超声类型、超声探头及其应用课件.ppt

超声成像分类及其应用,前言,图像分析方法,声像图分类,超声成像原理,超声诊断物理基础,STEP 4,STEP 3,STEP 2,STEP 1,超声成像的基本原理,超声波的性质,发射和接收,波长,速度,定义,发射：电能转换成声能,接收：,声能转换成电能,软组织,骨与软骨,含气脏器,超声波的定义,超声波的速度,超声波的波长,超声波的发射和接收,同一介质中，声速恒定，频率与波长成反比,=c/f,超声的频率：,20000Hz,（,20KHz,）,一、超声诊断的物理基础,二、超声扫描分类,A,超（幅度调制型）,A,型超声仪是最早出现的超声诊断仪，其接收到的回声信号以振幅的形式显示。当声束在人体组织中传播遇到不同声阻抗的临近介质介面时，在该界面上就产生反射（回声），当遇到一个界面，产生一个回声，该回声在示波器的屏幕上以波的形式显示出来。由于人体脏器、组织其正常与异常的物理性质及结构不同，形成相应的超声界面，认识这些界面回声规律，即,A,型诊断法的诊断基础。,20,世纪,60,年代初，,A,型超声仪已在我国普及，临床应用范围相当广泛。随着电子技术的发展，,20,世纪,70,年代开始逐渐被,B,型超声仪所取代，目前临床已很少使用。,B,超（辉度调制型）,与,A,型诊断法基本相同，都是应用回声原理进行诊断。但是,B,型超声是将反射脉冲加载示波管的控制栅极上（而非在示波管的垂直偏板上，如,A,型），其通过改变阴极,栅极之间的电压来控制示波器上光点的亮度，将不同深度界面反射回来的信息显示为灰阶形式，即亮度模式。,1,、幅度调制显示改进为辉度调制显示,2,、探头发射的声束必须进行扫查,3,、得到的是一系列人体切面声像图,M,超（运动显示型）,M,超可以显示为运动模式的轨迹。,M,型超声的探头是固定在探测点上的。在垂直深度扫描线上出现的光点，是同一探测点超声束穿过体内各层组织界面的反射波脉冲所形成的。如果某组织的界面是运动的，则相对应的光点会上下移动。,类似,B,型诊断法原理。,M,型仪是在水平偏转板上加入一对慢扫描锯齿波，使回声光点沿水平方向扫描，代表时间。保留原来垂直方向的深度扫描线。探头位置的固定，心脏有规律地收缩和舒张，心脏各层组织和探头的距离便产生节律性的改变。随着水平方向的慢扫描，便把心脏各层组织的回声展开成曲线。,彩超（多普勒超声法）,彩超超声波又称多普勒超声法（,D,超），它可通过获取血流方向、速率及血流动力学资料，经过分析、计算，诊断出心脏和血管的病变，也可间接了解某些组织的供血情况。血流相对于声源的运动。即脉冲超声波在人体中以恒定的速度,c,向血流运动，而血流又以某一速度,V,相对于超声波运动（相向或同相）从而由探头接受回声信息，接受回波的频率与发射超声频率有一偏移，经信号处理可以检出,Doppler,频移。,机理：以波幅变化反映回声情况,特点：一维波形图，不直观,用途：鉴别液、实性包块，测距,以波幅的高低代表界面反射信号的强弱，可探测脏器径线及鉴别病变的物理特性。由于其过分粗略，目前已基本淘汰。,浅,深,弱,反射回声,强,A,超,(,Amplitude mode_,幅度调制型,),二、超声扫描分类,机理：以单声束取样，获得活动界面回声，再以慢扫描方式展开，以亮度反映回声的强弱，垂直方向表示检测深度，水平方向表示时间（心脏的活动时相），显示心脏各层结构相对体表的相对距离随时间的变化曲线，反映心脏一维空间组织结构的运动情况，所以称为,M,型,(motion mode),。,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，主要应用于心脏领域：心脏的检查，包括检查心腔大小，室间隔厚度，心脏瓣膜的形态与活动度以及心内肿瘤等。,M,超,(,Time-motion mode_,运动显示型,),二、超声扫描分类,B,型超声所显示的是人体组织或脏器的二维超声断层图,(,或称剖面图,),，对于运动脏器，还可实现实时动态显示。,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，灰阶,/,彩阶实时显示，直观,用途：及其广泛,与,A,型不同之处：,1,、幅度调制显示改进为亮度调制显示,2,、探头发射的声束必须进行扫查,3,、得到的是一系列人体切面声像图,本质为,二维超声,B,超,(,Brightness mode_,为辉度调制型,),二、超声扫描分类,A,、,B,超成像对比,二、超声扫描分类,超声波束能进行,X,、,Y,两个方向扫描（平面），采用亮度调节。