醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)：第八章 超聲波成像1

1、第七章第七章 超聲波物理超聲波物理 聲壓與聲強(qiáng)，聲阻抗，傳播規(guī)律，衰減規(guī)律；聲壓與聲強(qiáng)，聲阻抗，傳播規(guī)律，衰減規(guī)律；超聲的發(fā)生與接收；超聲場(chǎng)聲壓的軸線與角分布；超聲的發(fā)生與接收；超聲場(chǎng)聲壓的軸線與角分布；多普勒效應(yīng)及公式多普勒效應(yīng)及公式 第八章第八章 超聲成像超聲成像 A超與超與M超的原理；超的原理；B超中的聲束聚焦，超中的聲束聚焦，電子掃描、扇掃；數(shù)字掃描變換器；多電子掃描、扇掃；數(shù)字掃描變換器；多普勒信號(hào)（運(yùn)動(dòng)目標(biāo)）的采集；多普勒譜普勒信號(hào)（運(yùn)動(dòng)目標(biāo)）的采集；多普勒譜分析方法；心功能定量檢測(cè)，彩超原理。分析方法；心功能定量檢測(cè)，彩超原理。 重點(diǎn)內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容：1. A、M超的基本原理超的基

2、本原理2. B超的基本原理超的基本原理3. 超聲多譜勒成像的原理超聲多譜勒成像的原理4. 彩色多普勒血流成像彩色多普勒血流成像3第八章第八章 超聲波成像超聲波成像第一節(jié)超聲回波所攜帶的信息第二節(jié)A型超聲成像與M型超聲成像第三節(jié) B型超聲成像第四節(jié) 頻譜多普勒第五節(jié)彩色多普勒血流成像第六節(jié)三維超聲成像第七節(jié)其他超聲成像技術(shù)第八章第八章 超聲波成像超聲波成像4第八章第八章 超聲波成像超聲波成像超聲波醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)(1)基于回波掃描的超聲診斷技術(shù)(2)基于多普勒效應(yīng)的超聲診斷技術(shù)超聲波在不同組織界面產(chǎn)生反射和散射回波成像運(yùn)動(dòng)物體散射或反射聲波造成頻移獲取信息解剖學(xué)范疇檢測(cè)組織形態(tài)學(xué)信息獲取器官功能和血

3、流動(dòng)力學(xué)信息獲取如觀測(cè)血流狀態(tài)、心臟運(yùn)動(dòng)狀況和血管栓塞5第八章第八章 超聲波成像超聲波成像第四節(jié) 頻譜多普勒一、 脈沖多普勒二、 連續(xù)多普勒三、 頻譜分析與顯示四、 偽像 在醫(yī)學(xué)診斷中，往往要求有選擇地對(duì)在醫(yī)學(xué)診斷中，往往要求有選擇地對(duì)人體深處某一血管及心臟個(gè)瓣膜處血流進(jìn)人體深處某一血管及心臟個(gè)瓣膜處血流進(jìn)行無損測(cè)量，這樣就導(dǎo)致了各種有行無損測(cè)量，這樣就導(dǎo)致了各種有距離選距離選通通功能的超聲功能的超聲脈沖脈沖多譜勒技術(shù)的產(chǎn)生多譜勒技術(shù)的產(chǎn)生. 距離選通：距離選通： (1)定義定義:只接收某一距離上的回波信號(hào)。只接收某一距離上的回波信號(hào)。 (2)原理原理:(p174.圖圖8-15) (3)相關(guān)概

4、念相關(guān)概念7第八章第八章 超聲波成像超聲波成像一、脈沖多普勒距離選通(range gating )距離分辨(range resolution )原理: 在一選擇性的時(shí)間延遲Td后接受回波信號(hào),即只接收某一距離上的回波信號(hào)。8第八章第八章 超聲波成像超聲波成像一、脈沖多普勒距離選通(range gating ) p174 圖8-1510第八章第八章 超聲波成像超聲波成像調(diào)節(jié)取樣脈沖延遲k2kcR選出深度2cR確定縱向分辨單元厚度提取采樣單元血流信號(hào)抑制其它深度信號(hào)距離選通測(cè)量血流距離選通的過程11第八章第八章 超聲波成像超聲波成像k :取樣脈沖延遲時(shí)間調(diào)節(jié)k，測(cè)量不同深度血流信號(hào)RS =(c/2

