医学超声成像的基本原理ppt课件

① 发射电脉冲宽度 ② 换能器阻尼 ③ 仪器的增益 ④ 发射超声强弱 因通带有限, 故脉冲前后沿不陡, ⑤ 目标反射强弱 信号大小不同, 即脉冲宽度不同。 ⑥ 目标距离
一般说来，纵向分辨力总是优于横向分辨力
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二、作用距离（探测深度）
1．定义 超声诊断仪图像能显示的被测介质最大深度。
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一、分辨力
指成像系统分辨空间尺寸的能力，即能把两点区分开来
的最短距离。
1.横向分辨力（也称侧向分辨力）
（1）定义：垂直于声束轴方向的分辨力。
（2）相关因素：超声波束直径，显示器光点尺寸。
设有两个目标(如图):
（a）波束直径很细，容易区分。
（b）波束直径加大，刚好区分，
此时目标间距离就是系统
的分辨力。
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最大探测距离Dmax并不等于仪器的作用距离P ， 作用距离受发射功率、接收机灵敏度等因素的影响， 而最大探测距离只是设计中允许设定探测距离的最大 值。
脉冲重复频率不可取得太高，否则将限制仪器的 最大探测距离，但也不可取太低，否则将影响图像的 帧频或线密度。通常取Fc＝2～4KHz。
（c）波束直径更大，无法区分，
系统只能把它们当作一个
202目0/7/9标，只显示一点。
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2. 纵向分辨力（又称轴向分辨力或距离分辨力）
（1）定义：在声束轴方向上对相邻两回声点的分辨力。
（2）相关因素：
① 超声频率。理论极限是声波的半波长。 ② 主要取决于脉冲有效持续时间。脉冲越窄，越好。
（3）脉冲有效持续时间相关因素：
第二节 医学超声成像的基本原理
超声成像方法有多种，反射、透射、多普勒法等。 目前多用反射法，即脉冲回波法。
一、脉冲回波法原理
1.定义
发射——超声脉冲波， 接收——目标反射回波， 确定——目标的方位、距离和性质。
2.人体组织的适用性
① 人体组织、脏器Z不同，界面会反射声波。 ② 人体软组织Z接近，界面透射大，可穿透较深组织；而较弱
① 最大探测距离Dmax ，和探测深度P
Dmax＜cT/2＝c/2Fc
式中：T=1/Fc——脉冲发射周期，即ax
故： Fc↓→Dmax↑→P↑ ② 帧频F，或线密度dL
Fc =FN，Fc↓ →F↓, 或dL↓ 2020/7/9 通常取：Fc＝2～4KHz。 .
矛盾， 酌情选取
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四、帧频(F)
1．定义：成像系统每秒钟成像的帧数。
2．相关因素（直接成像法）
① 如图，P－探测深度，c－声速，
N－扫查线数, Fs－扫查帧频
线阵
直接成像时： F＝Fs
∵一条扫线需时间（超声P内来回）：
Fs
P
Tl＝2P/c
c
∴帧周期——N条扫线所需时间：
T＝NTl＝2NP/c
N
∴ F＝Fs＝1/T＝c/2NP
或者： PNF＝c/2
可见：P、N、F三者之积是常数，若要提高一个，
2020/7/9 必须以减小其它两个为代. 价。
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② 另一形式（只适用于线阵）：
如图：L--线阵长度，A—扫查面积
dL--扫查线密度
c
∵ A =PL, dL =N/L
∴ F·A·dL=F·P·L·N/L=FPN = c/2
即：F，A，dL 三者乘积是一常数。
的反射波, 对检测已足够。 ③ 人体软组织c接近，可由时间算得界面深度。
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3．脉冲回波法A型显示
（a）超声脉冲发射， 显示发射波形；
（b）超声匀速传播， 显示水平扫线；
（c）超声到达界面。 （d）界面反射、透射； （e）脉冲回到探头，
显示接收波形； （f）波形间隔距离，
正比界面深度。
2．相关因素
（1）工作频率 工作频率↓→作用距离↑，但受分辨力限制。
∵I=I0e-2αX , α=βf , ∴ f↓→衰减趋缓。
（2）接收灵敏度 接收灵敏度↑→作用距离↑，但受噪声限制。
（3）发射功率 发射功率↑→作用距离↑，但受安全性限制。
3．临床要求
腹部：20cm， 眼部：10cm
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第四节 超声诊断仪的显示型式
一、A式显示
1. 定义 A式显示即：Amplitude modulation display ——幅度调制显示 幅度调制：显示波幅度 ∝ 界面回波强度。
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2. CRT信号及显示屏各轴的意义
A式显示 CRT各控制轴信号 显示屏各轴意义
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三、工作频率(f)
1．定义 辐射出去的超声波中心频率。
2．与其它参数的关系 横向、纵向分辨力↑
f↑ 探测深度↓
例如：
矛盾， 酌情选取
眼科：深度小，结构细，可用高f。如: f=10 MHz。 腹部：深度大，脏器大，可用低f。如：f=3.5 MHz。
许多超声仪配备多个不同频率的探头，可供选用。
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L
线阵
Fs P
A
N, dL
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3．帧频与像质的关系
F (Hz) 动感 亮度
＜10
静态 闪烁
10—24
准实时 闪烁
>24
实时 不闪烁
4. 数值分析
因人体软组织中声速 c =1540 m/s 如果：P=10cm , F=30Hz , 则 N=c/2FP=256.6
线 或者：N=500线 , P=20cm , 则 F=c/2NP=7.7Hz 可见：难于同时取得满意的数值。
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4.脉冲回波测距关系式
有多重介质界面时, 若声速接近，且≈c, 则
S＝ct/2
式中：S——界面深度 t——界面回波时间
即：可由界面回波时间，求得界面深度。 人体软组织取 c = 1540m/s。
5.各种利用形式 换能器固定
A显示光点幅度调制 M
换能器扫查
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B显示光点亮. 度调制
水平（X） 深度扫描信号
探测深度
垂直（Y） 回波脉冲信号 回波脉冲幅度
亮度（Z） 正程增辉信号
无
Y XZ
Y Z
CRT各控制轴标称
X 显示屏各轴标称
3. 适用部位
肝、胆、脾、眼、肾、子宫、脑中隔等。
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扫描线数越多，图像连续性越好，更为清晰；帧频 越高，图像越稳定。
对于较高横向分辨力的超声成像系统，应该有较高 线密度来显示它的图像，而较低的线密度只能满足低横 向分辨力的需要。
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五、脉冲重复频率（Fc）
1．定义
每秒钟重复发射超声脉冲的次数。
2.与其它参数的关系