[医学]第5讲 B型超声诊断仪扫描原理a.ppt

第五讲B型超声诊断仪扫描原理Principle of Type B Ultrasonic Diagnostic Scanner Contents 超声波束的扫描、聚焦和控制 Scanning, Focusing Controlling For Ultrasonic Beam 为什么要多振元组合发射？ 原因——辐射面积小，对超声扩散角的影响 多振元组合发射带来的问题 电子线阵的扫描如何进行？ 电子线阵 Electronic Linear Array 由多个压电振元成线阵或弧形排列构成的，发射时在控制信号的作用下，各振元按一定的方式被分组组合激励，产生合成波束发射。 几种扫描方式 对振元不同顺序分组激励，可以形成不同的发射波束扫描。 组合顺序扫描 组合间隔扫描 微角扫描 组合顺序扫描 电子开关顺序切换方式 将ｍ（这里 m=4 ）个振元构成一个组合，接入发射/接收电路的振子 使之分时组合轮流工作，从而产生合成超声波束发射和接收 组合顺序扫描方式是线阵探头和凸形探头均可采用的一种最基本的扫描方式。 这种扫描方式的优点是， ① 实现了电子扫描； ② 多元组合发射可以保证功率，提高灵敏度。 　　但是，组合顺序扫描方式发射所获得的图像质量不高。 　　假设换能器总长为100毫米，振元数n=64，并设每次由 m=5 个振元发射，则一帧图像总共才有60条扫描线，每厘米宽度仅6线，线间位移量 b 约为1.5毫米。 　　这样的声像图分辨力和清晰度都不高，图像质量是很差的。 组合间隔扫描—１ 设总振元为n，子振元分两组：一组为m，一组为m+1。 本例子中，m = 5，m+1=6 扫描结果声束的间距为 b/2 组合间隔扫描—2 进一步提高图像清晰度，将扫描线密度提高到4倍。 本例子中，m = 3，m+1=4 扫描结果声束的间距为 b/4 微角扫描 设有一个N个振元的线阵换能器。 将一幅图像分奇(A)、偶(B)两场进行扫描。 奇(A)场相对于中心线有一微小的偏角+?，可得N条偏角为+? 的扫描线； 偶(B) 场相对于中心线有一微小的偏角-? ，可得N条偏角为-? 的扫描线。 两场扫描可得2N条扫描线。 如何产生偏角？ 设总振元数 N=64 选取8个相邻的振元，按照一定的时差 ?? 被同一脉冲激励，根据惠更斯原理，波束产生偏角?。 奇数场和偶数场延迟相反。 微角扫描的有什么缺点？ 波束与显示光栅在空间位置上不一一对应，图像存在一定的畸变； 远场可能产生波束的交叉，探测深度需要注意。 飞越扫描 问题的提出： 当扫描线较多时，成像一幅图像的时间较长，也就是帧频会降低，影响实时显示效果。 将振元分成A、B两个部分； A、B同时开始扫描，由于间隔较远，波束互相干扰的可能性较小； 这种方法可以使帧频提高一倍。 本节课小结 电子线阵扫描是以振元组合方式进行的； 采取不同的组合方式可以获得不同的声束的间隔，从而改变图像的质量（b，b/2，b/4，…）； 电子线阵扫描的核心器件是电子开关电路。 微角扫描示意图 延迟时间与波束偏角 -? +? 波束偏角 振元57～64 振元57～64 第57次 ? ? ? 振元3～10 振元3～10 第3次 振元2～9 振元2～9 第2次 振元1～8 振元1～8 第1次 偶数场Ｂ 奇数场Ａ 扫描顺序 微角扫描过程 121~128 57~64 第57次 ? ? ? 67~74 3~10 第3次 66~72 2~9 第2次 65~72 1~8 第1次 发射振元B区 发射振元A区 扫描顺序 飞越扫描过程 假设：振元为128个，8个振元组合发射 * * 卢广文 南方医科大学 2007年12月 超声波束的发射、聚焦和控制 超声回波的接收和与处理 数字扫描变换器 系统控制 1 2 4 3 3 仪器实例 3 5 振元线性排列 扇形扫描 1.两条扫描线间隔的时间和那些参数有关？ 2.n 条扫描线完成的时间决定了什么时间？ 复习问题？ 例如：对于圆形辐射器而言，其发散角为 其中：?１为半扩散角， 　　 ｄ为振元的辐射面直径， 　　 ?为媒质的波长。 对于矩形振元，其声束垂直和水平的扩散角与边长的关系： 其中： 　　?、?分别为为垂直方向、水平方向与中心轴线的夹角； 　　 a、b分别为矩形振元的长和宽 　　结论：振元的尺寸越小、面积越小，波束的扩散角越大，波束的指向性越差。 　　这势必影响仪器的横向分辨力，从而导致反射能量的减弱，使灵敏度降低。 　　因此，在现代的超声仪器中常常将多个振元组合应用。 ——辐射面积，对超声近场的影响 　　 辐射面积加大，超声近场也增大 问题？ 如何降低超声近场的长度？ 问题？电子开关的相关知识 14051B 　多路电子开关14051的原理和应用 　实现电子扫描的工作过程 b (n-2)、(