5、 )S : 采樣容積(sample volume )發(fā)出回波信號(hào)的體積S 聲束截面積 , 采樣時(shí)間間隔決定回波信號(hào)深度1采樣容積12第八章第八章 超聲波成像超聲波成像 在大多數(shù)儀器中，采樣容積寬度S不可調(diào)節(jié)。采樣容積長(zhǎng)度取決于脈沖群長(zhǎng)度（脈沖波波長(zhǎng)與脈沖波數(shù)目的乘積）。探頭頻率選定后，脈沖波波長(zhǎng)也不可改變，通過改變脈沖波數(shù)目，調(diào)節(jié)采樣容積長(zhǎng)度。 通常，采樣容積長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)范圍為：110mm。1采樣容積13第八章第八章 超聲波成像超聲波成像 脈沖重復(fù)頻率PRF（采樣頻率）:單位時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù)。脈沖頻率一般為幾兆赫脈沖重復(fù)頻率與脈沖頻率不同脈沖重復(fù)頻率一般為幾千赫2.脈沖重復(fù)頻率對(duì)血流測(cè)量的限制1

6、4第八章第八章 超聲波成像超聲波成像15第八章第八章 超聲波成像超聲波成像PRFcR22cmaxmaxmax2RcPRF max2dfPRF 下一次脈沖發(fā)射之前最后到達(dá)換能器的回波信號(hào)對(duì)應(yīng)的位置深部。不發(fā)生距離模糊的條件不發(fā)生頻率重疊的要求2.脈沖重復(fù)頻率對(duì)血流測(cè)量的限制（1）最大探測(cè)深度Rmax最大多普勒頻移 16第八章第八章 超聲波成像超聲波成像（2）尼奎斯特頻率極限(Nyquist frequncy limit)脈沖重復(fù)頻率的二分之一，即PRF2 頻譜信號(hào)未充滿整個(gè)頻譜（PRF2）仍可判定頻移方向，將正負(fù)方向頻移絕對(duì)值相加，可得真實(shí)頻移值。1)單純性頻率失真(simple frequnc

7、y aliasing) PRFfdPRF2，頻移信號(hào)充滿PRF2后折疊到PRF2部分，表現(xiàn)為正負(fù)雙相單次折疊，頻率出現(xiàn)大小和方向偽差。17第八章第八章 超聲波成像超聲波成像 fdPRF，頻移信號(hào)充滿頻譜 + PRF2和 - PRF2范圍后，再折疊到PRF2部分，表現(xiàn)為正負(fù)方向多次折疊。這樣不能判斷頻移信號(hào)方向和大小，無法確定真實(shí)多普勒頻移。要接收到頻移信號(hào), PRF 必須大于 fd 2倍。fdPRF2，頻移信號(hào)方向和大小均可準(zhǔn)確顯示2)復(fù)合性頻率失真(complex frequncy aliasing)18第八章第八章 超聲波成像超聲波成像最大可測(cè)流速vmax和最大可測(cè)深度Rmax相互制約，測(cè)

8、量深部高速血流困難。0ridcoscosfcfvcos4omaxfcPRFv）（10-8cos8o2maxmaxfcRv頻移公式ri當(dāng)?shù)胢ax2dfPRF結(jié)合2.脈沖重復(fù)頻率對(duì)血流測(cè)量的限制19第八章第八章 超聲波成像超聲波成像二、連續(xù)多普勒理論上接收頻率與發(fā)射頻率之差即為多普勒頻移流速的測(cè)量值只取決于多普勒頻移值而不受脈沖重復(fù)頻率的限制脈沖重復(fù)頻率為無窮大實(shí)際上 最大可測(cè)血流速度受數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器工作速度的限制：7-10m/s 20第八章第八章 超聲波成像超聲波成像二、連續(xù)多普勒 連續(xù)多普勒探頭連續(xù)地發(fā)射和接收脈沖波，多普勒超聲束內(nèi)所有回波信號(hào)均被記錄下來 當(dāng)聲束與血流方向達(dá)到平行時(shí)，聲束內(nèi)所

