超聲基礎知識06

超聲基礎知識編輯課件一、聲波1.概念：聲波是一種機械振動，可以通過介質進行傳播。

潛艇海洋0Hz 20Hz 20KHz 1MHz

30MHz 400MHz

次聲波可聽見聲音 超 聲紅外線耳朵 無損探傷 圖像診斷 聲學顯微鏡

2.聲音頻譜編輯課件3.超聲的特性超聲的折射：超聲從甲介質進入乙介質時，傳播方向發(fā)生偏離。超聲的反射：超聲在遇到兩種介質界面時，傳播方向在一種介質中發(fā)生偏轉。傳播速度：超聲在水中的傳播速度－1530米/秒 超聲在空氣中傳播速度－344米/秒(20°C)三棱鏡折射鏡子反射4.超聲診斷的優(yōu)點平安、無輻射。適用于胎兒診斷。設備可移動，本錢低。實時成像通過掃描角度變化，獲得更佳的圖像。多普勒－檢測血流量信息。編輯課件二、超聲原理1.根本原理：超聲根本原理與回聲原理相同。2.超聲頻率與波長： λ＝C/fλ－超聲波波長；C－超聲波聲速f－超聲波頻率。波長：一個波的長度。頻率：單位時間內的周數(shù)〔重復次數(shù)〕

探頭遠近低頻 高頻分辨率更好穿透力：更強3.超聲波的衰減：超聲波的衰減與傳播距離成正比；與頻率的2/3方成正比。高頻衰減大，低頻衰減小〔穿透力強〕編輯課件三、超聲模式：

在監(jiān)視器上顯示的超聲圖像是二維圖像，這與CT和核磁共振所形成的圖像相同。超聲圖像有以下幾種模式：回波振幅Line1Line2Line3Line4Line5Line6Line7Line81.A模式：是一種振幅的模式。它在顯示上形成垂直偏轉的曲線圖。2.B模式：是一種亮度的模式。其圖像由不同亮度的點所組成的直線構成。點的亮度代表接收到回聲的振幅。通過連續(xù)掃描，二維的剖面圖像不斷地被更新，這就是實時B模式。探頭換能器監(jiān)視器Line12345678編輯課件gGEMS-CDDP-1Traning3.M模式：M模式中的M表示運動，M模式通過B模式圖象來顯示一個光標，然后在以時間為軸線的波形圖上表示其運動狀態(tài)。通常M模式用于檢測心臟及胎兒的心率。B型顯示切面聲像圖，M型顯示體內各層組織對于體表〔探頭〕的距離隨時間變化的曲線，是反映一維的空間結構。TransducerTransducerTransducerTransducerLine45t1Line45t2Line45t3Line45t4t1234567...4.D模式〔多普勒模式〕－〔后面詳述〕編輯課件四、探頭：

用于超聲的探頭也稱為換能器，是用來產(chǎn)生和檢測超聲波的部件，即換能器既是發(fā)射器，也是接收器。它是超聲設備最重要的局部。1.結構：詳見右圖所示。其中：壓電陶瓷－發(fā)射/接收超聲波；聲透鏡－軸向聚焦；背襯材料－防止產(chǎn)生超聲波反向振動；2.壓電效應：是指具有壓電特性的材料(陶瓷、石英)

在受到外界壓力后，在其受壓端面產(chǎn)生電壓；在其端面施加交變電信號時，其端面會產(chǎn)生機械振動，發(fā)出聲波。3.工作原理：主機通過電纜在基元上施加電信號，使基元振動，發(fā)出超聲波，超聲波經(jīng)物體反射作用在基元上，使基元兩端產(chǎn)生電信號，通過電纜傳送至主機處理、顯示。

聲透鏡壓電陶瓷(基元)背襯材料襯套電纜物體發(fā)射反射編輯課件五、超聲掃描方式：1.概述：超聲設備在醫(yī)學臨床上有多種診斷方式。目前主要采用以下的方式： －凸陣：也稱彎曲線陣，與線陣的區(qū)別在于基元是彎曲的。用于腹部和婦產(chǎn)科。特點：近、遠場視野寬－線陣：用于小器官、血管及術中。特點：孔徑大近場視野寬旁瓣影響小2.電子掃描方式：

