，包含热能及其它形式机械能等等。吸收机制有：粘滞吸收、热传导和热辐射吸收，驰豫吸收。37超声成像医学知识培训第37页吸收衰减规律吸收衰减规律 人体组织衰减与其组织中所含成份相关。通常含液者衰减甚低；实质性组织中随其含蛋白质百分数增高而衰减增大；蛋白质中又以胶原蛋白衰减最大；钙化体衰减更大，密质骨较钙化体更高。38超声成像医学知识培训第38页第四节第四节 超声多普勒成像超声多普勒成像l1、多普勒效应l2、多普勒超声信号采集和处理l3、基本工作过程l4、工作类型39超声成像医学知识培训第39页超声多普勒成像原理超声多普勒成像原理 超声多普勒技术超声多普勒技术(ultrosonic doppler technique)是研究和应用超声波由运动物是研究和应用超声波由运动物体反射或散射所产生多普勒效应一个技术体反射或散射所产生多普勒效应一个技术。它在医学临床诊疗中用于心脏、血管、血它在医学临床诊疗中用于心脏、血管、血流和胎儿心率诊疗流和胎儿心率诊疗,对应仪器有超声血流对应仪器有超声血流测量仪测量仪,超声胎心检测仪、超声血管显像超声胎心检测仪、超声血管显像仪以及超声血压计等仪以及超声血压计等。40超声成像医学知识培训第40页超声多普勒成像原理超声多普勒成像原理 当超声源与反射或散射目标之间存当超声源与反射或散射目标之间存在相对运动时在相对运动时,接收到回波信号将产生多接收到回波信号将产生多普勒频移普勒频移,频移程度与相对运动速度幅值频移程度与相对运动速度幅值和方向相关和方向相关。在医用超声多普勒技术中在医用超声多普勒技术中,发射和接收换能器固定发射和接收换能器固定,由人体内运动目由人体内运动目标产生多普勒频移标产生多普勒频移,由此可确定运动速度由此可确定运动速度大小及方向及其在断层上分布大小及方向及其在断层上分布。41超声成像医学知识培训第41页一一.多普勒效应多普勒效应多普勒原理：多普勒原理：当声发射源与声接收器有相对运动当声发射源与声接收器有相对运动时时,或者在更复杂情况下或者在更复杂情况下,当声发射源、声接收器当声发射源、声接收器和传输介质有相对运动时和传输介质有相对运动时,接收器所接收到声频接收器所接收到声频率与发射频率有所不一样率与发射频率有所不一样,这一现象称为多普勒这一现象称为多普勒效应效应.声源与接收器相对运动速度越大声源与接收器相对运动速度越大,频率改变频率改变量也越大量也越大.多普勒效应不是声波或超声波中所独有现象多普勒效应不是声波或超声波中所独有现象,全全部波动现象都含有多普勒效应部波动现象都含有多普勒效应.42超声成像医学知识培训第42页多普勒效应多普勒效应 如图所表示声源和接收器固定，在稳态介质中，入射声波频率、声速、波长分别是f0、c和i，（i）是入射波与运动目标速度矢量夹角。反射波与速度矢量夹角为r。因为声源与运动目标相对运动，从运动目标上观察到入射声波速度为 43超声成像医学知识培训第43页l1、超声探头l2、超声场特征l3、声束聚焦第五节第五节 超声场超声场44超声成像医学知识培训第44页1、超声探头、超声探头 l尽管换能器形状不一样，但都是片状压都是片状压电材料电材料，而且其厚度为所用超声波半波而且其厚度为所用超声波半波长长。l超声探头材料选择，主要依据用途决定，是发射(transmission，T)，还是接收(reception，R)。45超声成像医学知识培训第45页1、超声探头、超声探头l假如用作发射超声波发射超声波，应尽可能选择发射系数d大材料，如PZT-4PZT-4（锆钛酸铅）（锆钛酸铅）等。