9、包含的紅細(xì)胞數(shù)量最多，出現(xiàn)特征性音頻信號(hào)和頻譜形態(tài) 當(dāng)聲束與血流方向之間出現(xiàn)夾角時(shí)，聲束內(nèi)的紅細(xì)胞數(shù)量銳減，使音頻信號(hào)和頻譜形態(tài)出現(xiàn)明顯的變化. 用于探查奇異方向的高速射流 21第八章第八章 超聲波成像超聲波成像連續(xù)多普勒主要缺點(diǎn) (1)不能進(jìn)行定位診斷 (2)探頭的敏感性較低 高脈沖重復(fù)頻率多普勒（目前已很少用） 優(yōu)點(diǎn):能測(cè)量高速血流,但是不如連續(xù)多普勒。缺點(diǎn):不能定位。 介于脈沖多普勒和連續(xù)多普勒之間的一種技術(shù) 22第八章第八章 超聲波成像超聲波成像1.頻譜分析頻移大小可代表血細(xì)胞速度需頻譜分析提取頻率分量從頻率信息可獲得速度信息0)( fPf0f反向流正向流固定目標(biāo)血管壁運(yùn)動(dòng)三、頻譜分析

10、與顯示23第八章第八章 超聲波成像超聲波成像01ff ）（02ff ）（血細(xì)胞朝向探頭運(yùn)動(dòng) 正向流動(dòng)血細(xì)胞背向探頭運(yùn)動(dòng) 反向流動(dòng)(3)f 值越靠近 fo，血細(xì)胞運(yùn)動(dòng)速度越小多普勒頻移越大血細(xì)胞運(yùn)動(dòng)速度越大多普勒頻移為正多普勒頻移為負(fù)0)( fPf0f反向流正向流固定目標(biāo)血管壁運(yùn)動(dòng)1.頻譜分析24第八章第八章 超聲波成像超聲波成像紅細(xì)胞流速不一多普勒頻移值不一紅細(xì)胞數(shù)量不一回聲信號(hào)多頻率振幅信號(hào)不一回聲信號(hào)多振幅血流脈動(dòng)頻率和振幅隨時(shí)間變化多種頻率和振幅組成隨時(shí)間變化的復(fù)雜信號(hào)須實(shí)時(shí)分析每一信號(hào)頻率、振幅及其隨時(shí)間變化過程三、頻譜分析與顯示25第八章第八章 超聲波成像超聲波成像主要頻率分析技術(shù)

11、利用傅立葉理論實(shí)時(shí)分析多普勒信號(hào)頻率、振幅及其隨時(shí)間變化過程。 把組成復(fù)雜振動(dòng)的各個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率和振幅找出來，列成頻譜加以分析。三、頻譜分析與顯示實(shí)時(shí)頻譜分析 實(shí)時(shí)頻譜分析的方法主要是利用計(jì)算機(jī)采用快速傅里葉轉(zhuǎn)換 26第八章第八章 超聲波成像超聲波成像 (1)音頻輸出2. 頻譜顯示層流音頻帶很窄音樂樣單純音調(diào)湍流音頻帶很寬粗糙的搔抓樣噪音頻移信號(hào)聲訊號(hào)(1k-20kHz)低速血流聲音低調(diào)、沉悶音頻信號(hào)失真較少可正確判斷血流性質(zhì)聲音響度反映振幅大小高速血流聲音高調(diào)、尖銳音調(diào)高低反映頻率高低27第八章第八章 超聲波成像超聲波成像(2).圖像輸出1）振幅時(shí)間譜縱坐標(biāo)代表振幅，以振幅對(duì)數(shù)值顯示幫助確

12、定取樣容積位置橫坐標(biāo)代表時(shí)間主要用途協(xié)助判斷異常血流起源28第八章第八章 超聲波成像超聲波成像2)速度(頻移)時(shí)間譜橫坐標(biāo)為頻移時(shí)間，表示血流持續(xù)時(shí)間縱坐標(biāo)為速度（頻移）幅度，反映血流速度的大小零位基線以上頻移信號(hào)正值， 正向血流零位基線以下頻移信號(hào)負(fù)值，負(fù)向血流肱動(dòng)脈血流頻譜圖（速度-時(shí)間譜）29第八章第八章 超聲波成像超聲波成像l頻譜輝度（頻譜的亮度） 反映采樣容積或探查聲束內(nèi)具有相同流速紅細(xì)胞相對(duì)數(shù)量多少。數(shù)量越多頻譜灰度越深數(shù)量越少頻譜灰度越淺l頻譜離散度以頻譜垂直距離寬度表示代表某一瞬間采樣容積或探查聲束內(nèi)紅細(xì)胞速度分布范圍大小速度分布范圍大，頻譜增寬速度分布范圍小，頻譜變窄三、頻譜

