超声谐波成像(PPT课件)
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彩超技术概述-谐波成像
彩色多普勒超声诊断仪成像技术 （一）谐波成像
彩色多普勒超声诊断仪成像技术
二维灰阶成像 频谱多普勒系统（PW、CW……） 彩色多普勒血流成像（CDFI、CDE、CCD、TDI） 谐波成像（自然组织谐波、造影剂谐波） 三维成像功能单元
谐波
根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明： 任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列 为基波倍数的谐波的正弦波分量。 谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度 和相角。 谐波频率是基波频率的整倍数。
②基波声束旁瓣会产生明显的旁瓣伪像，而二次谐波声束旁瓣能 量与中心声束能量相比呈反比例降低，即使二次谐波信号强度放大与基波 的信号强度相当时，二次谐波的旁瓣仍比基波旁瓣低很多。在二次谐波成 像时，就能明显地消除声束旁瓣伪像并使主瓣变细。
基波二次谐波声束轮廓示意图
2)消除近场混响 声束在表浅组织内表层与肋骨之间产生混响, 对图像显示常 出现模糊雾状改变。因此时尚未形成明显的谐波能量，这些 混响是由基波频率的能量形成，当声束穿过表浅层进入组织 后，谐波信号能量明显。在接收时，消除基波后，二次谐波 成像使紊乱和模糊影像被消除，得到了更为清晰的图像。
2)基波与谐波冲击UCA微气泡产生反射与散射的增强 信号，即U只接取2f0的谐波信号，但它是二种效果的综合。
即：
①频率为2f0的入射谐波和微气泡对此反射的二次谐 波。频率为f0 的入射基波和微气泡界面对比的非线性反射产 生的2f0的谐波。对于自然组织谐波成像，它包括：声速非线 性而产生的谐波即2f0；
9/ GE / June 7, 2004
3).基波能量与谐波能量的非线性改变
谐波频率能量的高低与基波频率能量有关，弱的基波 频率几乎不产生谐波频率能量，而强的基波产生较大的谐波 能量。
彩色多普勒超声诊断仪成像技术
二维灰阶成像 频谱多普勒系统（PW、CW……） 彩色多普勒血流成像（CDFI、CDE、CCD、TDI） 谐波成像（自然组织谐波、造影剂谐波） 三维成像功能单元
谐波
根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明： 任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列 为基波倍数的谐波的正弦波分量。 谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度 和相角。 谐波频率是基波频率的整倍数。
②基波声束旁瓣会产生明显的旁瓣伪像，而二次谐波声束旁瓣能 量与中心声束能量相比呈反比例降低，即使二次谐波信号强度放大与基波 的信号强度相当时，二次谐波的旁瓣仍比基波旁瓣低很多。在二次谐波成 像时，就能明显地消除声束旁瓣伪像并使主瓣变细。
基波二次谐波声束轮廓示意图
2)消除近场混响 声束在表浅组织内表层与肋骨之间产生混响, 对图像显示常 出现模糊雾状改变。因此时尚未形成明显的谐波能量，这些 混响是由基波频率的能量形成，当声束穿过表浅层进入组织 后，谐波信号能量明显。在接收时，消除基波后，二次谐波 成像使紊乱和模糊影像被消除，得到了更为清晰的图像。
2)基波与谐波冲击UCA微气泡产生反射与散射的增强 信号，即U只接取2f0的谐波信号，但它是二种效果的综合。
即：
①频率为2f0的入射谐波和微气泡对此反射的二次谐 波。频率为f0 的入射基波和微气泡界面对比的非线性反射产 生的2f0的谐波。对于自然组织谐波成像，它包括：声速非线 性而产生的谐波即2f0；
9/ GE / June 7, 2004
3).基波能量与谐波能量的非线性改变
谐波频率能量的高低与基波频率能量有关，弱的基波 频率几乎不产生谐波频率能量，而强的基波产生较大的谐波 能量。