假如用作接收超声波，应尽可能选择接收系数g大材料，如硫酸锂、PZT7A等。假如同时用来作发射和接收，应选择d与g乘积较大材料，普通采取PZT4型。而PZTPZT5A5A型惯用作脉冲超声波发射和接收型惯用作脉冲超声波发射和接收。l晶片薄厚决定着超声频率高低，晶片愈薄，频率晶片愈薄，频率愈高愈高。46超声成像医学知识培训第46页2 2、超声场特征（、超声场特征（1 1）l超声场：超声场：超声在介质内传输过程中，显著受到超声振动影响区域。l超声场含有以下特点：假如超声换能器超声换能器直径显著大于超声波波长直径显著大于超声波波长，则所发射超声波能量集中成束状向前传输，这现象称为超声束射性束射性（或称指向性）。47超声成像医学知识培训第47页2 2、超声场特征（、超声场特征（1 1）l近场区近场区：换能器近侧超声波束宽度与声源直径相近似，平行而不扩散，近似平面波，该区域称近场区。近场区内声强分布不均匀。l远场区远场区：近场区以外声波以某一角度扩散，称远场区。48超声成像医学知识培训第48页2 2、超声场特征（、超声场特征（2 2）lL0=r2f/Cr2/，sin=1.22/D。式中L0为近场距离，r为换能器半径，f为频率，C为声速、为半扩散角、D为换能器直径，为超声波波长。近场距离声源直径 半扩散角 49超声成像医学知识培训第49页3、声束聚焦（、声束聚焦（1）l目标目标：使用声聚焦探头，能够减小声束宽度，提升横向分辨力。l声透镜聚焦声透镜聚焦：超声束能够像光束一样，用透镜使之聚焦。因为在透镜材料(固体)中声速大于透镜外液体或人体织织中声速，所以用凹透镜实现聚焦。透镜材料声速传声介质声速凹面镜曲率半径 焦距 50超声成像医学知识培训第50页3、声束聚焦（、声束聚焦（2）l声反射镜聚焦声反射镜聚焦:射入平行声束经反射镜后，反射到抛物面，然后由抛物面聚焦在其焦点上。l曲面换能器曲面换能器:直接把压电晶片本身制成凹面形 51超声成像医学知识培训第51页血流信息获取血流信息获取血管血管VC探头探头V=血流速度血流速度 C=声速声速 cos=血流与探头血流与探头间夹角间夹角52超声成像医学知识培训第52页多普勒效应多普勒效应声源与接收体之间相对运动引发声波频率发生改变现象，频率改变称为频移fdfd=f-f0=Vcosf0/c f0 为入射超声频率 f 为回声频率 V 为物体运动速度 C 为声速 cos为运动方向与声束方向间夹角 53超声成像医学知识培训第53页多普勒效应示意图多普勒效应示意图声源声源目标目标54超声成像医学知识培训第54页多普勒效应示例多普勒效应示例55超声成像医学知识培训第55页多普勒效应多普勒效应l当火车朝向你开来时，声音不停变强：离你而去时，声音逐步变弱。这种声音改变称为多普勒效应。l多普勒就是利用这种效应，在生物体内将探头发射超声后接收到红血球散射信息转换为血流图或频谱曲线进行超声诊疗。56超声成像医学知识培训第56页血流信息获取血流信息获取l自探头向血管发射声束，此时血管内流动血流速度为VO。但假如探头与血流之间存在一夹角时，所得血流速度VO低于实际血流速度。为取得真实血流速度，必须进行COS校正，即仪器所得血流速度为校正后血流速度VCOS.57超声成像医学知识培训第57页血流信息获取血流信息获取lV=Velocity(血流速度)lC=Sound Speed(声速)lfd=Doppler Shift(频移数)lFo=Reference Frequency(探头频率)l利用上面公式可获取实际血流速度。l声速与血管平行时，可获取真实血流速度，当二者夹角达90度时不能获取多谱勒信息。