醫(yī)學(xué)超聲診斷儀器的調(diào)查分析報(bào)告

醫(yī)學(xué)超聲診斷儀器的調(diào)查分析報(bào)告超聲成像物理基礎(chǔ)：超聲在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，不會(huì)發(fā)生反射。當(dāng)介質(zhì)的聲阻抗發(fā)生變化時(shí)，超聲就會(huì)在其界面發(fā)生反射。聲阻抗變化越大，反射越強(qiáng)。由于超聲在人體組織內(nèi)的傳播速度較低為1540m/s，所以可由同一換能器既發(fā)射超聲又接收反射回波。現(xiàn)代電子技術(shù)可以區(qū)分來自不同深度的反射回波，從而使實(shí)現(xiàn)回波反射式超聲成像儀成為了可能。目前使用的各種超聲成像儀都是回波反射型的，顯示的是人體組織的各界面對超聲波的反射特征。各類型醫(yī)學(xué)超聲診斷儀器的基本概念、原理和功能：A型超聲波診斷儀：1.1基本概念：利用脈沖回波法，應(yīng)用超聲在體內(nèi)組織中幅度（能量衰減）變化的機(jī)理。將產(chǎn)生超聲脈沖的換能器置于人體表面某一點(diǎn)上，聲束射入體內(nèi)，由組織界面返回的信號(hào)幅值，顯示于屏幕上，屏幕的橫坐標(biāo)表示超聲波的傳播時(shí)間，即探測深度，縱坐標(biāo)則表示回波脈沖的幅度（amplitude），故稱Ａ型。1.2基本原理：用壓電晶片作換能器，用重復(fù)頻率1000～2000Hz的電脈沖激勵(lì)發(fā)射換能器發(fā)射單聲束。單聲束進(jìn)入人體后，體內(nèi)組織界面產(chǎn)生反射。反射回波由同一發(fā)射換能器接收，將回波幅度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并進(jìn)行性放大和檢波，最后由陰極射線管(CRT)顯示。1.3基本功能：A型超聲波診斷儀可用于許多科室，其中最有代表性的應(yīng)用是腦中線位置的測量。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。用雙跡A型診斷儀測量若腦中線偏移>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。圖１A型顯示圖M型超聲波診斷儀：2.1基本概念：M型超聲成像診斷儀適用于對運(yùn)動(dòng)臟器，如心臟的探查。由于其顯示的影像是由運(yùn)動(dòng)回波信號(hào)對顯示器掃描線實(shí)行灰度調(diào)制，并按時(shí)間順序展開而獲得一維空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序（motion-time）圖，故稱之為M型超聲成像診斷儀，其所得的圖像也叫作超聲心動(dòng)圖。2.2基本原理：將回波強(qiáng)度加到顯示器的控制極上作輝度調(diào)制，代表深度的時(shí)基線加到垂直偏轉(zhuǎn)板上，而在水平偏轉(zhuǎn)板上加一慢變化的時(shí)間掃描電壓，使深度的時(shí)基線以慢速沿X方向移動(dòng)，故靜止目標(biāo)的顯示像是一條水平亮跡，擺動(dòng)著的單Ｍ型顯像為一正弦曲線。圖２M型超聲波診斷儀原理方框圖圖３心搏的M型超聲影像2.3基本功能：M型超聲成像診斷儀的主要特點(diǎn)是能測量運(yùn)動(dòng)器官，因此專用于心臟的各類疾病的診斷，如對心血管各部分大小、厚度的測量，心臟瓣膜運(yùn)動(dòng)狀況的測量等。