,C,型距离选通（平面深度位置）是一个常数（固定深度）。,F,型则是一个变量。,C,型、,F,型超声,二、超声扫描分类,CW(,连续多普勒,),正常肾彩色多普勒血流显示,二、超声扫描分类,利用声波的多普勒效应，以频谱的方式显示多普勒频移，多与,B,型诊断法结合，在,B,型图像上进行多普勒采样。当频移为正时，以正向波表示，而负向波则表示负频移。临床多用于检测心脏及血管的血流动力学状态，尤其是先天性心脏病和瓣膜病的分流及返流情况，有较大的诊断价值。,PW,超,(pulse waveform_,脉冲多普勒,),二、超声扫描分类,彩色多普勒血流显像（,CDFI,）,二尖瓣血流,二、超声扫描分类,三维超声成像系统的基本原理是将连续采集到的动态二维切面图像经过计算机的一系列处理，并按照一定顺序排列重新组成组织器官的三维图像。,三维成像过程主要包括：原始图像的采集与处理；三维图像的重建与显示；三维图像的分割与理解；图像三维的显示。原始图像的采集是三维成像的第一步，也是最关键的一步。将立体图象以投影图或透视图表现在平面上的显示方式，可从各个角度来观察该立体目标。,三维,(three-dimensional ultrasound imaging),二、超声扫描分类超声扫描分类,三维,(three-dimensional ultrasound imaging),REAL-3D(,机械扇扫）,三维超声（自由臂）,超声诊断仪的类型,二、超声扫描分类,三、超声探头分类及工作原理,超声探头的工作原理,超声诊断仪是通过探头产生入射超声波（发射波）和接收反射超声波（回波）的，它是诊断设备的重要部件。而超声探头的任务是就是将,电信号变换为超声波信号或相反地将超声波信号变换为电信号,。探头可以发射和接收超声，进行电声、信号转换，能够将由主机送来的电信号转变为高频振荡的超声信号，又能将从组织脏器反射回来的超声信号转变为电信号而显示于主机的显示器上。超声探头就是利用这一工作原理制成。,探头内的部分的晶片，在通电状态下，它能产生弹性形变，从而产生超声声波；相反情况下，当超声声波通过晶片时，又能引起它产生弹性形变，继而引起电压的变化，最后通过信号处理板对相应电信号变化的处理来完成被探测物的图像探查。这一处理过程称之为,压电效应（正、逆压电效应）,。,三、超声探头分类及工作原理,超声探头的工作原理,逆压电效应,在晶体的表面沿着电场方向施加电压，在电场作用下引起晶体的几何形状发生改变；电压方向改变，应变方向亦随之改变，形变与电场电压成比例，这种因电场作用而诱发的形变效应，称为逆压电效应。如下页图所示：,三、超声探头分类及工作原理,晶片,声透镜,匹配层,吸声块,支撑架,声头外壳,探头组成,探头组件是通过插头与,B,超机连接的，而插头的连接由里面的插针与,B,超机的插座相连接的，常见的插针数量有：,24P,、,96P,、,156P,、,260P,等等。,固定旋钮,插针,插头,声透镜,匹配层,晶片,吸声块,支撑架,探头的,发射频率,是探头最重要的特性参数之一，超声诊断中常根据不同的受检对象和部位选择不同的探头，如,2 MHz,、,2.5 MHz,、,5 MHz,、,10 MHz,等，探头的发射频率是由晶体的厚度决定的。而晶片形状则确定了声束的形状和声场分布等重要特性。,机械扇扫探头：,全称机械扇形扫描探头，早期通用于腹部和心脏超声检查，现几乎仅用于眼科,A/B,超。,平面线阵：,在凸阵出现之前，是腹部检查的主力，频率大多为,3.5MHz,；凸阵出现并成为腹部检查主力后，主要用于小器官和表浅组织检查，频率一般在,5MHz7.5MHz,（甚至,9MHz,）。,凸阵：,凸阵的大,R,（晶片曲率半径）通常在,30mm,以上，用于腹部检查；小,R,（,1020mm,，医生们多称微凸）用于心脏检查。,相控阵：,用于彩超中作心血管彩色血流成像，因该图像是镶嵌,(,叠加,),在解剖结构的灰阶图像上的，故黑白、彩色图像及多普勒频谱是利用该同一探头的不同工作模式获得。,三、超声探头分类及工作原理,经阴道探头,经直肠探头,心脏,深腹部,小器官,血管,肝胆胰脾肾,妇产科,凸阵,3.5MHz,线阵,3.5MHz,相控阵,3.0MHz,腔内,6.5MHz,常用的探头分类,三、超声探头分类及工作原理,凸阵探头,线阵探头,术中探头,穿刺探头,相控阵探头,腔内探头,三、超声探头分类及工作原理,线扫,扇扫,弧扫,声束的扫查及不同探头形成的声像图,三、超声探头分类及工作原理,常见探头规格,三、超声探头分类及工作原理,常见的探头规格有：,R40,、,R50,、,R60,、,R10,、,R13,、,R20,、,L40,、,L60,等。