医学超声原理-第十讲---脉冲回波式超声诊断仪
答超声诊断仪利用超声波的反射和回波生成人体内部组织和器官的像常用于妇产科心脏等部位的检查和诊断
答超声诊断仪利用超声波的反射和回波生成人体内部组织和器官的像常用于妇产科心脏等部位的检查和诊断超声诊断仪是一种常用于妇产科、心脏等部位的检查和诊断的医疗设备。
它利用超声波的反射和回波来生成人体内部组织和器官的像，为医生提供重要的诊断依据。
本文将详细介绍超声诊断仪的工作原理、应用领域和技术进展。
一、工作原理超声诊断仪的核心原理是超声波的反射和回波。
当超声波从超声探头发射出去时，会遇到人体组织和器官，并被其吸收、散射或反射。
其中，反射是最主要的现象，也是超声诊断仪能够获取像的重要基础。
超声波的反射现象是由于不同组织和器官之间的声阻抗差异引起的。
当超声波从一个组织或器官进入另一个组织或器官时，其传播速度和能量都会发生改变，从而导致部分超声波被反射回来。
超声诊断仪通过接收这些回波并进行处理，可以重建出人体内部组织和器官的像。
二、应用领域1. 妇产科超声诊断仪在妇产科领域有着广泛的应用。
它可以检测孕妇子宫内胎儿的发育情况、胎盘的位置和功能、羊水的量等，帮助医生进行孕产妇健康状况的评估和产前筛查。
2. 心脏病学超声诊断仪在心脏病学领域也扮演着重要的角色。
它可以实时观察心脏的收缩和舒张过程，评估心脏的结构和功能，检测心脏瓣膜狭窄、房室缺损等疾病，为医生制定治疗方案提供支持。
3. 肝脏和胆囊超声诊断仪可以非常清晰地显示肝脏和胆囊的内部情况，检测肝脏的大小、形态、结构和血流情况，发现异常肿块、囊肿和结石等病变，有助于医生判断肝脏和胆囊疾病的性质和程度。
4. 肾脏超声诊断仪可以对肾脏进行全面的检查和评估。
它可以观察肾脏的大小、形态、位置和结构，检测囊肿、肿瘤和结石等病变，评估肾脏的功能状态，及时发现和诊断肾脏疾病。
5. 其他领域超声诊断仪还可以应用于胃肠道、甲状腺、血管、神经系统、乳腺等多个领域。
它可以帮助医生发现病变、评估疾病的性质和程度，指导治疗和手术过程。
三、技术进展超声诊断仪的发展经历了多个阶段，随着科技的进步和技术的发展，其性能和应用逐步提高。
脉冲多普勒原理
脉冲多普勒原理2009-12-05 16:34:55| 分类：| 标签：|字号大中小订阅多普勒超声诊断仪（Doppler Ultrasound, D超）根据多普勒效应制成的超声诊断仪称为多普勒超声诊断仪（D型超声诊断仪）。
它在医学临床诊断学中用于心脏、血管、血流和胎儿心率等诊断。
超声多普勒仪种类繁多，根据显示方式的不同，可把它大致分为两类：频谱多普勒仪和超声多普勒显像仪。
频谱多普勒根据产生信号的方式不同有分为连续性频谱多普勒和脉冲型多普勒。
超声多普勒显像仪包括超声多普勒血管显像仪和彩色多普勒血流显像仪。
在过去的几十年中，超声频谱多普勒探测血流的研究工作已取得很大的成就，彩色多普勒的出现，使之更趋完美。
频谱多普勒对血流的探测不是直观的，通过频谱的变化进而表达血流的改变，对血流的定量测定来说，频谱多普勒是必备的工具；彩色多普勒血流显像对血流的显示是直观的，它已成为定性诊断的最可*的方法。
临床应用范围1.连续超声多普勒诊断仪连续超声多普勒诊断仪通过发射与接收连续多普勒信号，来获得运动目标的信息。
这类仪器结构简单，价格低廉，可用来观测心壁、瓣膜、胎体的运动状态这类仪器的测量也存在很的局限性。
例如不能判断物体的运动方向，不能探测血流状态。
由于没有深度分辨力，它也不能探测运动物体的深度，因此目前除用以胎儿的检测外，已很少在临床上使用。
2.连续超声多普勒血流计利用连续超声多普勒血流计可以检测血流速度的大小与方向，尤其是在测量高速血流时连续式超声多普勒血流计有其独特的优势。
此类仪器仍不能分辨探头和运动目标间的距离，测量结果受声束和运动方向夹角的影响较大，无法了解异常血流的产生部位。
3.脉冲超声波多普勒血流计脉冲超声波多普勒血流计发射的是超声脉冲同时有延迟电路来控制接收器，使得这种仪器具有距离选通能力。
如果采用不同的延迟时间，就可以得到沿声束方向上不同深度的血流速度，从而构成血流剖面图。
目前脉冲多普勒血流计与B超显像仪进行组合，用前者检查血流状态，用、后者探测解剖结构，所以能在诊断瓣口与血管狭窄、瓣膜关闭不全及先天性间隔缺损所致的分流方面取得良好的效果。
超声机器原理介绍ppt课件
二、作用间隔〔探测深度〕(P)
• 1．定义：
• 超声诊断仪图象能显示的被测介质最大深度。
• 2．相关要素：
• (1)任务频率
•
任务频率↓→作用间隔↑，但受分辨力限制。
• ∵I=I0e-2αX , α=βf , ∴ f↓→衰减趋缓。
• (2)接纳灵敏度
•
接纳灵敏度↑→作用间隔↑，但受噪声限制。
• (3)发射功率
机械扇形扫描方式
• 体腔内机械扇形扫描
• 腔内扫描比体表扫描能把换能器更接近被扫描的器官， 从而可防止皮肤、脂肪、骨骼和肺等中间介质对超声波 的较大衰减作用。并可用较高的超声频率 〔5~10MHz〕，从而可获得高的图象分辨率。
• 经食道扇形扫描
• 经阴道扇形扫描
• 机械径向扫描方式
• 向扫描的超声换能器作360o旋转运动，整个旋转中， 换能器作发射和接纳任务，因此可获得以换能器为中心 的圆形切面图像。
• 1．定义：
• 每秒钟反复发射超声脉冲的次数。 • 2.与其它参数的关系： • ① 最大探测间隔Dmax ，和探测深度P
•
Dmax＜c·T/2＝c/2Fc
