医学影像物理学实验概要.ppt

医学影像物理学医学影像物理学实实 验验实验仪器实验仪器MRIjxMRIjx磁共振成像仪磁共振成像仪MRIjxMRIjx磁共振成像仪的硬件构成磁共振成像仪的硬件构成 MRIjx磁共振成像磁共振成像仪仪在硬件上体在硬件上体现为现为5个相个相对对独独立立的机柜的机柜：工控机：工控机 射射频单频单元元 梯度梯度单单元元 磁体磁体单单元元 显显示器示器 在实验期间保持恒温系统处于工作状态。在实验期间保持恒温系统处于工作状态。严格按下面的顺序开机和关机严格按下面的顺序开机和关机 （1）开机）开机 1）启动计算机；）启动计算机；2）在计算机桌面上启动应用程序）在计算机桌面上启动应用程序MRIjx；3）开启射频单元电源；）开启射频单元电源；4）打开梯度放大器机箱电源开关。）打开梯度放大器机箱电源开关。（2）关机）关机 1）关闭梯度放大器机箱电源开关）关闭梯度放大器机箱电源开关 2）关闭射频单元电源；）关闭射频单元电源；3）退出应用程序）退出应用程序MRIJX；4）关闭计算机。）关闭计算机。MRIjxMRIjx的主要性能指标的主要性能指标1 1、磁场强度：、磁场强度：0.5T0.5T；2 2、共振频率：、共振频率：23MHz23MHz+O1(O1(偏移量）偏移量）；3 3、磁极直径：、磁极直径：165mm165mm；4 4、磁极间隙：、磁极间隙：3 38 8mmmm；5 5、磁场均匀度：、磁场均匀度：优于优于1515ppmppm；6 6、磁场稳定度：开机、磁场稳定度：开机4 4小时后磁场达到稳定；小时后磁场达到稳定；7 7、梯度磁场：、梯度磁场：X X，Y Y，Z Z方向方向 6Gauss/c6Gauss/cm m；1、为什么、为什么 要调节主磁场的均匀性要调节主磁场的均匀性 要得到质量好的要得到质量好的MR图像，主磁场的均匀性一定图像，主磁场的均匀性一定要好。要好。MRIjx实验仪的成像空间很小，为实验仪的成像空间很小，为10mm 10mm 10mm。在该范围内要将主磁场的均匀性调。在该范围内要将主磁场的均匀性调好。好。准备实验准备实验 电子匀场电子匀场 2、匀场方式：有源匀场方式、匀场方式：有源匀场方式 有源匀场方式主要是根据通电线圈在线圈周围会有源匀场方式主要是根据通电线圈在线圈周围会产生磁场，通过给不同方向的线圈施加合适的电流产产生磁场，通过给不同方向的线圈施加合适的电流产生的微小磁场来对主磁场的不均匀性进行校正。生的微小磁场来对主磁场的不均匀性进行校正。3、原理、原理 主磁场均匀性越主磁场均匀性越差差，横向横向弛豫弛豫进行得进行得越快，越快，FIDFID信信号的拖尾越短。当主磁场均匀性越高时，号的拖尾越短。当主磁场均匀性越高时，横向横向弛豫弛豫进进行得行得越慢，越慢，FIDFID的信号拖尾越长。的信号拖尾越长。4、实验步骤、实验步骤 （1）找）找FID信号信号 （2）经过）经过FFT变换，显示变换，显示FID信号的频谱。信号的频谱。（3）点击点击“kHz”按钮使测量单位以按钮使测量单位以ppm为单位为单位，选择曲线在频率方向上的测量范围，再点击，选择曲线在频率方向上的测量范围，再点击“测量测量谱线距离谱线距离”测出信号峰的半高宽度测出信号峰的半高宽度。（4）点击点击“GS”单次采集信号，分别缓慢地调单次采集信号，分别缓慢地调整梯度电子柜面板上的整梯度电子柜面板上的GX Shim、GY Shim、GZ Shim电位器旋钮，使电位器旋钮，使FID信号衰减变慢，拖尾最长，信号衰减变慢，拖尾最长，此时，主磁场的均匀性最好。此时，主磁场的均匀性最好。（5）重复（）重复（3）。）。