同時(shí)還可以輸入心臟的其他有關(guān)生理信號(hào)，進(jìn)行比較研究，如研究心臟各部分和心電圖、心音圖及心搏圖之間的關(guān)系；研究心臟搏動(dòng)和脈搏之間的關(guān)系等。另外還可以研究人體內(nèi)其他各運(yùn)動(dòng)面的活動(dòng)情況，因此可以用于對胎兒和動(dòng)脈血管的搏動(dòng)等的檢測。B型超聲波診斷儀：3.1基本概念：使探頭發(fā)射超聲波時(shí)，按一定模式在一個(gè)水平上掃描，以亮度等級(jí)顯示回波幅度，令探頭掃描與X軸掃描電壓同步，就可獲得人體組織的二維斷層圖像。B型超聲診斷儀又稱灰階超聲顯像儀。它采用輝度調(diào)制（Brightnessmodulation）故稱為B型，簡稱B超。3.2基本原理：由時(shí)序電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，使發(fā)射電路產(chǎn)生寬度為τ的一窄脈沖。窄脈沖激勵(lì)換能晶片，使其產(chǎn)生超聲波（頻率f由晶片決定）進(jìn)入人體。不同深度的反射回波按先后次序進(jìn)入放大器，檢波后成為視頻信號(hào)，最后由顯示器顯示。3.3基本功能：大都采用了數(shù)字掃描變換技術(shù)，采用大規(guī)模數(shù)字存儲(chǔ)器，將圖像實(shí)時(shí)地，數(shù)字化地存入存儲(chǔ)器中，并可同時(shí)從存儲(chǔ)器讀出圖像再到顯示器顯示。由于回波信號(hào)數(shù)字化，儀器可具有記憶功能，可存儲(chǔ)多幅圖像。對圖像進(jìn)行各種處理（例如偽彩色顯示），以利于診斷。也可使圖像靜止，即圖像凍結(jié)。其掃描方式可分為：機(jī)械扇形掃描，相控陣扇形掃描，線陣掃描。圖４腹部線形掃描斷層影像圖５心臟扇形掃描斷層影像（四）超聲多普勒診斷儀：4.1基本概念：超聲多普勒診斷儀主要分為3種類型：即連續(xù)式超聲多普勒成像診斷儀、脈沖式超聲多普勒成像診斷儀及實(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成像診斷儀（即俗稱的“彩超”或“彩色多普勒”）。4.2基本原理：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)。4.3基本功能：用于測量血管內(nèi)的血流速度和血流量。由于血流中紅血球等粒子速度的隨機(jī)性，多普勒頻移構(gòu)成一個(gè)頻譜，利用傅立葉變換，可分析多普勒頻譜成分，不但可計(jì)算出血流速度，還可區(qū)分血流方向。而彩色多普勒將脈沖多普勒技術(shù)與二維（B型）實(shí)時(shí)超聲成像和M型超聲心動(dòng)圖結(jié)合起來，在直觀的二維斷面實(shí)時(shí)影像上，同時(shí)顯現(xiàn)血流方向和相對速度，提供心血管系統(tǒng)在時(shí)間和空間上的信息。進(jìn)而通過計(jì)算機(jī)的數(shù)字化技術(shù)和影像處理技術(shù)，使其在影像診斷儀器的構(gòu)架上兼具了生理監(jiān)測的功能，提供諸如血流速度、容積、流量、加速度、血管徑、動(dòng)脈指數(shù)等極具價(jià)值的信息。并且用不同的顏色表示血流方向，用顏色的深度表示血流速度，用色調(diào)的變化表示血流擾動(dòng)情況。（五）三維超聲診斷儀：三維超聲成像技術(shù)是利用電子計(jì)算機(jī)將一系列一定規(guī)律采集的二維圖像信息重建，從而構(gòu)成三維圖像，能提供更加豐富的三維空間信息，以彌補(bǔ)二維超聲成像的不足。它將立體圖象以投影圖或透視圖表現(xiàn)在平面上的顯示方式，可從各個(gè)角度來觀察該立體目標(biāo)。