课题一 超声成像的基础知识ppt课件
▪ 2 回声分布的描述：按图像中光点的分布情况分为均匀或不均匀，密集或稀疏。 在病灶部的回声分布可用“均质”或“非均匀”表述。
▪ 3 回声形态的描述：光团：回声光点聚集呈明亮的结团状，有一定的边界。光 斑：回声光点聚集呈明亮的小片状，边界清楚。光点：回声呈细小点状。光环： 显示圆形或类圆形的回声环。光带：显示形状似条带样回声。
▪ 穿过大界面的透射声，可能沿入射声束的方向继续进行，亦可能偏离 入射声束的方向而传播，后一种现象称超声折射，是由于两种介质内 声速的不同所致。
▪散射与衍射
▪ 超声波在介质内传播过程中，如果所遇到的物体界面直径大于超声波 的波长则发生反射，如果直径小于波长，超声波的传播方向将发生偏 离，在绕过物体以后又以原来的方向传播，此时反射回波很少，这种 现象叫衍射。因此波长越短超声波的分辨力越好。如果物体直径大大 小于超声波长的微粒，在通过这种微粒时大部分超声波继续向前传播， 小部分超声波能量被微粒向四面八方辐射，这种现象称为散射。
波，就像一根弹簧上产生的波。用于人体诊断的超声波是声源振动在弹性介质 中产生的纵波。声波在介质中传播，介质中质点在平衡位置来回振动一次，就 完成一次全振动，一次全振动所需要的时间称振动周期(T)。在单位时间内全振 动的次数称为频率(f)，频率的单位是赫兹(HZ)。f=1/T，声波在介质中以一定速 度传播，质点振动一周，波动就前进一个波长(λ)。波速(C)=λ/T或C=f·λ。 ▪ (二)声阻抗 ▪ 声波在媒介中传播，其传播速度与媒质密度有关。在密度较大介质中的声速比 密度较小介质中的声速要快。在弹性较大的介质中声速比弹性较小的介质中要 快。这就引出了声阻抗的定义，声阻抗为介质密度(ρ)和声速(C)的乘积。用字 母Z表示，Z=ρ·C。
Page ▪ 2
▪ 3 回声形态的描述：光团：回声光点聚集呈明亮的结团状，有一定的边界。光 斑：回声光点聚集呈明亮的小片状，边界清楚。光点：回声呈细小点状。光环： 显示圆形或类圆形的回声环。光带：显示形状似条带样回声。
▪ 穿过大界面的透射声，可能沿入射声束的方向继续进行，亦可能偏离 入射声束的方向而传播，后一种现象称超声折射，是由于两种介质内 声速的不同所致。
▪散射与衍射
▪ 超声波在介质内传播过程中，如果所遇到的物体界面直径大于超声波 的波长则发生反射，如果直径小于波长，超声波的传播方向将发生偏 离，在绕过物体以后又以原来的方向传播，此时反射回波很少，这种 现象叫衍射。因此波长越短超声波的分辨力越好。如果物体直径大大 小于超声波长的微粒，在通过这种微粒时大部分超声波继续向前传播， 小部分超声波能量被微粒向四面八方辐射，这种现象称为散射。
波，就像一根弹簧上产生的波。用于人体诊断的超声波是声源振动在弹性介质 中产生的纵波。声波在介质中传播，介质中质点在平衡位置来回振动一次，就 完成一次全振动，一次全振动所需要的时间称振动周期(T)。在单位时间内全振 动的次数称为频率(f)，频率的单位是赫兹(HZ)。f=1/T，声波在介质中以一定速 度传播，质点振动一周，波动就前进一个波长(λ)。波速(C)=λ/T或C=f·λ。 ▪ (二)声阻抗 ▪ 声波在媒介中传播，其传播速度与媒质密度有关。在密度较大介质中的声速比 密度较小介质中的声速要快。在弹性较大的介质中声速比弹性较小的介质中要 快。这就引出了声阻抗的定义，声阻抗为介质密度(ρ)和声速(C)的乘积。用字 母Z表示，Z=ρ·C。
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超声造影之基本原理篇课件-
系列技术
Sequoia512
• CCI: Coherent Contrast Imaging相干造影显
象技术
• CHI: Coded Harmonic Imaging编码谐波显象
谐波信号接受示意图
1.5MHZ
3.0MHZ
超声造影原理
采用微气泡注入血流提高声压反射系数 (Ra);
空气与血浆间Ra为99、95%,红细胞与 血浆间Ra仅1.3%;
常用谐波造影成像技术