58超声成像医学知识培训第58页夹角对fd值影响l90度度，血流迎向探头，血流迎向探头，fd为正值为正值l称为称为正性频移正性频移l90度度，血流远离探头，血流远离探头，fd为负值为负值l称为称为负性频移负性频移59超声成像医学知识培训第59页超声波发射与接收超声波发射与接收l超声诊疗仪由探头（换能器）和主机组成 超声波发射与接收均由换能器来完成l发射：电讯号换能器超声波(逆效应)接收：反射波换能器电信号(正效应)60超声成像医学知识培训第60页逆压电效应示意图逆压电效应示意图+-+-+发射超声发射超声61超声成像医学知识培训第61页+-+正压正压负压负压接收超声接收超声正压电效应示意图正压电效应示意图62超声成像医学知识培训第62页l1、超声成像基本原理l2、时间增益赔偿l3、检波、抑制与视频放大 第六节第六节 超声成像基本方法超声成像基本方法 63超声成像医学知识培训第63页 超声成像基本原理超声成像基本原理v声阻抗特征v声衰减特征v多普勒效应64超声成像医学知识培训第64页1、超声成像基本原理（、超声成像基本原理（1）超声成像基本原理以三个物理假定为超声成像基本原理以三个物理假定为前提前提 l 1声束在介质中以直线传输。声束在介质中以直线传输。l 2在各种介质中声速均匀一致。在各种介质中声速均匀一致。l 3在各种介质中介质吸收系数均匀一在各种介质中介质吸收系数均匀一致。致。65超声成像医学知识培训第65页1、超声成像基本原理（、超声成像基本原理（1）l人体组织和脏器含有不一样声速和声阻抗，在界面上会反射声波。但这些界面两侧介质声学性质差异通常并不很大，声学性质差异通常并不很大，所以大部分超声能量穿过界面继续向前所以大部分超声能量穿过界面继续向前传输传输，待碰到第二个界面时，又产生回波，并仍有很大部分超声能量穿过第二界面继续前进。66超声成像医学知识培训第66页 人体组织声学特征人体组织声学特征无回声（无反射型）胆汁、尿液、血液低回声（少反射型）肝、脾强回声（多反射型）血管壁、结石极强回声（全反射型）肺、胃肠道67超声成像医学知识培训第67页回声类型回声类型肝肝胆汁胆汁胆囊壁胆囊壁68超声成像医学知识培训第68页1、超声成像基本原理（、超声成像基本原理（2）lSame principle as echo among the hills.lEstimate the distance from the sound reflection and the sound velocity.Ultrasonic ProbeHumanBodyUltrasonicBeamReflectedSignal69超声成像医学知识培训第69页1、超声成像基本原理（、超声成像基本原理（3）l依据不一样界面回波时间依据不一样界面回波时间t，能够求出，能够求出各个界面与换能器之间距离各个界面与换能器之间距离70超声成像医学知识培训第70页1、超声成像基本原理（、超声成像基本原理（3）l超声诊疗仪有采取连续波，也有采取脉冲波。因为脉冲检测技术除了能对回声界面定位外，还因为消除了极强发射信号对反射信号影响，含有较高灵敏度，所以当前在临床上应用超声诊疗仪除了所以当前在临床上应用超声诊疗仪除了普通多普勒仪外都是采取脉冲式普通多普勒仪外都是采取脉冲式。71超声成像医学知识培训第71页2、时间增益赔偿（、时间增益赔偿（1）l原因：在不一样深度上回波脉冲幅度，因为其声程不一样，造成吸收程度也不一样，这使回波脉冲幅度差异很大，而回波幅度又决定了像点亮度(灰度)，一样声学性质介质，在不一样深度上，因为吸收衰减使回波亮度有很大差异，给成像造成困难。