• 式中：T=1/Fc——两次发射间的时间
• •
而： 故：
P＜Dmax Fc↓→Dmax↑→P↑
矛盾， 酌情选取
• ② 帧频F，或线密度dL
•
Fc↓ →F↓, 或dL↓
• ⑴定义：
•
电机经过传动机构带动换能晶片作机械运动，
• 构成不同方向或位置的声线，实现扫查。
• ⑵配合技术：
• ①位置检测：
•
正弦电位器或旋转变压器，检测晶片瞬时
位
• 置，控制显示扫描与探头扫查同步。
脉冲回波技术原理
诊断超声成像§6.1 概述现代医学影像设备可分为两大类，即医学影像诊断设备和医学影像治疗设备。
医学影像诊断设备主要有几种类型：①X线成像；②磁共振成像（MRI）（电磁波）；③超声成像（超声波）；④核医学成像（γ射线）；⑤热成像；⑥光学成像（医用内窥镜成像）。
超声成像设备分为利用超声回波的超声诊断仪和利用超声透射的超声计算机体层两大类。
目前医学领域使用的诊断超声回波设备主要包括A（幅度显示）型、B（亮度显示）型、M（运动显示）型和多普勒超声诊断仪。
A、B型仪器主要给出探查区域内有关解剖结构和组织特性的信息；而M超反映体内运动界面的动态变化；多普勒超声仪器反映血液流动的动态变化，可实现各种血流参量的测量，是近年来广泛应用的又一种超声技术。
A超是最早的超声诊断仪器。
而B型仪器是目前最普遍使用的诊断设备，它常与A、M型和多普勒系统复合，并带有心音、心电等生理信息测量和显示功能。
因而，B型仪器也是目前最昂贵的超声诊断仪器之一。
A型显示的是反射界面深度与反射回波振幅，故A型又称幅度调制型。
B型显示是用亮度调制来显示回波脉冲幅度，反射强，光点亮，反射弱，光点暗。
M型是一种运动显示方式。
M型同样以亮度的强弱来表示回声信号强弱，但将声束路径上不同深度的回波幅度亮度调制图形沿横轴慢慢展开。
这样，对于一稳定的界面，回声显示为一直线；但对于一运动界面，回声显示为曲线，曲线表示了界面运动轨迹。
M型常用于心脏运动的探查，故又称脉冲回波超声心动图仪。
§6.2 超声脉冲回声技术超声脉冲回声技术是目前医学超声诊断仪中广泛应用的技术，已形成了A超、M超、B超三大类诊断仪。
它利用脉冲发射原理，检测生物组织器官声学界面的反射特性。
20世纪30年代中期这一原理的应用已取代了透射法超声诊断。
20世纪50年代中期利用此原理的A型超声诊断仪获得了推广应用，同时发展了M型超声心动仪的诊断原理。
20世纪60年代中期以此原理发展了B型超声成像技术，新兴的B 型超声显像诊断仪带动了超声诊断技术的蓬勃发展。
超声诊断的基础和原理
超声诊断的基础和原理计算机技术、电子技术高速发展背景下，超声成像技术取得了一定成果，由于其具有经济实用，快速，诊断效率高等优点，现已广泛应用于临床。
那么超声诊断基础与原理是什么呢，下面对超声诊断知识开展科普。
1.超声诊断原理是什么？超声诊断原理可总结为“脉冲-回波”原理，即利用超声探头发射出脉冲超声后，在组织器官界面生成反射、散射信号，在脉冲期间由探头接收回波信号，并利用特定仪器计算声束轴线各界面反射深度及回声强度，开展灰阶编码操作，生成超声信息线，收集多条信息线即可生成灰阶图像。
总结如下：①超声波为成像载体：超声波是指振动频率＞20000Hz的机械波，存在直线传播性，且具有反射、散射、折射、绕射、衰减等特性。
②发射超声波：高频交变电场作用下，超声探头内压电晶体可出现振动，而振动频率＞20000Hz即可生成超声波，探头发射超声波后，可以脉冲方式向人体内发射[1]。
③传播超声波：超声具有束射性，及进入人体后遇到不同器官、组织可发生反射、散射，出现回博信号，而回声强度与界面声阻抗差有关。
④接收超声波：回声信号作用于超声探头中压电晶体后，可在表面生成微弱电信号，而探头接收回声信号后，可转为电信号。
⑤处理信号及成像：收集电信号经超声仪放大、处理后，依据信号强弱进行编码，可在显示器内生成二维图像。
⑥分析声像图：基于临床资料观察声像图，有利于诊断疾病。
2.超声诊断基础是什么？2.1超声诊断仪目前临床应用超声诊断仪类型众多，构成基本类似，主要由控制电路、信号处理电路、换能器、图像处理器、发射或接收电路、图像输出器、电源等构成。
其中控制电路可生成各类时序信号，能够协调电路工作，还可监测系统运行情况；信号处理电路可对发射信号（如有序发射各类信号）与接收信号（如放大、降噪处理等）进行处理；换能器即人们常说的探头，可进行电/声转换，发现电脉冲驱动生成声波后向特定诊断位置进行发射，而人体反射回波又可经换能器作用转为电信号；图像处理器可依据成像算法重构人体图像；发射或接收电路能够控制换能器工作方案，动态聚集各类技术，以完成电路控制；图像输出器具有显示、打印、存储、记录、传输图文作用；电源可为超声诊断器械提供电能。
超声脉冲回波成像的基本原理
超声脉冲回波成像的基本原理超声脉冲回波成像（简称：超声回波成像，缩写为USPW）是一种无创的检查方式，可以提供快速、无损的图像信息。
这种技术是通过发射超声波来获取临床信息，超声波通过把能量传输到检查组织中，以记录声音、压力和温度等物理性相关特性，最终将物理信息转换成图像，以便医生查看并诊断。
超声回波成像从基础原理上来讲，是一种非常简单有效的基于物理原理，使用超声波发射能量，然后经过传输和反射，最终被接收和处理此类能量，并将它转变成电脉冲的原理。
超声回波成像的检查分为数张图像，每一张图像代表不同的深度，当超声波接收到物体反射的能量时，以及物体反射波能量的信号强度比被称为回声”，此信号强度信息最终由计算机及其系统将显示在屏幕上，从而可以得到图像表示的信息。