目前 国内
• PI: Pulse Inversion脉冲反相谐波技术
常用
HDI5000
• PPI: Power Pulse Inversion－能量脉冲反相谐
波技术
iu22
• CnTI: Contrast Tuned Imaging对比造影成像
技术
Esaote
• CPS: Contrast Pulse Sequencing:对比脉冲
200-2000kPa时,微气泡破裂,气体溢出,产生宽频 高能信号,呈现受激声波发射,这一反应可用于触 发显像与失相关显像。
微泡得共振
液体中得造影剂微泡在超声场内吸收及 散射能量得同时,还以自身得固有频率 作膨胀与收缩振动。
声场频率与微泡固有频率一致时,微泡 膜振幅能量最大,产生得散射截面大于 其散射体几何截面得1000倍,BS信号强 度明显增强。
其中 ro 为微泡半径,ρ为气体密度,D为声 压,Cs 为饱与度。
在低声压得作用下,微泡具有很好得谐振 特性,即振而不破,同时产生较强得谐波信 号。
Contrast Pulse Sequencing 相干脉冲系列技术
在相干成像得基础上,采用连续发射一 组脉冲,提取来自微泡非线性二次谐波 (second harmonic)用于成像,特点就是 提高了信噪比,造影效果好 。
超声成像原理精品PPT课件
16
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
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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
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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。
超声成像的特点(完整)ppt课件
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B超应用基础
超声成像的特点
.
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超声成像的特点
B型超声诊断法是将回声信号以光点明暗，即灰阶的形式显 示出来。光点的强弱反映回声界面反射和衰减超声的强弱。这 些光点、光线和光面构成了被扫查部位二维断层图像或切面图 像，这种图像称为声像图。
.
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法，判定其功能状态。如排尿前、后测定膀胱内的尿量， 以判定有无尿液的潴留等。
.
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二、动物组织器官的声学特征
4.吸收衰减规律 动物体内各种生理和病理的实质性组织，对超声的吸收系数
不同。 组织对超声的吸收衰减一般是癌性组织＞脂肪组织＞正常组
织。因此，在正常灵敏度时，病变的组织可出现波的衰减 ，癌性组织可表现为衰减暗区。
2.脏器运动的变化规律 由于心脏、动脉、横隔和胎心等运动器官与超声发射源的距
离不断地变化，其反射信号则有规律的位移，因而可在示 波屏上显示；又由于其反射信号在频率上出现频移，又可 用多普勒诊断仪监听或显示。
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二、动物组织器官的声学特征
3.脏器功能的变化规律 利用动物体内各种脏器生理功能的变化规律及对比扫查的方
一、B超成像的基本原理
.
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二、动物组织器官的声学特征
1.不同组织结构的反射规律
组织器官
实质性组织
超声波反射规律
出现多个高低不等的反射波或实质性暗区
液性组织 含气性组织
“平段”或液性暗区
强烈的饱和回波（递次衰减）或逐次衰减变化 光团
.