测谱线的半高宽度 1、为什么、为什么 要进行自动增益要进行自动增益 对于实际的磁共振系统来说，通常所产生的磁共对于实际的磁共振系统来说，通常所产生的磁共振信号都非常微弱，并伴有噪声，因此，对接收到的振信号都非常微弱，并伴有噪声，因此，对接收到的磁共振信号都要进行磁共振信号都要进行放大放大处理。处理。需要进行自动增益调整的原因有二个：一是在信需要进行自动增益调整的原因有二个：一是在信号幅值较小时，可以放大信号，提高信噪比。二是信号幅值较小时，可以放大信号，提高信噪比。二是信号幅值不是越大越好，这是因为磁共振信号最后经过号幅值不是越大越好，这是因为磁共振信号最后经过相敏检波后需要被相敏检波后需要被AD转换器采集成数字信号才能送到转换器采集成数字信号才能送到K空间进行存储。而每个空间进行存储。而每个ADC都有一个转换范围，即都有一个转换范围，即能够转换的最高幅值，超过该幅值的信号会被截止掉。能够转换的最高幅值，超过该幅值的信号会被截止掉。准备实验准备实验 自动增益自动增益 2、自动增益调整的方法、自动增益调整的方法 MRIjx磁共振磁共振成像成像仪采用了两种增益方式，一种仪采用了两种增益方式，一种是通过软件对采集后的是通过软件对采集后的MR信号进行前放增益的调整，信号进行前放增益的调整，本实验装置可以实现四档增益调整；另外一种是通过本实验装置可以实现四档增益调整；另外一种是通过仪器面板上的增益调节旋钮，直接改变二级放大器件仪器面板上的增益调节旋钮，直接改变二级放大器件的增益。的增益。同学们在做实验时，不要动仪器面板上的增益调同学们在做实验时，不要动仪器面板上的增益调节旋钮，只需了解如何通过软件对增益进行调整。节旋钮，只需了解如何通过软件对增益进行调整。在功能选项卡上选在功能选项卡上选“采样采样”选项，改变接收机增选项，改变接收机增益益RG的等级的等级。增益增益等级等级RG=1时时，信号未失真。，信号未失真。增益增益等级等级RG=4时时，信号失真。，信号失真。1、磁共振发生的条件、磁共振发生的条件 磁共振成像的基本条件是被成像样品必须处在磁磁共振成像的基本条件是被成像样品必须处在磁共振状态，此时才能检测到最大的共振状态，此时才能检测到最大的MR信号。信号。施加的射频电磁波的频率与样品中自旋核的施加的射频电磁波的频率与样品中自旋核的拉莫拉莫尔尔进动进动频率频率相等时发生磁共振现象。相等时发生磁共振现象。2、测量拉莫尔频率的方法测量拉莫尔频率的方法 自动方法自动方法：当样品所处的主磁场一定时，样品中当样品所处的主磁场一定时，样品中自旋核的拉莫尔角频率是一个固定值。自旋核的拉莫尔角频率是一个固定值。施加的施加的RF电磁波有一定的带宽，当拉莫尔频率被电磁波有一定的带宽，当拉莫尔频率被包含在其中时，可观察到包含在其中时，可观察到FID信号。信号。准备实验准备实验 确定磁共振中心频率确定磁共振中心频率 对对FIDFID信号进行傅里叶变换信号进行傅里叶变换:FT FT 时域信号时域信号 频域信号频域信号 S S（t t1 1,t t2 2,）S S(1 1,2 2,)频域信号中对应幅度最大的频率值为拉莫尔频率。频域信号中对应幅度最大的频率值为拉莫尔频率。若不在中心处，表示若不在中心处，表示RF脉冲的中心频率偏离拉莫尔频脉冲的中心频率偏离拉莫尔频率，需要将中心频率设置为找到的拉莫尔频率。率，需要将中心频率设置为找到的拉莫尔频率。当当RF脉冲的中心频率偏离拉莫尔频率时，系统处脉冲的中心频率偏离拉莫尔频率时，系统处在偏置共振状态，在旋转坐标系（旋转频率与在偏置共振状态，在旋转坐标系（旋转频率与RF脉冲脉冲的中心频率相同的中心频率相同）观察观察FID信号，信号，FID的幅度随时间按的幅度随时间按指数规律减小，指数规律减小，FID信号的频率是中心频率与拉莫尔频信号的频率是中心频率与拉莫尔频率之差。