三维超声图像的获取方法研究
三维超声成像的原理与应用
三维超声成像的原理与应用三维超声成像（3D ultrasound imaging）是一种利用超声波技术以非侵入性方式对人体内部进行立体成像的方法。
它通过将多个二维超声图像进行处理和重建，得到一个具有深度信息的三维图像。
三维超声成像的原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 发送超声波：系统通过超声探头向目标区域发送高频超声波。
超声波会在组织中传播，并在遇到组织的不同界面时发生反射、散射或传递。
2. 接收反射信号：超声探头接收到被反射回来的超声波信号，并将其转换成电子信号。
3. 信号处理：接收到的电子信号经过放大、滤波等处理，以便提高信号质量和可视化效果。
4. 三维重建：通过多普勒成像技术，系统能够获取到目标区域内不同深度处的超声波信号。
对这些信号进行处理和计算，便可将多个二维图像重建为一个立体的三维图像。
这种重建方式可以通过体素的堆叠或扫描来实现。
三维超声成像技术在医学领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 产科领域：三维超声成像可以提供全面而详细的胎儿图像，有助于检测先天性缺陷、评估胎儿的生长发育情况，并可以在手术前对胎儿进行评估和规划。
2. 乳腺疾病诊断：三维超声成像可以提供更准确和详细的乳腺图像，有助于乳腺肿块的检测、评估和定位。
它可以帮助医生确定肿块的性质（良性还是恶性）以及乳腺癌的分期。
3. 心血管疾病诊断：三维超声成像可用于评估心脏结构和功能。
它可以提供三维心脏图像，帮助医生检测心脏病变、评估心脏功能和血流动力学。
4. 泌尿系统疾病诊断：三维超声成像可以用于评估肾脏、膀胱和前列腺等器官的结构和功能。
它可以检测结石、肿瘤、积水等疾病，并提供更准确的定位信息。
5. 骨科领域：三维超声成像可以辅助骨折的检测和评估，有助于确定骨折的位置和程度。
它也可以用于骨骼疾病的评估和手术导航。
除上述应用外，三维超声成像还可以用于其他领域，如肿瘤诊断、肝脏疾病、血管疾病等。
与其他成像技术相比，三维超声成像具有无创、无辐射、实时性和相对较低的成本等优势，因此在临床应用中得到了广泛的推广和应用。
医学超声调研报告
医学超声调研报告医学超声调研报告超声技术是一种通过声波在人体内部产生图像以诊断病变和监测器官功能的非侵入性检查方法。
随着科技的发展，超声技术得到了广泛的应用。
本次调研主要对医学超声技术进行了研究分析，以下为报告的主要内容。
一、医学超声技术的基本原理医学超声技术是通过超声波的传导和反射来获取人体内部器官的图像信息。
该技术利用超声波在物体内部的传播速度和反射特性，通过超声波的传入和接收，从而重构出图像。
超声波的特点是频率高、穿透力强、无辐射，因此被广泛用于医学诊断。
二、医学超声技术的应用领域1. 实时成像：医学超声技术可以实现实时成像，能够提供动态的图像信息，可以迅速观察和分析人体器官的结构和功能。
在临床上，实时成像常用于检测胎儿发育、心脏功能和肿瘤的观察等方面。
2. 血流成像：医学超声技术可以用来观察人体血管的内部结构和血流状态，可以帮助医生检测血管病变和血液循环的异常情况，为临床诊断提供重要的参考。
3. 彩色多普勒：彩色多普勒是医学超声技术的一种，它可以将血管中的血流速度和方向通过颜色编码的方式展示出来，从而帮助医生更直观地观察血流状态，准确判断血管病变。
4. 介入性超声：介入性超声是将超声技术与其他治疗或手术操作相结合，用于指导医生进行介入性操作。
通过实时成像和导航功能，医生可以准确地进行肿瘤穿刺、组织活检和介入手术等操纵。
三、医学超声技术的发展趋势1. 高频超声技术：高频超声技术可以提高图像的分辨率和清晰度，对于一些细微的病变或病理变化的观察具有重要意义。
2. 三维超声技术：三维超声技术可以从多个角度获取图像信息，重构出完整的三维结构，提供更全面的诊断信息。
3. 智能化技术应用：随着人工智能技术的发展，医学超声技术也开始应用智能化算法，实现自动化的图像分析和诊断，大大提高了工作效率和准确性。
结语：医学超声技术作为一种重要的无创检查方法，已经在临床医学中得到广泛应用。
随着技术的不断发展和创新，医学超声技术将具备更高的分辨率、更全面的诊断信息和更便捷的操作方式，将会为医生的诊断和治疗工作提供更多的帮助和支持。
超声波图像装置和使用超声波图像的三维图像显示方法
超声波图像装置和使用超声波图像的三维图像显示方法引言：超声波图像装置是一种重要的医疗设备，可用于产生及获取人体组织的超声波图像。
随着科技的进步，超声波图像不仅在医学领域得到广泛应用，还在工业、军事等领域发挥着重要作用。
本文将介绍超声波图像装置的工作原理，并探讨使用超声波图像进行三维图像显示的方法。
一、超声波图像装置的工作原理超声波图像装置主要由超声发射器、探头、接收器和信号处理器等组成。
其工作原理是通过超声波波束的发射、传播、接收和信号处理等步骤，生成人体组织的超声波图像。
1. 超声波发射超声波图像装置中的超声波发射器会产生高频的超声波脉冲，并将其转化为超声波波束。
这些超声波波束通过人体组织，并与组织中的不同组织结构相互作用。
2. 超声波传播超声波波束在传播过程中，会与组织中的界面、异物或其他异常结构相互作用。
根据不同组织的声阻抗差异，超声波会发生反射、折射、散射等现象。
这些现象会导致超声波出现干扰、衰减等现象。
3. 超声波接收当超声波波束传播与反射回超声波图像装置时，接收器会将其转化为电信号。
接收器在接收过程中，会选择性地接收特定频率的超声波信号，并将其转化为电信号。