13、分析與顯示30第八章第八章 超聲波成像超聲波成像速度(頻移)時(shí)間譜是多普勒信號(hào)的三維顯示x軸代表時(shí)間y軸代表頻率z軸(灰階)代表振幅 表達(dá)多普勒信號(hào)的振幅、頻率和時(shí)間三者之間的相互關(guān)系顯示多普勒信號(hào)全部信息。 (較理想的顯視方法）31第八章第八章 超聲波成像超聲波成像3）功率譜（powerspectrum）頻譜分析主要形式橫坐標(biāo)代表頻率，縱坐標(biāo)代表振幅.頻率與振幅乘積即頻譜曲線下面積等于信號(hào)功率頻率代表紅細(xì)胞流速振幅,代表具有該流速紅細(xì)胞的數(shù)目功率譜可視為取樣容積或探查聲束內(nèi)紅細(xì)胞流速與紅細(xì)胞數(shù)量間的關(guān)系曲線32第八章第八章 超聲波成像超聲波成像1.混疊現(xiàn)象四、偽像2.角度依賴偽像3.頻譜增寬

14、4.對(duì)稱性頻譜偽像33第八章第八章 超聲波成像超聲波成像第五節(jié)彩色多普勒血流成像二、自相關(guān)技術(shù)三、信號(hào)輸出的顯示方式四、彩色多普勒血流成像的特點(diǎn)五、彩色多普勒血流成像的局限一、多道距離選通測(cè)量六、偽像34第八章第八章 超聲波成像超聲波成像脈沖超聲多普勒和B超混合成像彩色多普勒血流成像(color Doppler flow imaging，CDFI)儀 (俗稱“彩超”)多道選通技術(shù)獲得信號(hào)相控陣掃描回波頻譜分析或自相關(guān)處理濾去低頻信號(hào)紅、藍(lán)、綠色彩顯示信號(hào)原理第五節(jié)彩色多普勒血流成像35第八章第八章 超聲波成像超聲波成像彩超主要特點(diǎn)（3）B型圖像以黑白顯示,血流以彩色顯示與臟器組織區(qū)分。血流信息

15、送入彩色處理器，編碼后彩色顯示器顯示(2) 二維彩色多普勒中，一條聲束多次取樣，相鄰兩個(gè)取樣信號(hào)血流信息不同。采用自相關(guān)技術(shù)作信號(hào)處理。(1) 彩色血流圖像顯示在B型圖像上。信號(hào)分成兩路，一路形成黑白的B型圖像，另一路用于多普勒血流彩色顯像 。36第八章第八章 超聲波成像超聲波成像一、多道距離選通測(cè)量多道距離選通多道（或多門）脈沖多普勒系統(tǒng)多道偽隨機(jī)多普勒系統(tǒng)采用一道發(fā)射電路和多道選通測(cè)量電路各采樣容積沿聲束均勻分布于血管內(nèi)同時(shí)測(cè)量血管內(nèi)各點(diǎn)的血流速度構(gòu)成流速分布圖37第八章第八章 超聲波成像超聲波成像單道位相檢測(cè)11ttpcdttpp2111sinttAyoT111sinttttBypoE如

16、圖 vp是血流速度, 時(shí)間差 為發(fā)射周期內(nèi)發(fā)射聲波為則P 點(diǎn)回波信號(hào)為一、多道距離選通測(cè)量38第八章第八章 超聲波成像超聲波成像cdttBypoE112sin1cdttBypoE222sin2是第二個(gè)脈沖周期時(shí),換能器和質(zhì)點(diǎn)P 的距離由于質(zhì)點(diǎn)流動(dòng), 不等于 ，相位改變2pd1pd2pdcdttcdttpopo21222121下一個(gè)脈沖發(fā)射周期，即T= t2 t1第一脈沖周期內(nèi) 22012Tddcppo一、多道距離選通測(cè)量39第八章第八章 超聲波成像超聲波成像求出位相差 即可測(cè)得質(zhì)點(diǎn)流速cos12ppxddcos2pvTco多道距離選通是對(duì)多個(gè)單道位相檢測(cè)的迭加一個(gè)周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)位移x與速度vp關(guān)系