当率之差。当RF脉冲的中心频率与拉莫尔频率相等时，脉冲的中心频率与拉莫尔频率相等时，系统处在共振状态，系统处在共振状态，FID信号不再振荡，是一条呈指信号不再振荡，是一条呈指数递减规律的曲线。数递减规律的曲线。共振与偏共振状态下共振与偏共振状态下FID信号的形状及其频谱信号的形状及其频谱饱和恢复测饱和恢复测T1T1序列序列 原理原理：饱和恢复测饱和恢复测T1T1序列结构如图所示序列结构如图所示。当序列重复时间当序列重复时间D0足够长时，可使在每个脉冲周足够长时，可使在每个脉冲周期结束时期结束时,即下一个脉冲周期开始前，纵向磁化强度即下一个脉冲周期开始前，纵向磁化强度Mz完全恢复到完全恢复到M0。扰扰相相(dephasing)(dephasing)梯度梯度场场的作用是的作用是让让横向弛豫迅速横向弛豫迅速结结束，束，消除横向消除横向强强化化强强度度对测对测量量FID信号的信号的影响。影响。第一个第一个90900 0脉冲后的纵向弛豫为脉冲后的纵向弛豫为:经时间经时间D1后施加第二个后施加第二个900 0射频脉冲，将此时的纵向射频脉冲，将此时的纵向磁化强度磁化强度Mz倒向倒向xy平面。在第二个平面。在第二个900度射频脉冲结度射频脉冲结束后立即采集束后立即采集FID信号，信号，FID信号的大小与信号的大小与Mz成正比。成正比。在不同的时间间隔在不同的时间间隔D1D1情况下，施加第二个情况下，施加第二个90900 0射频脉冲，射频脉冲，并记录并记录FIDFID信号幅值，信号幅值，该值约为该值约为M MZ Z。记录多组数据，用成像仪提供的软件拟合生成记录多组数据，用成像仪提供的软件拟合生成 曲线，最终确定曲线，最终确定T1的值。的值。实验步骤实验步骤：1 1、调整实验环境。调整实验环境。2 2、利用硬脉冲利用硬脉冲FIDFID序列确定序列确定90900 0RFRF脉冲的宽度。脉冲的宽度。3 3、利用饱和恢复序列测利用饱和恢复序列测T1T1。硬脉冲硬脉冲CPMGCPMG序列测量序列测量T2T2 实验原理实验原理 硬脉冲硬脉冲CPMGCPMG序列测序列测饱和恢复测饱和恢复测T2T2序列结构如图序列结构如图所示所示：脉冲之后，分脉冲之后，分别别在在 时时施加施加 脉冲，在脉冲，在 时时刻，即刻，即 时时得到相得到相应应回波信号的最大回波信号的最大值值：根据测量的一组回波信号的幅根据测量的一组回波信号的幅值，用实验仪提供的软件拟合值，用实验仪提供的软件拟合 曲曲线，最终确定线，最终确定T2的值。的值。实验步骤实验步骤：1 1、调整实验环境。调整实验环境。2 2、利用硬脉冲利用硬脉冲FIDFID序列确定序列确定90900 0RFRF脉冲、脉冲、1801800 0RFRF脉脉冲的宽度。冲的宽度。3 3、利用硬脉冲回波序列，观察回波信号，通过利用硬脉冲回波序列，观察回波信号，通过合理设置合理设置序列参数序列参数D1、采集参数采集参数TD、SW，使回波峰使回波峰值出现在采样窗口的中心。值出现在采样窗口的中心。4、利用硬脉冲利用硬脉冲CPMG序列测序列测T2。通过合理设置通过合理设置序列参数序列参数D1、D2、采样参数采样参数TD、脉冲个数脉冲个数C1、采样采样频率频率SW，使回波链完全出现在信号窗口，而使回波链完全出现在信号窗口，而FID信号信号尽量少进入信号窗口。尽量少进入信号窗口。硬脉冲回波序列硬脉冲回波序列 采样选项卡采样选项卡如何设置参数才能完成第如何设置参数才能完成第3步？步？硬脉冲硬脉冲CPMG序列序列 采样选项卡采样选项卡如何设置参数才能完成第如何设置参数才能完成第4步？