72超声成像医学知识培训第72页2、时间增益赔偿（、时间增益赔偿（2）声波在声波在L厚度上幅度降低分贝数与声波厚度上幅度降低分贝数与声波穿过该层介质时间成正比。必须对不穿过该层介质时间成正比。必须对不一样深度上回波进行增益赔偿。一样深度上回波进行增益赔偿。73超声成像医学知识培训第73页2、时间增益赔偿（、时间增益赔偿（3）l从较深部位声界面反射回声信号放大倍数较大，距离换能器较近反射信号，也就是时间上较早到达回波信号放大倍数较小。由此进行幅度赔偿称为时间增益赔偿(time gain compensation，TGC)，也称深度增益赔偿(DGC)或灵敏度时间赔偿(STC)。74超声成像医学知识培训第74页3、检波、抑制与视频放大（、检波、抑制与视频放大（1）l回波信号中含有目标各种信息，如幅度、频率、相位、时间等。不一样诊疗设备，其终显信号所显示信息亦不一样，检波器应依据终显要求检出所需要对应信息。故有幅度检波、位相检波、频率检波之分。对它们要求均为波形失真小、传输系数大、滤波性能好、输入电阻大。常常规超声诊疗仪中，大多采取幅度检波规超声诊疗仪中，大多采取幅度检波，亦即检出信号包络。检出信号包络。75超声成像医学知识培训第75页3、检波、抑制与视频放大（、检波、抑制与视频放大（2）76超声成像医学知识培训第76页3、检波、抑制与视频放大（、检波、抑制与视频放大（3）l当前在医学超声系统中采取数字处理方法已十分普及，大多数是将视频信号量化后，经数字扫描转换和超声信号处理来提升超声图像质量、增加系统功效、提取有用诊疗信息。所以，模拟接收处理通道性能直接影响甚至决定医用超声整体系统性能.77超声成像医学知识培训第77页第七节第七节 超声诊疗基础超声诊疗基础 l1、人体组织声阻与衰减系数 l2、正常脏器回声规律l3、病变脏器回声规律78超声成像医学知识培训第78页1、人体组织声阻与衰减系数、人体组织声阻与衰减系数l超声在人体内传输时，在两种不一样组织界面处产生反射和折射，在同一组织内传输，因为人体组织不均匀性而发生散射。超声经过不一样器官和组织产生不一样反射与散射规律，仪器利用这些反射和散射信号，显示出脏器界面和组织内部细微结构，作为诊疗依据。79超声成像医学知识培训第79页1、人体组织声阻与衰减系数、人体组织声阻与衰减系数l按照声学特征，人体组织大致上可分为软组织和骨骼两大类，软组织声阻与水近似，骨骼则属固体。人体不一样组织声速、声阻抗、声吸收系数、衰减系数等基本声学特征不一样。80超声成像医学知识培训第80页2、正常脏器回声规律（、正常脏器回声规律（1）l含液体脏器如胆囊、膀胱、血管、心脏等，壁与周围脏器及内部液体间为界面、液体为均匀无回声区。l实质性软组织脏器如肝、脾、肾等脏器都有包膜，周围有间隙，内部各有一定结构，如肝能够显示脏器轮廓、均匀肝实质与肝内管道结构。实质性脏器（肝）与含液体脏器（胆）声象图规律。81超声成像医学知识培训第81页2、正常脏器回声规律（、正常脏器回声规律（2）l含气脏器如肺、因为肺泡内空气与软组织间声阻差异极大，在其交界面上产生全反射（几乎100），并形成屡次反射,即超声不能进入正常肺泡。胀气胃肠亦如此。含气脏器（肺）屡次反射 82超声成像医学知识培训第82页2、正常脏器回声规律（、正常脏器回声规律（3）l正常骨骼与周围软组织差异大，在软组织与骨皮质交界处产生强反射，进入骨骼超声因为骨松质组织吸收极多而不能穿透（除颅骨外），其后方形成无回声区称声影。