17、 x = T vp因此一個(gè)發(fā)射接收周期內(nèi)，位相差隨時(shí)間按vp分布變化一、多道距離選通測(cè)量40第八章第八章 超聲波成像超聲波成像單道位相檢測(cè)一、多道距離選通測(cè)量41第八章第八章 超聲波成像超聲波成像彩色多普勒血流圖需處理信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多普勒頻譜圖。每幀圖像要處理一萬個(gè)以上像素，實(shí)時(shí)顯示時(shí)，眾多采樣點(diǎn)頻譜分析十分困難。FFT技術(shù)難以滿足要求。必須采用一種快速頻譜分析方法代替FFT，這就是自相關(guān)技術(shù)。二、自相關(guān)技術(shù)42第八章第八章 超聲波成像超聲波成像頻移信號(hào)Z(t)混合乘法器Ttt12Td延遲電路 延遲時(shí)間T22td正交信號(hào)y(t)（ ）tdsin11tdtdcos正交信號(hào)x(t)（ ）信號(hào)計(jì)算2

18、12121cossinsincoscos211221sincossincossin正交信號(hào)TdcosTdsin正交信號(hào)求商得 繼而求V 分解分解輸入輸 入出 輸輸 出二、自相關(guān)技術(shù)43第八章第八章 超聲波成像超聲波成像延遲信號(hào)自相關(guān)信號(hào)處理示意圖發(fā)射接收nEne1nE2nE1nenEne1nE1ne1net二、自相關(guān)技術(shù)44第八章第八章 超聲波成像超聲波成像三、信號(hào)輸出的顯示方式多普勒頻移信號(hào)經(jīng)頻率色彩編碼器轉(zhuǎn)換成彩色實(shí)時(shí)疊加在B型黑白圖像上三種基本顏色的規(guī)定（1）紅色表示正向流動(dòng)（2）藍(lán)色表示反向流動(dòng)（3）綠色表示湍流或紊亂（4）亮度表示流速大小或紊亂程度45第八章第八章 超聲波成像超聲波成

19、像彩色多普勒的兩種傳統(tǒng)輸出方式1.速度方式 顯示血流速度大小和方向2.方差方式 方差大小顯示血流紊亂湍流程度紅、藍(lán)色及其亮度表示綠色、二次色及其亮度表示三、信號(hào)輸出的顯示方式46第八章第八章 超聲波成像超聲波成像血流彩色顯示規(guī)律三、信號(hào)輸出的顯示方式47第八章第八章 超聲波成像超聲波成像48第八章第八章 超聲波成像超聲波成像49第八章第八章 超聲波成像超聲波成像彩超的血流顯示50第八章第八章 超聲波成像超聲波成像縮小掃描角度縮小掃描距離三、信號(hào)輸出的顯示方式心臟超聲診斷中，通常以30幀秒-1的速度提供所需的圖像 高幀數(shù)圖像顯示兩種方法51第八章第八章 超聲波成像超聲波成像肝臟血流顯像三、信號(hào)輸

20、出的顯示方式52第八章第八章 超聲波成像超聲波成像心尖位左心長(zhǎng)軸切面彩色多普勒血流成像圖三、信號(hào)輸出的顯示方式53第八章第八章 超聲波成像超聲波成像四、彩色多普勒血流成像的特點(diǎn)1.彩色多普勒與B型超聲顯像紅細(xì)胞回聲信號(hào)為黑色可觀察到低流速血流不顯示高速血流圖像B型顯像儀不能有效顯示血流B型超聲彩色多普勒血流信息色彩顯示組合B型圖像加快B型檢查心臟疾病直接采集心內(nèi)血流速度輪廓信息54第八章第八章 超聲波成像超聲波成像2.彩色多普勒與頻譜多普勒頻譜多普勒不直接顯示血流圖像頻譜分析了解血流信息直觀顯示血流辨別湍流了解流速分布定量測(cè)定血流彩色多普勒四、彩色多普勒血流成像的特點(diǎn)55第八章第八章 超聲波成

