【精品课件】超超声设备成像原理知识重点
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超声成像原理精品PPT课件
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附：声场与方向性
由于超声的能量大，穿透力强，成束状 向前传播，这就是超声波的束射性（或方向 性）。从声源发出的超声波最近的一段声束 几乎平行，这段区域为近场区。远离此区后， 声束向前稍有扩散，为远场区。扩散的声束 与平行声束间形成的夹角叫做扩散角（θ）。
2020/10/22
17
L
L大，指向性好
探头原理
定义：是将电能转换成超声能，同时将也可将超声能转 换成电能的一种器件。
2006年6月5日星期一
收超声能 超声，转利 声能利换用 。量用成逆
转正超压 换压声电 成电能效 电效发应 能应射将 接将超电
15
超声场特性 P171 1、声轴 2、声束 3、束宽 4、近场及特性 5、远场及特性
2020/10/22
(电场—变形)
在晶体表面施加电场，可引起晶体内部正负电荷中 心发生位移，这一极化位移导致了晶体的几何形变。
13
超声仪器
探头原理
原理：对压电晶体施以一交变电场由于逆
压电效应，晶片即可发生机械性的压缩与扩张，
推动周围介质，使之振动，发出相应频率的声 波。当交变电场的频率大于2万赫时，压电晶 片即可产生超声波。超声检查时，探头发出的
2020/10/22成像原理
强 反 射 回 声
弱 浅
即幅度调制型 。此法以波幅的高 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 于此法过分粗略， 目前巳基本淘汰。
深 23
第二章超声的物理基础
四、图像特征
P182
灰阶是将声信号的幅度调制光点亮度，以一定的灰 阶级来表示探测结果的显示方式。
2020/10/22
20
超声波的分辨率、透射性均与 超声频率有关， ——频率越高，波长越短，分辨率越
超声成像原理PPT课件
超声波在人体中传播时产生的现象
1、反射：大界面对入射超声产生反射现 象。
2、全反射：全反射发生时不能使声束进 入第二介质，而出现“折射声影”。
3、折射：由于人体各种组织、脏器中的 声束不同，声束在经过这些组织间的大 界面时，产生声束前进方向的改变，称 为折射。
精选
17
精选
18
4、散射：小界面对入射超声产生散射现 象。散射无方向性。
（1）A型：基本已淘汰。 （2）B型：为辉度调制型。也称二维超声。
一个平面由X轴和Y轴形成的坐标表 示，Y轴代表时间，X轴代表范围。将单 条声束传播途径中遇到各个界面所产生 的一系列散射和反射回声的强度，在示 波屏时间轴上以光点的辉度表达。声束
精选
24
顺序扫切脏器时，每一单条声束线上的光点群 按次分布在X轴上，形成一切面声像图。
1、波长：λ 2、频率：f 3、声速：c。声波在人体中平均速度为
1540m/s 三者关系：c=λ*f
精选
11
（三）人体组织的声学参数
1、密度： 2、声速： 3、声阻抗(Z)：介质的密度（ ρ ）与介质
中声速（ c ）的乘积。 即：Z＝ρ×c (Kg/m2·s）
精选
12
声阻抗是超声诊断中最基本的物理量， 声像图中各种回声图像都主要由于声阻 抗差别造成。
5、衍射：又称绕射。超声波通过一到两 个波长的物体，其传播方向将偏离原来 的方向。
精选
19
6、衰减：吸收、散射、声束扩散 7、多普勒效应（Doppler效应）： 8、非线性传播：
精选
20
（六）超声图像形成
超声传播系通过介质中粒子的机械振动 进行的，它不同于电磁波，故在真空中 不能传播。
Doppler于1842年首先提出，用于阐明振 动源与接收器之间存在相对运动时，所 接受的振动频率因为运动而发生改变的 物理现象。
《医学超声成像技术》课件
应用领域
包含妇产科、心血管科、神 经科、消化养生等多个领域。
应用范围
从常见的超声体检，到辅助 小手术操作，到临床重症监 护等，可以提供多样化的医 学服务。
诊断价值
丰富的诊断应用，可以有力 地帮助医生明确病例的病因 和治疗方法，提高医学诊疗 的成功率。
超声成像技术的优势和限制
超声成像技术在医学领域具有独特的优势，但同时也存在一些限制。
优势
无辐射、无损伤、无痛、低成本、可重复、在决策 和干预过程中快速，具有更好的安全性。
限制
