超声设备各型超声原理.pptx

超声成像设备河南大学淮河医院超声科河南大学淮河医院超声科超声设备各型超声原理第1页A型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第2页A型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第3页A型超声诊疗仪 原理原理 当声束在人体组织中传输碰到不一样声阻抗临近介质介面时，在该界面上就产生反射（回声），当碰到一个界面，产生一个回声，该回声在示波器屏幕上以波形式显示出来。超声设备各型超声原理第4页A型超声诊疗仪 原理原理 即幅度调制型。此法以波幅高低代表界面反射信号强弱，可探测脏器径线及判别病变物理特征。强弱反射回声反射回声浅深超声设备各型超声原理第5页A型超声诊疗仪 依据回波波幅、波密度等特征，可测得回波所在位置人体脏器厚度病灶深度和大小，还可对病灶进行定性分析原理原理超声设备各型超声原理第6页A型超声诊疗仪 诊疗基础诊疗基础因为人体脏器、组织其正常与异常物理性质及结构不一样，形成对应超声界面，认识这些界面回声规律，即A型诊疗法诊疗基础超声设备各型超声原理第7页A型超声诊疗仪 临床应用临床应用脑中线探测眼球探测胸膜腔探测心包积液探测肝脓肿探测测量脏器大小、厚度及判定其内部结构物理性质超声设备各型超声原理第8页A型超声诊疗仪 缺点缺点 回波图只能反应局部组织回波信息，不能取得在临床诊疗上需要解剖图形，且诊疗准确性与操作医师识图经验关系很大。当前，已几乎不再生产和使用。超声设备各型超声原理第9页M型超声诊疗仪 原理原理 M型超声基本结构与A型相同，所不一样是其图像信息显示方式。对于运动脏器，因为各界面反射回波位置及信号大小是随时间而改变，假如仍用幅度调制A型显示方式，所显示波形随时间而改变，得不到稳定波形图。超声设备各型超声原理第10页M型超声诊疗仪 原理原理 采取辉度调制方法，使深度方向全部界面反射回波用亮点形式在显示器垂直扫描线上显示出来，伴随脏器运动，各层组织和探头之间距离也随之改变，垂直扫描线上各点将发生位置上变动，定时地采样这些回波并使之按时间先后在时间轴上展开。超声设备各型超声原理第11页M型超声诊疗仪 心搏M型超声影像超声设备各型超声原理第12页M型超声诊疗仪 临床应用临床应用 M M型超声诊疗仪对人体中运动脏器，如心脏、型超声诊疗仪对人体中运动脏器，如心脏、胎儿胎心、动脉血管等功效检验含有优势，并可胎儿胎心、动脉血管等功效检验含有优势，并可进行各种心功效参数测量，如心脏瓣膜运动速度、进行各种心功效参数测量，如心脏瓣膜运动速度、加速度等。加速度等。但但M M型显示仍不能取得解剖图像型显示仍不能取得解剖图像 。超声设备各型超声原理第13页B型超声诊疗仪 B型超声诊疗仪是第二代超声诊疗仪，也是当今世界使用最广泛超声诊疗仪。超声设备各型超声原理第14页B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第15页B型超声诊疗仪 原理原理 同M型相同，都采取亮度调制方式来显示深度方向全部界面反射回波信息。它以明暗不一样光点反应回声改变，在影屏上显示不一样等级灰度图象，强回声光点明亮，弱回声光点黑暗，按扫描线逐行显示随深度变换回波信号，即组成一幅二维切面图象超声设备各型超声原理第16页B型超声诊疗仪 A型型 (Amplitude mode)B型型 (Brightness mode)线形扫描（linear scan)超声设备各型超声原理第17页B型超声诊疗仪线扫和扇扫：线扫和扇扫：线扫适合用于线扫适合用于腹部脏器，扇腹部脏器，扇形扫描适合用形扫描适合用于对心脏检验。于对心脏检验。超声设备各型超声原理第18页B型超声诊疗仪 诊疗基础诊疗基础B型超声诊疗是经过对一系列切面声像图分析而作出。