4. 信号处理接收到的电信号会通过信号处理器进行滤波、放大、增强等处理。
信号处理的目的是增加图像的对比度、清晰度和细节，以更好地展示人体组织的信息。
二、使用超声波图像的三维图像显示方法超声波图像装置不仅可以生成二维图像，还可以通过一些方法生成更加直观、具有深度感的三维图像。
以下是几种常见的三维图像显示方法：1. 体表重建法体表重建法是一种基于体表轮廓和超声波能量反射的方法。
利用超声波图像装置获得的二维图像，结合计算机图像处理技术，可以将多个平面切片的超声波图像按照一定的距离和角度进行堆叠，形成一个体表三维模型。
2. 体数据重建法体数据重建法是一种通过超声波数据的体数据集进行三维图像显示的方法。
通过超声波图像装置采集到的多个切面图像，可以通过计算机算法将其融合成一个为体素矩阵的三维数据集，进而生成具有体细节的超声波三维图像。
三维超声成像综述_韩志会
文章编号：1006-6586(2011)07-0009-06 中图分类号：R445.1 文献标识码：A收稿日期：2011-07-01作者简介：韩志会，中国科技大学电子科学与技术系教授0 引言传统的B 型超声成像系统仅能提供人体某一断面的二维图像，具有一定的局限性[1~3]。
例如，临床医生要根据自己的临床经验对多幅二维图像在自己脑子里合成其三维结构，这个过程需要长时间的训练和相当熟练的B 超操作手法，这就给医生提出了很高的要求。
为了解决二维超声成像的不足，人们提出三维超声成像的概念。
三维超声成像具有图像显示直观、可以进行生物器官参数的精确测量，缩短医生诊断所需要的时间，提高诊断的准确性等优点。
此外，由于三维超声成像可以从任意角度观察被测物体，因此能够模拟手术。
由此可见，对3D 超声成像技术的研究解决了二维超声成像的一些不足，具有更高的临床应用价值[4~5]。
由于三维成像这些特点，三维成像的研究成为超声成像领域一个长期的热点。
经过了近半个世纪的研究[6~10]，人们已取得了一些进展。
但是由于传感器工艺水平的限制，电路规模庞大，成像算法复杂且耗时长，3D 图像不易显示等因素，目前的3D 超声成像技术仍有许多不足，比如成像系统不仅空间分辨率差，时间分辨率(即帧率)也非常低，不利于对运动器官(如心脏)的成像。
本文从成像仪器最主要的技术指标成像帧率和分辨率的角度，综述了当前3D 成像存在的问题以及当前的研究现状，并对基于有限衍射波的新的成像模式进行了介绍。
1 3D 超声成像原理及存在的问题用于三维成像的超声传感器也称为容积探头，它主要有两种[11][12]：机械扫描方式超声传感器、2D 超声传感器(图1)。
机械扫描方式是采用机械的方式来控制一维传感器的移动，从而获得各个切面的图像，然后将这些图像使用计算机和图像处理算法转换成3D 图像。
缺点是图像在移动方向的分辨率较低，同时由于采用了机械扫描的方式，用于实时成像比较困难。
三维超声成像的方法学Point-演示文稿
三维超声成像的方法学徐辉雄吕明德•徐辉雄先生，中山大学附属第一医院超声科副教授、硕士研究生导师；吕明德先生，教授、博士研究生导师。
2005年8月•三维超声成像是超声医学发展的重要方向之一，其方法学一般包括三维图像数据的采集、数据的处理、容积数据库的建立、三维图像的显示等步骤。
其中三维图像数据的采集是最基本的步骤，而三维图像的显示则是最终步骤。
三维图像数据的采集•三维图像数据的采集，就是要获得所感兴趣结构整个容积范围内的全部回声信息，即要获得感兴趣区一系列断面的信息。
•图像采集过程中最重要的两点是：•超声图像定位的易行性及数据采集的速度。
焦点问题则是如何将探头的方位信息与二维图像的灰阶或血流信息有机地整合在一起。
•因此，三维图像数据采集方法的特点是：一是采集一系列距离和角度相等的二维图像；••二是采集到的系列二维图像要包括整个感兴趣区，而不能有图像的缺失或遗漏。
不同的图像采集方法，实际上是利用了不同的方法来定位某一帧断面图像在容积数据库中的具体位置。
•维超声实际上是由一系列的二维图像经过处理形成的，而图像的采集又可以从任意角度进行，那么图像间的相对位置及角度就需要被精确地记录下来以避免产生伪像。
此外，为避免由于呼吸、心跳、患者的移动等因素造成的伪像，图像采集过程应非常迅速并有合适的门控手段。
•目前大多数图像采集方法类似于常规二维超声，即采集一系列相互分立的二维图像，形成一个三维数据库，通过某种计算方法来得到三维图像。
这就需要一个定位系统能准确地反映每一帧二维图像在三维容积中的准确位置，一般要求其距离分辨力达到0.5cm，角度分辨力达到0.5度。
常用的定位装置有步进马达（可为平行、旋转或扇形扫查的方式）或为某种传感装置(感受电磁场、声或光信号)。
随着高频超声的应用，对定位系统的精度要求也越来越高，这样才能获得高质量的三维图像。
此外，也有一些学者采用其它方法获取图像。
•图像采集过程中，已采集到的超声图像及其位置信号即刻存贮于计算机中，经处理后形成容积数据库。
三维超声成像技术的基本原理及操作步骤(精)
三维超声成像技术的基本原理及操作步骤 230031安徽合肥解放军 105医院罗福成1基本原理三维超声成像分为静态三维成像 (static three 2 dimensional imaging 和动态三维成像 (dynamic three 2dimensional imaging , 动态三维成像由于参考时间因素 (心动周期 , 用整体显像法重建感兴趣区域准实时活动的三维图像 , 则又称之为四维超声心动图。
静态与动态三维超声成像重建的原理基本相同。
111立体几何构成法该法将人体脏器假设为多个不同形态的几何体组合 , 需要大量的几何原型 , 因而对于描述人体复杂结构的三维形态并不完全适合 , 现已很少应用。