21、像超聲波成像血流顯像受儀器性能影響采用自相關(guān)技術(shù)假二維圖像顯示血流速度范圍受脈沖重復(fù)頻率影響受每秒幀數(shù)范圍限制二維圖像質(zhì)量與血流現(xiàn)象互相兼顧彩色多普勒血流顯像局限性四、彩色多普勒血流成像的特點(diǎn)56第八章第八章 超聲波成像超聲波成像顯示血流速度范圍受脈沖重復(fù)頻率影響顯示高速血流出現(xiàn)色彩重疊及鑲嵌圖像受每秒幀數(shù)范圍限制每秒幀數(shù)減少實(shí)時(shí)程度減低每秒幀數(shù)提高掃描角度縮小二維圖像質(zhì)量與血流現(xiàn)象互相兼顧血流顯示清晰圖像質(zhì)量減低彩色多普勒血流顯像局限性五、彩色多普勒血流成像的局限57第八章第八章 超聲波成像超聲波成像血流顯像受儀器性能影響采用自相關(guān)技術(shù)采樣頻率極限低易出現(xiàn)彩色逆轉(zhuǎn) 不提供流速的瞬時(shí)分布假二維

22、圖像顯示方式角度 二維信息血流矢量角度 一維信息不能定量分析峰值流速彩色多普勒血流顯像局限性五、彩色多普勒血流成像的局限58第八章第八章 超聲波成像超聲波成像六、偽像1.衰減偽像2.角度依賴偽像3.彩色混疊4.彩色外溢5.閃爍偽像59第八章第八章 超聲波成像超聲波成像第六節(jié)三維超聲成像二、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)三維成像一、三維超聲成像的基本原理60第八章第八章 超聲波成像超聲波成像三維圖像比二維圖像第六節(jié)三維超聲成像顯示更為直觀信息更加豐富病灶的空間定位和容積測(cè)量更準(zhǔn)確61第八章第八章 超聲波成像超聲波成像三維超聲成像從人體某一部位的幾個(gè)不同位置和角度按一定規(guī)律采集二維圖像信息再經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后, 重

23、建三維圖像形成該部位臟器三維形態(tài)的立體影像基本步驟 圖像數(shù)據(jù)采集 圖像數(shù)據(jù)處理 三維圖像顯示一、 三維超聲成像的基本原理62第八章第八章 超聲波成像超聲波成像1.圖像數(shù)據(jù)采集電子掃查式機(jī)械驅(qū)動(dòng)掃查式一、 三維超聲成像的基本原理自由臂式掃描非自由臂式掃描高質(zhì)量三維數(shù)據(jù)的采集是三維重建圖像質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，需要解決采集速度足夠快，采集的二維圖像定位足夠準(zhǔn)確和操作方便等問題 根據(jù)檢查的需要醫(yī)生手持探頭在被檢者體表進(jìn)行移動(dòng) 二維成像的探頭和機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置組成采用二維面陣探頭以相控陣原理控制聲束線進(jìn)行二維掃查 63第八章第八章 超聲波成像超聲波成像機(jī)械驅(qū)動(dòng)式掃查一、 三維超聲成像的基本原理1.圖像數(shù)據(jù)采集6

24、4第八章第八章 超聲波成像超聲波成像2.圖像數(shù)據(jù)處理基于特征的三維圖像重建一、 三維超聲成像的基本原理三維圖像數(shù)據(jù)庫三維圖像重建基于體素的三維圖像重建形成過程就是將采集的原始圖像數(shù)字化存儲(chǔ), 并對(duì)其圖像間的空間間隔進(jìn)行像素插值補(bǔ)充的處理過程 65第八章第八章 超聲波成像超聲波成像3.顯示方式一、 三維超聲成像的基本原理表面成像透明成像圖像數(shù)據(jù)庫中選取部分?jǐn)?shù)據(jù)重建輪廓，顯示感興趣結(jié)構(gòu)的立體形態(tài)、表面特征、空間位置關(guān)系，可對(duì)顯示的感興趣結(jié)構(gòu)的容積或體積進(jìn)行測(cè)量 用來顯示實(shí)質(zhì)性臟器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維成像 最大回聲模式 最小回聲模式 66第八章第八章 超聲波成像超聲波成像三維超聲成像（胎兒）3.顯示方式表

