超声诊断仪基本原理和结构
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。
超声仪器结构、原理,超声伪像分析及超声医学术语-陈吉东
超声仪器基本构成及使用、超声常见伪像四川省人民医院超声科陈吉东超声是超过正常人耳能听到的声波，频率在20 000赫兹(Hertz，Hz)以上。
超声检查是利用超声的物理特性和人体器官组织声学性质上的差异，以波形、曲线或图像的形式显示和记录，借以进行疾病诊断的检查方法。
40年代初就已探索利用超声检查人体，50年代已研究、使用超声使器官构成超声层面图像，70年代初又发展了实时超声技术，可观察心脏及胎儿活动。
超声诊断由于设备不似CT或MRI设备那样昂贵，可获得器官的任意断面图像，还可观察运动器官的活动情况，成像快，诊断及时，无痛苦与危险，属于非损伤性检查，因之，在临床上应用已普及，是医学影像学中的重要组成部分。
不足之处在于图像的对比分辨力和空间分辨力不如CT和MRI高。
第一章超声诊断仪的基本原理及新技术的应用1、超声医学诊断技术的发展过程纵观超声诊断技术的发展,经历了一个由“点”（A 型超声）、“线”(M 型超声) 、“面”(二维超声) 、“体”(三维超声) 的发展过程; 也是一个由一维阵向二维阵朝三维阵的发展过程; 静态成像向实时动态成像的发展过程; 由单参量诊断向多参量诊断技术的发展过程;从单一器官到全身的发展过程。
2、医用超声诊断仪的原理及种类1）超声诊断仪的组成超声诊断设备类型较多, 但其基本的组成相类似，他们主要有7 部分组成:控制电路、换能器（探头）、发射/ 接收电路、信号处理电路、图像处理、图像输出（显示、存储、打印、记录及图文传输）和电源。
2）换能器的结构和种类超声换能器(探头)的作用是将超声发射到人体后再接收人体中的超声回波信号。
换能器的结构是由主体、壳体和导线3部分组成,其中压电材料(晶片)是主体的核心。
从单晶片(例如A 型和M 型超声诊断探头) 、多晶片发展到数十个、数百个甚至千个以上的晶片, 同时由若干个晶片并联起来组成的探头阵元数也在不断扩展。
目前,换能器的主要发展趋势是多阵元(高密度) 、高频、宽带和专用。
医学超声波检测设备及原理
超声波检测设备及原理超声检测主要是利用超声波在工件中的传播特性，如声波在通过材料时能量会损失衰减，在遇到声阻抗不同的两种介质界面时会发生反射、折射等。
其工作原理是：1）.声源产生超声波，超声波以一定的方式进入工件传播。
2）.超声波在工件中传播遇到不同介质界面（包括工件材料中缺陷的分界面），使其传播方向或特征发生改变。
3）.改变后的超声波通过检测设备被接收，并进行处理和分析，评估工件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。
第一节超声波探伤仪超声波探伤仪、探头和试块是超声波探伤的重要设备。
了解这些设备的原理、构造和作用及其主要性能的测试方法是正确选择探伤设备进行有效探伤的保证。
一、超声波探伤仪概述1．仪器的作用超声波探伤仪是超声波探伤的主体设备，它的作用是产生电振荡并加于换能器（探头）上，激励探头发射超声波，同时将探头送回的电信号进行放大，通过一定方式显示出来，从而得到被探工件内部有无缺陷及缺陷位置和大小等信息。
2．仪器的分类超声仪器分为超声检测仪器和超声处理（或加工）仪器，超声波探伤仪属于超声检测仪器。
超声波探伤技术在现代工业中的应用日益广泛，由于探测对象、探测目的、探测场合、探测速度等方面的要求不同，因而有各种不同设计的超声波探伤仪，常见的有以下几种。
1）按超声波的连续性分类①脉冲波探伤仪：这种仪器通过探头向工件周期性地发射不连续且频率不变的超声波，根据超声波的传播时间及幅度判断工件中缺陷位置和大小，这是目前使用最广泛的探伤仪②连续波探伤仪：这种仪器通过探头向工件中发射连续且频率不变(或在小范围内周期性变化)的超声波，根据透过工件的超声波强度变化判断工件中有无缺陷及缺陷大小．这种仪器灵敏度低，且不能确定缺陷位置，因而已大多被脉冲波探伤仪所代替，但在超声显像及超声共振测厚等方面仍有应用。
③调频波探伤仪：这种仪器通过探头向工件中发射连续的频率周期性变化的超声波，根据发射波与反射波的差频变化情况判断工件中有无缺陷。
医用超声诊断仪器概论