112表面轮廓提取法是将三维超声空间中一系列坐标点相互连接 , 形成若干简单直线来描述脏器的轮廓的方法 , 曾用于心脏表面的三维重建。
该技术所需计算机内存少 , 运动速度较快。
缺点是 :(1 需人工对脏器的组织结构勾边 , 既费时又受操作者主观因素的影响 ; (2 只能重建比较大的心脏结构 (如左、右心腔 , 不能对心瓣膜和腱索等细小结构进行三维重建 ; (3 不具灰阶特征 , 难以显示解剖细节 , 故未被临床采用。
113体元模型法 (votel mode 是目前最为理想的动态三维超声成像技术 , 可对结构的所有组织信息进行重建。
在体元模型法中 , 三维物体被划分成依次排列的小立方体 , 一个小立方体就是一个体元。
任一体元 (v 可用中心坐标 (x ,y ,z 确定 , 这里 x ,y , z 分别被假定为区间中的整数。
二维图像中最小单元为像素 , 三维图像中则为体素或体元 , 体元素可以认为是像素在三维空间的延伸。
与平面概念不同 , 体元素空间模型表示的是容积概念 , 与每个体元相对应的数 V (v 叫做“ 体元值” 或“ 体元容积” , 一定数目的体元按相应的空间位置排列即可构成三维立体图像。
三维超声成像是什么？
三维超声成像是什么？超声诊断是医院对相关疾病进行检查确诊的常用手段，三维超声成像，目前临床上的一种超声诊断新技术，为超声医学成像领域探讨的热点问题之一，相比二维超声，三维超声会对更多疾病信息进行了解，并可直观图像观察，精准测量病人器官组织的参数，诊断准确性更高，已在胎儿畸形、心脏疾病等的诊断方面展现出明显价值［1］。
本文对三维超声成像的概念、操作程序、相关疾病应用、临床优势等方面加以阐述，以增加人们对此技术的了解：一、三维超声成像的概念是什么？三维超声成像，即人们常说的立体图像，是一种三度空间成像，应用在检查诊断中能够将人体的解剖结构进行真实再现，其发展过程经历了静态三维、动态三维到实时三维的转变。
而三维超声成像原理，指的是对动态二维切面图进行持续采集，用计算机实施一系列操作处理，顺序法对人体器官组织三维图像排列、重组，主要过程、步骤为：原始图像采集、处理——三维图像重建、显示——三维图像分割、理解——图像三维显示，这其中，原始图像采集为三维成像初始步骤，同时也是最关键的步骤。
二、三维超声成像技术的种类、显示方法有哪些？在本质上，三维超声成像共有实时三维成像、三维重建成像两大类，其中的实时三维属于直接三维成像，在超声技术领域是一种新突破，无需通过电脑软件来进行三维重建；而三维重建为静态成像，同时也可在三维重建成像后高帧频回放，从而显示其动态三维成像。
而关于三维超声成像显示方法有两种，即表层显示方法、容积显示方法。
表层显示方法只会对表面轮廓、外形等显示器官外壳进行显示，无法将内部结构复杂的层次显示出来；容积显示法则不同于表层显示法，能够将被检测器官内部的结构显示出来，更加实用。
临床上亦有学者将三维超声成像显示方式分为透明成像、结构成像、表面成像三种，其中表面成像会呈现出外科视野，应用更为理想，可有效对胎儿心脏大体结构、卵圆孔瓣等精细结构予以显示。
三、三维超声成像的操作程序是什么？采集常规二维超声断面图像，例如心脏超声三维成像，于病人胸壁处固定探头，将此处作为轴心，机械驱动（会手动），顺时针（180°）旋转探头，图像平均每2°~5°获取一帧，经二维断面图采集后，于三维成像仪处传输，将所有二维断面图进行重建，获得越多的二维断面图帧，便越会提高三维重建图像质量。
三维超声成像的原理与应用
三维超声成像的原理与应用一、引言三维超声成像技术是一种通过超声波对物体进行扫描并生成三维图像的成像技术。
它在医学领域得到广泛应用，可以提供具有高分辨率和高对比度的图像，为医生提供更准确的诊断信息。
本文将介绍三维超声成像的原理和应用。
二、原理1.超声波的产生和传播–超声波是一种机械波，通过晶体或磁体中的电磁转换器产生，经过超声探头传到物体中，并通过转换器接收回来。
–超声波的频率通常在2-18 MHz之间，高频率可以提供高分辨率的图像。
2.超声波的反射和散射–超声波在物体中的传播过程中，会遇到不同组织的边界或结构，这些边界或结构会使超声波发生反射或散射。
–超声波的反射和散射信号可以被探头接收，并经过处理形成图像。
3.超声波的成像原理–超声波的成像原理主要是通过测量超声波的传播时间和强度来确定组织的位置和特性。
–通过测量超声波传播时间的差异，可以推断不同组织的深度。
–通过测量超声波的强度，可以获得组织的对比度信息。
三、应用1.临床应用–超声心动图•三维超声心动图可以提供更准确的心脏结构和功能信息，用于诊断心脏病变。
–产科超声•三维超声在产科领域可以提供更清晰的胎儿图像，用于胎儿畸形的检测和评估。
–肝脏超声•三维超声可以对肝脏进行全面的评估，包括肿瘤的检测和定位、肝血流动力学的评估等。
–乳腺超声•三维超声可以提供乳腺病变的更准确的形态、定位和大小信息，用于乳腺癌的早期诊断。
2.科研应用–细胞成像•三维超声可以在细胞水平上观察细胞的结构和功能，用于细胞生物学研究。
–动物模型研究•三维超声可以在动物模型中观察器官结构和功能的变化，用于研究疾病的发生和发展机制。
–肿瘤研究•三维超声可以对肿瘤进行全面的评估，包括体积测量、血流动力学分析等，用于肿瘤的研究和治疗监测。
3.工业应用–材料检测•三维超声可以对材料的密度、缺陷等进行评估，用于材料的质量控制。
–管道检测•三维超声可以对管道内部的泄漏、堵塞等问题进行检测，用于管道的维护和修复。
三维超声在临床中的应用研究进展
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三维超声的成像原理