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B超应用基础
超声成像的特点
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超声成像的特点
B型超声诊断法是将回声信号以光点明暗，即灰阶的形式显 示出来。光点的强弱反映回声界面反射和衰减超声的强弱。这 些光点、光线和光面构成了被扫查部位二维断层图像或切面图 像，这种图像称为声像图。
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法，判定其功能状态。如排尿前、后测定膀胱内的尿量， 以判定有无尿液的潴留等。
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二、动物组织器官的声学特征
4.吸收衰减规律 动物体内各种生理和病理的实质性组织，对超声的吸收系数
不同。 组织对超声的吸收衰减一般是癌性组织＞脂肪组织＞正常组
织。因此，在正常灵敏度时，病变的组织可出现波的衰减 ，癌性组织可表现为衰减暗区。
2.脏器运动的变化规律 由于心脏、动脉、横隔和胎心等运动器官与超声发射源的距
离不断地变化，其反射信号则有规律的位移，因而可在示 波屏上显示；又由于其反射信号在频率上出现频移，又可 用多普勒诊断仪监听或显示。
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二、动物组织器官的声学特征
3.脏器功能的变化规律 利用动物体内各种脏器生理功能的变化规律及对比扫查的方
一、B超成像的基本原理
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二、动物组织器官的声学特征
1.不同组织结构的反射规律
组织器官
实质性组织
超声波反射规律
出现多个高低不等的反射波或实质性暗区
液性组织 含气性组织
“平段”或液性暗区
强烈的饱和回波（递次衰减）或逐次衰减变化 光团
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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。
超声波成像学习.pptx
Z匹 Z晶 Z皮 , l匹 (2n 1)匹／4
② 增加换能器的带宽 ③ 隔开晶体和人体，保护晶体，免受机械、化学
损坏；保护人体，免受激励电压的伤害。 （2）要求
① 衰减系数低 ② 耐磨损 （3）材料
环氧树脂、二酊脂、乙二氨等
第50页/共55页
4．电极、导线
（1） 作用 传输电信号
（2） 结构 晶体两面的银层为电极，各引出一根导线
超声发展概况
40年代 50年代 70年代
80年代
90年代
探索阶段 A型、M型超声仪 灰阶实时超声（B型） 双功能超声仪（ B型+频谱） 彩色多普勒超声仪 （ B型+ 彩色+频谱）
新技术 （超声造影、谐波成像、
超高频探头、三维超声等）
第2页/共55页
第一章 医学超声学基础
▪ 第一节 超声波的定义及特性
第22页/共55页
⒌ 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fd
fd = f`- f0 = Vcosθf0/c
f0 为入射超声频率 V 为物体的运动速度
f` 为回声频率 C 为声速
cosθ为运动方向与声束方向间的夹角
第23页/共55页
声源
目标
多普勒效应示意图
▪
1、横波：质点的振动方向和波的传播方向垂
直的波；
▪
2、纵波：质点的振动方向和波的传播方向一
致的波；
第7页/共55页
第8页/共55页
第四节 超声的特征量
▪ 频率和波长； ▪ 声速； ▪ 声压； ▪ 声阻抗： Z=rc ▪ 声强：单位面积通过的声能量。
第9页/共55页
▪ 一、声速：声波在介质中单位时间内传播的距离。
② 增加换能器的带宽 ③ 隔开晶体和人体，保护晶体，免受机械、化学
损坏；保护人体，免受激励电压的伤害。 （2）要求
① 衰减系数低 ② 耐磨损 （3）材料
环氧树脂、二酊脂、乙二氨等
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4．电极、导线