超声回波成像的主要优势在于它的简便快捷：可以用于实时图像检测，没有聚焦和增益调节，并且能够提供多个平面的多层次的三维图像显示。
其次，超声回波成像的有效性高，能够测量深度处的细节信息，可以提供类似X射线检查的信息，而且是无损的。
此外，超声回波成像采用非接触技术，可以检查脊柱、关节以及深部组织，如肝脏、胰腺、腹膜、膀胱、脊髓和男性生殖器等，以检查病变情况，可以实现精确诊断。
超声回波成像的原理非常复杂，要求使用者拥有较高程度的物理知识和数学基础知识，才能够完全理解这一领域的技术原理，使用者还需要熟悉超声术语、波形特性，以及操作设备的基本原理等。
为此，在进行超声回波成像检查前，应当学习并掌握相关的基本原理，以便操作正确、安全，并能够对诊断所拍摄的图像正确解读，为临床提供更为专业的医疗服务。
总而言之，超声脉冲回波成像是一种相当有效的医学检查方法，它可以提供无损、快速的图像信息，它的基本原理是通过发射超声波，使波在物体内部传播，并被反射回来，最终被接收和转换成电脉冲，从而获得图像信息。
掌握基本原理，操作正确安全，有助于为临床提供准确可靠的医学诊断所需的图像信息。
超声脉冲回波成像的基本原理
超声脉冲回波成像的基本原理
1 超声脉冲回波成像
超声脉冲回波成像（Ultrasound Pulse Echo Imaging）是一种基于声学的无损检测技术，它可以根据发射的探头发出的超声脉冲的反射，用声波回波的形式来测量一个物体的表面和内部结构，有效地解决一些不能使用其他形式检测技术无法检测的问题。
这种成像技术的重要性逐渐受到重视，现在广泛应用于医疗实践和电子制造行业。
超声脉冲回波成像的基本原理是利用高频超声脉冲在物体表面或内部传播，并根据声波回波的来源、强度和速度等特点，来获取物体内部结构和表面信息。
具体来说，在每一次超声脉冲检测中，探头会以特定的频率发出超声脉冲，然后接收这些脉冲通过物体表面或内部时的反射回波，并将这些信息处理成可读的图像数据，同时还能够获取物体的定位信息。
这样，超声脉冲回波成像就可以用来准确测量物体的表面和内部结构，并且还可以在很大程度上减少对检测的影响，从而为后续的检测提供更多的有效数据。
此外，超声脉冲回波成像还有个特别优点：它可以检测出普通可视光光学检测技术不能检测到的内部结构或形状。
例如，它能够检测出三维物体内部的深部位移，这对工业精密检测很有帮助。
另外，它还可以进行探伤检测，比如在飞机维修和形状研究中，它可以检测机翼的内部结构，有助于预防可能会发生的损坏。
总之，超声脉冲回波成像技术拥有非常强大的检测能力，可以帮
助我们更好地了解物体的内部结构，准确探测出形状和表面上的变化，从而实现对物体的完整可靠检测。
简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理
# 简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理超声波传感器是一种利用超声波进行测距、检测和定位的设备。
而脉冲回波式超声波传感器是其中一种常见的类型，它使用脉冲超声波来进行测量。
本文将从深度和广度两个方面探讨脉冲回波式超声波传感器的工作原理，帮助读者更全面地理解这一技术。
## 1. 脉冲回波式超声波传感器的基本原理脉冲回波式超声波传感器通过发送超声波脉冲，并测量其被目标物体反射回来的时间来计算距离。
其基本原理可概括为以下几个步骤：1. 发送超声波脉冲：传感器发送一个短脉冲的超声波信号。
2. 脉冲被目标物体反射：超声波脉冲遇到目标物体，被其表面反射回传感器。
3. 接收反射脉冲：传感器接收到目标物体反射回来的超声波脉冲。
4. 计算距离：通过测量发送和接收脉冲之间的时间间隔，传感器可以计算出目标物体与传感器之间的距离。
## 2. 脉冲回波式超声波传感器的工作原理深入解析脉冲回波式超声波传感器的工作原理可以进一步深入理解为以下几个方面：- 声速的影响：超声波在空气中传播的速度约为343米/秒，而在其它介质中的传播速度会有所不同，因此在实际应用中需要考虑介质对声速的影响。
- 脉冲的宽度和频率：超声波脉冲的宽度和频率会影响测量精度和测距范围，通常会根据实际需求进行选择和调整。
- 温度的影响：由于声速与温度有关，温度的变化会对超声波传感器的测量精度产生影响，因此需要考虑温度补偿的方法。
## 3. 脉冲回波式超声波传感器在实际应用中的广泛应用脉冲回波式超声波传感器在工业、汽车、机器人等领域有着广泛的应用，例如在机器人导航、自动泊车、障碍物检测等方面发挥着重要作用。
其优点包括测距精度高、非接触测量、适用于各种环境等。
## 4. 总结与思考脉冲回波式超声波传感器作为一种重要的传感器技术，在工业自动化、智能驾驶等领域有着广泛的应用前景。
通过本文的介绍，读者可以更深入地了解脉冲回波式超声波传感器的工作原理和应用，并对其在实际生产中的应用进行更加全面的思考。
超声诊断的应用原理是什么
超声诊断的应用原理是什么1. 什么是超声诊断超声诊断是一种常用的医学影像技术，通过使用超声波和计算机图像处理技术，实现对人体内部结构和器官的诊断。
它是一种无创、无辐射、安全可靠的影像诊断方法，广泛应用于临床医学领域。
2. 超声诊断的原理超声波通过回声的形式来产生图像，其原理是利用人体组织对超声波的反射和散射进行成像。
