超声技术原理.ppt

为什么要学习基超声原理 基础原理是否重要？ 国际超声发展史 1880年，法国人发现压电效应； 1917年，法国人应用压电原理进行超声探测，1921年发展成声纳。 1942年，奥地利人使用A型超声装置，用穿透法探测颅脑. 1952年，美国人开始研究超声显像法，并于1954年将B超应用于临床。 1954年，瑞典人用M型检查心脏。 1956年，日本人首先将多普勒效应原理应用于超声诊断，利用连续波多普勒法判断心脏瓣膜病。 1959年，研制出脉冲多普勒超声。 1983年，日本Aloka公司首先研制成功彩色血流图 1990年，奥地利Kretz公司制成3D扫描器，并使之商品化。 超声基本原理 超声波是机械波，必须在介质中传播 在不同密度的介质分界面上，声波将发生反射、折射、干涉、衍射、散射等现象 随着超声的传播，超声信号强度不断衰减 超声在密度越高的介质中传播越快，在空气中迅速衰减 超声基本原理 超声基本原理 人是不均匀介质 除骨骼和空气以外，声速相差不大 超声设备的构成 探头（换能器）： 发射和接收超声波 电/声转换 主机： 声束形成 信号处理 图像处理 存储和传输 显示器 外围设备 打印机、录相机等 超声设备关注点 探头（换能器） 种类、用途 参数：频率、振元数等 其他：材料、新技术等 主机 功能 外形、超作面板、探头接口等 显示器 种类、大小、调节等 外围设备 传统超声成像的步骤 单轴声束的声照射入人体 声束的扫查 人体组织对入射超声的反应－回声 回声的放大与前处理 数字扫描转换器（DSC） 显示和记录 超声探头种类 线阵（血管、小器官） 凸阵（腹部、妇产科） 相控阵扇扫（心脏） 经食管探头(TEE) 腔内探头（妇产、泌尿） 容积探头（三维成像） 导管超声（心脏） 不同扫查模式形成的声像图 频率与分辨率和穿透力 超声成像模式 成像模式： A型（Amplitude modulation） M 型（Time-motion mode） B 型（Brightness modulation） 彩色多普勒（Color Doppler） 能量多普勒（Power Doppler） 频谱多普勒（Spectral Doppler） 工作方式：B型 二维灰阶成像 彩色多普勒成像 频谱多普勒 脉冲波多普勒和连续多普勒 脉冲波与连续波 名词解释－分辨率 分辨率是指对两个靠近物体的识别能力，即对图象的区分 谐波成像－组织谐波成像 组织谐波成像 脉冲反相谐波技术 谐波成像－造影剂谐波成像 造影剂谐波： 利用超声在造影剂微泡表面反射时的二次谐波信号进行成像 微泡在超声照射下产生的非线性谐波能量，明显强于组织产生的谐波能量 目的： 增强多普勒信号强度 观察灌注信号 增强边界显示 多维成像 多普勒血流测量 皮肤 血管 fd = 多普勒频移 F0 = 探头发射的多普勒频率 V = 血流的速度 C = 声波的速度（1540 米/秒） q = 声束和血流方向之间的夹角 彩色多普勒成像可定性的观测血流走行、速度快慢以及方向 等信息 但无法定量的获得血流的速度等重要生理参数 2cos? ? f。 C ? Δ f V(cm/s)= V ? 血流 V (cm/s): 血流速度 C (cm/s): 声速(1530m/s) ? (度): 血流与超声波束之间的夹角 Δ f(Hz): 多普勒频移 f 。(Hz): 超声频率 超声波束 血管 ? 角的调整： 30° 0.866 33° 0.839 3.2% cos? 误差变化 70° 0.342 73° 0.292 17.1% 夹角θ的最佳范围：30－60° 频谱多普勒的角度依赖 多普勒波包括以下数据: －速度 －速度范围（宽度） －血流量大小 －血流方向 一个心跳周期 宽的速度范围 逆流 时间 基准线 慢 快 快 迎向 背向 最高峰 收缩 舒张 舒张结束 多普勒频谱的含义 连续波多普勒(CW) Continuous Wave 发射与接收是各自分开的两个晶片 沿着整个声束的长度监听返回的信号，无距离分辨 测高血流速度不会有混叠现象，最大量程约 15 ~ 20 m/s 皮肤 血管 皮肤 血管 单晶片 双晶片 脉冲波多普勒（PW） Pulse Wav 发射和接收是同一个晶片 卓越的距离分辨率 (Range Resolution) 流速测量上限值受奈奎斯特频率限制 脉冲重复频率（PRF）决定流速的测量范围，极限约 5 ~ 7m/s 心脏 无距离分辨率 高流速无混迭 一个晶片发射一个晶片接收 连续波CW 腹部、外周血管 流速上限低 距离分辨率 一个晶片完成 脉冲波PW 适用部位 缺点 优点 发