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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,/,GE Presenter and Event,/,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,/,GE Presenter and Event,/,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,超聲原理,主要內容,1.超聲診斷的物理基礎,2.超聲成像原理,3.超聲應用,第一部分超聲診斷的物理基礎,聲源、介質,聲源：,能發聲的物體稱聲源。,聲源振動后產生聲波。,在超聲成像中，探頭的晶片高頻振動時即產生超聲,介質,
2、氣體，固定，液體是傳播聲音的介質,聲音必須在介質中傳播，不能在真空中傳播,超聲成像中，人體臟器，器官都是介質,介質的聲學特性，與成像的關系非常密切,超聲波與頻譜圖,可聽范圍：20-20000,HZ,超聲波：20 000,HZ,超聲成像范圍：2-20,MHZ,1000HZ=1KHZ,1MHZ=10,6,HZ,醫學超聲波的應用范圍,3.5-5,MHZ,應用于成人心臟及腹部成像,7-10,MHZ,應用于小器官成像，例如甲狀腺，血管,10-40,MHZ,應用于血管和皮膚成像,超聲波的傳播,超聲波的種類：,橫波：質點的運動方向垂直于傳播方向。在固體中波以橫波形式傳播,縱波：質點的運動方向平行于傳播方向。
3、在軟組織中波以縱波形式傳播。,在超聲診斷中，主要應用超聲縱波,聲速與介質有關,固定液體氣體,空氣,液體,固體,聲波在軟組織中的速度,在軟組織的平均速度是1540米/秒,探測1,cm,深度目標所需時間為13,us,超聲波的幾個重要物理量,波長,(一個超聲波周期所經歷的長度),頻率,f,(每秒發射的超聲波的脈沖數量),C=*f f=1/T,振幅,A,(,超聲信號的強度),周期,T,(完成一個完整的波長所需的時間),Time,Wavelength,Amplitude,Frequency,超聲診斷的物理基礎（1）,超聲波的回聲是反射式超聲成像的基礎,界面反射,超聲在均勻介質中沿直線傳播,不同介質界面，
4、會發生反射與折射,鏡面反射及反射系數,超聲診斷的物理基礎（2）,聲學特性阻抗差異大的界面反射特性,Z,1,Z,2,（,固體-氣體）,將會發生近乎全部反射，,即強力反射，,例如甲狀腺（氣管黑色）；肺部很難成像；超聲耦合劑,超聲診斷的物理基礎（3）,聲學特性阻抗差異小的界面反射特性,如果,Z,1,和,Z,2,相近，則反射很小。,軟組織的特性阻抗非常相近,例如：肝-腎界面只有6%的入射波能量反射會肝中，其余94%的能量透入界面送入腎,小結,界面反射是超聲成像的基礎，只要有1的聲阻抗差異，就會產生反射，所以超生對軟組織的分辨力非常高。,如果不發生反射？,反射太強？,超聲波的散射,散射：入射聲波遇到小界
5、面時產生散射,超聲波的折射,折射系數,由于超聲波在界面兩邊的聲速不同，其聲速之比決定折射程度,如果速度相等，則不發生折射,偽像的產生折射,人體各種軟組織的聲速都是接近的,超聲波的聲場特性,聲場分布,由換能器發出超聲后，呈狹窄的圓柱形分布，其直徑與晶體大小接近，有明顯的方向性，稱為超聲束。,主瓣和旁瓣,旁瓣會產生偽像克服旁瓣，增強主瓣,a-,主瓣,b,c-,旁瓣,超聲波的衰減特性,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）,引起衰減的因素,吸收,散射，折射等減弱,超聲的多普勒效應,多普勒公示：,公式中，,C，f,0,不變，,v,是變化的,多普勒效應
6、是血流成像的基礎！,超聲的分辨力,分辨力的定義,指超聲檢查時，能在熒光屏上被分別顯示為兩個點的最小距離的能力。,軸向分辨力,聲束穿過介質中能被分辨為前后兩點的最小距離,與超聲波的頻率成正比,最大分辨力為,/2,側向分辨力或者橫向分辨力,與聲束相垂直的線或面上，能在熒光屏上被分別顯示為兩個點的最小距離的能力。,與聲束的寬窄有關,超聲的穿透力,穿透力的增加，以分辨力的損失為代價,頻率越高，分辨力越高，穿透力越小,頻率越低，穿透力越強，分辨力越低,超聲診斷的優點,安全、無輻射。適用于胎兒診斷。,設備可移動，成本低。,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。,第二部分超聲成
7、像原理,超聲的模式,在監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。,回波振幅,Line 1,Line 2,Line 3,Line 4,Line 5,Line 6,Line 7,Line 8,1.,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,監視器,Line 1 2 3 4 5 6 7 8,3.,M,模式：,M,模式中的,M,表示運動，,M,模式通過,B,模式圖
8、象來顯示一個取樣線，然后在以時 間為軸線的波形圖上表示其運動狀態。通常,M,模式用于檢測心臟及胎兒的心率。,Transducer,Transducer,Transducer,Transducer,Line 45 t1,Line 45 t2,Line 45 t3,Line 45 t4,t 1 2 3 4 5 6 7.,4.,D,模式（多普勒模式）（后面詳述）,圖像的形成,所有的超聲儀器使用同樣的超聲信號的基本成分進行發射,并形成圖像.,探頭,脈沖發射器/接收器,中央處理器,數字掃描轉換器,顯示及存貯,圖像的形成(,con,t.),Sound beam,Transducer,Pulser/rece