第一章三维超声的成像原理宇宙空间包含有三个互相垂直的方向，即X、Y和Z方向。
单一方向只能描述一条直线，而任何两个垂直的方向都可以描述一个平面，三个互相垂直的方向则可以描述一个立体，它们相应提供空间的一维、二维和三维信息。
超声成像（Ultrasonic Imaging）是使用超声波的声成像。
在超声诊断仪中，有传递人体组织一维空间信息的A型、M型和D型；有传递人体组织二维空间信息的B型、C型、F型和CFM型（彩色血流图）；有传递人体组织三维空间信息的组织三维成像、血流三维成像和融合三维成像。
目前，所有三维成像都是以平面显示的方法显现成具有立体感的显示方式，这种方式被称为三维显示（3D-scope）。
第一节三维成像的原理及基本方法一. 三维成像的原理三维成像按成像的原理可分为三大类：1．利用光学原理与系统进行三维成像；2．利用光学系统和图像迭加原理的三维成像；3．利用计算机辅助进行三维重建成像。
二．声全息（Acoustical Holography）声全息技术是通过探测波与参考波之间的相互干涉，而把探测波振幅和相位携带的有关探测物结构的全部信息提取与再现的技术。
声全息技术由于获取和记录全息数据的方式不同，可分为三类：液面全息；扫描全息；布阵全息。
不管哪一类，都是透射成像，并沿用了激光全息的方法，利用超声波相干的特性，不仅把超声波振幅信息记录下来，也反映出相位信息。
因此，在把超声全息图重现时。
能逼真地显示出人体的内部结构，并具有实时动态、分辨率高和灰阶丰富等特点。
图1-1是液面法声全息成像系统结构原理图。
它表明声成像的过程。
在工作时由换能器1发射的声束经人体受检部位，透过人体的声束由组合透镜2收集，经反射器3反射在小油槽5的液面上聚焦成像。
同时由换能器4发射的参考声束也射到液面，与透过受检部位的物波相干形成声全息图。
由激光器6发射的激光经扩散透镜7和光学部件产生平行激光照射液面的声全息图，受声全息图调制的反射激光发生衍射，各级衍射光经光学聚焦透镜8后在聚焦平面9上分离，并通过空间滤波器获取图像，由电视摄像机10摄像，并在显示器上显示三维的声像图。
实时三维超声心动图的临床应用和研究现状
中华医学超声杂志（电子版）２０１３年３月第１０卷第３期ＣｈｉｎＪＭｅｄＵｌｔｒａｓｏｕｎｄ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｄｉｔｉｏｎ），Ｍａｒｃｈ２０１３，Ｖｏｌ１０，Ｎｏ．３１６９ 述评实时三维超声心动图的临床应用和研究现状王建华 ＤＯＩ：１０．３８７７／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２-６４４８．２０１３．０３．００１作者单位：１００７００ 北京，北京军区总医院超声科 心脏三维超声图像采集始于１９７４年，由于其消除了对心腔几何假设的不足以及二维平面成像诠释三维立体结构导致的误差，能够更加精确地评价复杂的心脏解剖和功能。
早期心脏三维图像的获得依赖于脱机三维重建，不仅复杂、耗时而且图像质量不佳，限制了其临床应用。
容积成像技术（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｉｍａｇｉｎｇ）的发展使得实时三维超声心动图（ｒｅａｌ-ｔｉｍｅ３-ｄｅｎｍｉｎｓｉｏｎａｌｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ，ＲＴ３ＤＥ）成为可能，尤其是近年来矩阵经食管超声心动图技术（ｍａｔｒｉｘ-ａｒｒａｙｔｒａｎｓｅｓｏｐｈａｇｅａｌｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ，ｍＴＥＥ）的临床应用极大地拓宽了ＲＴ３ＤＥ在心血管疾病诊断和治疗中的应用范围，尤其是在心脏外科和心脏介入治疗的术前计划、术中引导和术后疗效评价中发挥着重要作用。
目前，ＲＴ３ＤＥ的临床应用主要包括：心腔容积和射血分数测定、左心室室壁运动和收缩不同步性评估、瓣膜解剖结构和功能评价以及三维负荷成像。
一、心腔容积和射血分数测定１．左心室容积（ｌｅｆｔｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｖｏｌｕｍｅ，ＬＶＶ）和左心室射血分数（ｌｅｆｔｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｅｊｅｃｔｉｏｎｆｒａｃｔｉｏｎ，ＬＶＥＦ）测定：由于经胸ＲＴ３ＤＥ克服了对左心室形态的几何假设而直接测量其容积大小，因此在ＬＶＶ和ＬＶＥＦ测定的准确性和可重复性方面显著优于二维超声心动图，尤其是对于存在室壁瘤、室壁运动异常以及左心室腔形态变化较大的患者［１-４］。
三维超声成像的原理与应用
三维超声成像的原理与应用三维超声成像（3D ultrasound imaging）是一种医学影像技术，通过使用超声波扫描体表来获取人体内部的三维图像。
它利用声波在人体组织中的传播速度和反射特性来生成图像，因此它是一种无创、实时的成像技术。
下面将介绍三维超声成像的原理和应用。
1.发射超声波：超声探头会发射高频的超声波，这些声波会穿过皮肤进入人体内部。
2.接收反射信号：当超声波遇到组织的界面时，会部分反射回超声探头。
超声探头会接收到这些反射信号。
3.定位反射信号：通过记录超声波从发射到接收的时间以及速度，可以计算出反射信号的位置。
4.生成图像：利用接收到的反射信号的时间和位置信息，计算机会进行信号处理并生成三维图像。
1.临床诊断：三维超声成像广泛应用于临床诊断，包括妇科、产科、泌尿科、心脏等多个领域。
例如，在妇科领域中，三维超声成像可用于检测妇女的子宫内膜异位症、卵巢囊肿以及妊娠等问题。