超声波在不同组织间的传播速度和组织对超声波的回声反射程度不同，从而形成不同的灰度图像。
3. 超声诊断的应用原理超声诊断应用了以下原理：3.1 脉冲回波技术超声诊断采用了脉冲回波技术，即发送超声波信号后，接收回波信号并进行处理。
这种技术可以测量回波的时间延迟，从而确定回波信号与发送信号的距离，进而得出被测物体的位置和形状信息。
3.2 声速超声波在各种组织中的传播速度是不同的，这是超声诊断的关键。
通过测量超声波传播的时间延迟，结合了已知的声速来计算出被测组织的距离。
3.3 超声波的散射和吸收超声波在组织中会发生散射和吸收。
组织中存在的密度差异和界面会导致超声波的散射，从而产生回波信号。
同时，超声波也会在组织中发生吸收，吸收程度与组织的性质相关。
通过对超声波回波信号的分析和处理，可以获得组织的形态和结构信息。
3.4 多普勒效应超声诊断中同时应用了多普勒效应，用于检测和测量流体运动。
多普勒效应是指当超声波与运动物体相互作用时，超声波的频率会发生变化。
通过测量超声波的频率变化，可以得到血流速度等相关信息。
4. 超声诊断的优势和局限性超声诊断具有以下优势：•无创：超声波具有穿透性，不需要切开皮肤，减少了感染的风险。
•无辐射：与X射线、CT等影像技术相比，超声波没有辐射，不会对人体产生伤害。
•安全可靠：超声波诊断无特殊的禁忌症，适用于各种人群。
•实时性：超声波成像快速，可实时观察和评估器官的运动和功能。
然而，超声诊断也存在一些局限性：•对于骨骼和气体等组织的成像效果较差。
•图像质量受到操作者的技术水平和体内结构的影响。
医用超声技术的原理与方法
医用超声技术的原理与方法医用超声技术是一种常用的无损检测方法，它以声波为探测手段，通过外部激励，将高频声波传入被检测物体内部，通过接收器接收物体反射回来的声波信号，再进行信号处理和成像，使医生可以对人体内部进行无创、无痛的诊断。
医用超声技术的原理医用超声技术的原理基于脉冲回波原理。
当超声波穿过一个物体时，如果它遇到了不同介质或不同密度的各种结构，它的速度和方向将发生变化。
当超声波遇到这些结构时，它会发生折射、反射、散射和衍射现象，这些现象会产生一系列的回波信号。
回波信号是被检测物体的内部结构所反射回来的超声波信号，这些信号被接收器接收后，通过信号处理和成像，就可以得到人体内部的影像。
在医用超声技术中，回波信号是由人体组织及器官的声阻抗差异所产生的，这其中测量重点是超声波在人体内传播的速度、强度与反射率不同而产生的电信号，这些信号被接收、处理和计算后形成超声影像。
医用超声技术的方法医用超声技术最初是用来检查囊肿、肿瘤等疾病的，但随着技术的不断发展，它现在已经成为一种全面、多功能的诊断技术。
下面是医用超声技术常见的方法：1.超声心动图检查：超声心动图检查可以观察心脏的大小、形状、结构和运动情况，对于评估心脏功能异常有很高的价值。
它在心血管疾病的诊断和治疗方面有着广泛的应用。
2.超声诊断妇科疾病：超声波可以穿过人体，检测子宫和卵巢的大小、形状、内部结构和血流情况。
它广泛应用于妊娠检查、宫颈癌筛查和妇科肿瘤等疾病的诊断。
3.超声波检查腹部器官：超声波可以检测腹部器官的大小、形状、内部结构和血流情况，并且能够检测结石、囊肿等疾病。
常常用于检查肝脏、胆囊、胰腺、肾脏等器官的疾病。
4.超声波检查血管：超声波可以通过检查血流情况来评估血管疾病。
它可以观察血管是否狭窄、血栓形成和动脉粥样硬化等疾病的情况。
总体来说，医用超声技术现已成为一种非常重要的检查手段，它能够帮助医生对病情进行全面的评估，对于人体内部器官和结构的检测具有高效、无创、简单、安全等优点。
医用b超仪原理
医用b超仪原理医用B超仪是一种常见的医疗设备，其原理是利用超声波的传播和回波来获取人体内部器官的信息。
通过这种非侵入性的检查方法，医生可以观察到患者的器官结构和功能，以帮助诊断疾病。
医用B超仪的工作原理可以简单地描述为：B超仪通过发送超声波脉冲进入人体，这些超声波脉冲会在不同组织之间发生反射和传播。
当超声波遇到不同密度的组织边界时，一部分能量会被反射回来，这些反射波就是回波。
B超仪通过接收和分析这些回波，可以绘制出人体内部的图像。
医用B超仪的超声波是由一个称为压电晶体的装置产生的。
当电压施加到压电晶体上时，它会发生机械振动，产生超声波。
这些超声波通过探头传播到患者的身体内部。
超声波在组织内的传播速度取决于组织的密度和弹性。
当超声波遇到组织边界时，一部分能量会被反射回来，这些回波被探头接收到并转换为电信号。
这些电信号经过放大和处理后，通过计算机算法生成图像。
医用B超仪的探头由许多小的晶体组成，每个晶体都可以发送和接收超声波。
这些晶体通过探头的移动和旋转，可以在患者的身体内部获取不同角度和深度的图像。
医用B超仪的图像分为不同的灰度级别，每个灰度级代表不同的组织密度。
医生可以通过观察图像的亮度和形状来判断组织的状态和异常。
例如，肿瘤通常会在图像中显示为深色区域。
医用B超仪的应用非常广泛，可以用于检查各种器官，如肝脏、肾脏、心脏、乳房等。
它还可以用于妇科检查，监测胎儿的发育和位置。
医用B超仪是一种非侵入性的诊断工具，通过超声波的传播和回波来获取人体内部器官的信息。
它在医疗领域发挥着重要的作用，帮助医生诊断和治疗疾病。
超声波超声诊断仪的物理原理课件
医学影像诊断
超声诊断仪能够利用超声波的反射和 传播特性，生成人体内部结构的二维 或三维图像，为医生提供直观、准确 的诊断根据。