不适合成像的部位受限，对数据处理的要求高，能 量的传输、吸收和散射等也有局限性。
超声成像技术的发展趋势
随着科技的不断发展，超声成像技术也在不断更新与进步。
1
更好的智能化和自动化
通过使用机器学习和人工智能来改进图像质量和可读性。
通过3D和4D超声成像技术可以对婴儿心脏、神经 系统等进行检测。
通过超声心动图技术，可以非常详细地观察心脏 结构和功能，并掌握病变的情况。
通过内窥镜超声技术可以深入体内检测食道、胃、 肠道和直肠等部位，准确诊断消化道疾病。
总结和展望
超声成像技术如今已经成为医疗领域必不可少的成像工具。它不仅具有多种分类和应用领域，而 且在既有技术的不断改进的同时，也会随着新技术的不断发展迎来更加广阔的发展空间。
1
压电效应
利用压电材料发生的变形来发出和水量等差异造成声波在组织间不同的反射。
3
图像处理
利用计算机的算法进行图像处理，提高图像的清晰度和对比度。
超声成像技术的分类和应用领域
超声成像技术可以按照频率、成像范围、功能等方式进行分类。在医学领域，超声成像技术的应用范围非 常广泛。
超声成像原理与技术.pptx
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晶片的振动模式
• 伸缩振动（厚度、长度、径向) • 切变振动(厚度切变、面切变） • 弯曲振动（厚度弯曲，长度弯曲） • 能陷振动 • 在临床中，不同器官组织要用不同的探头。 • 这是学习超声诊断十分重要的技术。
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五、探头的分类
• （一）、按工作原理分 • 脉冲回波探头 • 多普勒式探头 • （二）、按结构分 • 机械探头与电子探头 • （三)、按用途分 • 眼科、腹部、妇产科等 • （四)按振子单元数分单元探头，多元探头（线阵、
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第16页/共76页
第17页/共76页
第二节 超声探头（换能器）
• 一、作用：机械能与电能相互转换完成发射或接收超声波的任务 • 二、结构：换能器、壳体、电缆、其它部件（如电机、位置检测器）等。
主体（压电振子、吸收层、保护层）与壳体（外壳、电缆、接插部件） 两部分。 • 三、原理：发射超声波和接收超声波 压电效应：晶片施力在端面上出现电荷。 逆压电效应：晶片上施加正弦交变电压引起 晶片振动，发射超声波。 • 四、压电材料与压电振子 压电材料物理上都是弹性体，物理特性方向各异，有的方向有压电效应， 有的方向无。 • 压电材料：压电单晶体（天然石英、电石类，人工制造硫酸锂，铌酸 锂），压电陶瓷（许多不同单晶体构成，一定温度范围有压电效应，如
不同的位置反射回波强弱用一条曲线表示，该曲线称为
超声心动曲线。
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三、M型超声诊断仪的基本结构
• 主控电路： • 接收电路： • 发射电路： • TGC： • 深度扫描电路: • 点阵时表电路: • 时间扫描电路: • 探头: • 显示器: • 电源:
第47页/共76页
多参数M型超声心动图仪 （书187页）
晶片的振动模式
• 伸缩振动（厚度、长度、径向) • 切变振动(厚度切变、面切变） • 弯曲振动（厚度弯曲，长度弯曲） • 能陷振动 • 在临床中，不同器官组织要用不同的探头。 • 这是学习超声诊断十分重要的技术。
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五、探头的分类
• （一）、按工作原理分 • 脉冲回波探头 • 多普勒式探头 • （二）、按结构分 • 机械探头与电子探头 • （三)、按用途分 • 眼科、腹部、妇产科等 • （四)按振子单元数分单元探头，多元探头（线阵、
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第二节 超声探头（换能器）
• 一、作用：机械能与电能相互转换完成发射或接收超声波的任务 • 二、结构：换能器、壳体、电缆、其它部件（如电机、位置检测器）等。