在产科领域中，它可用于评估胎儿的生长和发育情况，检测胎儿异常等。
2.指导手术：三维超声成像可用于指导手术操作。
它可以提供三维解剖信息，帮助医生在手术中准确定位和术前规划，提高手术成功率。
例如，在神经外科手术中，医生可以使用三维超声成像来定位肿瘤、血管或神经等重要结构，以避免损伤关键组织。
3.器官评估：三维超声成像可用于评估器官的结构和功能。
例如，在心脏疾病方面，它可以提供心脏的三维解剖信息，并评估心脏的收缩和舒张功能、心室壁运动等。
在肝脏评估中，三维超声成像可用于检测肝脏病变、测量肝脏体积等。
4.导航引导：三维超声成像可以用于导航和引导其他医疗设备的使用。
例如，在放射治疗中，可以使用三维超声成像来引导射线的定位，从而提高放疗的准确性和安全性。
在介入性手术中，三维超声成像可以用于引导导丝线的放置、穿刺、注射等操作。
总之，三维超声成像是一种广泛应用于医学领域的成像技术。
它通过利用声波的特性来生成人体内部的三维图像，可以用于临床诊断、手术导航、器官评估等。
超声三维成像
1.
2. 3. 4.
二.容积成像
1.
表面成像模式：
采用此方法能够建立组织结构 的表而立体图像. 例如去除羊水内的低回声，突 出眙儿表面高回声，滤过时还 可以突出胎儿骨骼结构，显示 出高回声结构的立体图像；应 用图像自动回放的旋转功能， 可以从不同角度观察立体图像； 另外还可以调节图像的明亮度 和对比度，使图像立体感更强。
2.透明成像模式
将实质性的组织结构 的所有三维回声数据 投射到一个平面上， 选择性地显示出高同 声或低回声结构的特 征。采用这种模式要 求感兴趣结构的回声 特征较周围组织回声 高或低，例如骨骼、 血管或囊性结构。
3.彩色模式
在扫查中采用多普勒方式， 可以进行血管内彩色血流 三维重建。三维多普勒能 量图不但能够观察组织结 构内的血流情况，还可以 提供一定容积内血细胞量 的间接资料，三维血管成 像方法能够跟踪血管走向， 区分重叠血管
三维成像的方法:
三维超声成像方法有散焦镜法. 计算机辅助成像.(当今首选方法) 实时超声束跟踪技术.
计算机辅助成像
自动容积扫查
三维数据库的建立
三维图像重建
自动容积扫查
以三维容积探头进行扫查，获取 三维数据。三维数据是通过超 声探头扫查平面的移动而获取 的大量连续二维断面图。
三维数据库的建立
探头扫查获得的数据是由许许 多多的断面组成的合成数据， 作为三维数据库输入电脑，可 以通过滤过干扰信息改善数据 的质量。
三维图像重建应用三 维数据库可以重建出 各种图像，包括三维 切而重建和立体三维 的观察。
一.三维切面重建
三维超声成像原理
三维超声成像原理
三维超声成像是一种通过使用超声波来重构物体的三维结构的成像技术。
它利用超声波在物体内部的传播速度和其在不同介质中的折射率不同的特性，以及超声波回波信号的时间延迟来确定物体内部的结构信息。
在三维超声成像中，首先通过超声探头向物体发送一束高频超声波。
这些超声波在与物体内部结构交互后产生回声信号，然后被探头接收。
探头中的传感器会测量回声信号返回的时间延迟和强度。
接下来，通过将一系列超声波束发送到物体的不同方向，并测量每个方向上的回声信号，可以获取多个截面图像。
这些截面图像可以在计算机上进行处理和整合，以重建出物体的三维结构。
在三维超声成像中，还需要考虑如下因素：首先，超声波在不同介质中的传播速度会引起回声信号的时间延迟，需要进行校正。
其次，通过控制超声波的波束形状，可以调整成像的焦深和分辨率。
此外，还需要使用声学窗口来消除来自探头的干扰信号。
总的来说，三维超声成像通过利用超声波的传播特性和回声信号的时间延迟，可以获取物体内部的结构信息，并通过计算机处理和整合多个截面图像来重建出物体的三维结构。
这种成像技术在医学领域有着广泛的应用，可以用于诊断和评估疾病。
三维超声成像技术的基本原理及操作步骤
三维超声成像技术的基本原理及操作步骤230031 安徽合肥 解放军105医院 罗福成1 基本原理三维超声成像分为静态三维成像(static three2 dimensional imaging)和动态三维成像(dynamic three2dimensional imaging),动态三维成像由于参考时间因素(心动周期),用整体显像法重建感兴趣区域准实时活动的三维图像,则又称之为四维超声心动图。
静态与动态三维超声成像重建的原理基本相同。
111 立体几何构成法 该法将人体脏器假设为多个不同形态的几何体组合,需要大量的几何原型,因而对于描述人体复杂结构的三维形态并不完全适合,现已很少应用。
112 表面轮廓提取法 是将三维超声空间中一系列坐标点相互连接,形成若干简单直线来描述脏器的轮廓的方法,曾用于心脏表面的三维重建。
该技术所需计算机内存少,运动速度较快。
缺点是:(1)需人工对脏器的组织结构勾边,既费时又受操作者主观因素的影响;(2)只能重建比较大的心脏结构(如左、右心腔),不能对心瓣膜和腱索等细小结构进行三维重建;(3)不具灰阶特征,难以显示解剖细节,故未被临床采用。
113 体元模型法(votel mode) 是目前最为理想的动态三维超声成像技术,可对结构的所有组织信息进行重建。
在体元模型法中,三维物体被划分成依次排列的小立方体,一个小立方体就是一个体元。
任一体元(v)可用中心坐标(x,y,z)确定,这里x,y, z分别被假定为区间中的整数。
二维图像中最小单元为像素,三维图像中则为体素或体元,体元素可以认为是像素在三维空间的延伸。
与平面概念不同,体元素空间模型表示的是容积概念,与每个体元相对应的数V(v)叫做“体元值”或“体元容积”,一定数目的体元按相应的空间位置排列即可构成三维立体图像。