超声诊断仪广泛应用于腹部、心脏、 妇产科、浅表器官、肌肉骨骼系统等 部位的检测，尤其在心血管和妇产科 领域具有不可替代的作用。
生物组织定征
超声波在生物组织中的传播特性会受到组织密度、弹性、声速等参数的影响，因 此可以通过分析超声波的传播特性，对生物组织进行定征和分类。
超声波的安全标准与限制
暴露时间和强度限制
为了确保安全，国际和国内均有相应的超声波暴露时间和强度限 制标准。
功率密度限制
功率密度是衡量超声波强度的指标，也有相应的安全限制标准。
频率选择
不同频率的超声波对组织的影响不同，选择合适的频率也是确保安 全的重要因素。
超声波的防护措施与注意事项
防护眼镜和手套
THANKS
感谢您的观看
产生散射的现象，散射会使超声波的传播方向产生变化，能量逐渐减弱。
02
超声诊断仪的工作 原理
超声探头的结构与工作原理
01
02
03
压电效应
超声探头利用压电晶体产 生超声波，通过施加电压 使晶体产生形变，从而发 射超声波。
聚焦与波束成形
探头通常采用聚焦设计， 将超声波束聚焦到需要检 测的部位，以提高成像分 辨率。
未来超声诊断技术的发展趋势与展望
发展趋势
未来超声诊断技术的发展趋势将更加重 视高分辨率、高灵敏度、高自动化和智 能化等方面的发展。同时，随着医疗技 术的不断进步和应用需求的不断增长， 超声诊断技术的应用范围也将不断扩大 。
VS
展望
未来，随着人工智能、大数据等技术的不 断发展，超声诊断技术有望实现更加精准 、快速、自动化的诊断。同时，随着人们 对健康需求的不断提高，超声诊断技术也 将在预防医学、个性化医疗等方面发挥更 加重要的作用。
答医用超声波仪通过超声波的反射和回波生成人体内部器官和组织的像常用于诊断和监测多种疾病
答医用超声波仪通过超声波的反射和回波生成人体内部器官和组织的像常用于诊断和监测多种疾病医用超声波仪是一种常用于诊断和监测多种疾病的医疗设备。
它通过超声波的反射和回波生成人体内部器官和组织的影像，为医生提供了重要的信息。
本文将介绍医用超声波仪的原理、应用和优势。
一、原理医用超声波仪主要依靠超声波的声波特性，通过人体组织器官对超声波的反射和回波来生成影像。
超声波是一种高频声波，其频率通常在1MHz至20MHz之间。
当超声波传输到人体内部时，它会与组织器官进行交互作用，一部分超声波会被组织器官吸收，一部分会被反射回来，形成回波。
超声波仪接收到这些回波后，通过信号处理和图像重建算法，将其转化为图像，显示在超声波仪的屏幕上。
二、应用医用超声波仪在临床上有着广泛的应用。
它可以用于检查和评估多种疾病，如心脏病、肝脏病、肾脏病、妊娠等。
具体的应用包括但不限于以下几个方面：1. 心脏超声波检查：医用超声波仪可以用于检查心脏的结构和功能，评估心脏病的类型和严重程度。
通过超声波成像，医生可以观察到心脏的大小、壁厚、瓣膜活动等指标，从而作出准确的诊断。
2. 腹部超声波检查：医用超声波仪可以用于检查腹部器官，包括肝脏、胰腺、肾脏、脾脏等。
通过超声波成像，医生可以发现和评估肿瘤、结石、囊肿等异常情况，帮助指导后续的治疗方案。
3. 妇科超声波检查：医用超声波仪可以用于妇科疾病的诊断和监测，如子宫肌瘤、卵巢囊肿、妊娠等。
通过超声波成像，医生可以直观地观察到子宫和卵巢的大小、形态、血流等情况，从而作出准确的诊断。
4. 血管超声波检查：医用超声波仪可以用于检查血管病变，如动脉粥样硬化、血栓形成等。
通过超声波成像，医生可以观察到血管壁的厚度、血流速度、血栓形成等指标，帮助判断血管的健康状况。
三、优势与其他诊断方法相比，医用超声波仪具有以下几个优势：1. 安全无创：医用超声波检查不需要使用放射线或进行切割手术，对患者没有任何伤害和不适感，非常安全无创。
医学超声原理 第十讲 脉冲回波式超声诊断仪
▪ 由于没有机械运动部分，主要优点是耐用；
两种主要的扫描方式
两种主要的扫描方式
超声波扫描方式—电子扫描型超声波诊断装置
脉冲回波式成像系统
❖基本工作过程 ❖脉冲反射法是把探头放在人体表面，由探
头前部的压电晶体振子向体内发射超声波 脉冲，再把从人体组织界面反射回来的超 声脉冲，用同一个压电振子接收、放大、 检波后显示在示波器上。
❖ 原理 利用脉冲反射原理，向人体内发射超声波，几
乎以相同的速度在体内传播。超声波碰到声阻抗 不同的组织界面时，有一部分反射到超声探头上， 回波被振子所接收。 ❖ 超声在体内传播的三种情况
▪ 超声脉冲波通过腹壁后，到达组织表面； ▪ 体内组织前壁反射一部分超声波脉冲；同样，经过一定时间到达
体内组织后壁时也反射一部分超声； ▪ 衰减后的超声波朝体内部前进，当到达体内硬组织表面时，在这
一、超声设备概述
2.以获取信息的空间分类 一维信息设备， 如Ａ型、Ｍ型。
二维信息设备， 如扇形扫查Ｂ型、线性扫查Ｂ型、凸阵 扫查Ｂ型等。
三维信息设备， 即立体超声设备。 3.按超声波形分类 连续波超声设备， 如连续波超声多普勒血流仪。
脉冲波超声设备 ， 如Ａ型、Ｍ型、Ｂ型超声诊断仪。
一、超声设备概述
▪ (2)超声波在人体内大多数软组织中传播速度相差不大，超声波在 人体组织中传播的声速，除气质性脏器和骨组织外，几乎都在 1540m/s左右，声速在决定声特性阻抗 (R=PC)以及回波测距精度 上是一个重要因素。