83超声成像医学知识培训第83页3、病变脏器回声规律（、病变脏器回声规律（1）l当脏器有病变时，因为病变组织与正常组织声学特征不一样，超声经过时产生不一样正常回声规律，各种病变组织亦各有其声学特征、其反射规律亦不相同。如肝内液性病变为无回声区，肝癌为强弱不均实质性回声区、边缘不整齐，胆囊内结石则在无回声区中有强回声光团，后方有声影。84超声成像医学知识培训第84页3、病变脏器回声规律（、病变脏器回声规律（2）肝肿瘤、内部回声不均匀、较强回声区呈团状，肝表面不平 胆囊内结石、胆囊无回声区中一强回声光团，后方有声影 85超声成像医学知识培训第85页第八第八 节节 超声诊疗仪超声诊疗仪SSC-370 超声波诊疗仪数字化黑白超声诊疗仪86超声成像医学知识培训第86页l超声诊疗仪由两大部分组成l超声换能器l电子仪器:包含信号处理及显示统计第八节第八节 超声诊疗仪超声诊疗仪87超声成像医学知识培训第87页超声换能（超声换能（Transducer）l超声换能器是由压电晶片组成，晶片受电信号激发发射超声，进入人体组织，遇不一样声阻界面产生反射与散射、晶片又接收回声信号，转换成电信号、送入仪器。晶片将电能转换成声能（发射），又能将声能转换成电能（接收），称之为声电换能器。88超声成像医学知识培训第88页超声换能器超声换能器测厚探头直探头89超声成像医学知识培训第89页超声换能器超声换能器可拆式斜探头非金属探伤用探头90超声成像医学知识培训第90页超声探头与扫查方式超声探头与扫查方式v常规探头：扇型、线阵型、凸弧型v专用探头：腔内探头（食管、直肠、阴道）术中探头 穿刺探头91超声成像医学知识培训第91页探头类型探头类型92超声成像医学知识培训第92页超声扫查方式示意图超声扫查方式示意图线阵型线阵型扇型扇型凸弧型凸弧型93超声成像医学知识培训第93页凸弧型探头扫查凸弧型探头扫查凸弧型凸弧型B B超切面超切面94超声成像医学知识培训第94页扇型探头扫查扇型探头扫查扇型探头扇型探头B超切面超切面95超声成像医学知识培训第95页线阵型探头扫查线阵型探头扫查线阵型线阵型B超切面超切面96超声成像医学知识培训第96页 图像统计和保留方式图像统计和保留方式照片照片 波拉一次成像波拉一次成像 热敏打印统计热敏打印统计 录像录像 磁光盘磁光盘 计算机工作站计算机工作站97超声成像医学知识培训第97页电子仪器电子仪器l当前所用超声诊疗仪多应用超声脉冲回波技术，将接收到回波信号、经过放大并显示在显示器上。依据显示方式不一样，分为A（Amplitude）型、M（Motion）型、B（Brightness）型及D（Doppler）型已为临床广泛应用。98超声成像医学知识培训第98页第九节第九节 超声诊疗仪类型超声诊疗仪类型1、A型超声诊疗仪 2、B型超声诊疗仪 3、型超声诊疗仪4、oppler超声诊疗仪99超声成像医学知识培训第99页1、A型型超声诊疗仪超声诊疗仪lA型显示是超声诊疗仪最基本显示方式。它属于幅度调制(amplitude modulation)。即回波脉冲大小决定显示器中脉冲幅度。显示方法是在荧光屏上出现脉冲波形，脉冲幅度依反射回波强度大小而定。脉冲之间距离正比于反射界面之间距离。100超声成像医学知识培训第100页型（超声示波法）型（超声示波法）v机理：以波幅改变反应回声情况v特点：一维波形图，不直观v用途：判别液、实性包块，测距 当前临床不再使用101超声成像医学知识培训第101页A型超声示意图型超声示意图距离距离振幅振幅A A型超声实例型超声实例102超声成像医学知识培训第102页2、B型型超声诊疗仪超声诊疗仪lB型超声诊疗仪是第二代超声诊疗仪，也是当今型超声诊疗仪是第二代超声诊疗仪，也是当今世界使用最广泛超声诊疗仪。