步？5、在保证一定信噪比的前提下，回波数越多，在保证一定信噪比的前提下，回波数越多，拟合的结果越准确。拟合的结果越准确。选择选择C1较大，如较大，如100、200等，等，重复上面的实验。重复上面的实验。自旋回波自旋回波序列序列成像成像 MRIjx磁共振成像仪的磁体单磁共振成像仪的磁体单元产生主磁场、梯度磁场、接收磁元产生主磁场、梯度磁场、接收磁共振信号。中间的柱形圆孔是成像共振信号。中间的柱形圆孔是成像区域，用来放置样品试管。区域，用来放置样品试管。磁体的磁体的坐坐标轴标轴取向如右取向如右图图所示。所示。垂直垂直x、y、z三方向的断三方向的断层图层图像如像如图图下下图图所示。所示。自旋回波脉冲成像序列中，自旋回波脉冲成像序列中，各参数如下所示：各参数如下所示：D0D0：重复时间：重复时间TRTR；D1D1：为相位编码时间；：为相位编码时间；D2D2：相位平衡梯度施加时：相位平衡梯度施加时间；间；D3D3：代表射频脉冲结束到：代表射频脉冲结束到开始采样的延迟；开始采样的延迟；D4D4和和D5D5：T2T2加权成像参数加权成像参数，一般设为一般设为100us100us；SP1SP1、SP2 SP2：分别是：分别是9090 和和180180 脉冲的脉冲宽度脉冲的脉冲宽度；自旋回波序列自旋回波序列时序图时序图实验软件实验软件参数参数意义意义取值取值RFAmpi（%）软脉冲幅度SPi（s）软脉冲宽度1200（s）D1（s）相位编码时间D2（s）相位平衡梯度时间D3（s）谱仪的死时间一般设为100sD4T2加权成像参数D5D0序列重复时间TD 采样点数SW采样频率(采样带宽）DFWDFW数字滤波器的截止频率预设（30）SF1（MHz）+O1（KHz）中心频率，SF1中心频率的主值，O1中心频率的偏移值。参数参数意义意义取值取值RG增益不失真NS累加次数NE1相位编码步数最大值256GxAmp（%）三个方向线性梯度场的幅值，用梯度与该方向最大梯度的百分比表示。GyAmp（%）GzAmp（%）SlicePos(mm)样品选层位置DS数字放大倍数SLICE样品选层方向0-X，1-Y，2-Z 成像参数设置成像参数设置 序列参数序列参数D0D0、D1D1、D2D2、D4D4、D5D5值由图像的加权性值由图像的加权性质决定。质决定。D0为序列重复时间为序列重复时间TR，D1为相位编码时间，为相位编码时间，D4、D5为为T2加权成像参数。加权成像参数。D0=TRD0=TR D1+D4=TE/2 D1+D4=TE/2 根据成像样品的根据成像样品的T1T1、T2T2值及图像的加权性质，设置值及图像的加权性质，设置D0D0、D1D1、D4D4、D5D5的值。的值。D2=SP1/2 D2=SP1/2加权成像加权成像物质的物质的、T1、T2不同，不同，加权即突出某个参数对图加权即突出某个参数对图像对比的影响，医学上常像对比的影响，医学上常用来区分不同组织。用来区分不同组织。纵向弛豫，纵向弛豫，T1横向弛豫，横向弛豫，T2不是很长的合适不是很长的合适的的TR，T1加权加权不是很短的合适的不是很短的合适的TE，T2加权加权 （1 1）T1T1加加权权像像 取不是很取不是很长长的合适的合适长长度的度的TRTR，即，即D0T1D0T1；很短的；很短的TETE值值，一般固定，一般固定D4D4值为值为100s100s，取，取D1T2D1T1D0T1；很短的；很短的TETE值值，一般固定，一般固定D4D4值为值为100s100s，取，取D1T2D1T1D0T1；不是很短的合适；不是很短的合适长长度的度的TETE值值，通，通过选过选取合适的取合适的D1D1、D4D4、D5D5值值，使，使TET2TET2。