25、面成像一、 三維超聲成像的基本原理67第八章第八章 超聲波成像超聲波成像靜態(tài)三維成像二、 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)三維成像動(dòng)態(tài)三維成像實(shí)時(shí)三維成像采用自由臂掃查方式,每掃查一次只能重建一幅靜止的圖像 采用非自由臂掃查方式,可以實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示 三維成像速度達(dá)到每秒24幀時(shí) 68第八章第八章 超聲波成像超聲波成像二、 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)三維成像動(dòng)態(tài)三維成像69第八章第八章 超聲波成像超聲波成像第七節(jié)其他超聲成像技術(shù)二、諧波成像三、彩色多普勒能量成像四、多普勒組織成像五、超聲組織定征一、超聲造影成像六、聲學(xué)定量與彩色室壁動(dòng)態(tài)分析七、超聲彈性成像八、全景超聲成像70第八章第八章 超聲波成像超聲波成像一、

26、超聲造影成像原因：人體組織界面復(fù)雜性 超聲檢測(cè)技術(shù)局限性 界面兩側(cè)組織的聲特性阻抗相差0.1以上時(shí)，反射的超聲可被探測(cè)到 臨床實(shí)際應(yīng)用中，超聲難以分辨阻抗差別微小的組織人為增強(qiáng)病變組織回聲或減低其周圍背景回聲使二者間有明顯反差，襯托病灶影像 超聲造影成像71第八章第八章 超聲波成像超聲波成像聲學(xué)造影劑散射截面大使背向散射信號(hào)增強(qiáng)突出感興趣區(qū)域改善圖像信噪比物理形態(tài)分類含自由氣泡的液體含包膜氣泡的液體含懸浮顆粒膠狀體、乳劑及水溶劑特點(diǎn)一、超聲造影成像72第八章第八章 超聲波成像超聲波成像用于診斷的超聲造影血管內(nèi)造影非血管造影一、超聲造影成像應(yīng)用分類心臟超聲造影除心臟以外73第八章第八章 超聲波成

27、像超聲波成像成像對(duì)造影劑的要求氣泡更穩(wěn)定，半衰期長(zhǎng) 微泡的大小可控制，易排出一、超聲造影成像對(duì)人體無害，不影響人體血流動(dòng)力學(xué) 具有良好的造影作用，經(jīng)外圍靜脈注射 通過肺循環(huán)使心肌造影 74第八章第八章 超聲波成像超聲波成像二、諧波成像諧波成像(harmonic imaging, HI)非線性效應(yīng)產(chǎn)生的二次諧波攜帶信息成像組織諧波成像對(duì)比諧波成像75第八章第八章 超聲波成像超聲波成像1.組織諧波成像(tissue harmonic imaging, THI)諧波回波顯示組織結(jié)構(gòu)信息成像超寬頻帶探頭多頻段實(shí)時(shí)平均處理增強(qiáng)深部回聲 減弱淺層回聲 優(yōu)點(diǎn)評(píng)價(jià)心室壁運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確顯像困難患者心內(nèi)膜邊界可獲得清晰

28、圖像肥胖、肋間隙狹窄、胸廓畸形、肺氣腫及老年患者心臟顯像清晰二、諧波成像76第八章第八章 超聲波成像超聲波成像g. 克服由體型或病理原因產(chǎn)生的顯像困難對(duì)超聲診斷儀性能要求a.超寬動(dòng)態(tài)范圍b.窄細(xì)發(fā)射頻率c.尖銳的接收濾波器和數(shù)字化波形處理系統(tǒng)d.可接收組織微弱高頻諧波信號(hào)e. 降低像素點(diǎn)尺寸提高對(duì)比分辨力和軸向分辨力f. 減少圖像偽像，顯示組織微細(xì)特征二、諧波成像77第八章第八章 超聲波成像超聲波成像利用直徑小于10m氣泡空化效應(yīng)明顯增強(qiáng)散射信號(hào)中二次諧波?？上鹪胍舻牡皖l成分，組織邊緣成像更清晰。2.對(duì)比諧波成像(contrast harmonic imaging, THI)用超聲造影劑