分析内容：分析内容：外形边界回声内部回声后方回声比邻关系活动度和活动规律硬度排空功效超声设备各型超声原理第19页超声设备各型超声原理第20页B型超声诊疗仪心脏心脏B B超超 临床应用临床应用超声设备各型超声原理第21页B型超声诊疗仪 临床应用临床应用超声设备各型超声原理第22页B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第23页B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第24页B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第25页B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第26页B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第27页 B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第28页 B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第29页一、一、机械扇形扫描机械扇形扫描B B超仪超仪 超声波束以扇形方式扫查，能够不受透声窗口窄小限制而保持较大探查范围。产生高速机械扇形扫描，通常采取方法有两种：单振元摆动法简称机械摆动法；风车式多振元（三个或四个晶体换能器）旋转法简称机械旋转法。多用于对心脏探测。B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第30页机械摆动式扇型扫描B超仪 摆动式扇扫B超仪探头利用直流电机或步进电机驱动，经过凸轮、曲柄、连杆机构将电机旋转运动转换为往返摆动，从而带动单个晶体换能器在一定角度(3090之间)范围内产生扇形超声扫描。需要声媒质来传递超声波，多采取蓖麻油B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第31页超声设备各型超声原理第32页B型超声诊疗仪机械摆动式扇型扫描B超仪 缺点：探头噪声较大 机械机构相对复杂 使用寿命及扫描均匀性不尽如人意超声设备各型超声原理第33页 机械旋转式扇扫B超仪 采取4个（或3个）性能相同换能器，等角度安放在一个圆形转轮上，马达带动转轮旋转，每个换能器靠近收/发窗口时开始发射和接收超声波,各换能器交替工作。B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第34页B型超声诊疗仪机械旋转式扇扫B超仪 优点：转轮每转动一周，声束即可对人体作34次扇形扫描，在显示器上得到34帧图像。旋转式探头驱动马达只需单方向旋转，转速均匀，故扫描均匀，噪声和振动都很小，其寿命远比摆动式探头长。超声设备各型超声原理第35页二、高速电子线形扫描B超仪 将多个声学上相互独立换能器成一线排列称作线阵，用电子开关切换接入发射/接收电路换能器，使之分时组合轮番工作，假如这种组合是从探头一侧向另一侧次序进行，每次仅有接入电路那一组被激励，产生合成超声波束发射并接收，即可实现电子控制下超声波束线性扫描。B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第36页超声设备各型超声原理第37页 多振元组合发射意义多振元组合发射：增加近场、增大面积、提升分辨率、灵敏度;单振元发射：辐射面积小，波束发散角大，指向性差;B型超声诊疗仪二、高速电子线形扫描B超仪超声设备各型超声原理第38页1.相控阵扫描原理 对成线阵排列多个声学上相互独立压电晶体振元同时给予电激励，能够产生合成波束发射,且合成波束方向与振元排列平面法线方向一致。