超声成像原理与技术 (1)

1952年 美国科学家
B超 1954年B超临床
1956年 日本科学家 多普勒超声 探测心脏
1967年
电子探头
1968年 TGC
1968年 研究计算机用于B超设备，DSC数字扫描
1973年C超，1978年F超
1983年彩色学流图（CFM），1990年3D扫描研制
1991年数字化超声成像系统不步入新的发展阶段
反射、折射、散射
反射：超声波的反射特性是医疗超声成像的基础。超声波通过声阻 抗不同的两种介质时，在媒介面上将产生反射，声阻抗差别越大，反射 的超声强度越大。
B型超声诊断设备：B超－切面显像仪。静止目标B型超声显像仪； 实时B型超声显像仪，数字扫描B型超声成像设备，代计算机的B型
超声成像设备四种。
C超与F型超声成像设备：横断面成像，曲面成像。
D超：脉冲回波D型超声诊断仪，连续波D型超声诊断仪。
彩超=B+D+M,多功能超声成像设备。彩色显示。CDFI 彩色血流 （低速)显像仪 CDTI(高速） CDE(彩色、幅度，大小）低速血
课程说明
专业必修课 48学时理论+16学时实验 考核方式：考查
平时成绩(10%) + 实验成绩(30%) + 综合答辩及报 告成绩(60%) 请加入学习群： 198402158
第一单元 绪 论
医学超声：超声物理学、超声工程学，与医学超声诊断 与治疗。
超声物理：振动和波是理论基础，研究超声波在生物组 织中的传播特性和规律。
超声波物理特性
束射特性
超声波的频率较高，波长较短，发射超声波的能量集中于一个较狭 窄的圆柱区域，超声波的这一特性有助于多超声束的聚焦，达到诊断设
备侧向分辨力的指标。
能量高、穿透性强
声波的能量正比于频率，医用超声波的频率较高，因此能量较大， 并且集中于一个狭窄的圆柱区域内，这使它很容易穿透人体的软组织。
流的彩色多普勒能谱图，DPA(大小，方向）CHI,THI
超声全息诊断设备
超声显微镜

超声CT 超声外科设备
超声治疗设备
超声设备发展历程
1880年，法国科学家 皮尔和Jacques.居里 压电效应 。1917年法国科 学家保罗－郎之万 发现逆压电效应。
1921年 声纳
1942年 奥地利科学家 A超，探测头颅
声强指声波传播的能流密度，即在单位时间内通过垂直于传播方向 上单位面积的声音能量
声阻抗率定义为：Zs=p/v 式中，p为声场中某点声压，v为该位置媒质质点振动速度。显然， 在相同声压作用下，对于声阻抗率大的媒质，其媒质质点振速小，而对 于声阻抗率小的媒质，其媒质质点振速就大。因此，声阻抗率的意义可 理解为声场中某位置媒质的限速能力。
传播时间（探测深度），纵坐标表示脉冲回波幅度 （Amplitutede),故称为A型显示，简称A超。临床运用测量 人体器官位置，尺寸、组织的声学特性、诊断疾病
超声设备分类（下）
M型超声诊断设备-M超－超声心动图仪：在荧光屏上得到组织器官 （心脏)许多曲线－构成超声心动图。反映不同介面不时间反射超 声波的强弱。是亮度调制型设备。临床主要用于研究心血管疾病、 可与心电图、心音图、脉搏结合考虑分析，测量心血管的部分大小、 厚度，瓣膜的运动。
超声图像处理
重建三维图像，图像增强，特定的图像处理。
第二单元 超声成像声学基础
超声波的定义及表示方法 超声的物理量 超声场 超声波物理特性 超声的传播与衰减 超声波的多普勒效应
超声波的定义及表示方法

描述超声波的物理量


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声压、声强与声阻抗率
声压,指在某一瞬时压强相对于无声波时的压强变化（改变量）
CDTI CDE DPA CHI THI
超声成像研究进展
医学超声基础理论研究、新型压电材料和超声传感器、 计算机处理、超声成像技术与信息传输技术相结合的 产物。
20实际70年代以B型超声显像技术为特征； 80年代以彩色Doppler血流成像技术为特征； 90年代则以超声体成像为特征。
超声场
超声场： 超声场是指发射超声在介质中传播时其能量 所达到的空间。超声场简称声场，又可称为声束。
扫描声束的形状、大小（粗细）及声束本身的能量分布， 随所用探头的形状、大小、阵元数及其排列、工作频率 （超声波长）、有无聚焦以及聚焦的方式不同而有很大 的不同
声束还受人体组织不同程度吸收衰减、反射、折射和散 射等影响即超声与人体组之间相互作用的影响
超声工程学:电子技术、计算机技术为基础，依靠超声物 理的结论。设计研制医学诊断设备和治疗设备。
超声诊断：主要是根据超声波在生物组织中传播规律、 组织特性、组织几何尺寸的差异使超声波的透射、反射、 散射、绕射及干涉等传播规律和波动现象也不同，从而 使接收信号的幅度、频率、相位、时间等参量发生不同 的改变，通过对这些参量的测量、成像来识别组织的差 异、判别组织的病变特征。
超声治疗：主要利用生物体吸收超声波的特性、也即利 用超声波的生物效能和机理，达到治疗的目的。
超声成像设备分类（上）
一、按超声波型分类 连续波超声设备 脉冲波超声设备 二、按利用物理特性分类 回波式超声诊断仪 透射式超声诊断仪 三、按设备的结构分 A超：是一种最基本的显示，示波器上横坐标表示超声波的
叠加特性
当两列声波在同一媒介中传播时，如它们在空间某处相遇，将彼此 叠加。相遇处质点震动为各个波所引起的分振动的合成，在任一时刻质 点的位移是各个波在该点所引起的分位移矢量和。两列波相遇后，仍然 保持原有特性（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，按照自己原来 的传播方向继续前进。利用波传播的叠加原理，可以通过发射多束声波 进行叠加，增强超声波的能量，提高穿透力。
新技术的发展特点体现在宽频带化，数字化，多功能 化，多维化以及信息化等几个方面。
超声成像的研究内容
超声成像的声学基础：
超声场是怎样的？如何产生超声波？超声波在人体中的传播情况？
超声波束的控制
超声波是发散的，怎样让其具有方向性，能够定位组织器官的位置。
超声回波信号的处理
如何从超声回波信号中提取组织信息并转换为图像显示？