（1） 作用 传输电信号
（2） 结构 晶体两面的银层为电极，各引出一根导线
超声发展概况
40年代 50年代 70年代
80年代
90年代
探索阶段 A型、M型超声仪 灰阶实时超声（B型） 双功能超声仪（ B型+频谱） 彩色多普勒超声仪 （ B型+ 彩色+频谱）
新技术 （超声造影、谐波成像、
超高频探头、三维超声等）
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第一章 医学超声学基础
▪ 第一节 超声波的定义及特性
第22页/共55页
⒌ 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fd
fd = f`- f0 = Vcosθf0/c
f0 为入射超声频率 V 为物体的运动速度
f` 为回声频率 C 为声速
cosθ为运动方向与声束方向间的夹角
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声源
目标
多普勒效应示意图
▪
1、横波：质点的振动方向和波的传播方向垂
直的波；
▪
2、纵波：质点的振动方向和波的传播方向一
致的波；
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第四节 超声的特征量
▪ 频率和波长； ▪ 声速； ▪ 声压； ▪ 声阻抗： Z=rc ▪ 声强：单位面积通过的声能量。
第9页/共55页
▪ 一、声速：声波在介质中单位时间内传播的距离。
超声成像基本原理 ppt课件
与A型诊断原理相同，都是应用回声原 理作诊断，即发射脉冲超声进入人体， 然后接原各层组织界面的回声和脏器的 内部散射回声作为诊断依据，与A型不同 之处：①光点；②二维。
M超声技术
M型是B型诊断仪的一种变异型，通常 用单晶片即可完成。
采用亮度调制(光点)工作原理类似B型。 M型仪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、各层结构展开形成曲线，即称 超声心动图。
3. 衰减系数(单位: dB/（cm•MHz)) 衰减服从指数规律
ζ（x）= ζ0e-αx
式中：ζ（x）为在声束传播方向离x处质点振 动的振幅，ζ0为起始点处质点振动的振幅，α为 衰减系数，单位为dB/（cm•MHz), e = 2.718…。
Ζ[zi:t*]
(1) 人体软组织和体液声衰减是不同的（见教材 P5）; （2）蛋白质是人体组织声衰减的主要原因，约占 80％，不含蛋白质成分的水几乎无衰减（透声）;
是一种机械压力波。
（一） 基本概念
1. 何为超声?
2. 超声波的共性: 弹性介质中传播、在液体、气体和 人体组织中以纵波方式传播，具有反射、折射、衍 射和散射特性等。 3.诊断最常用的频率是2－10MHz
机械波按频率划分为：
次声 可闻声
超声
高频超声
＜20Hz 20—20KHz ＞20KHz ＞100MHz以上
cosθ：超声束与血流方向夹角的余弦
3. 利用多普勒频移公式（方程）计算散射体（血 细胞）的运动速度：
v = ± fd c /2f0cosθ 对比：fd ＝± 2f0vcosθ/c 可得上式。
注意：c为1540 m/s；仪器内设有θ角度校正计算 软件，但作者必须给出正确的θ角度；如果 θ角＝90°，cosθ＝0，就不可能测出血流速度。 操作中要尽可能使θ角小于60° θ角愈小，侧 值误差愈小。
M超声技术
M型是B型诊断仪的一种变异型，通常 用单晶片即可完成。
采用亮度调制(光点)工作原理类似B型。 M型仪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、各层结构展开形成曲线，即称 超声心动图。
3. 衰减系数(单位: dB/（cm•MHz)) 衰减服从指数规律
ζ（x）= ζ0e-αx
式中：ζ（x）为在声束传播方向离x处质点振 动的振幅，ζ0为起始点处质点振动的振幅，α为 衰减系数，单位为dB/（cm•MHz), e = 2.718…。
Ζ[zi:t*]
(1) 人体软组织和体液声衰减是不同的（见教材 P5）; （2）蛋白质是人体组织声衰减的主要原因，约占 80％，不含蛋白质成分的水几乎无衰减（透声）;
是一种机械压力波。
（一） 基本概念
1. 何为超声?
