超声波原理(医疗超声基础).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,*,*,*,深圳迈瑞生物医疗电子,股份,有限公司,超声影像发展,50,年代,A,型、,M,型超声仪,70,年代 灰阶实时超声（,B,型）,双功能超声仪（,B,型,+,频谱）,80,年代 彩色多普勒超声仪,（,B,型,+,彩色,+,频谱）,90,年代 新技术,（超声造影、谐波成像、,超高频探头、三维超声等）,常见超声成像模式,A,型：信号显示为振幅高低不同的波型,M,型：,以灰阶亮度显示界面回声的强弱，同时在,时间轴上展开以显示这些光点的运动轨迹，,反映一维（线）上组织结构和运动信息,B,型：显示辉度不同的点状回声，而组成图象,D,型：多普勒成像，彩色血流成像,A,型超声示意图,距离,振幅,A,型超声实例,Aamplitude,型（超声扫描法）,机理：,以单声束取样,，,获得活动界面回声,特点：一维,时间,运动曲线图,用途：分析心脏和大血管的运动幅度,M,型曲线图,型超声显象,机理：,不同的光点反映回声变化，,用切面显示正常组织与异常组织,特点：二维断面图像，实时显示，直观,彩色多普勒血流,机理：多普勒原理，在二维图像基础上叠加彩色血流的信息。,特点：可以检测血流、脏器血液灌注、鉴别诊断等,应用范围：消化系统，心血管系统，妇产科，外科学，眼科学，神经学，泌尿科，皮肤病学,优势：应用广泛，无创伤，操作简便，费用低，实时显像,什么是超声波,超声波是声波，一种机械波,超声的频率、声速和波长：,c=f,频率超出了人耳听觉的上限,20,，,000Hz,医用频率,120MHz(,常用,2.5 5MHz),人体软组织平均声速为,：,1540m/s,pressure,time,Period,声波的传播,声音与听觉,超声的物理特性,指向性,反射、折射、散射和绕射,吸收与衰减,分辨力与穿透力,多普勒效应,超声的三个基本物理参数,频率,(f):,声波每秒振动次数，,Hz,。,波长,():,声波在一个振动周期内所通过的距离,，,mm,声速,(C):,声波在介质中每秒传播的距离，,m/s,=f,C（m/s）,人体软组织声速平均为,1540m/s,频率越高，周期越短,频率越高，波长越短。,超声波的,反射和折射,反射,1.,声阻抗,(z)=,介质密度,(),声速,(c),Z,0.1%,即可产生反射,2.,声阻抗差大，反射强,折射,两种介质内声速不同可产生 折射现象,结果：导致入射声束的偏转,人体组织的声学特征,无回声（无反射型）,胆汁、尿液、血液,低回声（少反射型）,肝、脾,强回声（多反射型）,血管壁、结石,极强回声（全反射型）,肺、胃肠道,回声类型,肝,胆汁,胆囊壁,超声波的散射,遇界面远小于波长的微小粒子,或者粗糙的界面,，,超声波将产生散射，人体内的散射源为红细胞和脏器内的细微结构。,超声波的绕射,目标大小约为,1,2,或稍小，超声波将绕过该靶目标继续前进，很少发生反射。,超声波的吸收与衰减,声衰减定义：,是指声能随着传播距离而减弱的现象,衰减量,=,频率,深度,频率高，衰减重,原因：吸收损耗、声束扩散、反射和折射,人体组织器官的声阻抗,组织器官,密 度,g/cm3,声 速,m/s,声阻抗（,105,瑞利）,大 脑,1.038,1540,1.588,脂 肪,0.955,1476,1.410,软 组 织,1.016,1500,1.590,肌 肉,1.074,1568,1.648,肝 脏,1.050,1570,1.648,血 液,1.055,1570,1.656,颅 