医学超声成像的基本原理.ppt

第二节医学超声成像的基本原理超声成像方法有多种，反射、透射、多普勒法等。目前多用反射法，即脉冲回波法。一、脉冲回波法原理1.定义发射——超声脉冲波，接收——目标反射回波，确定——目标的方位、距离和性质。2.人体组织的适用性①人体组织、脏器Z不同，界面会反射声波。②人体软组织Z接近，界面透射大，可穿透较深组织；而较弱的反射波,对检测已足够。③人体软组织c接近，可由时间算得界面深度。超声脉冲发射，显示发射波形；超声匀速传播，显示水平扫线；超声到达界面。界面反射、透射；脉冲回到探头，显示接收波形；波形间隔距离，正比界面深度。3．脉冲回波法A型显示4.脉冲回波测距关系式有多重介质界面时,若声速接近，且≈c,则S＝ct/2式中：S——界面深度t——界面回波时间即：可由界面回波时间，求得界面深度。人体软组织取c=1540m/s。5.各种利用形式换能器固定显示光点幅度调制换能器扫查显示光点亮度调制ABM一、分辨力指成像系统分辨空间尺寸的能力，即能把两点区分开来的最短距离。1.横向分辨力（也称侧向分辨力）（1）定义：垂直于声束轴方向的分辨力。（2）相关因素：超声波束直径，显示器光点尺寸。设有两个目标(如图):（a）波束直径很细，容易区分。（b）波束直径加大，刚好区分，此时目标间距离就是系统的分辨力。（c）波束直径更大，无法区分，系统只能把它们当作一个目标，只显示一点。2.纵向分辨力（又称轴向分辨力或距离分辨力）（1）定义：在声束轴方向上对相邻两回声点的分辨力。（2）相关因素：①超声频率。理论极限是声波的半波长。②主要取决于脉冲有效持续时间。脉冲越窄，越好。（3）脉冲有效持续时间相关因素：①发射电脉冲宽度②换能器阻尼③仪器的增益④发射超声强弱因通带有限,故脉冲前后沿不陡,⑤目标反射强弱信号大小不同,即脉冲宽度不同。⑥目标距离一般说来，纵向分辨力总是优于横向分辨力二、作用距离（探测深度）1．定义超声诊断仪图像能显示的被测介质最大深度。2．相关因素（1）工作频率工作频率↓→作用距离↑，但受分辨力限制。∵I=I0e-2αX,α=βf,∴f↓→衰减趋缓。（2）接收灵敏度接收灵敏度↑→作用距离↑，但受噪声限制。（3）发射功率发射功率↑→作用距离↑，但受安全性限制。3．临床要求腹部：20cm，眼部：10cm三、工作频率(f)矛盾，酌情选取1．定义辐射出去的超声波中心频率。2．与其它参数的关系横向、纵向分辨力↑f↑探测深度↓例如：眼科：深度小，结构细，可用高f。如:f=10MHz。腹部：深度大，脏器大，可用低f。如：f=3.5MHz。许多超声仪配备多个不同频率的探头，可供选用。四、帧频(F)1．定义：成像系统每秒钟成像的帧数。2．相关因素（直接成像法）①如图，P－探测深度，c－声速，N－扫查线数,Fs－扫查帧频直接成像时：F＝Fs∵一条扫线需时间（超声P内来回）：Tl＝2P/c∴帧周期——N条扫线所需时间：T＝NTl＝2NP/c∴F＝Fs＝1/T＝c/2NP或者：PNF＝c/2可见：P、N、F三者之积是常数，若要提高一个，必须以减小其它两个为代价。cPN线阵Fs②另一形式（只适用于线阵）：如图：L--线阵长度，A—扫查面积dL--扫查线密度∵A=PL,dL=N/L∴F·A·dL=F·P·L·N/L=FPN=c/2即：F，A，dL三者乘积是一常数。LcPN,dL线阵FsA3．帧频与像质的关系F(Hz)＜1010—2424动感静态准实时实时亮度闪烁闪烁不闪烁数值分析因人体软组织中声速c=1540m/s如果：P=10cm,F=30Hz,则N=c/2FP=256.6线或者：N=500线,P=20cm,则F=c/2NP=7.7Hz可见：难于同时取得满意的数值。扫描线数越多，图像连续性越好，更为清晰；帧频越高，图像越稳定。对于较高横向分辨力的超