世界使用最广泛超声诊疗仪。l它采取回波信号幅度调制显示器灰度，故又称灰它采取回波信号幅度调制显示器灰度，故又称灰度调制式。它以明暗不一样光点反应回声改变，度调制式。它以明暗不一样光点反应回声改变，在影屏上显示在影屏上显示9-64个等级灰度图象强回声光点明个等级灰度图象强回声光点明亮，弱回声光点黑暗亮，弱回声光点黑暗 l按扫描线逐行显示随深度变换回波信号即组成一按扫描线逐行显示随深度变换回波信号即组成一幅二维切面图象。幅二维切面图象。103超声成像医学知识培训第103页2、B型型超声诊疗仪超声诊疗仪104超声成像医学知识培训第104页B超原理框图超原理框图105超声成像医学知识培训第105页型（超声显象法）型（超声显象法）v机理：不一样光点反应回声改变，用切面显示正常组织与异常组织 v特点：二维断面图像，灰阶/彩阶 实时显示，直观v用途：及其广泛 106超声成像医学知识培训第106页肝脏肝脏B B超超心脏心脏B B超超107超声成像医学知识培训第107页B超扫描方式超扫描方式1、机械扫描：它由单个或多个换能器晶片进行高速机械转动或摆动实现快速扫描。2、电子线性扫描 电子线性扫描是以线阵式探头为基础，以电子开关或全数字式化系统控制阵元组发射来实现。3、相控阵扇形扫描108超声成像医学知识培训第108页A型与型与B型型超声诊疗仪比较超声诊疗仪比较109超声成像医学知识培训第109页3、型型超声诊疗仪超声诊疗仪 lM型超声诊疗仪是在型超声诊疗仪基础上发展起来，型超声诊疗仪是在型超声诊疗仪基础上发展起来，将型方法获取回波信息，用亮度调制方法，加于将型方法获取回波信息，用亮度调制方法，加于CRT阴极（或栅极）上，并在时间轴上加以展开，可取得界阴极（或栅极）上，并在时间轴上加以展开，可取得界面运动（面运动（motion）轨迹图，尤其适合于心脏等运动器官）轨迹图，尤其适合于心脏等运动器官检验，又称超声心动图仪。因为它不能取得解剖图象，检验，又称超声心动图仪。因为它不能取得解剖图象，故不适合用于静态脏器检验。故不适合用于静态脏器检验。l型超声诊疗仪型超声诊疗仪特点特点：l该幅度显示为亮度显示该幅度显示为亮度显示 l按距离与时间展开按距离与时间展开110超声成像医学知识培训第110页型（超声扫描法）型（超声扫描法）v机理：以单声束取样，取得活动界面回声，再以慢扫描方式展开v特点：一维时间运动曲线图v用途：分析心脏和大血管运动幅度111超声成像医学知识培训第111页M M型曲线图型曲线图112超声成像医学知识培训第112页M型超声与型超声与A型、型、B型超声异同之处型超声异同之处l三者都是利用超声回波信号时间和强度来反应介面位置和性质。lM超与A超探头和发射、接收通道完全一样，仅是显示方式不一样。lM超和B超同是辉度调制，不一样之处于于B超经过声线空间扫描产生断层图像。113超声成像医学知识培训第113页4、oppler超声诊疗仪 它是利用声学多普勒原理，对运动中脏器和血液所反射回波多普勒频移信号进行检测并处理，转换成声音、波形、色彩和辉度等信号，从而显示出人体内部器官运动状态。114超声成像医学知识培训第114页4、oppler超声诊疗仪 超声多普勒诊疗仪主要分为3种类型：即连续式超声多普勒(continuous wave doppler)成像诊疗仪、脉冲式超声多普勒(pulsed wave doppler)成像诊疗仪及实时二维彩色超声多普勒血流成像(color doppler flow image)诊疗仪。