超声成像设备概述
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07.04.2020
医学超声仪器原理讲义
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M型超声
M型超声成像诊断仪适用于对运动脏器,如 心脏的探查。由于其显示的影像是由运动 回波信号对显示器扫描线实行辉度调制, 并按时间顺序展开而获得一维空间多点运 动时序(motion-time)图,故称之为M型 超声成像诊断仪,其所得的图像也叫做超 声心动图。
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主要内容
1. 超声成像基本原理——超声回波法 2. 医学超声设备的分类 3. 超声诊断仪的主要参数
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超声成像基本原理 ——超声回波法
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B型超声
为了获得人体组织和脏器解剖影像,继A型超声 诊断仪应用于临床之后,B型、P型、BP型、C型 和F型超声成像仪又先后问世,由于它们的一个共 同特点是实现了对人体组织和脏器的断层显示, 通常将这类仪器称为超声断层扫描诊断仪。
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连续波(CW)
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脉冲波 c
f
脉冲宽度 脉冲间隔
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扫描方向 探头
A模式显示 亮度调节 B模式显示
回波强度
扫描方向
生物体 超声波传播方向
时间
超声回波法示意图
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仪器基本框图
探头
接收
显示
发射
时钟
记录
发射通道:时钟电路(同步脉冲发生器)、发射 器(高频脉冲发生器)、换能器(探头)
接收通道:接收换能器、射频放大器(RFA)、 检波及抑制电路、视频放大器(UFA)
虽然B型超声成像诊断仪因其成像方式采用辉度 调制(Brightness Modulation)而得名,其影像所显 示的却是人体组织或脏器的二维超声断层图(或称 剖面图),对于运动脏器,还可实现实时动态显示。
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扫描方向 探头
根据回波的其他一些特征,如波幅和波密度等, 还可在一定程度上对病灶进行定性分析。
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由于A型显示的回波图,只能反映局部组织 的回波信息,不能获得在临床诊断上需要 的解剖图形,且诊断的准确性与操作医师 的识图经验关系很大,因此其应用价值已 渐见低落,即使在国内,A型超声诊断仪也 很少生产和使用了。
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M型超声诊断仪发射和接收工作原理与A型有些相 似,不同的是其显示方式。对于运动脏器,由于 各界面反射回波的位置及信号大小是随时间而变 化的,如果仍用幅度调制的A型显示方式进行显 示,所显示波形会随时间而改变,得不到稳定的 波形图。
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2 医学超声设备的分类
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A型超声
A型超声诊断仪因其回声显示采用幅度调制 (Amplitude Modulation)而得名。
A型显示是超声诊断仪最基本的一种显示方式, 即在阴极射线管(CRT)荧光屏上,以横坐标代表 被探测物体的深度,纵坐标代表回波脉冲的幅度, 故由探头(换能器)定点发射获得回波所在的位置 可测得人体脏器的厚度、病灶在人体组织中的深 度以及病灶的大小。
A模式显示 亮度调节 B模式显示
回波强度
扫描方向
生物体 超声波传播方向
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C型超声
C 型扫查,又称C型显示,“特定深度扫 查”(constant depth mode)。
因此,M型超声诊断仪采用辉度调制的方法,使 深度方向所有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,随着脏器的运动,垂直 扫描线上的各点将发生位置上的变动,定时地采 样这些回波并使之按时间先后逐行在屏上显示出 来。
图中可以看出,由于脏器的运动变化,活动曲线 的间隔亦随之发生变化,如果脏器中某一界面是 静止的,活动曲线将变为水平直线。
与B型扫查一样都是辉度调制的二维切面象 显示方式,所不同的是 B 型扫查所获得的
是超声波束扫查平面本身的切面象,即纵 向切面象。
可惜由于 C 型扫查的灵敏度较低,显象速 度不易提高,使 C 型扫查技术的发展受到 限制。
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超声回波法
把几兆赫至几十兆赫的高频声脉冲发射到生物体 内,再接收反射波(回波),这种方法称为超声 脉冲回波法。
脉冲宽度:几微秒 脉冲间隔:几百微秒(接收放大器处理回波的时间) 脉冲回波法最早较早是应用于雷达和声纳。 回波时间 t、探测距离 L 的关系,c 为声速
t
2L c
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M型超声诊断仪对人体中的运动脏器,如心 脏、胎儿胎心、动脉血管等功能的检查具 有优势,并可进行多种心功能参数的测量, 如心脏瓣膜的运动速度、加速度等。但M型 显示仍不能获得解剖图像,它不适用于对 静态脏器的诊查。