主体（压电振子、吸收层、保护层）与壳体（外壳、电缆、接插部件） 两部分。 • 三、原理：发射超声波和接收超声波 压电效应：晶片施力在端面上出现电荷。 逆压电效应：晶片上施加正弦交变电压引起 晶片振动，发射超声波。 • 四、压电材料与压电振子 压电材料物理上都是弹性体，物理特性方向各异，有的方向有压电效应， 有的方向无。 • 压电材料：压电单晶体（天然石英、电石类，人工制造硫酸锂，铌酸 锂），压电陶瓷（许多不同单晶体构成，一定温度范围有压电效应，如
不同的位置反射回波强弱用一条曲线表示，该曲线称为
超声心动曲线。
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三、M型超声诊断仪的基本结构
• 主控电路： • 接收电路： • 发射电路： • TGC： • 深度扫描电路: • 点阵时表电路: • 时间扫描电路: • 探头: • 显示器: • 电源:
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多参数M型超声心动图仪 （书187页）
超声成像原理解析ppt课件
超声波的物理属性
声波衰减规律
声波在介质中传播时，声强会随着传播距离增加而 减弱，即声波衰减。 扩散衰减： 波阵面能量分布的改变引起。 散射衰减 ：声波与散射中心作用，转化为热能。 吸收衰减： 粘滞吸收、热机制吸收、驰豫吸收。
17
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
10.1 引言
超声波（ Ultrasound）的物理特点
超声波是机械波：振动源和传播介质。 超声波的振动频率在20KHz以上，超过人类的听 觉上限（20Hz～20KHz）。 超声波波长短、方向性强、能量大。 超声波与光波相比，频率和传播形式不同。
材料的居里点表示使其失去压电效应的临界温度值。
1）低声阻的气体或充气组织，如肺部组织； 2）中等声阻的液体和软组织，如肌肉； 3）高声阻的矿物组织，如骨骼。
三类组织声阻抗相差甚大，彼此不能传播声波。超声检测 适用于第二类组织。在这类组织中，声阻抗相差不大，声 速大致相等，又可以利用不同组织之间的声阻抗造成的声 波反射、散射来识别不同软组织与器官的形态和性质。
10.2 超声波的物理属性
超声波的生物效应（没有累积效应和电离损害）
热作用：分子振动和转动能量可逆转增加或者分 子结构永久性地改变。 机械作用：振动和压力对细胞和组织产生直接作 用。
空化作用：指超声场使充有气体或水蒸汽的空腔 发生振荡，可以分为稳态空化和瞬态空化。（作用 机理复杂，仍有许多未知领域）。
在医学超声影像技术中，使用的频率一般在1～5MHz之间。 对于较薄的组织，比如眼球，可以使用20MHz的频率。
声波衰减规律
声波在介质中传播时，声强会随着传播距离增加而 减弱，即声波衰减。 扩散衰减： 波阵面能量分布的改变引起。 散射衰减 ：声波与散射中心作用，转化为热能。 吸收衰减： 粘滞吸收、热机制吸收、驰豫吸收。
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
10.1 引言
超声波（ Ultrasound）的物理特点
超声波是机械波：振动源和传播介质。 超声波的振动频率在20KHz以上，超过人类的听 觉上限（20Hz～20KHz）。 超声波波长短、方向性强、能量大。 超声波与光波相比，频率和传播形式不同。
材料的居里点表示使其失去压电效应的临界温度值。
1）低声阻的气体或充气组织，如肺部组织； 2）中等声阻的液体和软组织，如肌肉； 3）高声阻的矿物组织，如骨骼。
三类组织声阻抗相差甚大，彼此不能传播声波。超声检测 适用于第二类组织。在这类组织中，声阻抗相差不大，声 速大致相等，又可以利用不同组织之间的声阻抗造成的声 波反射、散射来识别不同软组织与器官的形态和性质。
10.2 超声波的物理属性
超声波的生物效应（没有累积效应和电离损害）
热作用：分子振动和转动能量可逆转增加或者分 子结构永久性地改变。 机械作用：振动和压力对细胞和组织产生直接作 用。
空化作用：指超声场使充有气体或水蒸汽的空腔 发生振荡，可以分为稳态空化和瞬态空化。（作用 机理复杂，仍有许多未知领域）。
在医学超声影像技术中，使用的频率一般在1～5MHz之间。 对于较薄的组织，比如眼球，可以使用20MHz的频率。
超声成像基本原理 ppt课件
人类通过感觉器官从外界获得信息，认识外 周世界，其中，视觉和听觉所获取的信息量最 大。也就是说，我们主要是通过波从外界获取 信息的。