▪ (3)超声波在人体传播途中，遇到组织不均匀界 面 时 (声 特性阻抗 不同 )就会产生反射。从人体组织的界面反射系数表可知，大部分 软组织的声特性阻抗差异不是很大的，故只有小部分声能反射回 来，而大部分声能穿过界面继续向前传播，遇到第二个界面时， 又产生反射并仍有大部分声能透过第二个界面继续前进。 回波虽然很小，但是仍能检测出来。
医学超声成像的基本原理
3．临床要求
腹部：20cm， 眼部：10cm
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。
线阵
Fs
P
N
可见：P、N、F三者之积是常数，若要提高一个， 必须以减小其它两个为代价。
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。
一般说来，纵向分辨力总是优于横向分辨力
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。 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-2α X , α =β f , ∴ 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. CRT信号及显示屏各轴的意义
B式显示 水平（X） 垂直（Y） 亮度（Z）
CRT各控制轴信号
显示屏各轴意义
横向位置信号
横向位置
纵向位置信号 纵向位置
回波脉冲信号
回波脉冲幅度
4. 适用部位 眼球、甲状腺、纵隔、心脏、乳房、肝脏、胆囊、 胰腺、脾脏、肾脏、旁胱、精囊、睾丸、前列腺、 卵巢、子宫、胎儿
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。
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脉冲回波式成像系统---A超(Amplidute Modulation)
扫描电路（锯齿波发生器） 属于直线扫描距离显示，具体要求为：
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脉冲回波式成像系统---A超(Amplidute Modulation)
原理 利用脉冲反射原理，向人体内发射超声波，几
乎以相同的速度在体内传播。超声波碰到声阻抗 不同的组织界面时，有一部分反射到超声探头上， 回波被振子所接收。 超声在体内传播的三种情况
超声脉冲波通过腹壁后，到达组织表面； 体内组织前壁反射一部分超声波脉冲；同样，经过一定时间到达
问题
在对圆形反射体进行直线扫描时，断层像在入射角大 的一侧，存在明显因反射波造成的缺陷。
解决办法
用以下几种扫描方式
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超声波扫描方式
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超声波扫描方式—电子扫描型超声波诊断装置
电子扫描型超声波诊断装置
把探头固定，用电子开关控制超声波束扫描。在一条 线上配置多个振子。加在各振子上的信号用电子开关 控制，可以任意做成直线扫描、扇形扫描、复合扫描 等方式，从而易于实现实时描绘。
本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基 本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性， 如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程 序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配 技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本 科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及 工程技术工作者参考。
本讲主要内容
一
超声设备概述
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第十讲 脉冲回波式超声诊断仪
与本PPT配套的指定C教ompa材ny
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目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是 从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本 科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的 主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理 基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断 原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超 声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练 习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并 提高分析解决问题的能力。为配合双语教学， 本书保留了关键专业词汇的中英文对照。