超声诊断仪器的分类 结构 原理
2 M型诊断仪——运动调制
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;按时间顺序展开而获得一维空间多点运动时序 motiontime图;故称之为M型超声成像诊断仪;其所得的图像 也叫作超声心动图
超声诊断仪器的分类 结构 原理
1 A型诊断仪——幅度调制
提取回波幅度的超声诊断仪器 A 型诊断仪
如图 1 超声回波信号以波的形式显示，回波信号的强弱由波 形幅度的高低，以示波器的纵向 Y 轴来反映，回波信号的传播时间 由示波器横向 X 坐标轴来显示。 根据深度等于声速乘以时间除以 2 的关系，所以从 A 型诊断仪上可 得到声束某一方向，各个深度点的回波幅度变化的波形图。
3 按利用的物理特性分类
1回波式超声诊断仪 如A型 M型 B型 D型等 2透射式超声诊断仪 如超声显微镜及超声全息成像系统
4 按医学超声设备体系分类
A型 M型 B型 D型 C型 F型等
超声诊断仪器的分类 结构 原理
1 A型诊断仪——幅度调制
A型超声诊断仪因其回声显示采用幅度调制amplitude modulation而得名
y
x 图 1 A 型诊断仪的超声回波信号以波的形式 显示 在临床上可根据回波密度、幅度，衰减程度,衰减速度，来诊断 脏器组织的回波特性，还可根据回波的深度位置，确定脏器的几何 尺寸（厚度）。由于 A 型诊断仪所显示的波形图只能反映某一方向 的一维深度各点的回波波形信息，缺少解剖形态，目前除了在眼科 超声还在应用外，已很少应用。
A型超声诊断仪适应于医学各科的检查;从人的脑部直至 体内脏器 其中应用最多的是对肝 胆 脾 肾 子宫的检查 对眼 科的一些疾病;尤其是对眼内异物;用A型超声诊断仪比X线透 视检查更为方便准确 在妇产科方面;对于妇女妊娠的检查以 及子宫肿块的检查;都比较准确和方便
超声诊断仪的工作原理
超声诊断仪的工作原理
超声诊断仪是利用声波在人体组织中传播和反射的原理进行医学图像采集的设备。
其工作原理如下：
1. 发射声波：超声诊断仪内安装有一个压电晶体，当输入电信号时，晶体产生机械振动，从而发射高频声波。
声波的频率通常在2-18MHz之间。
2. 声波在组织中传播：发射的声波通过超声耦合剂传入患者的身体组织中。
超声耦合剂能够减少声波在皮肤和骨骼上的反射，使声波能够更好地传播到目标组织。
3. 声波的反射和吸收：声波在不同组织之间传播时，会发生反射和吸收。
当声波遇到组织的界面或组织内部的不均匀性时，一部分声波会反射回来，形成回声。
不同组织的特性会导致回声的强度和时间延迟不同，这些信息被接收器捕捉到。
4. 接收和处理信号：接收器会接收到回声信号，然后转换为电信号。
超声诊断仪会对接收到的信号进行放大、滤波和数字化处理，然后将处理后的信号发送给计算机。
5. 图像重建：计算机会根据接收到的信号，使用声速、声阻抗等物理参数，将信号转换为二维或三维的超声图像。
这些图像可以呈现组织的形态、结构和血流等信息。
6. 显示和分析：重建后的超声图像通过显示器展示给医生，医生可以根据图像来进行诊断和分析。
需要注意的是，超声诊断仪的工作原理与正常听力的原理不同。
超声诊断仪利用的是高频声波，而正常听力是利用的低频声波。
因此，超声诊断仪属于一种主动式声波传播技术，而正常听力属于被动接收声波的技术。
超声诊断仪基本原理及其结构
超声诊断仪基本原理及其结构超声诊断仪是一种利用超声波通过人体组织的原理来进行诊断的医疗设备。
它能够实时获取人体各个部位的图像，从而帮助医生诊断病情。
超声诊断仪的基本原理是利用超声波在不同组织中传播的速度差异来成像，其结构主要由传感器、信号处理器和显示器等部分组成。
超声诊断仪的基本原理是利用超声波在人体组织中的传播和反射特性来成像。
超声波是一种频率高于人耳可听频率的声波，它的频率通常在1-20MHz之间。
超声波在人体组织中传播的速度与组织的密度有关，不同组织的声阻抗差异会导致超声波的反射、折射和散射等现象，从而形成各个组织的超声图像。
超声诊断仪的主要结构包括传感器、信号处理器和显示器等部分。
传感器是超声波发射和接收的装置，它通常由多个谐振器组成。
当传感器通过声窗与人体接触时，谐振器会发射超声波，然后接收反射回来的超声波。
传感器将接收到的超声波信号转化为电信号后，传送给信号处理器。