B型超声诊疗仪三、电子相控阵扇形扫描B超仪 超声设备各型超声原理第39页 对线阵排列各振元不一样时给予电激励，而是使施加到各振元激励脉冲有一个等值时间差，合成波束波前平面与振元排列平面之间，将有一相位差，合成波束方向与振元排列平面法线方向就有一相位差。经过控制激励时间而实现波束方向改变扫描方式，叫做相相控阵扫描控阵扫描。超声设备各型超声原理第40页三、电子相控阵扇形扫描B超仪 应用相控阵列技术，对施加于线阵探头全部晶体振元激励脉冲进行相位控制，亦能够实现合成波束扇形扫描，用此技术实现波束扫描B型超声波诊疗仪称为电子相控阵扇型扫描B超仪。B型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第41页2.仪器组成与工作原理 偏向角参数发生器用于在半个帧频周期内，等时差地产生若干个不一样周期序列脉冲，相位控制器用来把偏向角参数转换成相控阵触发信号。触发信号控制各路脉冲激励器，产生激励脉冲分别加于探头各压电振元，各振元产生超声波发射。三、电子相控阵扇形扫描B超仪超声设备各型超声原理第42页超声设备各型超声原理第43页 发射间歇时，各振元回波信号，经过接收延时电路合成为一路送往接收放大电路处理后进行调辉显示。三、电子相控阵扇形扫描B超仪超声设备各型超声原理第44页 D型超声成像诊疗仪即超声多普勒诊疗仪，是利用声学多普勒原理，对运动中脏器和血液所反射回波多普勒频移信号进行检测并处理，转换成声音、波形、色彩和辉度等信号，从而显示出人体内部器官运动状态。有连续式超声多普勒（continuous wave doppler)和脉冲式超声多普勒（pulsed wave doppler)之分。D型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第45页 采取多元线阵探头实现水平面上综合扫描，能够取得某深度平面C型声像图，即显示声像图与声束方向垂直，相当于线断层像。也分线扫和扇扫C型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第46页 与型诊疗仪显示原理相同，区分在于：扫查面距探头深度是改变。依据成像需要，扫查面距探头深度可作对应变动，从而取得斜面、曲面图像。F型超声诊疗仪超声设备各型超声原理第47页超声设备各型超声原理第48页超声多普勒成像仪定义：定义：声源与接收器在连续介质中存在着相对运动时声波频率将发生改变。超声设备各型超声原理第49页 在声源与观察者作相对运动时，声波密集，频率增高；在背向运动时声波疏散，频率减低，这种引发声波频率改变现象为多普勒效应。超声多普勒成像仪超声设备各型超声原理第50页超声多普勒成像仪多普勒效应定义：由奥地利物理学家克里斯丁约翰多普勒于1842年首先提出。当振源（声源）与接收器之间出现相对运动时，接到振动（声波）频率与振源（声源）发射频率有一定差异，这种现象称为多普勒效应。其改变频差称频移，如界面朝向探头运动，频率升高；若界面背离探头运动，则频率减低；界面运动越快，频移数值越大。心壁、血管壁、瓣膜等运动和血液流动均可引发多普勒效应。超声设备各型超声原理第51页超声多普勒成像仪探头探头探头探头探头探头超声设备各型超声原理第52页多普勒方程多普勒方程 血流速度血流速度 fd频移；f0发射频率；C声速；V血流速度；声束与血流夹角超声设备各型超声原理第53页v900，血流迎向探头，fd为正值称为正性频移v900，血流远离探头，fd为负值称为负性频移夹角对fd值影响超声设备各型超声原理第54页超声多普勒成像仪临床应用探测血流状态，区分层流和湍流判别液性暗区性质检测血流速度预计压差预计血流量超声设备各型超声原理第55页超声多普勒成像仪v机理：利用Doppler原理对心血管内血流进行探测分析v频谱多普勒（PW+CW）以频谱曲线显示，检测血流动力学参数 v彩色多普勒血流显像（CDFI）彩色编码实时显示血流方向、速度及血流性质一维图一维图二维图二维图超声设备各型超声原理第56页超声多普勒成像仪 临床上所用彩色多普勒超声诊疗仪（简称彩超）实际上是一个综合性超声诊疗系统，它在B型超声图像上叠加彩色血流图，既能显示人体组织器官形态结构，又能反应运动信息。