,这里面：,R,表示探头扫描方式为凸阵扫描，也有用,C,表示；,后面的数字表示扫描的曲率半径；,L,表示探头扫描方式为线阵扫描；,后面的数字表示扫描的宽度。,例如：,R60,表示此探头为凸阵探头，,扫描曲率半径为,60mm,。,探头选择,三、超声探头分类及工作原理,使用部位,探头选择,腹部,凸阵探头,小器官,高频线阵,心脏,微凸阵探头,血管,线阵探头,产科,凸阵探头,外科,线阵探头,儿科,凸阵探头,胎儿,线阵探头,腔内,腔内探头,B,超生产厂家,国外厂家,GE(,通用,),HITACHI(,日立,),MEDISON(,麦迪逊,),TOSHIBA(,东芝,),SIEMENS,（西门子）,ALOKA(,阿诺卡,)SHIMADZU(,日本岛津）,HONDEX(,海马）,ESAOTE(,意大利百胜）,PHILIPS,（飞利浦）,三、超声探头分类及工作原理,三、超声探头分类及工作原理,三、超声探头分类及工作原理,B,超生产厂家,国内厂家,迈瑞,海鹰,恩普,开立,汕超,美科,凯信,理邦,祥生,先锋,索尼克,天惠华,威尔德,旭康,创新,三、超声探头分类及工作原理,三、超声探头分类及工作原理,三、超声探头分类及工作原理,三、超声探头分类及工作原理,三、超声探头分类及工作原理,单轴声束的,声照射入人体,数字扫描,转换器,（,DSC,）,声束的扫查,回声的放大,与前处理,人体组织对,入射超声的反应,回声,显示,记录,传统超声成像的步骤,四、超声成像,人体组织的声学特征,脏器内部回声,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,四、超声成像,四、超声成像,脉冲回波原理,：,人体组织和脏器具有不同的声速和声阻抗，声波在传播途中，遇到不同介质的界面时会反射声波，称为,回波,。,超声脉冲回波成像法,：,发射超声脉冲，遇界面反射，接收回波，检测出其中所携带的信息；由于界面两边声学差异并不是很大，大部分声波穿过界面继续向前传播，到达第二个界面时又产生回波，并仍有大部分声波透过该界面继续前进；将每次回波信号接收放大，并在显示器上显示。,四、超声成像,超声描述内容,脏器内部回声,多普勒频谱分析,1,、大小,2,、位置,3,、外形、形态,4,、包膜、壁,5,、边界6,、内部回声,7,、后方回声,8,、跟周边组织的关系,分,析,A,型超声,B,型超声,M,型超声,彩色多普勒、能量多普勒,频谱多普勒、组织多普勒,自由臂、机械扇扫、多排电子阵列,黑白超声,多普勒超声,三维超声,四、超声成像,声像图分类：,超声成像的类型,四、超声成像,四、超声成像,图像质量判定标准：,46,1,、,图像分辨力,2,、图像清晰度,3,、图像均匀性,4,、超声切面标准性,5,、伪像的识别,6,、彩色血流的显示,7,、图像与临床疾病相关性,8,、工作频率与脏器相关性,四、超声成像,图像质量判定：,超声的,分辨力,是指超声诊断仪能够区分两个细小目标的能力。分为,轴向,、,侧向,和,横向,三种分辨力。,轴向分辨力,是指在超声声束轴线上，能分辨两点间的最小纵深距离。,侧向分辨力,是指垂直于超声声束轴线平面上与线阵探头长轴方向一致的轴线上，能分辨相邻两点（两个病灶）间的最小距离。,横向分辨力,为与声束轴线垂直平面上，探头短轴方向，与侧向分辨力相垂直方向上的分辨力。反映切面情况的真实性。又叫厚度分辨力。,47,四、超声成像,清晰均匀性包括对比清晰度和图像均匀性。,对比清晰度是指超声仪可显示出的相似振幅，和不同于灰阶细微差别的回声能力，或在低对比度条件下鉴别软组织类型和分清细微结构的能力。,图像均匀性是指整个显示画面的均匀程度。,48,四、超声成像,图像质量判定：,49,探头频率越高，分辨力越高。然而频率与穿透性呈反比。,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,一维二维三维,幅度成像实时灰阶,彩色血流显像,定性诊断技术,半定量诊断技术,定量诊断技术,模拟时代数字化时代,全数字多功能智能化,A,型,M,型,B,型,D,型 彩色多普勒造影谐波,组织谐波成像。,四、超声成像,超声成像设备的发展方向,总结,51,一、超声扫描物理原理,二、超声分类及应用范围,三、超声探头的异同及生产厂家,四、超声成像及成像质量判断,