超声成像技术和原理现在看起来很复杂，但 如果从基本物理原理出发，结合它从简单到复 杂的发展历史来认识，其实并不神秘。
让我们沿着超声诊断仪器发展的主线来看超 声成像的基本原理。
时间延迟的曲率半径、 c
F
多振子探头声场分布呈花瓣状，超声技 术需消除副瓣。
二、 超声的物理特性
（一）方向性（束射性或集束性）
1. 大界面与界面反射（specular reflection）
（1）发射的声波在遇到大界面时会产生反射与 折射（透射），大界面指界面长度大于声束波长 的界面。
（2）界面回声反射的角度依赖性：如果声束垂 直于界面时的回声反射强度为100％，入射角6° 时，回声强度降低到10％，12 °时，到1％，≥20 °时，则几乎检测不到回声反射，出现“回声失 落”。
对于圆形单晶片探头来说，近场声束呈圆柱形， 其直径接近于探头直径，长度取决于超声频率和 探头的半径，公式如下：
L ＝ （2rf）/ c
其中， L 为近场长度，r为振动源半径，f为频 率，c为声速。
超声波指向性好坏的指标是近场的长度和扩散 角的大小，从此公式可以看出其中的关系。
超声声场的形状
（四）声束聚焦与分辨力
• 当Z2和Z1相差很大时，如骨与软组织或空气
与软组织等，RI则接近于1（100％）,则产生
强反射。
• 从上述公式很容易推断不同声阻抗组织介面 所出现的反射情况。
（4）界面回声反射的能量与界面形状的关系 声束垂直于凹面或凸面，分别具有聚焦和散焦
的作用。 垂直于不规则界面时，呈现乱反射情况。
超声成像设备概述培训课件
(透射系数r1 )
公式1
声阻抗差异大的界面反射特性 从公式1中得知，如果Z1和Z２相差很大时，无论Z1≥Z２ (固体→气体)或Z1≤Z２ (气体→固体)将会发生近乎全部反射而没有透射。
2-1.超声波的反射
如在水和空气的界面上，其中： Z水＝1.492kg／m2／s， Z气=0.00428kg ／m2／s ， 根据公式1计算，则反射回来的能量比为：R≈0.99,即99%
临界角引起全内反射
2-2.超声波的折射
全内反射 而当入射角超过θik时,入射声能将全部反射到媒质1中,故θik称为”全内反射临界角”。在临床检查中,应使探头放置正确的角度,以避免由”全内反射”引起的图像伪差。
2-2.超声波的折射
临界角引起全内反射
超声波的入射、反射和折射示意图
此时入射超声能量中有99％被反射。
由此可见，超声从液体(或固体)向气体中传播几乎是不可能，反之从气体向液体(或固体)中传播也几乎不可能。为什么说超声在人体诊断中对肺组织是困难的，就是因为肺组织中充满气体的缘故。 按同样的道理，在临床诊断时，要在探头与人体受检部位之间涂上足够的超声耦合剂，以减少空气对声波传送的影响。
1990年以来，进入彩超发展的第三阶段———由模拟数字混合处理到全数字化处理的发展阶段——即步入数字化时代。
超声诊断设备的发展历史
1996年后，发展进入第四阶段——全数字化多功能信息化时代， 形成具有综合图像形成及处理功能的全数字一体化工作站。这就是 “彩超”的新面貌。
1990年3D超声进入研究阶段 1999年3D超声诊断仪进入商品化和临床实用化阶段
大界面
折射波
入射波
反射波
2-3.超声波的散射
如下页图所示。每块面积把入射平面波作为球面子波加以散射，各子波组合起来便形成再发射的超声分布。
公式1
声阻抗差异大的界面反射特性 从公式1中得知，如果Z1和Z２相差很大时，无论Z1≥Z２ (固体→气体)或Z1≤Z２ (气体→固体)将会发生近乎全部反射而没有透射。
2-1.超声波的反射
如在水和空气的界面上，其中： Z水＝1.492kg／m2／s， Z气=0.00428kg ／m2／s ， 根据公式1计算，则反射回来的能量比为：R≈0.99,即99%
临界角引起全内反射
2-2.超声波的折射
全内反射 而当入射角超过θik时,入射声能将全部反射到媒质1中,故θik称为”全内反射临界角”。在临床检查中,应使探头放置正确的角度,以避免由”全内反射”引起的图像伪差。
2-2.超声波的折射
临界角引起全内反射
超声波的入射、反射和折射示意图
此时入射超声能量中有99％被反射。
由此可见，超声从液体(或固体)向气体中传播几乎是不可能，反之从气体向液体(或固体)中传播也几乎不可能。为什么说超声在人体诊断中对肺组织是困难的，就是因为肺组织中充满气体的缘故。 按同样的道理，在临床诊断时，要在探头与人体受检部位之间涂上足够的超声耦合剂，以减少空气对声波传送的影响。