2. 超声波的共性: 弹性介质中传播、在液体、气体和 人体组织中以纵波方式传播，具有反射、折射、衍 射和散射特性等。 3.诊断最常用的频率是2－10MHz
机械波按频率划分为：
次声 可闻声
超声
高频超声
＜20Hz 20—20KHz ＞20KHz ＞100MHz以上
cosθ：超声束与血流方向夹角的余弦
3. 利用多普勒频移公式（方程）计算散射体（血 细胞）的运动速度：
v = ± fd c /2f0cosθ 对比：fd ＝± 2f0vcosθ/c 可得上式。
注意：c为1540 m/s；仪器内设有θ角度校正计算 软件，但作者必须给出正确的θ角度；如果 θ角＝90°，cosθ＝0，就不可能测出血流速度。 操作中要尽可能使θ角小于60° θ角愈小，侧 值误差愈小。
《超声波成像》课件
无创、可重复、安全
超声波成像无创且可重复，对患者安全。
显示清晰、分辨率高
超声波成像显示清晰，具有高分辨率。
成本低、操作简便
超声波成像成本低，操作简便。
超声波成像的原理
超声波成像利用声波的传播和反射原理。声速和消声也是超声波成像中重要的原理。
超声波成像技术的种类
超声波成像技术包括A-mode成像、B-mode成像和M-mode成像。
超声波成像在医学领域中的应 用
超声波成像在医学领域中广泛应用于超的特点和优势
《超声波成像》PPT课件
超声波成像是利用超声波对人体组织或物体进行成像的技术。通过将电信号 转换为高频机械振动的超声波，然后通过探头向待测物发射超声波，再将反 射回来的超声波转换为电信号，通过处理显示成图像。
什么是超声波成像
超声波成像是利用超声波对人体组织或物体进行成像的技术。通过将电信号转换为高频机械振动的超声 波，然后通过探头向待测物发射超声波，再将反射回来的超声波转换为电信号，通过处理显示成图像。
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。
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17
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
超声谐波成像
Ultrasonic harmonic imaging
1
历史由来
20世纪80年代初,Muir首先从理论及实验上证实了在生物医学超声所使用的频率及强 度范围内,存在不容忽视的非线性现象。
1997年，Christopher提出使用超声波在传播过程中产生的谐波成分进行医学成像, 此后,谐波成像方法和技术的研究得到重视,并逐步应用到医学诊断中。
9
组织谐波成像
消除近场伪像干扰 有效遏制超声侧瓣回声对图像的影响 提高远场成像质量
高分辨率和高对比度
10
组织谐波成像系统架构
11
谐波提取
谐波频段滤波
发射的基波信号的频带控制得比较 窄，便于滤波
发射的基波信号的频带比较宽，与 基波发生重叠
基波信号的频带宽度、发射脉冲的持续时间、 轴向分辨率之间的矛盾
当组织衰减作用超过非线性参数B/A作用的时 候，谐波能量衰减。
7
非线性现象的表现
基波能量与谐波能量的非线性改变 谐波频率能量的高低与基波频率能量有关，弱的基波频率几乎不产生谐波频率 能量，而强的基波产生较大的谐波能量
8
组织谐波成像
二次谐波成分的幅度
表征非线性程度的项 f为频率, 为介质密度 Z为深度，p为声压，c为声速
定义两个参量
物态方程泰勒展开式一阶项与二阶项之比
会影响声速
16
Technique Finite Amplitude Distortion-Based Inhomogeneous Pulse Echo Ultrasonic Imaging
A novel pulse echo imaging scheme in which the image is formed using the finite amplitude distortion components of the received pulse is considered here. Alternatively, this could be described as image formation using the nonlinearly-generated higher harmonics.