探頭的許多基元通過電子控制產(chǎn)生掃描波束并且通過延時線對波束進行聚焦。 電子掃描方式 機械掃描方式 特殊方式－線陣 －機械扇掃 －斜向掃描－凸陣〔含微型凸陣〕 －徑向掃描 －梯形掃描－相控陣 －擴大掃描 －向量掃描編輯課件3.機械掃描方式：機械掃描是通過單個或多個基元機械運動（擺動）來產(chǎn)生超聲波束的。－機械扇掃：是超聲波束通過基元機械運動來回擺動進行掃描的。特點：制作成本低；掃描角度大。噪音大；幀頻低；壽命短?；嗫仃嚕合嗫仃嚪绞绞峭ㄟ^連續(xù)變換延時線來得到產(chǎn)生超聲波束的不同角度。主要用于心臟。延時線掃描超聲波束相控陣探頭 通過延時線聚焦編輯課件六、超聲系統(tǒng)：

延時線路脈沖發(fā)射/接收

處理濾波器、對數(shù)放大器、時間增益控制DSC數(shù)字掃描轉換器監(jiān)視器記錄設備錄像機 打印機彩色打印機圖象檔案管理

存儲硬盤、磁光盤主機探頭探頭顯示器編輯課件七、名詞解釋：通過窄孔徑，在近場聚焦中場通過寬孔徑，在遠場聚焦對每一深度聚焦動態(tài)接收聚焦透鏡焦點聚焦發(fā)散1.聚焦許多超聲設備都有調整聚焦的功能，對感興趣的區(qū)域進行聚焦，從而使圖象分辨率更高，圖象更清晰。超聲系統(tǒng)的幾種聚焦方式：－只在發(fā)射端聚焦（接收端：自動聚焦）：保持較高的幀頻－發(fā)射和接收端聚焦：可使圖象質量更好，但是幀頻很低常用的聚焦方式：分段聚焦；動態(tài)聚焦；連續(xù)動態(tài)聚焦(CDF）編輯課件2.寬頻及變頻：5MHz5MHz傳統(tǒng)探頭寬頻帶探頭頻帶寬度寬頻＋變頻－－有效地解決探頭分辨率與穿透力的矛盾主機帶寬探頭帶寬遠場近場5MHz10MHz3.幀頻：幀頻是指單位時間內獲得圖象的幀數(shù)。高幀頻可以捕捉細小的信息。移動的物體低幀頻高幀頻寬頻是指探頭的工作頻率范圍比較寬。寬頻帶探頭是實現(xiàn)變頻的根底。變頻是一種新技術：改變同一個探頭的頻率。假設目標區(qū)域在近場，可以選用高頻率；假設目標區(qū)域在遠場，可以切換到低頻率。編輯課件4.數(shù)字化數(shù)字化的標志是數(shù)字化處理裝置。前端數(shù)字化－全數(shù)字化后端數(shù)字化－部分數(shù)字化

數(shù)字化處理A/D放大、處理顯示放大、濾波

數(shù)字化處理A/DΣ?目標數(shù)字化延時數(shù)字化疊加數(shù)字波束形成器探頭處理顯示編輯課件Alittlemorethanhalfwaybetween98and99超過98度了!可能過正常值了!他發(fā)燒了98.698.698.698.6TheOriginalMeasurementAfterAdditionofNoise何為數(shù)字化?編輯課件探頭A/D處理器顯示98.698.698.698.6探頭A/D顯示處理器模擬:98.698.6+??雙向數(shù)字化－發(fā)射、接收超聲信號首先經(jīng)過A/D數(shù)字化轉換器，對發(fā)射，接收雙方向進行處理數(shù)字化超聲數(shù)字化:編輯課件1234數(shù)字延遲S數(shù)字波束形成器數(shù)字化的精確度數(shù)字化超聲編輯課件6.分辨率分辨率是指對兩個靠近物體的識別能力，即對圖象的區(qū)分。軸向〔縱向〕分辨率：是指沿超聲波束軸方向上可區(qū)分的 兩個點目標的最小距離。軸向分辨率由超聲波束的波長所決定。一般來說，軸向分辨率為波長的2到4倍。(發(fā)射帶寬;頻率；脈沖的長短〕分辨率幾何分辨率灰度分辨率軸向分辨率側向分辨率