优点
由于没有机械运动部分，主要优点是耐用；
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两种主要的扫描方式
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两种主要的扫描方式
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超声波扫描方式—电子扫描型超声波诊断装置
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脉冲回波式成像系统
基本工作过程 脉冲反射法是把探头放在人体表面，由探
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脉冲回波式成像系统---A超(Amplidute Modulation)
延时电路
延时电路的延迟时间是可变的，通常采用单稳态电路。 该电路的作用
例如：某些恶性肿瘤的传播速度比较高
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声速不同引起的图像伪差
二、超声成像的物理基础---超声在人体的反射、折射、散射
与衍射
声压反射系数公式：
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三、脉冲回波式成像系统
超声成像系统类型1
M超
脉冲回波式成像系统
B
超 A超
C超
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三、脉冲回波式成像系统
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图5-1 脉冲波的含义
思考题：该超声成像系统为什么需要脉冲波？连续波可以吗 ？
超声波扫描方式
扫描方式问题的重要性
超声诊断方法中，发射超声脉冲的探头移动方式(超声 波束运动方式)不同，即根据扫描方法的不同，而获得 的断层象也不同。超声束对于生物体内组织反射面入 射角的不同，对反射图象的形成影响很大。
(3)超声波在人体传播途中，遇到组织不均匀界 面 时 (声 特性阻抗 不同 )就会产生反射。从人体组织的界面反射系数表可知，大部分 软组织的声特性阻抗差异不是很大的，故只有小部分声能反射回 来，而大部分声能穿过界面继续向前传播，遇到第二个界面时， 又产生反射并仍有大部分声能透过第二个界面继续前进。 回波虽然很小，但是仍能检测出来。
超声脉冲反射法能在医用超声仪中应用主要原因:
(1)超声波在人体内传播速度比较慢，在发射完仅几微秒的超声脉 冲后，随着超声波在人体内的传播，大约有几百微秒的时间可以 用来接收、放大和处理回波信号。
(2)超声波在人体内大多数软组织中传播速度相差不大，超声波在 人体组织中传播的声速，除气质性脏器和骨组织外，几乎都在 1540m/s左右，声速在决定声特性阻抗 (R=PC)以及回波测距精度 上是一个重要因素。
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一、超声设备概述
2.以获取信息的空间分类 一维信息设备， 如Ａ型、Ｍ型。 二维信息设备， 如扇形扫查Ｂ型、线性扫查Ｂ型、凸阵 扫查Ｂ型等。 三维信息设备， 即立体超声设备。 3.按超声波形分类 连续波超声设备， 如连续波超声多普勒血流仪。 脉冲波超声设备 ， 如Ａ型、Ｍ型、Ｂ型超声诊断仪。
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二、超声成像的物理基础---超声在人体的衰减
衰减现象
超声在人体组织中传播时，声强会随传播距离的增加而减小
衰减因素
第一类是由于声束本身的扩散以及由于反射、散射等原因造成的声强度减弱 第二类衰减是由于介质的吸收引起的。它使声能转化成其他形式的能量（例
如热能）
解决衰减的办法
脉冲回波式成像系统---A超(Amplidute Modulation)
超声回波信号与时间的关系
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脉冲回波式成像系统---A超(Amplidute Modulation)
由触发信号发生器 (同步 电路) 高频间歇振荡器 (发射电路 ) 探头 ( 超 声 换 能器 ) 接收电路 (包括高频放大器、检波器、视频放
超声诊断仪器中一般都要设计一个深度补偿电路，或叫做时间增益控制电路
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二、超声成像的物理基础---超声在人体的传播速度
反射超声成像系统中的一个基本假设
超声在人体的传播速度是一样的，实际：除软组织外差异≤5%
不利影响：会使波速产生失真或偏移，从而带来附加的误 差
有利利用：在研究组织断面中传播速度的不同分布，包含 了有用信息
扫描电路------足够扫描的时间
扫描线的全长所代表的深度，由扫描持续时间决定。 最大的扫描持续时间应与仪器的最大探测深度相适应， 以保证在仪器探测深度内的目标回波均能显示出来。
扫描电路------较短的恢复时间