1990年以来，进入彩超发展的第三阶段———由模拟数字混合处理到全数字化处理的发展阶段——即步入数字化时代。
超声诊断设备的发展历史
1996年后，发展进入第四阶段——全数字化多功能信息化时代， 形成具有综合图像形成及处理功能的全数字一体化工作站。这就是 “彩超”的新面貌。
1990年3D超声进入研究阶段 1999年3D超声诊断仪进入商品化和临床实用化阶段
大界面
折射波
入射波
反射波
2-3.超声波的散射
如下页图所示。每块面积把入射平面波作为球面子波加以散射，各子波组合起来便形成再发射的超声分布。
b超超声设备成像原理知识重点PPT课件
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凸阵式扇形扫查 沿圆弧排列并按一
定的组合和顺序工作 的扫查的方式。
R
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第13页/共61页
1．多振元组合发射的意义
单振元辐射面积小，波束发散角大，指向性差 缩短了近场区。 多振元组合发射： 增大辐射面积， 增加近场，提高分辨率、灵敏 度
第14页/共61页
第48页/共61页
第49页/共61页
数据插补：未经插补而直接显示的图象，扫描线
之间有较大的间隙。 一维线性插补：相邻扫描行中间插入一行或两行。 二维线性插补：原图象相邻四个像素点中间插入
新像素点。
第50页/共61页
•伪彩色处理
亮度、色调和饱和度 原理：利用人眼对彩色分辨力高而对灰度分辨
力低的特点。用不同的颜色来表示不同的灰度 等级，到达图象增强的效果。
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用机械方法摆动或 转动换能器以实现 超声束在扫查平面 内作扇形扫查的方 式。
第7页/共61页
第8页/共61页
旋转式扇扫B超仪
采用4个（或3个）性能相同的换能器， 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。
增益控制 TGC( Time Gain Compensation)
对来自不同深度(不同时间到达)的回声给 予不同的增益补偿，即使接收机的近场增益适 当小，远场增益适当大，通常称此种控制手段 为时间增益。
第47页/共61页
•灰度修正：
一幅图象所可能具有的等级差数叫灰阶。 灰阶级数越多，图象层次越丰富。 将实际所记录的灰度与理想灰度之间的转换函数 关系预先存放在EPROM中。
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凸阵式扇形扫查 沿圆弧排列并按一
定的组合和顺序工作 的扫查的方式。
R
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1．多振元组合发射的意义
单振元辐射面积小，波束发散角大，指向性差 缩短了近场区。 多振元组合发射： 增大辐射面积， 增加近场，提高分辨率、灵敏 度
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数据插补：未经插补而直接显示的图象，扫描线
之间有较大的间隙。 一维线性插补：相邻扫描行中间插入一行或两行。 二维线性插补：原图象相邻四个像素点中间插入
新像素点。
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•伪彩色处理
亮度、色调和饱和度 原理：利用人眼对彩色分辨力高而对灰度分辨
力低的特点。用不同的颜色来表示不同的灰度 等级，到达图象增强的效果。
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用机械方法摆动或 转动换能器以实现 超声束在扫查平面 内作扇形扫查的方 式。
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旋转式扇扫B超仪
采用4个（或3个）性能相同的换能器， 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。
增益控制 TGC( Time Gain Compensation)