信号处理器是超声诊断仪的核心部分，它对传感器接收到的超声波信号进行放大、滤波和数字化处理，然后将处理后的信号发送给显示器。
信号处理器能够根据信号的幅度、频率和相位等信息，计算出超声波在不同组织中传播的速度和方向等参数，从而生成超声图像。
显示器是超声诊断仪的输出设备，它能够实时显示出超声波在不同组织中传播的图像。
显示器通常是高分辨率的液晶显示屏，能够清晰显示出人体各个部位的超声图像。
医生可以通过观察超声图像来判断病情，并进行相应的诊断和治疗。
除了传感器、信号处理器和显示器，超声诊断仪还包括其他一些辅助设备，如超声波发生器、图像存储器和报告输出器等。
超声波发生器负责产生超声波，并将其送入传感器。
图像存储器用于存储超声图像，以便医生随时查看和比对。
报告输出器能够将超声图像和相关报告打印出来，方便医生记录和交流。
总结起来，超声诊断仪是一种利用超声波在人体组织中传播和反射的原理来成像的医疗设备。
其基本原理是利用超声波在不同组织中传播的速度差异来成像，其结构主要包括传感器、信号处理器和显示器等组成部分。
超声诊断仪的原理及故障分析
收稿日期：2000-1-17超声诊断仪的原理及故障分析王斌章（湘潭市中心医院，湖南湘潭411100）〔文章编号〕1002-2376（2000）08-0042-02〔中国分类号〕T H776+・1〔文献标识码〕B1、原理超声诊断仪是利用超声波的回波特性，显示人体内脏器二维或三维图形的一种成像技术，它的特点是无损伤、无痛苦，对患者无电磁辐射，可以反复检查，具有较高的敏感度和分辨力。
按其工作原理分类，可分为A型、B型和M型超声诊断仪。
A L O K A S S D-720是一机械扇扫B型超声诊断仪，它主要由摆动式扫查器、接收与发射部分、检波电路、视放电路、C R T、同步发生器、扫描控制、驱动器、位置检出电路、X、Y放大器等部件组成，了解其原理后不难做维护工作。
2、故障分析实例本文均以A L O K A S S D-720B超为例。
故障现象一：在二维图像上出现白色竖线，亮度很亮、图像无法看清，进一步观察，白色竖线在每次开机时随机性变化，出现的多少，位置不定。
白色竖线间隙间可看到正常的图像。
分析与检修：开机后出现上述情况，转换到M超时，则无此现象，在则有正常图像说明显示部分、发射、扫描、接收部分无问题，问题应出在P C处理部分，经分析查板最后确定为“线缓冲”板问题，换板后一切正常。
故障现象二：在二维图像上出现三条黑色暗线区，并按一定的频率抖动，而且探头内部有异常振动和噪声，有正常的扫描图像，但不清晰。
分析与检修：由于探头内部振动噪音，将探头取下，去另一台B超机上试用，探头工作正常，排除了由探头引起的故障。
分析故障出现在扫描发射、接收部分的可能性较大，拆开主机箱，测量传导与接收板（E P-1711板）激励电压350V正常，+15V正常，改变探针A0、A1、A2线的位置。
屏幕墨线区振动频率改变，证明负尖脉冲产生电路正常，用示波器测量输入信号（P R E A M P S C T）正常，但检波输出信号（D E T E C T E D O U T）不正常，可判断故障出现在此电路的通道上；观察电路板上元件，没发现明显故障现象，后进行电路的+6V 电压测量时，故障突然消失，检测+6V电压稳压电路元件损坏，用铬铁将其电路焊点重新焊接后，接通电路，开机故障消失。
简述超声诊断仪器的基本结构
简述超声诊断仪器的基本结构超声诊断仪器是一种应用超声波技术进行医学诊断的设备。
它通过发射和接收超声波信号，利用超声波在人体组织中的传播和反射特性，来获取人体内部器官的形态、结构和功能信息。
超声诊断仪器的基本结构主要包括超声发射装置、超声接收装置、信号处理系统和显示系统。
超声发射装置是超声诊断仪器的核心部分之一。
它通常由超声发射晶体、发射驱动电路和控制系统组成。
超声发射晶体是将电能转换为超声波能量的装置，通常采用石英晶体或陶瓷晶体。
发射驱动电路负责提供适当的电压和电流，以激励超声发射晶体产生超声波信号。
控制系统用于控制超声发射装置的工作模式、频率和强度，以及与其他部件的协调工作。
超声接收装置是用于接收反射回来的超声波信号的部件。
它通常由接收晶体、接收放大电路和信号调理电路组成。
接收晶体与发射晶体类似，负责将超声波信号转换为电信号。