12
谐波提取
发射脉冲相位反相
组织谐波成像系统中采用脉冲反向技术，则发射 电路需发射两个相位相反的脉冲信号，设换能器 接收到响应分别为
二式相加即得
消除了基波和奇次谐波成分，使得偶次谐波 的幅度变为原来的两倍
13
包络检波
14
扫描变换
15
非线性参数B/A
物态方程：描述了声压和流体密度的关系 绝热过程下，物态方程可以展开为：
在70年代推导出一个描述非线性超声场的波动方程即KZK方程，随后大量的实验和理 论以及数值计算结果充分证明了它的正确性。
2
谐波产生的物理基础
超声在人体组织内传播过程产生的非线性，以及组织界面入射/反射关系的非线性 谐波产生（2f,3f,1.超声场的波动方程，即KZK方程 根据连续性方程、运动方程以及物态方程等推导出来的
4
波形畸变
非线性场中，波形上各点处的传播速度 并不恒定，而是位置 x 的函数 压缩区也就是声压为正的区域 稀疏区也就是声压为负的区域 压缩区与稀疏区的交界点处
5
非线性现象的表现
谐波能量的非线性改变
谐波成像能有效的减少的近场伪像
在近场表浅处，超声波仅由基波频率组成。但 传播后，能量会在二次谐波频率处产生。
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超声谐波成像
Ultrasonic harmonic imaging
1
历史由来
20世纪80年代初,Muir首先从理论及实验上证实了在生物医学超声所使用的频率及强 度范围内,存在不容忽视的非线性现象。
1997年，Christopher提出使用超声波在传播过程中产生的谐波成分进行医学成像, 此后,谐波成像方法和技术的研究得到重视,并逐步应用到医学诊断中。
9
组织谐波成像
消除近场伪像干扰 有效遏制超声侧瓣回声对图像的影响 提高远场成像质量
高分辨率和高对比度
10
组织谐波成像系统架构
11
谐波提取
谐波频段滤波
发射的基波信号的频带控制得比较 窄，便于滤波
发射的基波信号的频带比较宽，与 基波发生重叠
基波信号的频带宽度、发射脉冲的持续时间、 轴向分辨率之间的矛盾
当组织衰减作用超过非线性参数B/A作用的时 候，谐波能量衰减。
7
非线性现象的表现
基波能量与谐波能量的非线性改变 谐波频率能量的高低与基波频率能量有关，弱的基波频率几乎不产生谐波频率 能量，而强的基波产生较大的谐波能量
8
组织谐波成像
二次谐波成分的幅度
表征非线性程度的项 f为频率, 为介质密度 Z为深度，p为声压，c为声速
定义两个参量
物态方程泰勒展开式一阶项与二阶项之比
会影响声速
16
Technique Finite Amplitude Distortion-Based Inhomogeneous Pulse Echo Ultrasonic Imaging
A novel pulse echo imaging scheme in which the image is formed using the finite amplitude distortion components of the received pulse is considered here. Alternatively, this could be described as image formation using the nonlinearly-generated higher harmonics.
12
谐波提取
发射脉冲相位反相
组织谐波成像系统中采用脉冲反向技术，则发射 电路需发射两个相位相反的脉冲信号，设换能器 接收到响应分别为
二式相加即得
消除了基波和奇次谐波成分，使得偶次谐波 的幅度变为原来的两倍
13
包络检波
14
扫描变换
15
非线性参数B/A
物态方程：描述了声压和流体密度的关系 绝热过程下，物态方程可以展开为：
在70年代推导出一个描述非线性超声场的波动方程即KZK方程，随后大量的实验和理 论以及数值计算结果充分证明了它的正确性。
2
谐波产生的物理基础
超声在人体组织内传播过程产生的非线性，以及组织界面入射/反射关系的非线性 谐波产生（2f,3f,1.超声场的波动方程，即KZK方程 根据连续性方程、运动方程以及物态方程等推导出来的
4
波形畸变
非线性场中，波形上各点处的传播速度 并不恒定，而是位置 x 的函数 压缩区也就是声压为正的区域 稀疏区也就是声压为负的区域 压缩区与稀疏区的交界点处
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非线性现象的表现
谐波能量的非线性改变
谐波成像能有效的减少的近场伪像
在近场表浅处，超声波仅由基波频率组成。但 传播后，能量会在二次谐波频率处产生。