描述一个复杂的人体结构所需体元数目很大,而体元数目的多少(即体元素空间分辨率)决定模型的复杂程度。
目前,国内外大多数使用Tom Tec Eeno view computer-work station来进行体元模型三维成像。
三维彩超操作方法
三维彩超操作方法
三维彩超是一种用于产前检查的影像学技术，可以提供胎儿的三维图像。
以下是一般的三维彩超操作方法的基本步骤：
1. 准备工作：孕妇需要仰卧在检查床上，暴露腹部。
医生会在孕妇的腹部涂抹一些凝胶，这有助于声波的传导。
2. 探头放置：医生会将探头放在孕妇的腹部上，通常在腹部的不同位置进行扫描，以获取全方位的图像。
3. 扫描和采集图像：医生会移动探头，通过声波的反射来获取胎儿的图像。
系统会自动采集和记录一系列的二维图像。
4. 三维重建：通过计算机软件，将采集到的二维图像进行三维重建，生成三维立体图像。
医生可以旋转、放大和缩小图像，以便更好地观察胎儿的结构和形态。
5. 观察和评估：医生会仔细观察三维图像，评估胎儿的发育情况、结构是否正常、以及检查是否存在任何异常或畸形。
6. 报告和解释：检查完成后，医生会向孕妇解释检查结果，提供相关的建议和咨询。
需要注意的是，三维彩超检查的具体操作方法可能会因设备类型、医生的经验和医院的要求而有所差异。
在进行三维彩超检查时，孕妇应尽量放松，配合医生的指导，以获得最佳的检查效果。
如果你对具体的三维彩超操作方法有进一步的疑问，建议咨询专业的超声医生或医疗机构，他们将能够提供更详细和准确的信息。
CDFI医师业务能力考评-1
CDFI医师业务能力考评-1(总分：100.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：90，分数：90.00)1.关于波长、频率、声波及其关系描述错误的是A．同一传播方向上，相位差为2π，相邻两质点间距为波长B．波动传播一个波长的时间为一个周期C．单位时间内质点振动次数为频率D．C=λfE．C=Tλ（分数：1.00）A.B.C.D.E. √解析：[解析] 声波在介质中传播的速度称为声速，一般用c表示；波动传播时，同一个方向上两个相邻的相位相差为2π的质点之间的距离，即一个完整波的长度，称为波长，用入表示；波动传播一个波长距离所需的时间，称为波的周期，用T表示，单位时间内通过某点的完整波的数目称为频率，用f表示，单位为赫兹(Hz)。
各种参数存在以下关系T=1/f，λ=c/f。
2.混响伪像是由于下列哪项因素造成的A．电噪声B．存在两个或多个强反射体C．探头频率D．入射角过小E．以上不对（分数：1.00）A.B. √C.D.E.解析：[解析] 超声垂直入射声阻抗差大的平整界面(镜面)时，在界面与探头之间多次反射所形成的伪像即为混响伪像，在组织内部两个界面之间的多次反射所形成的伪像是多次内部混响，混响伪像常由于存在多个强反射体引起。
3.右心超声造影的主要用途是A．大血管间左向右分流B．心腔与大血管间的左向右分流C．右心瓣口的反流D．识别心肌解剖结构E．心腔左向右分流（分数：1.00）A.B.C. √D.E.解析：[解析] 右心超声造影：识别右心的解剖结构；诊断心房水平，心室水平，肺动脉与主动脉、右心与主动脉间的右向左分流；诊断右心房室瓣口的反流；根据“负性造影区”协助，判断心内、心腔一大血管、大血管间的左向右分流；使心腔心内膜边界清晰，提高右心功能测量的准确性。
其中诊断右心瓣口的反流为造影的主要用途。
4.关于射血分数的说法错误的是A．为每搏量与左心室舒张末期容量的比值B．在左心室后负荷无急性改变的情况下，射血分数是反应左室收缩功能的可靠指标C．准确性高、重复性好、应用最为广泛D．正常值为55%～75%E．射血分数在30%～40%为轻度减低（分数：1.00）A.B.C.D.E. √解析：[解析] 射血分数正常值为55%～75%，在静息状态下，左心室射血分数＜50%已被公认为左心室收缩功能减低的标准，EF值：40%～50%为轻度减低，30%～40%为中度减低，＜30为重度减低。
大腿骨骼三维超声断层图像配准方法研究
利用二阶差分平方和评估重建三维物体数据表面的粗糙度，并将其作为配准的目标优化函数。通过经典模拟退火算法
调整三维体各层之间的空间位置，目标优化函数可逐渐衰减并收敛到最小值= 配准后的序列图经三维重建后与原始三
维图像比较，层与层之间出现的运动错位现象已经基本消除，证明本方法有效地改善了三维超声断层成像质量，具有
轮 廓 最 上 端 一 点 的 横 坐 标 ，吖m 表 示 第 i 层切片从 下到上逐行扫描得到的大腿轮廓最下端一点的横 坐标， 表示第i层切片从左到右逐列扫描得到 的大腿轮廓最左端一点的纵坐标，乂 #表 示 第 i层 切片从右到左逐列扫描得到的大腿轮廓最右端一 点 的 纵 坐 标 ，下 标 a 表 示 三 维 体 沿 Z轴方向逆时 针旋转了 a 度 （a ^ O) 。所有切片轮廓信息获取
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像 为 例 ，寻找一种基于评估三维体数据表面粗糙 度 的 配 准 算 法 ，用以消除三位 超 声 成 像 中 相 邻 切 片之间的空间错位现象。
图1 采用超声断层成像技术所获得的大腿三维超声断层图像 Fig.1 Three-dimensional ultrasound tomographic images of
paper takes the 3D tomography ultrasound of the thigh bone as an example, and proposes a registration method.