骨,1.658,3360,5.570,肺及肠腔气体,0.00129,332,0.000428,超声波,的分辨力与穿透力,频率高，分辨好，穿透差,频率低，分辨低，穿透强,对应的临床应用：,检测浅表器官，采用高频探头,检测深部脏器，采用低频探头,多普勒效应,声源与接收体之间的相对运动引起声波频率,发生改变的现象，频率的变化称为频移,f,d,f,d,=f-f,0,=Vcosf,0,/c,f,0,为入射超声频率,f,为回声频率,V,为物体的运动速度,C,为声速,cos,为运动方向与声束方向间的夹角,超声诊断仪组成,探头,-,超声换能器,基本电路部分：通常由主控电路、发射电路、高频信号放大电路、视频信号放大和扫描发生器组成,显示部分,用户控制部分,探头,-,超声换能器,超声诊断仪的探头里安装着具有压电效应性质的晶体片。能将电能转变为声能，又能将声能转变为电能。,医用超声诊断仪探头有多种形式，基本结构一致。根据需要功能不同，超声频率，外形不同,常用探头,超声扫查方式示意图,线阵型,扇型,凸弧型,主机,逆压电效应示意图,+,-,-,+,+-,-,+,发射超声,正压电效应示意图,+,-,-,+,正压,负压,接收超声,Contrast,resolution,SNR,Contrast,Ability of distinguish an object from background (,D,I/I),Resolution,The small distance between two points that can be imaged,Signal to noise ratio(SNR),S/,s,I,(,S=measured signal,s=,noise standard deviation),Similarly CNR=,D,I/,s,I,D,I,I,B,型超声的分辨力,轴向分辨力：超声束轴线上，能分辨两点间的最小距离。与波长有关。只有当两点距离大于波长的,1/2,时，超声才能分别产生两个回声。,侧向分辨力：垂直于轴线平面上，能分辨相邻两点间的最小距离。与超声束直径有关，只有当超声束直径小于两点距离时，才能把这两点显示出来。,横向分辨力：又称厚度分辨率与侧向分辨力在一平面上，是相互垂方向轴线上的分辨力。,时间分辨力：帧频，显示图象的实时程度。,As round-trip increases,reflectors distance increases as well,For c=1540 m/s=1.54 mm/,m,s:,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,13,m,s,39,m,s,130,m,s,cm,B,型成像,发射,脉冲,探头,放大,AD,采集,相位,相加,动态,滤波,包络,检测,对数,压缩,DSC,B,型,成像,发射,/,接收,B,型超声波临床应用价值,检测器官的大小、形状、物理特性及某些功能状态；,检测心血管的结构、功能与血流动力学状态；,鉴定占位病灶的物理特性及部分病理特性；,检测有无积液存在，并初步估计积液量；,随访药物或手术治疗后各种病变的动态变化；,应用介入性超声进行辅助诊断或某些治疗。,B,超应用的临床领域,产科,确定是否妊娠、胎位、胎儿发育情况及有无畸形。,妇科,检查子宫和卵巢病变。,消化科,检查肝、胆、胰腺、脾脏病变。,泌尿科,检查肾、输尿管、膀胱、前列腺病变。,心血管,检查心脏和外周血管病变。,胸科,检查胸壁病变及胸腔积液诊断、穿刺定位。,普外科,检查甲状腺、乳腺、睾丸、附睾病变。,眼科,测定眼轴，检查眶内及眼球病变。,口腔,检查涎腺病变。,骨科,诊断骨及关节病变。,超性能的衡量,软件功能,功能完善,，,界面简洁直观，操作简便。,可支持探头类型，数量，以及穿刺功能,支持探头类型和数量多，且方便探头之间的切换。,发射接收通道数,通道数量越多，图像分辨率越高。,电影回放功能及回放帧数,方便在冻结之后回放到最适合临床诊断的图像。,TGC(,时间增益控制,),调节段数,TGC,调节段数越多，对整场的声能平衡效果就越突出。,探测深度,