29、的諧波成像二、諧波成像78第八章第八章 超聲波成像超聲波成像2.對(duì)比諧波成像(contrast harmonic imaging, THI)二、諧波成像79第八章第八章 超聲波成像超聲波成像作用及應(yīng)用明顯增強(qiáng)散射信號(hào)產(chǎn)生較強(qiáng)回波信號(hào)清晰顯示極低血流速度提高腫瘤檢查率諧波頻移分析估計(jì)血流速度二、諧波成像80第八章第八章 超聲波成像超聲波成像傳統(tǒng)彩色多普勒血流成像三、彩色多普勒能量圖增益過高或閾值過低時(shí)噪聲容易掩蓋血流信號(hào)發(fā)生混疊效應(yīng)彩色多普勒能量(color Doppler energy,CDE )成像彌補(bǔ)了這些不足 81第八章第八章 超聲波成像超聲波成像多普勒信號(hào)中能分解并提取和顯示3種多普勒

30、信號(hào)參數(shù) 三、彩色多普勒能量圖平均血流速度速度變量信號(hào)強(qiáng)度CDE成像原理與傳統(tǒng)彩色多普勒血流成像不同 僅利用了頻移的信號(hào)，用自相關(guān)頻率分析方式提取兩種多普勒參數(shù)利用反射多普勒頻移信號(hào)強(qiáng)度，從中提取其功率譜，即紅細(xì)胞散射能量傳統(tǒng)彩色多普勒血流成像：速度方式的總積分進(jìn)行彩色編碼成像 平均速度加 速 度CDE成像：功率譜方式傳統(tǒng)彩色多普勒血流成像：速度方式82第八章第八章 超聲波成像超聲波成像功率顯示優(yōu)缺點(diǎn) 三、彩色多普勒能量圖測(cè)量彩色血流束的直徑或橫斷面積測(cè)量更為準(zhǔn)確 缺點(diǎn) 不能直接地顯示血流方向 更易產(chǎn)生來自組織運(yùn)動(dòng)的閃爍偽像 克服了尼奎斯特頻率的限制，正確地顯示血流方向低速血流時(shí)，功率方式可清

31、楚地顯示血流的空間分布優(yōu)點(diǎn)83第八章第八章 超聲波成像超聲波成像聚合彩色多普勒(convergent color Doppler，CCD)三、彩色多普勒能量圖既有彩色多普勒速度(CDV)方向性又具有彩色多普勒能量圖(CDE)敏感性血流速度大小及方向的色彩表達(dá)與速度方式一致 色彩亮度則表示功率的大小 (混合彩色多普勒)84第八章第八章 超聲波成像超聲波成像多普勒組織成像(Doppler tissue imaging，DTI) 四、多普勒組織成像改變多普勒濾波系統(tǒng)去除心腔血流產(chǎn)生的頻移信號(hào) 只提取來自心肌運(yùn)動(dòng)的多普勒頻移信號(hào)進(jìn)行成像 在傳統(tǒng)的彩色多普勒基礎(chǔ)上 提供了無創(chuàng)性檢測(cè)手段 心室壁運(yùn)動(dòng)與血流

32、的多普勒信號(hào)有兩點(diǎn)不同： 室壁運(yùn)動(dòng)速度(10cms-1)明顯低于心腔內(nèi)血流信號(hào)(10100cms-1) 心室壁運(yùn)動(dòng)信號(hào)的振幅約40dB明顯高于血流信號(hào) 85第八章第八章 超聲波成像超聲波成像DTI包括： 2.加速度模式 3.能量模式 1.速度模式 四、多普勒組織成像顯示心室壁心肌的運(yùn)動(dòng)速度、分布和方向 顯示心室壁心肌加速度變化、分布和方向 提供與運(yùn)動(dòng)組織背向散射力相關(guān)的多普勒信號(hào)中正常能量的空間分布 顯示心室壁心肌在心動(dòng)周期的多普勒能量值 86第八章第八章 超聲波成像超聲波成像超聲組織定征(ultrasonic tissue characterization，UTC)五、超聲組織定征通過探討超聲表現(xiàn)和組織聲學(xué)特性間相互關(guān)系來了解組織特征的方法 影響超聲聲速、衰減、散射、回聲強(qiáng)度的因素包括：組織結(jié)構(gòu)彈性、水分、膠原含量、血供量等87第八章第八章 超聲波成像超聲波成像超聲組織定征五、超聲組織定征1.視頻分析法 直接肉眼判斷 視頻信號(hào)的定量分析 2.射頻分析法 包括心肌組織衰減和背向散射參數(shù)