:扫描电路在休止期间应很快恢复 到 稳 定 状态，以保 证每次产生的扫描电压都相等。
本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基 本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性， 如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程 序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配 技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本 科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及 工程技术工作者参考。
脉冲回波式成像系统---A超(Amplidute Modulation)
头前部的压电晶体振子向体内发射超声波 脉冲，再把从人体组织界面反射回来的超 声脉冲，用同一个压电振子接收、放大、 检波后显示在示波器上。
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脉冲回波式成像系统
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A超演示
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与本PPT配套的指定教材
目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是 从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本 科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的 主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理 基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断 原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超 声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练 习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并 提高分析解决问题的能力。为配合双语教学， 本书保留了关键专业词汇的中英文对照。
A超基本介绍
A超是超声设备中最基本的形式。 它采用幅度调制型的显示方式， 以锯齿电压去调制示波管水平偏转板上的电压，使得
示波管水平方向显示出代表超声探测深度的时间基线; 以接收到的反射信号去调制示波管垂直偏转板上的电
压，使示波屏垂直方向以波的形式显示出代表反射信 号强弱的回声图。 根据回声图的形态、数值大小及分布情况来判断人体 脏器位置和病变的性质。 它适应于医学各科的检查，广泛用于肝、胆、肾、眼、 子宫、颅脑等疾病的诊断和肿瘤性质的鉴别。
直线性好 扫描线有足够的一长度 足够的扫描持续时间 恢复时间短
触发信号和扫描电压的对应关系如a图 (a),(b)所示
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脉冲回波式成像系统---A超(Amplidute Modulation)
扫描电路------直线性
为了使扫描线每单位长度所代表的距离相等，从而减小测距的误 差，要求锯齿电压 (即扫描电压 )应该有良好的直线性
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与本PPT配套的指定教材
目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是 从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本 科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的 主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理 基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断 原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超 声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练 习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并 提高分析解决问题的能力。为配合双语教学， 本书保留了关键专业词汇的中英文对照。
大器 ) 时标电路、锯齿波发生器、显示器等
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a.A超原理框图
b.A超各级波形图
脉冲回波式成像系统---A超(Amplidute Modulation) 由触发信号发生器 (同步电路)