这么一个系统多包含有B型、M型、D型、CDFI和CDE。超声设备各型超声原理第57页连续式超声多普勒 CWD超声诊疗仪探头中，超声发射和接收采取不一样换能器。其原理以下：接收换能器发射换能器频谱分析低通解调高频放大显示、统计振荡器超声设备各型超声原理第58页连续式超声多普勒探头中一个换能器发射某一频率连续超声波信探头中一个换能器发射某一频率连续超声波信号，当声波碰到运动目标中红细胞群，则反射号，当声波碰到运动目标中红细胞群，则反射回来信号已是改变了频率超声波回来信号已是改变了频率超声波混频、解调混频、解调声音、波形或血流图声音、波形或血流图超声设备各型超声原理第59页连续式超声多普勒u 多数心脏检验和一些通用超声成像系统中，多数心脏检验和一些通用超声成像系统中，经常使用连续波多普勒以确保准确测量心脏内经常使用连续波多普勒以确保准确测量心脏内高速流动血液高速流动血液 CWD CWD模式下，超声传感器单元以传感器孔径模式下，超声传感器单元以传感器孔径 为中心分割成对等两部分。二分之一单元用于为中心分割成对等两部分。二分之一单元用于发射，产生发射，产生CWDCWD聚焦波束；另二分之一单元用聚焦波束；另二分之一单元用于接收，产生聚焦接收波束。于接收，产生聚焦接收波束。超声设备各型超声原理第60页连续式超声多普勒优点：优点：灵敏度高、速度分辨力强，能测量很高血流速灵敏度高、速度分辨力强，能测量很高血流速度，不受深度影响。度，不受深度影响。缺点：缺点：全部运动目标都产生了多普勒信号并混叠在一全部运动目标都产生了多普勒信号并混叠在一起，因而不能确定器官组织位置，难以确定距起，因而不能确定器官组织位置，难以确定距离，给临床诊疗造成不便。离，给临床诊疗造成不便。超声设备各型超声原理第61页脉冲式超声多普勒工作原理主振荡器发送某频率连续脉冲信号至发射单元门控电路将连续脉冲信号截取成重复频率脉冲段，送至发射驱动器及探头接收单元中一路将回波信号按B型显示断面图像，另一路处理其中多普勒频移信息，显示图形或声音超声设备各型超声原理第62页脉冲式超声多普勒超声设备各型超声原理第63页 利用声波多普勒效应，以频谱方式显示多普勒频移，多与B型诊疗法结合，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血流动力学状态，尤其是先天性心脏病和瓣膜病分流及返流情况，有较大诊疗价值。64（脉冲多普勒）（脉冲多普勒）超声设备各型超声原理第64页脉冲式超声多普勒优点能够对距离进行分辨能够判定血流速度和方向缺点测高速血流时，频谱轻易发生混叠测定某一位置血流，了解血流流动详细分布较难超声设备各型超声原理第65页原理原理 在直观二维断面实时影像上，经过多普勒技术用彩色图像实时显现血流方向和相对速度，提供心血管系统在时间和空间上信息。进而经过计算机数字化技术和影像处理技术，使其在影像诊疗仪器构架上兼具了生理监测功效，提供诸如血流速度、容积、流量、加速度、血管径、动脉指数等极具价值信息。彩色多普勒超声超声设备各型超声原理第66页 彩色编码技术是由红、蓝、彩色编码技术是由红、蓝、绿三种基本颜色组成，当频移绿三种基本颜色组成，当频移为正时，以红色来表示，而兰为正时，以红色来表示，而兰色则表示负频移。色则表示负频移。系在多普勒二维显像基础系在多普勒二维显像基础上，以实时彩色编码显示血流上，以实时彩色编码显示血流方法，即在显示器上以不一样方法，即在显示器上以不一样彩色显示不一样血流方向和流彩色显示不一样血流方向和流速。