軸向分辨率高 低

側向分辨率高 低側向〔橫向〕分辨率：是指對垂直于超聲波束軸方向上可 區(qū)分的兩個點目標的最小距離。側向分辨率取決于超聲波束的寬度和波束聚焦情況?！簿€密度聚焦；孔徑)灰度〔比照度〕分辨率：是指對兩個相似密度的物體的 識別能力?；叶确直媛蕩缀畏直媛势胶鈳缀畏直媛矢撸叶确直媛什罹庉嬚n件B模式衰減：在正常情況下，超聲系統(tǒng)從近場接收到的回聲信號比較強，從遠場接收到的回聲信號較弱，對于從近場到遠場的圖象，如果我們不對它進行調整，就無法看清這個圖象。時間增益控制〔TGC〕：為了使從近場到遠場的圖象質量更好，我們應該為每一深度〔分段〕進行相應的時間增益控制調整。通常如果病人較胖，那么其遠場圖象會因為脂肪而產(chǎn)生較大的衰減而變暗，這時我們應增加其遠場的TGC，如果病人比較年輕，那么其近場圖象會因為肌肉產(chǎn)生較大的衰減而變暗，這時應增加其近場的TGC。編輯課件B模式增益〔Gain〕：每個超聲設備都有增益控制系統(tǒng)，增益用來調整監(jiān)視器所顯示的回波信號的大小?！差愃剖找魴C的volume音量鍵〕增益低－－整個圖象的亮度低，組織的亮度較低，噪聲也低。增益高－－整個圖象的亮度高，噪聲水平也較高。動態(tài)范圍：動態(tài)范圍可以用來調整灰階范圍的寬度。小動態(tài)范圍－－它可以顯示小范圍內的各局部之間的區(qū)別，這時的圖象比照度強，黑白清楚，但是小動態(tài)范圍會喪失信息。硬圖象－比照度強的圖象，特別其邊緣非常清晰。大動態(tài)范圍－－它可以顯示從小到大較寬范圍內的信號，雖然它顯示不出圖象的微小差異，但是它很容易檢測到整個范圍的信號。這時圖象的輪廓比較模糊。軟圖象－輪廓模糊的圖象，它可以顯示較寬范圍內的信息。編輯課件八、多普勒〔Doppler〕：

多普勒技術在超聲診斷中非常有價值。主要用于檢測心臟、血管內血液的流向，流速及流量。主要包括以下三種：-脈沖多普勒(PW) -高脈沖重復頻率多普勒(HPRF)

-連續(xù)波多普勒

(CW). -單連續(xù)波多普勒

-可控連續(xù)波多普勒TXMRCVRCV如果接收體向著振動源運動，則接收到的頻率將高于發(fā)射頻率。

如果接收體背著振動源運動，則接收到的頻率將低于發(fā)射頻率。TXM1.多普勒效應：振動源和接收體有相對運動時,所接收到的回聲頻率不同于振源所發(fā)射 的聲頻率,其差別與相對運動的速度有關,這就是多普勒效應。編輯課件實驗設計火車速度=40MPH將校準過的聲納放在路軌旁和火車上訓練有素的音樂觀察員處在路軌旁和火車上編輯課件2.多普勒效應公式：2cos