本本实验实验要求要求对对某种某种样样品分品分别别得到得到T1T1加加权图权图像和像和质质子密度加子密度加权图权图像。像。二维成像：先选层二维成像：先选层(选与选与 x x轴垂直的断层轴垂直的断层)选层磁场梯度选层磁场梯度+软脉冲激发软脉冲激发 对选层方向对选层方向:断层厚度由断层厚度由 决定。决定。RFRF脉冲的带宽及脉冲的带宽及选层梯度共同决定了断层厚度。选层梯度共同决定了断层厚度。需要设置的参数需要设置的参数：（1 1）SP1SP1、SP2SP2 射频脉冲的带宽由射频脉冲的带宽由90 和和180 软软脉冲的脉冲宽度脉冲的脉冲宽度SP1、SP2 决定。一般选决定。一般选SP1=SP2=1200s。（2 2）SLICE SLICE （3 3）选层梯度的幅值选层梯度的幅值 若若SLICESLICE选选0 0，设置设置GxAmpGxAmp（%），），该值越大，层该值越大，层厚越小，该值越小，层厚越大。厚越小，该值越小，层厚越大。空间编码空间编码：使层内不同位置的自旋需携带不同的信息。使层内不同位置的自旋需携带不同的信息。频率编码和相位编码频率编码和相位编码测量信号为回波信号：完整覆盖测量信号为回波信号：完整覆盖K K空间空间对频率编码方向，一次回波信号测量即可覆盖对频率编码方向，一次回波信号测量即可覆盖KzKz空间。空间。对相位编码方向，通过分步改变对相位编码方向，通过分步改变G GPEPE实现实现KyKy空间覆盖。空间覆盖。zx参数设置频率编码，在时间域采集，采样频率频率编码，在时间域采集，采样频率SWSW、编码梯度、编码梯度G Gz z相位编码，分步采集，步数相位编码，分步采集，步数NE1NE1、编码时间、编码时间D1D1、编、编码梯度码梯度G Gy y离散傅里叶变换，视野离散傅里叶变换，视野FOVFOV为编码的实空间范围为编码的实空间范围要使成像不失真，需要调节参数使要使成像不失真，需要调节参数使(FOV)(FOV)z z=(FOV)=(FOV)y y需要设置的参数：需要设置的参数：TDTD、SWSW、GzAmp GzAmp（%）、）、NE1NE1、D1D1、GyAmp GyAmp（%）GzAmp GzAmp（%）、GyAmp GyAmp（%）值的设置）值的设置 为了避免出现反迭伪影，为了避免出现反迭伪影，FOVAFOVA，选择合适的，选择合适的FOV,FOV,计算出相应的计算出相应的GzGz、GyGy。成像物体在水平方向的尺寸约为成像物体在水平方向的尺寸约为1.2cm1.2cm，在竖直方在竖直方向的尺寸不大于向的尺寸不大于2cm2cm。一般情况：一般情况：实验步骤实验步骤：1 1、调整实验环境。调整实验环境。2 2、利用软脉冲利用软脉冲FIDFID序列确定序列确定90900 0软脉冲、软脉冲、1801800 0软脉软脉冲的幅值。冲的幅值。3 3、利用软脉冲回波序列，观察回波信号，通过利用软脉冲回波序列，观察回波信号，通过合理设置合理设置序列参数序列参数D1、采集参数采集参数TD、SW，使回波峰使回波峰值出现在采样窗口的中心。值出现在采样窗口的中心。4、利用自旋回波序列成像利用自旋回波序列成像。要求选某种样品得要求选某种样品得到两种不同断面的到两种不同断面的T1加权像和质子密度加权像。加权像和质子密度加权像。K空间空间像空间像空间K空间与图像空间的关系空间与图像空间的关系 对对K空间的数据进行傅里叶逆变换，即可得到重建空间的数据进行傅里叶逆变换，即可得到重建图像。图像。