115超声成像医学知识培训第115页D D型（超声多普勒法）型（超声多普勒法）v机理：利用Doppler原理对心血管内血流进行探测分析v频谱多普勒（PW+CW）以频谱曲线显示，检测血流动力学参数 v彩色多普勒血流显像（CDFI）彩色编码实时显示血流方向、速度及血流性质116超声成像医学知识培训第116页二尖瓣血流二尖瓣血流CDFICDFI二尖瓣血流二尖瓣血流PWPW117超声成像医学知识培训第117页二二.多普勒超声信号采集和处理多普勒超声信号采集和处理方向信息提取方法有三种：（）单边带分离法:利用一个高通滤波器和一个低通滤波器把接收到混合信号，即频谱上、下边直接分离开来。（）外差式检测法:把信号整个频谱从射频段平移到音频范围或中频范围，然后再进行边带分离。（）正交相位检测法:是当前应用最广泛血流方向检测方法，是用数字滤波器实现。其原理是用正交相位检测方法将正反血流信号取出，再用频谱分析法将正反血流区分开来。118超声成像医学知识培训第118页.血流速度大小提取血流速度大小提取 血流测量一个基本问题就是从多普勒音频信号中血流测量一个基本问题就是从多普勒音频信号中提取速度信息，即实现频率电压转换速度提提取速度信息，即实现频率电压转换速度提取方法有三种：取方法有三种：（）过零检测法（）过零检测法（）平均频率解调（）平均频率解调（）频谱分析方法（）频谱分析方法二二.多普勒超声信号采集和处理多普勒超声信号采集和处理119超声成像医学知识培训第119页.流速分布测量流速分布测量 超声多普勒对血流速度测量是经过声束在血细胞上回波信超声多普勒对血流速度测量是经过声束在血细胞上回波信号来实现不过在血管中，血流速度并不一致，所以代表血号来实现不过在血管中，血流速度并不一致，所以代表血流速度有一个空间分布对这种速度分布测量通常有两种方流速度有一个空间分布对这种速度分布测量通常有两种方法：法：（）多道距离选通法（）多道距离选通法（）单道相位检测法（）单道相位检测法二二.多普勒超声信号采集和处理多普勒超声信号采集和处理120超声成像医学知识培训第120页三三.基本工作过程基本工作过程超声多普勒彩超基本工作过程由以下三个步骤组成超声多普勒彩超基本工作过程由以下三个步骤组成:(1)发射固定频率脉冲发射固定频率脉冲/连续式超声波连续式超声波.(2)提取频率已变回声提取频率已变回声.(3)将回声频率与发射波频率将回声频率与发射波频率f相比相比,取得多谱勒取得多谱勒 频移频移fD,取正负值取正负值.经过以上步骤经过以上步骤,在进行接下来解调及后处理在进行接下来解调及后处理,我们就我们就能够得到一幅彩色多普勒图像。能够得到一幅彩色多普勒图像。121超声成像医学知识培训第121页l彩超主要特点l自相关技术l血流彩色显示第十节第十节 彩色多普勒血流成像彩色多普勒血流成像122超声成像医学知识培训第122页第十节第十节 彩色多普勒血流成像彩色多普勒血流成像彩色多普勒血流仪多采取脉冲超声多普勒成像系统。彩色多普勒血流仪多采取脉冲超声多普勒成像系统。原理：原理：利用多道选通技术可在同一时间内取得多个采样利用多道选通技术可在同一时间内取得多个采样容积上回波信号，结合相控阵扫描对此断层上采样容积容积上回波信号，结合相控阵扫描对此断层上采样容积回波信号进行频谱或自相关处理，取得速度大小、方向回波信号进行频谱或自相关处理，取得速度大小、方向及方差信息；同时滤去迟缓部位低频信号，再将提取信及方差信息；同时滤去迟