各類型醫(yī)學(xué)超聲診斷儀器的比較：（一）A與M型超聲波診斷儀的比較：1.M型和A型儀器的區(qū)別在于顯示方式的不同：A型是幅度顯示，即顯示的是波形幅值的大小，其幅度的高低表示信號(hào)的強(qiáng)弱；而M超采用亮度顯示，信號(hào)強(qiáng)時(shí)屏上顯示光點(diǎn)亮，信號(hào)弱時(shí)光點(diǎn)就弱。2.在A型中，X軸方向代表著探測深度，而M超中Y軸方向代表聲波對人體的探查深度。3.M超與A超相比，多出的最主要部分是慢掃描電路，這是與A超不同之處。（二）A與B型超聲波診斷儀的比較：1.A型超聲診斷儀是最早應(yīng)用于臨床的超聲設(shè)備。由于B型診斷儀的出現(xiàn)，A型診斷儀已經(jīng)面臨被淘汰的邊緣，目前只在腦中線測量等方面還在應(yīng)用。但是A型診斷儀在組織的判別和確定（或稱組織定征）、生物測量和生物組織檢查方面都具有很高的準(zhǔn)確性和特異性。目前只有幾家國外廠家在生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的A型診斷儀。2.B超將A超的幅度調(diào)制顯示改為亮度調(diào)制顯示。3.B超的Y軸位移代表聲波向人體內(nèi)的傳播深度。4.在回波信號(hào)處理與圖象處理各環(huán)節(jié)上，大部分的B超都應(yīng)用了專門的數(shù)字計(jì)算機(jī)控制數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)與處理以及整個(gè)成像系統(tǒng)的運(yùn)行，使圖象質(zhì)量大為提高。（三）Ｍ與B型超聲波診斷儀的比較：1.M型反映的是一維空間中的動(dòng)態(tài)信息，而B型反映的是二維空間的結(jié)構(gòu)信息。2.M型X軸方向代表的是時(shí)間，而B型代表了空間的橫向展開。3.Y軸方向都代表聲波對人體的探查深度。4.來自人體回波的幅度大小都是以Ｙ軸掃描線上的亮度強(qiáng)弱來表示的。醫(yī)學(xué)超聲診斷儀器的產(chǎn)品介紹：（一）KX668系列

B型超聲診斷儀：圖６KX668-B（便攜式）圖７KX668-B（豪華型）圖８KX668-B（智能型）圖９KX668-B（精銳型）主要功能： KX668

B型超聲診斷儀采用3.5MHz電子凸陣探頭，采用可變孔徑、動(dòng)態(tài)變跡、多段電子聚焦、動(dòng)態(tài)濾波、對數(shù)壓縮、圖像增強(qiáng)、行相關(guān)、幀相關(guān)、點(diǎn)相關(guān)、線性插值等多種圖像處理技術(shù)；具有B型、4B、B/B型、B+M型、M型顯像模式，在B型時(shí)具有×0.8、×1.0、×1.2、×1.5、×1.8、×2.0六種倍率;具有大容量128幅圖像永久存儲(chǔ)，256幅圖像可供診斷后實(shí)時(shí)回放或逐幅圖像查看;具有距離、面積、周長、心率、孕周（BPD、GS、CRL、FL、AC五種方式）等測量、計(jì)算功能;具有中英文轉(zhuǎn)換、16種偽彩處理、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、病歷編號(hào)、多種人體標(biāo)記、全屏幕字符注釋等多種注釋功能；儀器采用大規(guī)模集成電路FPGA、大容量存儲(chǔ)器、表面貼裝技術(shù)等。