称傅里叶变换过程中用于重建图像的空间长度为视称傅里叶变换过程中用于重建图像的空间长度为视野（野（field of view，FOV）图像的空间分辨率和噪声图像的空间分辨率和噪声 图像的空间分辨率和信噪比是评价医学图像质图像的空间分辨率和信噪比是评价医学图像质量的两个重要参数。量的两个重要参数。1、空间分辨率空间分辨率 图像的空间分辨率由像素大小图像的空间分辨率由像素大小 、及层厚及层厚 决定。决定。断层层厚由断层层厚由 决定，减小射频脉冲的决定，减小射频脉冲的带宽及增加选层梯度都可以减小层厚，提高层间分辨带宽及增加选层梯度都可以减小层厚，提高层间分辨率。率。设重建设重建NxNy像素的图像像素的图像:、成像视野成像视野FOV、图像矩阵、图像矩阵NxNy共同决定了断共同决定了断层内的空间分辨率。层内的空间分辨率。2、信噪比、信噪比 MR图像的信噪比与场强、组织特征、线圈的选择图像的信噪比与场强、组织特征、线圈的选择等因素有关。等因素有关。信噪比还与成像参数的设置有关，如成像视野信噪比还与成像参数的设置有关，如成像视野FOV、成像矩阵、成像矩阵NxNy、重复测量次数、重复测量次数NEX、层厚、层厚、信号采集的带宽（采样频率）信号采集的带宽（采样频率）BW、射频脉冲重复时间、射频脉冲重复时间TR、回波时间、回波时间TE等。等。若成像平面在若成像平面在xy平面上平面上 （1）重复测量次数重复测量次数NEX对信噪比的影响对信噪比的影响 为了提高图像的为了提高图像的SNR可进行多次重复测量，信号可进行多次重复测量，信号取多次测量的平均值。平均后信号的强度不变，但噪取多次测量的平均值。平均后信号的强度不变，但噪声降低了，信噪比提高到单次测量的声降低了，信噪比提高到单次测量的 倍。倍。（2）相位编码步数）相位编码步数Ny 对信噪比的影响对信噪比的影响 当成像视野当成像视野FOV保持不变时，保持不变时，SNR与与 N成反比。成反比。减少减少y，SNR提高，扫描时间缩短，但像素的尺寸增提高，扫描时间缩短，但像素的尺寸增大，空间分辨率下降。大，空间分辨率下降。（3）采样点数）采样点数Nx对信噪比的影响对信噪比的影响 当成像视野当成像视野FOV一定时，一定时，SNR与与 Nx成反比。减成反比。减少采样点数，少采样点数，SNR提高，扫描时间不变，但像素的尺提高，扫描时间不变，但像素的尺寸增大，空间分辨率下降。寸增大，空间分辨率下降。（4）采样频率对信噪比的影响）采样频率对信噪比的影响 当成像视野一定时，当成像视野一定时，SNR与与 BW成反比。带宽成反比。带宽（采样频率）越小，噪声越少，（采样频率）越小，噪声越少，SNR提高。但在采样提高。但在采样点数不变的前提下，采样时间变长了，致使成像序列点数不变的前提下，采样时间变长了，致使成像序列的最短回波时间的最短回波时间TE延长。延长。（5）层厚对信噪比的影响）层厚对信噪比的影响 SNR与层厚与层厚 成正比，随着层厚的增加，用于成像成正比，随着层厚的增加，用于成像的自旋核增多，信号增强，的自旋核增多，信号增强，SNR提高。但层厚的增加提高。但层厚的增加会使部分容积效应造成的伪影增加，从而影响一些细会使部分容积效应造成的伪影增加，从而影响一些细节的显示。节的显示。（6）视野）视野FOV对信噪比的影响对信噪比的影响 在其他参数不变的前提下，增大在其他参数不变的前提下，增大FOV可提高信噪可提高信噪比，但会造成像素尺寸增大，图像的空间分辨率下降。比，但会造成像素尺寸增大，图像的空间分辨率下降。（7）TR和和TE对信噪比的影响对信噪比的影响 重复时间重复时间TR越长，自旋核系统的纵向弛豫恢复越越长，自旋核系统的纵向弛豫恢复越完全，用来激励进入水平面的磁化强度越大，信号增完全，用来激励进入水平面的磁化强度越大，信号增强，信噪比增大。