对来自不同深度(不同时间到达)的回声给 予不同的增益补偿，即使接收机的近场增益适 当小，远场增益适当大，通常称此种控制手段 为时间增益。
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•灰度修正：
一幅图象所可能具有的等级差数叫灰阶。 灰阶级数越多，图象层次越丰富。 将实际所记录的灰度与理想灰度之间的转换函数 关系预先存放在EPROM中。
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1.频率相同 2.振动方向相同 3.相位相同或相位差恒定
动态电子聚焦
实时动态聚焦也是电子聚 焦的一种，不同之处是， 多点动态聚焦的焦点不是 固定的，而是通过改变发 射激励脉冲的相位延时量， 使在波束同一轴线（Z）方 向上实现多点聚焦发射。
3.相控阵扇扫与机械扇扫2种方式的比较
机械扇扫B型超声波诊断仪，具有较好的柱状声束， 容易获得较高的灵敏度与影像分辨力，波束控制电 路简单，成本低。缺点是机械式探头制作要求严格、 工作噪声强、重量较大，探头寿命短。振元不能直 接与被检者贴近，受肋骨的影响略大。
四、ห้องสมุดไป่ตู้超声波束的聚焦
增强波束的穿透力和回波强度 分为声学聚焦 和电子聚焦
声学聚焦
声透镜中心部位的厚度应为透镜中超声波 半波长的整数倍。
电子聚焦
即控制超声探头中不同振元的触发延时时序, 在精确的延时时序控制下,不同振元发出的超 声波在空间发生干涉，产生所需要的合成波 束。
§波的干涉是波的叠加的特殊情况 §两列波的相干条件是：
对成线阵排列的多 个声学上相互独立 的压电晶体振元同 时给予电激励，可 以产生合成波束发 射,且合成波束的方 向与振元排列平面 的法线方向一致。
对线阵排列的各振元不同时给予电激励，而是使施加到 各振元的激励脉冲有一个等值的时间差τ，合成波束的 波前平面与振元排列平面之间，将有一相位差θ ，合 成波束的方向与振元排列平面的法线方向就有一相位差 θ。通过控制激励时间而实现波束方向变化的扫描方式，
应用相控技术，对施加于线阵探头的所有晶体振元 的激励脉冲进行相控制，亦可以实现合成波束的扇 形扫描，用此技术实现波束扫描的B型超声波诊断 仪称为电子相控阵扇型扫描B超仪。
相控阵扇形扫查 通过适当的调整，控制
各单元激励信号的时延， 以实现声束偏转的扫查的 方式。
123
n
发射脉冲
(c)
1.相控阵扫描原理
六、数字扫描变换器
DSC （ Digital Scan Converter）
数字扫描变换器实质上是一个带有图象 存储器的数字计算机系统，可以用标准电视 的方法显示清晰的动态图象，而且提供了强 大的图象处理功能，如图象冻结、多帧存储、 测量计算、放大显示等。
A/D转换 图象前处理：回波幅度深度校正 图象存储器: 图象后处理：灰度修正 数据插补 伪彩色 等 D/A转换
第四节 超声设备成像原理
知识重点
§典型超声设备的成像原理
A型超声 M型超声 B型超声 D型超声 C型超声 F型超声
§医用超声设备的主要参数
分辨力 超声工作频率和脉冲重复频率 帧频 灰阶 动态范围
第五节 B型超声成像
一、机械扇形扫描B超仪
• 超声波束以扇形方式扫查，可以不受透声窗口窄小
的限制而保持较大的探查范围。
探头规格有标称工作频率、尺寸、形状 等参数，还有是否可配合穿刺等特殊要求。
• 显示方式与显示范围
• 显示方式 超声诊断影像显示有A型、M型、 B型等一台B型超声诊断仪可以有B单幅显示、 B双幅显示、B/M显示其中的一种或几种功能。
• 显示范围 指的是屏上光栅的最大尺寸，它 并不一定等于仪器的探测深度
• 产生高速机械扇形扫描，通常采用的方法有两种： 单振元摆动法；风车式多振元（三个或四个晶体换 能器）旋转法。
§ 摆动式扇扫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，通过凸轮、曲柄、 连杆机构将电机的旋转 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(30°90°之间)范围内产生扇 形超声扫描。
相控阵扇扫B超仪，没有机械噪音，探头寿命长，重 量轻。缺点是波束副瓣大，干扰严重，分瓣力受影 响;探头晶阵切割精细，整机线路复杂，成本高。相 控阵扇扫方式已占据主导地位。
五、B超仪的常用性能指标