（二）西門子ACUSONX150彩色多普勒超聲系統(tǒng)：圖10ACUSONX150主要功能技術(shù)：◆X150不僅具有優(yōu)秀的三維、彩色多普勒、頻譜多普勒圖像，還具有3—Scape實(shí)時(shí)三維成像技術(shù)如：THI組織諧波技術(shù)，SynAps綜合孔技術(shù)等?！敉耆珨?shù)字化超聲系統(tǒng)◆多聲束形成器技術(shù)◆VirtualFormat梯形成像技術(shù)◆THI組織諧波技術(shù)◆TGO組織灰階優(yōu)化技術(shù)◆AutoColor自動(dòng)彩色技術(shù)◆3—Scape實(shí)時(shí)三維成像技術(shù)◆DIMAQ-IP一體化超聲工作站◆Quickset快速設(shè)置◆SynAps綜合孔徑技術(shù)提高了圖像穿透和遠(yuǎn)場的分辨率，尤其對于體形較胖的病人，深部器官和組織也能獲得優(yōu)質(zhì)的圖像臨床圖像：圖1127周胎兒輪廓圖12嫁接血管的彩色多普勒血流圖及其頻譜醫(yī)學(xué)超聲診斷儀器的發(fā)展趨勢：超聲診斷儀器由于其價(jià)格比CT與MRI低廉，又具有無創(chuàng)傷和實(shí)時(shí)獲得人體內(nèi)組織圖像特點(diǎn)，所以臨床應(yīng)用范圍愈來愈廣泛，世界范圍總銷售額增長預(yù)計(jì)將超過X線診斷裝置。

近年來，國際上超聲診斷儀器隨著計(jì)算機(jī)、通信、微電子、圖象等相關(guān)技術(shù)迅猛發(fā)展，日益精臻。世界上各主要超聲診斷儀器廠家競相推出代表自己先進(jìn)水平的最新機(jī)型，推動(dòng)了世界超聲診斷儀器的技術(shù)水平不斷發(fā)展。（一）超聲換能器的發(fā)展：1.先進(jìn)的醫(yī)學(xué)超聲換能器材料越來越多地采用復(fù)合材料來代替原來傳統(tǒng)的壓電陶瓷材料。有利于制成性能優(yōu)良的超寬帶換能器。2.微型超聲換能器用于血管內(nèi)超聲成像。3.為了控制聲束保持細(xì)窄的聲束截面，在換能器陣元橫向上再切割成幾個(gè)可相位控制的小陣元，一般稱為1.5D，2D等。4.高密度換能器隨著全數(shù)字多聲束形成技術(shù)發(fā)展，128，256、512陣元甚至1024陣元的換能器也相應(yīng)問世，一方面支持系統(tǒng)多通道技術(shù)，另一方面增強(qiáng)系統(tǒng)側(cè)向分辨力。5.各種腔內(nèi)探頭及手術(shù)探頭隨著超聲診斷技術(shù)向全身掃描發(fā)展，大量介入式超聲換能器如陰道、直腸、尿道、胃部、食道等超聲探頭，手術(shù)外科探頭，及內(nèi)窺式超聲探頭都已廣泛應(yīng)用于臨床診斷。（二）全數(shù)字化超聲診斷裝置已成為潮流：近年來由于微電子技術(shù)發(fā)展，高速高精度A/D及ASIC器件問世，使得醫(yī)學(xué)超聲診斷儀器全數(shù)字化已成潮流。（三）新成像技術(shù)的發(fā)展：1.多普勒能量成像采用正交血流信號(hào)幅值平方和作為成像信息。適合于小血管的低速血流成像，但不能用于高速血流，一般也不能顯示血流方向。2.多普勒組織成像（TissueDopplerImaging，簡稱TDI）可提供組織速度、加速度和能量反射三方面信息，在臨床上用途較廣泛。3.諧波技術(shù)和多普勒能量法成像結(jié)合，可獲諧波多普勒能量圖像，很適宜評價(jià)心肌血流灌注能力。諧波成像技術(shù)由于對探頭要求比較高（倍頻接收），另外通過FDA標(biāo)準(zhǔn)的造影劑也少，價(jià)格昂貴，雖尚在發(fā)展中，但今后會(huì)成為一種新的成像技術(shù)而逐步推廣。（四）遠(yuǎn)程及聯(lián)網(wǎng)超聲圖象工作站：隨著信息高速公路浪潮涌起，醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)已在醫(yī)學(xué)超聲成像領(lǐng)域發(fā)展。最初是開發(fā)相應(yīng)