This method uses the second-order difference square sum to evaluate the surface roughness of the reconstructed
Key Words: Tomography image, Image registration, Second-ordered difference, Simulated annealing algorithm.
实时三维超声心动图的原理
实时三维超声心动图的原理实时三维超声心动图是一种用于评估心脏功能和结构的非侵入性检查手段。
它通过超声波技术获取心脏三维图像，并实时显示心脏的运动过程，可以提供更详细准确的心脏解剖和功能信息。
下面将详细介绍实时三维超声心动图的原理。
实时三维超声心动图的原理主要包括以下几个方面：1. 超声波成像原理：超声波成像是利用超声波在不同组织间的声阻抗不同导致声波的反射和散射，从而形成图像。
超声波通过心脏组织时，会与组织内部不同声速的结构相互作用，从而形成回声，接收回声信号后，可以计算出心脏结构的位置和形状。
2. 多普勒效应：实时三维超声心动图在超声多普勒技术的基础上进行了改进。
多普勒效应是指声波频率随着发射源和接收源相对运动而发生变化。
在超声心动图中，通过测量心脏结构和血流的多普勒频移，可以获取血流的速度和方向等相关信息，从而对心脏功能进行评估。
3. 透射超声波技术：实时三维超声心动图是通过多面阵探头进行数据采集。
这种探头具有多个元件，每个元件可以发射超声波，也可以接收回声信号。
通过改变不同元件的发射和接收时间，可以形成不同方向的超声波束，从而获取心脏结构和动态信息。
4. 数据处理和图像重建：实时三维超声心动图需要将采集到的大量数据进行处理和重建。
首先，将采集到的超声信号进行滤波、放大和时基压缩等处理。
然后，利用声速和时间延迟信息，将信号进行重新定位，生成三维数据集。
最后，通过对三维数据集进行重建和插值，可以生成连续的实时心脏图像。
实时三维超声心动图的优点：1. 实时性：实时三维超声心动图可以提供实时连续的心脏图像，能够观察到心脏的动态过程。
这对于评估心脏功能异常和诊断心脏疾病非常重要。
2. 非侵入性：实时三维超声心动图是一种非侵入性的检查手段，无辐射，不会对人体造成任何伤害。
3. 分辨率高：实时三维超声心动图可以提供高分辨率的心脏图像，能够很好地显示心脏的解剖结构和血流情况，有助于诊断和治疗。
4. 易于操作：实时三维超声心动图是一种简单易用的检查手段，医生只需要将超声探头放置在胸部，就可以获得高质量的心脏图像。
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三维超声图像的获取方法研究
发表时间：2013-01-17T10:59:13.343Z 来源：《医药前沿》2012年第26期供稿作者：陆屹
[导读] 近年来三维超声图像获取的途径集中在以下四种方法：机械扫描、自由臂扫查法、三维探头法、三维电子相控阵方法。
陆屹（无锡市第八人民医院江苏无锡 214000）
【摘要】近年来三维超声图像获取的途径集中在以下四种方法：机械扫描、自由臂扫查法、三维探头法、三维电子相控阵方法。
其中，前两种方法是由传统二维超声改进而形成的。
【关键词】三维超声成像虚拟仪器图像处理
【中图分类号】R445.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2012）26-0115-01
1、机械驱动扫查将探头固定在机械装置上由计算机控制电动马达带动探头做某种拟定形式的运动，常见的形式有三种，如图1所示：
图1机械驱动扫查方法
（a）线性扫查法；（b）扇形扫查法；（c）旋转扫查法
①线性扫查法（Linear scanning）即探头装在一机械支架的平移机构上，通过电机带动其沿平行于病人皮肤表面并与图像垂直的直线轨迹移动，获得一系列该器官相互平行等间距的二维切平面图像。
已进入商品化的三维超声成像系统如Kretz公司的COMBISON 530即采用此种扫描方式。
该产品在一个特制的3D探头内安装有机械扇扫装置，可在两个垂直的方向上做扫描。
工作时超声换能器沿x，y两个方向做均匀扫描，各采集一系列二维图像。
而后根据两个主向的图像重组三维数据。
该系统所得到的三维图像分率较低。
线性扫描的方法在母体胎儿三维超声成像系统和经食道后拉式超声CT系统中得到了较为成功的应用。
②扇形扫查法（Fan scanning）探头固定于某一位置，由机械驱动呈扇形运动获取图像，其扫查间隔角度可调。
扫描平面的近场基本固定，远场作扇形移动，将采集的二维图像作数字存储，建立金字塔形数据库（Pyram data bank），再根据需要任意切割，显示所欲观察的三维图像。
这种扫描方式会产生近端过采样和远端欠采样现象，可以通过插补三维像素（voxel）或减少摆动角度间隔来弥补。
此方法主要用于检查静态脏器，有的生产厂家将换能器封闭于特点的盒套内，操作比较方便。
③旋转扫查法（Rotation scanning）目前被广泛接受，能较理想地进行三维成像采集。
将探头固定于某一透声窗，以切平面图像中声束方向的中心平分线为轴，使探头作180°旋转，获得围绕轴线360°范围内一系列旋转角间隔相等，且中心平分线互相重叠的二维切面图像，适用于心脏、前列腺、膀胱等。
