医学成像技术(第六章 超声成像系统).ppt

超声成像 第六章 超声成像系统 6.2 超声成像的基本原理 超声波特性 超声是机械波，由物体机械振动产生。具有波长、频率和传播速度等物理量。用于医学上的超声频率为2.5～10MHz，常用的是2.5～5MHz。超声需在介质中传播，其速度因介质不同而异，在固体中最快，液体中次之，气体中最慢。在人体软组织中约为150m/s。介质有一定的声阻抗，声阻抗等于该介质密度与超声速度的乘积。 超声在介质中以直线传播,有良好的指向性.这是可以用超声对人体器官进行探测的基础。当超声传经两种声阻抗不同相邻介质的界面时其声 阻抗差大于0.1%,而界面又明显大于波长,即大界 面时,则发生反射,一部分声能在界面后方的相邻介质中产生折射,超声继续传播,遇到另一个界面再产生反射,直至声能耗竭。反射回来的超声为回声。声阻抗差越大，则反射越强，如果界面比波长小，即小界面时，则发生散射。超声在介质中传播还发生衰减，即振幅与强度减小。衰减与介质的衰减系数成正比，与距离平方成反比，还与介质的吸收及散射有关。超声还有多普勒效应（Doppler effect），活动的界面对声源作相对运动可改变反射回声的频率。这种效应使超声能探查心脏活动和胎儿活动以及血流状态。 6.3 超声成像系统结构 超声诊断仪 超声换能器 电子仪器 超声换能器（Transducer） 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，遇不同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。 超声换能器 超声换能器 电子仪器 目前所用超声诊断仪多应用超声脉冲回波技术，将接收到的回波信号、经过放大并显示在显示屏上。根据显示的方式不同，分为A（Amplitude）型、M（Motion）型、B（Brightness）型及D（Doppler）型已为临床广泛应用。其它如超声全息、超声CT及超声显微镜等目前尚处于研制阶段。 6.4 超声成像的新发展 宽频带化 同一只探头可以变换产生2.5、3.5、6MHz为中心频率的超声波，小器官探头可以产生5、7、9MHz中心频率的超声波，其频带宽度可以达到8MHz以上。超宽频带探头已可以产生1.8~12MHz的超声波，术中探头则能发射6~15MHz的超声波，可以准确显示浅表血管壁与内膜。超高频探头可产生60~100MHz的超声波，极大地提高了皮肤及表浅组织的分辨率。变中心频率宽频带探头的应用为诊断医师提供了方便，也可以更容易获得更为清晰的图像，提高了检测灵敏度和动态范围。但信噪比则略有下降。 超声成像的新发展 宽频带化是医学超声诊断仪的重要技术发展。实际上超声二次谐波信号接收与处理，也是扩展信号的带宽。而伪随机及随机超声发射与探测的研究，将使超声频带接近无限带宽。可以在极宽的频谱范围内显示与诊断。但理论分析表明，声图像的纵向分辨随着带宽的增加而提高，而信噪比(S/N)及横向分辨率则下降。当空间分辨率越高时，时间分辨率则下降。因此发射宽频带技术必须折衷考虑多种因素。 胎儿三维图像 B型超声设备多用脉冲回声式。电子线阵式多探头行方形扫描，电子相控阵式探头行 扇形扫描。为了借助声像图指导穿剌，还有穿剌式探头。 电子线阵式 电子相控阵式探头 探头性能分3.0、3.5、5.8MHz等。兆赫越大，其通透性能越小。根据检查部位选用合适的探头。例如眼的扫描用8MHz探头，而盆腔扫描，则选用3.0MHz探头。一个超声设备可配备几个不同性能的探头备选用。 超声设备类型 早期应用幅度调制型（amplitude mode），即A型超声，以波幅变化反映回波情况。 灰度调制型（brightness mode），即B型超声，系以明暗不同的光点反映回声变化，在影屏上显示9～64个等级灰度的图像，强回声光点明亮，弱回声光点黑暗。 超声成像的特点 优点： 无痛苦 无损害，安全性高 方法简便 费用低 适合反复检查 诊断准确性高 超声成像的特点 它是许多内脏、软组织器官检查的首选方法，尤其对肝、肾等实质性脏器内局限性病变的诊断以及胆囊内微小的隆起性病变和结石的诊断有很高的敏感性。在早期妊娠诊断、体检和防癌普查等方面也被广泛使用。 由于超声的物理性质．使其对骨酷、肺和肠管的检查受到限制，而且超声成像中的伪像较多，图像质量易受气体和皮下脂肪的干扰。 分辨率较差，存在许多斑点。 显示范围较小。 缺点： 超声的物理特性 L0=r2f/C　sinθ=1.22λ/D 。式中L0为近场