1.技术参数 分辨力 超声工作频率和脉冲重复频率 帧频 灰阶 动态范围
•
2.使用参数
扫描方式和探头规格 扫描方式指仪器所发射的超声波束对被 测对象进行探测的方法。
叫做相控阵扫描。
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同周期的序列脉冲 ，
相位控制器用来把偏向角参数转换成相控 阵的触发信号。 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。
发射间歇时，各振元的回波信号，通过 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。接收延时电 路包含了聚焦延时和方向延时，因为发 射时各路激励脉冲接受了方向延时和聚 焦延时，必须给予相应的时间补偿，才 能保证在接收放大电路同相合成。
用机械方法摆动或转
动换能器以实现超声 束在扫查平面内作扇 形扫查的方式。
旋转式扇扫B超仪 采用4个（或3个）性能相同 的换能器，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。
旋转式探头，扫描均匀，噪声和振动小，寿命远比摆动 式长。
R
1．多振元组合发射的意义
单振元辐射面积小，波束发散角大，指向性差 缩短了近场区。
多振元组合发射： 增大辐射面积， 增加近场，提高分辨率、灵敏 度
振元等效宽度b的加大，既使波束的近场区 增加，也可以提高远场的分辨率、灵敏度。
2. 超声波束的扫描
组合顺序扫描
组 合 间 隔 扫 描
三、电子相控阵扇形扫描B超仪
二、高速电子线形扫描B超仪
将多个声学上相互独立的压电晶体成一线排列称 作线阵，用电子开关切换接入发射/接收电路的晶 体，使之分时组合轮流工作，如果这种组合是从探 头的一侧向另一侧顺序进行的，每次仅有接入电路 的那一组被激励，产生合成超声波束发射并接收， 即可实现电子控制下的超声波束线性扫描
凸阵式扇形扫查 沿圆弧排列并按一定 的组合和顺序工作的扫 查的方式。
注释和测量功能 注释功能 某些是由仪器自行控制的，比如有关 探头频率的显示、影像处理值（γ校正值等）的 自动显示，接收机总增益、近程增益和远程增益 值的显示等。 测量功能 指仪器对被探查脏器进行定量分析所 具有的各种测量功能。
• 记录方式 影像的记录有多种方式，比如用波拉一步照相机
拍照、视频打印机打印或采用录像机进行磁带录像等。
动态电子聚焦
实时动态聚焦也是电子聚 焦的一种，不同之处是， 多点动态聚焦的焦点不是 固定的，而是通过改变发 射激励脉冲的相位延时量， 使在波束同一轴线（Z）方 向上实现多点聚焦发射。
3.相控阵扇扫与机械扇扫2种方式的比较
机械扇扫B型超声波诊断仪，具有较好的柱状声束， 容易获得较高的灵敏度与影像分辨力，波束控制电 路简单，成本低。缺点是机械式探头制作要求严格、 工作噪声强、重量较大，探头寿命短。振元不能直 接与被检者贴近，受肋骨的影响略大。
四、ห้องสมุดไป่ตู้超声波束的聚焦
增强波束的穿透力和回波强度 分为声学聚焦 和电子聚焦
声学聚焦
声透镜中心部位的厚度应为透镜中超声波 半波长的整数倍。
电子聚焦
即控制超声探头中不同振元的触发延时时序, 在精确的延时时序控制下,不同振元发出的超 声波在空间发生干涉，产生所需要的合成波 束。
§波的干涉是波的叠加的特殊情况 §两列波的相干条件是：
对成线阵排列的多 个声学上相互独立 的压电晶体振元同 时给予电激励，可 以产生合成波束发 射,且合成波束的方 向与振元排列平面 的法线方向一致。
对线阵排列的各振元不同时给予电激励，而是使施加到 各振元的激励脉冲有一个等值的时间差τ，合成波束的 波前平面与振元排列平面之间，将有一相位差θ ，合 成波束的方向与振元排列平面的法线方向就有一相位差 θ。通过控制激励时间而实现波束方向变化的扫描方式，
应用相控技术，对施加于线阵探头的所有晶体振元 的激励脉冲进行相控制，亦可以实现合成波束的扇 形扫描，用此技术实现波束扫描的B型超声波诊断 仪称为电子相控阵扇型扫描B超仪。
相控阵扇形扫查 通过适当的调整，控制
各单元激励信号的时延， 以实现声束偏转的扫查的 方式。
123
n
发射脉冲
(c)
1.相控阵扫描原理
六、数字扫描变换器
DSC （ Digital Scan Converter）