由于机械驱动扫查中，探头具有规定的逻辑运动轨迹。
因此，计算机对所获得的每一图像进行空间定位、数据处理及三维成像时速度快，图像重建准确可靠。
缺点是采样过程繁琐、机械驱动支架体积大且沉重、与各类探头不易配接、扫查时有机械噪音、扫查方式固定、取样角度不易确定、扫查范围和时间受限制等。
2、自由臂扫查法（Free hand scanning）虽然机械定位系统具有较高的定位精度和重建速度，但是一个不容回避的问题是复杂的机械装置，特别是在大器官检查的时候，就显得不方便。
为了克服这一不足，研究人员设计了多种位置跟踪系统，即在医生手持B超探头做检查时，系统能够随时跟踪探头的位置和方向。
这样的系统可以让医生根据需要自由地选择扫查的方向，并能在移动探头的过程中自动适应体表形状的变化。
这就是所谓的“Free-hand系统”。
该系统要求位置探测器有足够高的精度和足够快的数据采集速度，以便记录探头每一时刻的空间姿态。
曾经开发以及正在研究的Free-hand系统包括，声传感器系统、多关节机械定位系统和电磁式定位系统，如图2所示。
图2 自由臂扫查法中的三种定位方法示意图
（a）声学定位；（b）机械定位；（c）电磁定位
①声学定位，即声音控制探头的方法，把3个发声器件固定在探头上[40, 41]，一组微音器固定在病人的上方。
操作人员使探头在探测部位不断移动，同时让发声器件工作，通过测量声传播过程中不同的时间延迟就可以推算出探头的空间位置。
此类装置的传感器体积较大，声束易被遮挡，不具备实用价值。
②机械定位，即自由活动机械臂定位器，是把超声探头装在一个有多个活动关节的机械臂上，它使操作者可以完成许多复杂的操作动作，从而选择一个需要的角度和方位。
具体方法是把电位器装在活动机械臂的关节处[42]，关节的任何运动将引起电位器的运动，只要记录了电位器的运动情况，超声探头的运动也就完全得到检测和控制[43]。
然而，探头定位精度与其活动范围大小成反比，限制了扫查体积。
且机械臂制造复杂，价格高昂。
③电磁定位，即电磁式位置传感器定位系统，是近年来成功开发的Free-hand系统。
它是基于6个自由度的。
电磁式位置传感器由发射器、接收器及相应的电子装置构成。
发射器产生空间变化的电磁场，接收器内有3个正交的线圈用于感受所在位置的电磁场的强度。
只要将接收器固定在超声探头上，就可以实现对探头位置和方向的跟踪。
由于这套系统具有体积小、使用方便等突出优点，成为近几年来超声三维成像研究的热点。
电磁式定位系统的缺点是对噪声和误差比较敏感。
电磁干扰(如CRT监视器等)、使用环境中的铁磁材料都可以使测量的
磁场发生畸变而引起定位误差。
④不用位置传感器的Free-hand系统。
一种实现方法是要求操作人员均匀、平稳地移动探头，根据移动的距离和花费的时间来估计出二维平面的间隔，然后再重建出三维图像。
很显然，这种方法可以大致地表达人体内部的结构，但是不能用来做准确的测量。
更精确的做法是通过二维图像中斑点模式和图像特征的相关分析，来跟踪探头的移动。
这种做法显然比完全凭经验的操作更有科学依据。
Free-hand系统虽然操作比较方便，但是由于缺少约束，操作人员在采集数据时要特别小心，不能在两个相邻的平面间留下太大的缝隙，否则将不能保证重建图像的质量。
3、三维电子相控阵方法前面介绍的3D成像方法实际都是用传统的探头配以手动或电动的2D扫描，第三维是靠机械方法或手动方法实现的。
而通过使用二维面阵，探头能够保持静止，扫查过程中电子扫查机构能够驱动超声束覆盖宽阔的范围。
尽管已出现许多2D阵列，但最先进的阵列是由杜克大学开发的，用作实时3D心动检查并能够做临床成像[44～48]。
通过这个方法，一个2D相控换能器单元阵列能够发出由阵列分叉的宽超声束，扫描如同截断的金字塔，如图3所示。
回波能够由2D阵列接受并处理，以实时的方式显示成由多平面组成的空间。
在研究过程中，用户可以交互地操作这些平面，观察整个空间。
尽管这一方法已经成功地运用于心动检查中，但在广泛运用于放射检查中还需要解决一些问题。
这些问题包括：需要由许多导线适当的连接，来控制阵列中大量的小单元；以及2D超声阵列较高的成本，导致此种方式较低的生产收益。
图3三维电子相控阵列示意图
4、实时动态三维成像美国Duck大学生物医学工程系研究成功一种能够进行容积测定实时成像(real-time volumetric imaging) 的二维阵列换能器( two-dimensional array transducer)。
其外形与一般的相控阵探头相类似，但换能器的晶体片呈矩阵形(matrix) 排列，被纵向、横向多线场均匀切割，形成众多的微型正方形小格。
用于体表探查时，有多达40×40=1600、60×60=3600或80×80=6400个微小的晶片进行扫描。
探头发射声束时按相控阵方式沿y轴进行方位转向，形成二维图像，后者在沿z轴方向扇形移动进行立体仰角转向，形成金字塔数据库。
由于仪器采用特殊的发射与接收方法，扫描速度提高60余倍，在一个心动周期内，即可完整地采集某一心脏结构的三维数据资料，从而真正实现动态三维成像，由于成像速度快，在未来的心脏疾患以及动态脏器(包括胎心和各个部位大小血管)检查中可能会发挥更大作用。
参考文献
[1]徐跃，梁碧玲. 医学影像设备学. 北京：人民卫生出版社, 2000.11
[2]冯若. 超声诊断设备原理与设计. 北京：中国医药科技出版社，1993.。