?f。

C?ΔfV(cm/s)=V

血流V(cm/s):血流速度C(cm/s):聲速(1530m/s)(度):血流與超聲波束之間的夾角

Δf(Hz):多普勒頻移

f。(Hz):超聲頻率超聲波束血管角的調整：30°0.86633°0.8393.2%cos誤差變化70°0.34273°0.29217.1%夾角θ的最佳范圍：30－60°編輯課件多普勒超聲技術分類頻譜多普勒脈沖多普勒〔pulsedwaveDoppler〕高脈沖重復多普勒〔highpulsedrepeatDoppler〕連續(xù)波多普勒(continuouswaveDoppler)彩色多普勒彩色多普勒〔colorDoppler〕能量多普勒〔powerDoppler〕組織多普勒〔tissueDoppler〕編輯課件脈沖多普勒的技術特點：探頭以短脈沖群方式發(fā)射超聲，在發(fā)射間歇期，又用以接收回聲信號。在間歇期，選擇性接收所需要檢測位置的信號，這種選擇性定位接收能力稱為距離選通〔ranggating〕或距離分辨能力〔rangresolution〕，所需檢測的區(qū)域稱為取樣容積〔SV〕。編輯課件正常腹主動脈頻譜顯象舉例－多普勒頻譜編輯課件從多普勒頻譜圖形能了解到血流的哪些參數(shù)？1、多普勒頻譜的橫軸代表時間，即血流顯示的時相，縱軸代表頻移，即血流的速度。2、零位線上方代表血流朝向探頭流動，下方代表血流背離探頭流動。3、頻譜的幅度，即頻譜在縱軸上的振幅，代表頻移的大小〔KHz〕，即血流速度的大小〔m/s〕。4、頻譜的寬度，即頻移在頻譜垂直方向上的寬度，表示某一瞬間取樣中的紅細胞運動速度分布范圍的大小，如速度范圍小即紅細胞運動速度相同的多，成為頻帶窄，如速度不同的多，成為頻帶寬。歸納：血流的速度、血流的方向、血流的時相、血流的性質編輯課件怎樣用多普勒頻譜判斷血流的性質?層流：紅細胞速度梯度小，運動方向一致，在多普勒頻譜上顯示位頻譜窄，頻譜波形規(guī)整，容易被自動包絡，頻譜與基線之間有比較明顯的空窗，頻譜信號音柔和有樂感。湍流：因紅細胞運動速度梯度大，方向多變，顯示為頻譜寬，頻譜波形不夠規(guī)整，不易被包絡，頻譜窗消失，頻譜信號音粗糙刺耳。動脈血流：頻譜呈脈沖波形，收縮期幅度大于舒張期，舒張期開始可能出現(xiàn)短暫的反向脈沖波形，頻譜信號音呈明確的搏動音。靜脈血流：頻譜呈連續(xù)的有或無起伏的曲線，曲線起伏是由于呼吸是靜脈壓力的增大或減小所致。大的靜脈如腔靜脈更易出現(xiàn)頻譜曲線的起伏。頻譜信號音呈連續(xù)的吹風樣或大風過境樣聲音。編輯課件脈沖波多普勒技術有什么局限性?測量血流速度值的能力受脈沖重復頻率〔PRF)的限制。最大檢測深度距離的限制。什么是高脈沖重復頻率技術？是增大PRF的頻率，用于脈沖多普勒，目的是擴大脈沖多普勒測量最大流速值的范圍。什么是連續(xù)波多普勒？技術特點？其超聲探頭為兩個晶片，一個連續(xù)發(fā)射，一個連續(xù)接收回聲信號。連續(xù)的發(fā)射和接收超聲信號，因沿超聲束內所有的回聲信號都被接收，即紅細胞的運動信息都被接收，缺乏距離選通定位能力，從理論上不存在PRF的限制，可以測的血流速度范圍無限大，目前超聲儀的連續(xù)波多普勒可測量的最大流速達10m/s編輯課件3.多普勒波的含義多普勒波包括以下含義(數(shù)據(jù))－速度－速度范圍〔寬度〕－血流量大?。鞣较蛞粋€心跳周期寬的速度范圍逆流時間基準線慢快快迎向背向最頂峰收縮舒張舒張結束編輯課件4.彩色血流成像彩色血流成像〔CFM〕是在二維聲像圖上疊加彩色實時血流顯像。每一個彩色的點表示小區(qū)域內血液流量的平均值。不同的顏色代表血液流量的速度及檢測方式的不同。通常，紅色表示迎向探頭的血流方向，藍色表示離向探頭血流方向。

一個心跳周期寬的速度范圍逆流時間基準線慢快快平均值CFM迎向背向色標編輯課件彩色多普勒彩色多普勒使用與脈沖波相同的原理。

儀器需要圖象上許多點的多普勒信息。

在每一點上，儀器要決定其平均速度。平均速度轉換成彩色。紅色表示正向，蘭色表示負向。編輯課件彩色成像與解剖圖像上的彩色代表的是平均速度。聲束的總體方向蘭色說明血流背離聲束，是從右到左的。紅色說明血流沖向聲束，是從左到右的。編輯課件多普勒問題哪里的速度最高?

A?B?C?ABC編輯課件彩色多普勒技術：定義：以脈沖多普勒技術為根底，用運動目標顯示器，自相關函數(shù)計算、數(shù)字掃描轉換、彩色編碼等技術，到達血流的彩色顯像。種類：彩色多普勒血流成像；彩色多普勒能量圖；彩色多普勒速度能量圖〔方向性能量圖〕技術特點:1、顏色代表血流方向，紅色代表血流朝向探頭，藍色背離探頭。2、色調表示血流速度〔平均速度〕的快慢，色調越濃即彩