9、iver,System CPU,Digital Scan,Converter,Monitor,Recording,Devices,VCR/Printer,Laser Camera,探頭,用于超聲的探頭也稱為換能器，是用來產生和檢測超聲波的部件，即換能器。既是發射器，也是接收器。它是超聲設備最重要的部分。,結構：,詳見右圖所示。,其中：壓電陶瓷發射/接收超聲波；聲透鏡軸向,聚焦；背襯材料防止產生超聲波反向振動；,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，在其受壓端面產生電壓；在其,端面施加交變電信號時，其端面會產生機械振動，,發出聲波。,工作原理：,主機通過電纜在基元上
10、施加電信號，使基元振動，,發出超聲波，超聲波經物體反射作用在基元上，使基元,兩端產生電信號，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,發射,反射,探頭的種類,相控陣探頭：3,S,曲陣探頭：3.5,C，4C,線陣探頭：10,L,腔內探頭：經食道探頭,面陣探頭：,M7C,超聲掃描方式,超聲設備在醫學臨床上有多種診斷方式。目前主要采用以下的方式：,電子掃描方式,探頭的許多基元通過電子控制產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,線陣：
11、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,凸陣：也稱彎曲線陣，與線陣的區別在于,基元是彎曲的。用于腹部和婦產科。,特點：,近、遠場視野寬,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。,基元,相控陣：,相控陣方式是通過連續變換延時線來得到產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,延時線路,脈沖發射/接收,處理,濾波器、對數放大,器、時間增益控制,D S C,數字掃描轉換器
12、,監視器,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,超聲系統,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,動態接收聚焦,透鏡,焦點,聚焦 發散,1.聚焦,許多超聲設備都有調整聚焦的功能，對感興趣的,區域進行聚焦，從而使圖象分辨率更高，圖象更清晰。,超聲系統的幾種聚焦方式：,只在發射端聚焦（接收端：自動聚焦）：保持較高的幀頻,發射和接收端聚焦：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；動態聚焦；連續動態聚焦(,CDF）,名詞解釋,2.寬頻及變頻,5,MHz,5,MHz,傳統探頭,寬頻帶探頭,頻帶寬度,寬頻變頻
13、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,5,MHz,10,MHz,3.幀頻,幀頻是指單位時間內,獲得圖象的幀數。,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。,寬頻帶探頭是實現變頻的基礎。,變頻是一種新技術：改變同一個探頭的,頻率。若目標區域在近場，可以選用高,頻率；若目標區域在遠場，可以切換到,低頻率。,4.數字化,數字化的標志是數字化處理裝置。,前端數字化全數字化,后端數字化部分數字化,數字化,處理,A/D,放大、,處理,顯示,放大、,濾波,數字化,處理,A/D,目標,數字化延時,數字化疊加,數字
14、波束形成器,探頭,處理,顯示,5.分辨率,分辨率是指對兩個靠近物體的識別能力，即對圖象的區分。,軸向（縱向）分辨率,：是指沿超聲波束軸方向上可區分的 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?,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。,灰度（對比度）分辨率：,是指對兩個相似密度的物體的,識別能力。,灰度分辨率,幾何分辨率,平衡,幾何分辨率高灰度分辨率差,多普勒
15、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),-,連續波多普勒,(,CW).,-,單連續波多普勒,-可控連續波多普勒,TXM,RCV,RCV,如果接收體向著振動源運動，則接收,到的頻率將高于發射頻率。,如果接收體背著振動源運動，則接收,到的頻率將低于發射頻率。,TXM,1.,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。,多普勒,2.多普勒效應公式：,2,cos,f。,C,f,V(cm/
16、s)=,V,血流,V(cm/s):,血流速度,C(cm/s):,聲速(1530,m/s),(,度):血流與超聲波束之間的夾角,f(Hz):,多普勒頻移,f,。(,Hz):,超聲頻率,超聲波束,血管,角,的調整：,30 0.866,33 0.839,3.2%,cos,誤差變化,70 0.342,73 0.292,17.1%,夾角,的最佳范圍：3060,3.多普勒波的含義,多普勒波包括以下含義(數據),速度,速度范圍（寬度）,血流量大小,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,迎向,背向,最高峰,收縮,舒張,舒張結束,4.彩色血流成像（彩色多普勒）,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,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,人有了知識，就會具備各種分析能力，,明辨是非的能力。,所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，,古人說“
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