速。10/20/202410/20/202467671 1超声设备各型超声原理第67页三基色原理朝向探头运动血流红色远离探头运动血流蓝色湍动血流绿色正向湍流靠近黄色（红+绿）反向湍流靠近青色（蓝+绿）超声设备各型超声原理第68页（一）层流（朝向探头-红背离探头-蓝）（二）湍流：(正向-黄 红+绿，负向-青 蓝+绿)（三）射流：绿色：绿色：代表流速快且紊乱血流代表流速快且紊乱血流射射流流探探头头探探头头超声设备各型超声原理第69页-如湍流血流方向朝向探头（如分流束），红色+绿色将产生黄色，出现以红色为主五色相间血流图象（舒张期：二狭、三狭，）；-如湍流血流方向背向探头（返流束），蓝色+绿色将产生青色，出现以蓝色为主五色相间血流图象（收缩期：主狭、肺狭）正常情况过二尖瓣或三尖瓣为红色血流，过主动脉瓣或肺动脉瓣为蓝色血流超声设备各型超声原理第70页CDFICDFI特点特点取样框内血流状态各点血流方向和速度反应血流性质：层流、湍流高速血流或湍流时出现五彩镶嵌超声设备各型超声原理第71页彩超主要优点能快速直观显示血流二维平面分布状态。可显示血流运行方向。有利于区分动脉和静脉。彩超有利于识别血管病变和非血管病变。有利于了解血流性质。能方便了解血流时相和速度。能可靠地发觉分流和返流。能对血流束起源、宽度、长度、面积进行定量分析。超声设备各型超声原理第72页对于彩超认识几个误区 误区一“彩超出来图像都是彩色，如同彩电一样”。当实施彩超检验时，看到监视器上仅是二维黑白图像，部分病人就会说：“大夫，您这是彩超吗？怎么没有色彩呀”？对于检验真实性表示出了怀疑。其实，彩超全称为“彩色多普勒血流显像（Colour Doppler Flow Imaging简称CDFI）”，它是在二维显像基础上应用“多普勒效应”，把血流赋予了颜色，能够检测出关于血流一些情况，如血栓、狭窄等，还可据血流情况判别肿瘤良恶性。故假如不检验血流情况，彩超二维切面与黑白B超没有本质区分，只是成像质量差异。如若检验血流就能够看到色彩了。超声设备各型超声原理第73页 误区二“蓝色是静脉血，红色是动脉血”超声学上要求：迎向探头流向血流在监示器上为红色，背离探头流向为蓝色（当然这是人为设置，能够变换）。故日常依据彩超上看到血流色彩来判别说“蓝色是静脉血，红色是动脉血”是错误，这是对于超声成像原理不了解造成。超声影像中色彩只代表方向不代表动静脉，频谱才是判别动静脉标准。对于彩超认识几个误区超声设备各型超声原理第74页误区三“彩超所能检验项目黑白B超能代替”普通情况下彩超仪配置了高频探头（7.5MHz12MHz），能够探查表浅部位。肌肉、骨骼、甲状腺、乳腺、腮腺及浅表淋巴结等浅表器官及全身大血管等是彩超检验范围。黑白B超配置探头为低频探头（3.0MHz、3.5MHz、5.0MHz）,对于腹部深方脏器显示较清楚，若不借助于特殊方法，低频探头对于浅表器官是无能为力，浅表器官只能应用彩超检验原因在于此。对于彩超认识几个误区超声设备各型超声原理第75页彩色多普勒血流显像彩色多普勒血流显像(Color Doppler flow imaging,CDFI)超声设备各型超声原理第76页超声设备各型超声原理第77页超声设备各型超声原理第78页超声设备各型超声原理第79页彩超显示肝静脉彩超显示肝静脉超声设备各型超声原理第80页彩超判别门静脉与胆总管彩超判别门静脉与胆总管超声设备各型超声原理第81页彩超显示脾门彩超显示脾门超声设备各型超声原理第82页正常肾彩色多普勒血流显示正常肾彩色多普勒血流显示 （CDFICDFI）超声设备各型超声原理第83页超声设备各型超声原理第84页超声设备各型超声原理第85页知识回顾重点掌握B型和多普勒诊疗仪工作原理。掌握A型、M型诊疗仪工作原理。了解C型、F型诊疗仪工作原理。掌握彩色编码使用及分析。超声设备各型超声原理第86页