数字扫描变换器实质上是一个带有图象 存储器的数字计算机系统，可以用标准电视 的方法显示清晰的动态图象，而且提供了强 大的图象处理功能，如图象冻结、多帧存储、 测量计算、放大显示等。
A/D转换 图象前处理：回波幅度深度校正 图象存储器: 图象后处理：灰度修正 数据插补 伪彩色 等 D/A转换
第四节 超声设备成像原理
知识重点
§典型超声设备的成像原理
A型超声 M型超声 B型超声 D型超声 C型超声 F型超声
§医用超声设备的主要参数
分辨力 超声工作频率和脉冲重复频率 帧频 灰阶 动态范围
第五节 B型超声成像
一、机械扇形扫描B超仪
• 超声波束以扇形方式扫查，可以不受透声窗口窄小
的限制而保持较大的探查范围。
探头规格有标称工作频率、尺寸、形状 等参数，还有是否可配合穿刺等特殊要求。
• 显示方式与显示范围
• 显示方式 超声诊断影像显示有A型、M型、 B型等一台B型超声诊断仪可以有B单幅显示、 B双幅显示、B/M显示其中的一种或几种功能。
• 显示范围 指的是屏上光栅的最大尺寸，它 并不一定等于仪器的探测深度
• 产生高速机械扇形扫描，通常采用的方法有两种： 单振元摆动法；风车式多振元（三个或四个晶体换 能器）旋转法。
§ 摆动式扇扫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，通过凸轮、曲柄、 连杆机构将电机的旋转 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(30°90°之间)范围内产生扇 形超声扫描。
相控阵扇扫B超仪，没有机械噪音，探头寿命长，重 量轻。缺点是波束副瓣大，干扰严重，分瓣力受影 响;探头晶阵切割精细，整机线路复杂，成本高。相 控阵扇扫方式已占据主导地位。
五、B超仪的常用性能指标
1.技术参数 分辨力 超声工作频率和脉冲重复频率 帧频 灰阶 动态范围
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2.使用参数
扫描方式和探头规格 扫描方式指仪器所发射的超声波束对被 测对象进行探测的方法。
叫做相控阵扫描。
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同周期的序列脉冲 ，
相位控制器用来把偏向角参数转换成相控 阵的触发信号。 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。
发射间歇时，各振元的回波信号，通过 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。接收延时电 路包含了聚焦延时和方向延时，因为发 射时各路激励脉冲接受了方向延时和聚 焦延时，必须给予相应的时间补偿，才 能保证在接收放大电路同相合成。
用机械方法摆动或转
动换能器以实现超声 束在扫查平面内作扇 形扫查的方式。
旋转式扇扫B超仪 采用4个（或3个）性能相同 的换能器，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。
旋转式探头，扫描均匀，噪声和振动小，寿命远比摆动 式长。
R
1．多振元组合发射的意义
单振元辐射面积小，波束发散角大，指向性差 缩短了近场区。
多振元组合发射： 增大辐射面积， 增加近场，提高分辨率、灵敏 度
振元等效宽度b的加大，既使波束的近场区 增加，也可以提高远场的分辨率、灵敏度。
2. 超声波束的扫描
组合顺序扫描
组 合 间 隔 扫 描
三、电子相控阵扇形扫描B超仪
二、高速电子线形扫描B超仪
将多个声学上相互独立的压电晶体成一线排列称 作线阵，用电子开关切换接入发射/接收电路的晶 体，使之分时组合轮流工作，如果这种组合是从探 头的一侧向另一侧顺序进行的，每次仅有接入电路 的那一组被激励，产生合成超声波束发射并接收， 即可实现电子控制下的超声波束线性扫描
凸阵式扇形扫查 沿圆弧排列并按一定 的组合和顺序工作的扫 查的方式。
注释和测量功能 注释功能 某些是由仪器自行控制的，比如有关 探头频率的显示、影像处理值（γ校正值等）的 自动显示，接收机总增益、近程增益和远程增益 值的显示等。 测量功能 指仪器对被探查脏器进行定量分析所 具有的各种测量功能。
• 记录方式 影像的记录有多种方式，比如用波拉一步照相机
拍照、视频打印机打印或采用录像机进行磁带录像等。