第七章超声成像.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,综述,超声是超过正常人耳能听到的声波，频率在20 000赫兹(Hertz，Hz)以上。超声检查是利用超声的物理特性和人体器官组织声学性质上的差异，以波形、曲线或图像的形式显示和记录，借以进行疾病诊断的检查方法。40年代初就已探索利用超声检查人体，50年代已研究、使用超声使器官构成超声层面图像，70年代初又发展了实时超声技术，可观察心脏及胎儿活动。超声诊断由于设备不似CT或MRI设备那样昂贵，可获得器官的任意断面图像，还可观察运动器官的活动情况，成像快，诊断及时，无痛苦与危险，属于非损伤性检查，因此在临床上应用已普及，是医学影像学中的重要组成部分。不足之处在于图像的对比分辨力和空间分辨力不如CT和MRI高。,第一节 超声成像的物理基础,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2.510MHz，常用的是2.55MHz。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，则发生发射，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。,普及型B超,便携式B超,B超原理框图,B超的扫描方式：,1、机械扫描：它由单个或多个换能器晶片进行高速机械转动或摆动实现快速扫描。,2、,电子线性扫描 电子线性扫描是以线阵式探头为基础，以电子开关或全数字式化系统控制阵元组发射来实现的。,3、,相控阵扇形扫描,M型超声诊断仪,M,型超声诊断仪啊在型超声诊断仪基础,上发展起来的，通常用于心脏的成像检查，又称超声心动图仪。由于它不能获得解剖图象，故不适用于静态脏器检查。,型超声诊断仪的,特点,：,该幅度显示为亮度显示,距离与时间展开,M型超声技术基本原理,第三节超声多普勒成像原理,超声多普勒技术(ultrosonic doppler technique)是研究和应用超声波由运动物体反射或散射所产生的多普勒效应的一种技术.它在医学临床诊断中用于心脏、血管、血流和胎儿心率的诊断,相应的仪器有超声血流测量仪,超声胎心检测仪、超声血管显像仪以及超声血压计等.,当超声源与反射或散射目标之间存在相对运动时,接收到的回波信号将产生多普勒频移,频移程度与相对运动速度幅值和方向有关.在医用超声多普勒技术中,发射和接收换能器固定,由人体内运动目标产生多普勒频移,由此可确定运动速度大小及方向及其在断层上的分布.,一.多普勒效应,多普勒原理：,当声发射源与声接收器有相对运动时,或者在更复杂的情况下,当声发射源、声接收器和传播的介质有相对运动时,接收器所接收到的声频率与发射频率有所不同,这一现象称为多普勒效应.声源与接收器相对运动的速度越大,频率改变量也越大.,多普勒效应不是声波或超声波中所独有的现象,所有波动现象都具有多普勒效应.,二.多普勒超声信号的采集和处理,.方向信息的提取,方向信息的提取是建立在滤波的基础之上的通过数字滤波器可选择出信号中的某些频率成分，衰减掉其他频率成分方向信息的提取方法有三种：,（）单边带分离法,（）外差式检测法,（）正交相位检测法,.血流速度大小的提取,血流测量就一个基本问题就是从多普勒音频信号中提取速度信息，即实现频率电压的转换速度提取的方法有三种：,（）过零检测法,（）平均频率解调,（）频谱分析方法,.流速分别测量,超声多普勒对血流速度的测量是通过声束在血细胞上的回波信号来实现的但是在血管中，血球的速度并不一致，所以代表的血流速度有一个空间分布对这种速度分布的测量通常有两种方法：,（）多道距离选通法,（）单道相位检测法,三.基本工作过程,超声多普勒彩超的基本工作过程由以下三个步骤组成:,(1),发射固定频率的脉冲/连续式超声波.,(2),提取频率已变的回声.,(3),将回声频率与发射波频率f相比,获得多,频移fD,取正负值.,经过以上步骤,在进行接下来的解调及后处理,我们就可以得到一幅彩色多普勒图像。,四.工作类型,工作类型主要由发射的超声波类型所决定,分为,连续波多普勒,和,脉冲波多普勒,两种.,1.,连续多普勒超声测量仪,其换能器发射的是连不间短的声信号，这种信号遇到运动物体时的发射信号也是连续波信号；其使用的是双晶体片探头，一个晶片连续地发射脉冲波，另一个晶片连续地接收发射回声连续式多普勒有测量高速血流的能力，但是缺乏距离选通的能力，无法确定声束内回声信号的来源，故不能进行定位诊断,.脉冲式多普勒超声检测仪,脉冲式多普勒血流仪发射的是脉冲波，发射和接收超声是由同一块晶体完成的；具有沿超声束的不同深度对某一区域的多普勒信号进行定位检测的能力，即距离选通，增加了血流定位探测的准确性其主要缺点是所测流速值受到脉冲重复频率的限制。,第四节彩色多普勒血流成像,彩色多普勒血流仪多采用脉冲超声多普勒成像系统。,原理：,利用多道选通技术可在同一时间内获得多个采样容积上的回波信号，结合相控阵扫描对此断层上采样容积的回波信号进行频谱或自相关处理，获得速度大小、方向及方差信息；同时滤去迟缓部位的低频信号，再将提取的信号转变成红色、蓝色、绿色的色彩显示利用先进的实时二维彩色超声多普勒成像系统，使血流图象与B超同时显示，不仅可,展现解剖图象，还可显示在心动周期不同时相上的血流情况。,彩超的主要特点,彩色血流图象是显示在B型图像上的，二维多普勒血流取样必须与B型图像相重合，所以用一个高速相控阵扫描探头来实现两种显像,二维彩色多普勒广泛采用自相关技术作信号处理,经自相关技术获得的血流信息，必须送入一个彩色处理器，经过编码后再送彩色显示器显示,一.自相关技术,自相关技术是检测两个信号间位相差的一种方法即使探头和反射血细胞之间的距离不能知道，只要能检测到接连发射的相邻两个超声脉冲回声之间的位相差，就可以求得探测位置的血流速度而位相差的正负则指示了血流方向。自相关信号处理示意图如下：,二.血流彩色显示,用自相关技术获得的血流资料必须经频率色彩编码器转换成彩色，实时的叠加在B型的黑白图象上，才能被人的肉眼所分辨并用于诊断彩色多普勒血流显像仪采用国际照明委员会规定的彩色图，它有红、绿、蓝三种基本颜色，其他颜色都是由这三种基本颜色混合而成的,右图为血流的彩色显示规律,三.彩超原理,.显像过程,仪器的振荡器部分首先产生两个正交信号，分别与,多普勒血流信号相乘，然后转变成数字信号，经整,理后送入自相关器作自相关检测。如图所示：,.MTI滤波器,被探头接收的多普勒反射回声信息，不仅有血流的回声，也有其他组织的回声，起干扰能力相当大，所以要在正交检测器和自相关处理器之间插入MTI滤波器，其目的是滤掉非血流产生的信号,右图是MTI滤波器的频率响应,在彩超中，色彩的亮度是与血流速度的高低成正比的血流速度越高，色彩亮度越强如果血流速度很低，在彩色监视器上亮度很弱，要从图象上只官分辨血流常常是困难的因此，用彩色增强器，可以增强低速血流的显像亮度,。,.彩色增强器,