强，信噪比增大。TE越短，横向磁化强度的衰减越不越短，横向磁化强度的衰减越不明显，能得到较强信号，有较好的信噪比。明显，能得到较强信号，有较好的信噪比。一、实验原理一、实验原理 1、超声测距原理、超声测距原理 超声换能器向目标物体发射脉冲超声波，当超超声换能器向目标物体发射脉冲超声波，当超声换能器正对着目标物体时，接收到的回波信号强声换能器正对着目标物体时，接收到的回波信号强度将最大。测量发射脉冲到接收回波之间经历的时度将最大。测量发射脉冲到接收回波之间经历的时间间t。根据超声波在介质中的传播速度。根据超声波在介质中的传播速度v，确定目标物，确定目标物体离超声换能器的距离体离超声换能器的距离L为为 A A超超与与MM超超成像原理成像原理实验实验 2、影响超声回波强度的主要因素影响超声回波强度的主要因素 （1）声束对界面入射角的大小。）声束对界面入射角的大小。（2）界面两侧介质声阻抗的差别。）界面两侧介质声阻抗的差别。（3）界面的线度与声波波长的相对关系。）界面的线度与声波波长的相对关系。（4）界面的粗糙度。）界面的粗糙度。（5）声束从发射到产生回波的过程中，传播的距）声束从发射到产生回波的过程中，传播的距离、通过介质的种类及通过界面的数量等。离、通过介质的种类及通过界面的数量等。（6）超声波的频率。）超声波的频率。（7）发射超声波的强度。）发射超声波的强度。3、水中声速的测量水中声速的测量 改变目标物体离超声换能器的距离得到不同的改变目标物体离超声换能器的距离得到不同的接收回波时间差，用时差法测量水中声速。假设目接收回波时间差，用时差法测量水中声速。假设目标物体到超声换能器的垂直距离为标物体到超声换能器的垂直距离为S1时，脉冲发射时，脉冲发射到接收回波的时间为到接收回波的时间为t1。改变目标物体到超声换能器。改变目标物体到超声换能器的垂直距离为的垂直距离为S2，此时脉冲发射波到接收回波的时，此时脉冲发射波到接收回波的时间为间为t2。水中超声波的传播速度为。水中超声波的传播速度为二二、实验内容、实验内容、观察回波波形、测量物体的厚度观察回波波形、测量物体的厚度、观察多次回波观察多次回波、测量水中声速测量水中声速、模拟超图像、模拟超图像 一、实验原理一、实验原理 1、如何测纵向分辨力、如何测纵向分辨力?纵向分辨力纵向分辨力 指沿超声波传播方向上能分辨的两指沿超声波传播方向上能分辨的两点之间的最小距离。点之间的最小距离。B B超成像原理超成像原理 脉冲回波型超声成像仪存在一个最小探测深度脉冲回波型超声成像仪存在一个最小探测深度d，离超声换能器的距离小于离超声换能器的距离小于d的区域称为盲区。的区域称为盲区。2、伪影、伪影 超声成像技术是建立在三个物理假设基础上的。超声成像技术是建立在三个物理假设基础上的。实际情况下，三个物理假设难以满足，造成了图像实际情况下，三个物理假设难以满足，造成了图像与实际组织情况的不一致，形成伪像。与实际组织情况的不一致，形成伪像。1 1）混响伪像）混响伪像 2 2）切片厚度伪像（部分容积效应）切片厚度伪像（部分容积效应）3 3）旁瓣伪像）旁瓣伪像 4 4）声影）声影 5 5）后方回声增强）后方回声增强 6 6）折射声影）折射声影 7 7）多途径反射伪像）多途径反射伪像 8 8）镜面伪像）镜面伪像 9 9）透镜效应伪像）透镜效应伪像 1010）声速失真）声速失真 四、四、实验实验内容与步内容与步骤骤 1、测测量量纵纵向分辨力向分辨力 2、对表面不规则的有机玻璃样品断面成像对表面不规则的有机玻璃样品断面成像 3、对有机玻璃制成的大圆筒样品断面成像对有机玻璃制成的大圆筒样品断面成像