接收放大电路用于放大接收到的微弱电信号，以增强信号的强度和信噪比。
信号调理电路用于对接收到的信号进行滤波、放大、增益调节等处理，以提高信号的质量和清晰度。
信号处理系统是超声诊断仪器的重要组成部分。
它主要由数字信号处理器（DSP）和图像处理器组成。
数字信号处理器负责对接收到的信号进行数字化处理，包括滤波、放大、去噪、增益调节等，以提高信号的质量和清晰度。
图像处理器则负责对处理后的信号进行进一步处理，包括图像重建、图像增强、图像压缩等，以生成清晰、准确的影像结果。
显示系统是超声诊断仪器的输出部分，用于将处理后的信号转换为可视化的影像结果。
显示系统通常采用液晶显示屏或CRT显示屏，用于显示超声图像和相关的诊断信息。
显示系统还包括图像存储和管理系统，用于存储和管理诊断过程中获得的超声图像和相关数据，以便于后续的分析和比较。
除了上述基本结构，超声诊断仪器还包括控制系统、电源系统和外部连接接口等。
控制系统用于控制超声诊断仪器的工作模式、参数设置和操作流程，以及与其他设备的联动。
电源系统提供超声诊断仪器所需的电能，通常采用交流电源或直流电池供电。
关于超声诊断仪的总结
关于超声诊断仪的总结
超声诊断仪，也被称为超声波扫描器或超声波机器，是一种无创、无痛、无辐射的诊断工具，广泛应用于医学领域。
它利用高频声波显示人体内部结构的形态和功能，为医生提供关于患者健康状况的重要信息。
一、超声诊断仪的原理
超声诊断仪的基本原理是利用高频声波与人体组织之间的相互作用。
这些声波在遇到不同密度的组织时，会反射回来，形成回声。
这些回声被接收器接收，转换成电信号，再由计算机系统处理成可视化的图像。
二、超声诊断仪的应用
超声诊断仪在多种医疗场景中发挥着关键作用。
其中最常用的是腹部和心脏超声检查。
除此之外，它在产科、妇科、血管和儿科等领域也有广泛应用。
1. 腹部超声：用于检查肝、胆、胰、脾等器官的形态和功能。
2. 心脏超声：用于评估心脏的结构和功能，诊断各种心脏疾病。
3. 产科超声：用于观察胎儿的发育情况，排除畸形等。
4. 妇科超声：用于检查子宫、卵巢等生殖器官的健康状况。
5. 血管超声：用于检测血管的狭窄、阻塞等情况。
6. 儿科超声：用于检查儿童的腹部、心脏等器官的健康状况。
三、未来展望
随着科技的进步，超声诊断仪也在不断发展。
未来的超声诊断仪将更加智能化、自动化和便携化，能够提供更高质量的图像和更准确的诊断信
息。
此外，随着人工智能和机器学习技术的发展，超声诊断仪有望实现自动化分析和诊断，进一步提高诊断的准确性和效率。
总的来说，超声诊断仪是一种强大而多功能的医疗工具，它的应用范围仍在不断扩大。
随着技术的进步，我们有望在未来看到更加精准、高效的超声诊断设备，为医疗健康事业的发展做出更大的贡献。
医学超声诊断仪器的使用和操作
06
超声诊断仪器发展趋势及 前景展望
技术创新与发展趋势
超声探头技术
随着材料科学和制造工艺的进 步，超声探头技术不断创新， 如高频探头、宽频带探头等， 提高了图像的分辨率和穿透力 。
三维/四维超声成像技术
三维超声成像技术能够提供更 直观、立体的组织器官图像， 四维超声成像技术则加入了时 间维度，能够动态展示组织器 官的变化过程。
探头故障
探头是超声诊断仪器的核心部件，可能 因长时间使用、磨损或外力撞击等原因 导致损坏。
系统软件故障
由于病毒感染、误操作或软件本身缺陷 等原因导致系统崩溃或无法正常运行。
故障排除方法与步骤
电源故障排除
检查电源插头是否插紧、电源线是 否完好以及电源开关是否正常，如
有问题及时更换或修复。
显示器故障排除
检查探头
将所选探头插入探头插座，确保探 头与仪器连接良好。
探头选择与放置
选择合适探头
根据检查部位和目的选择合适的 探头，如线阵探头、凸阵探头等 。
放置探头
在患者检查部位涂抹适量耦合剂 ，将探头紧贴皮肤并轻轻移动， 避免过度压迫造成患者不适。
图像获取与调整
1 2
获取图像
调整探头的角度和位置，以获得清晰的超声图像 。在获取图像过程中，医生应注意观察患者的反 应，确保操作安全。
A型超声诊断仪具有操作简便、价格低廉等优点，但由于其只能提供 一维信息，因此在临床应用上受到一定限制。
B型超声诊断仪
B型超声诊断仪是目前应用最广泛的 超声诊断仪器之一，它能够提供人体 组织的二维切面图像，具有直观、形 象、实时等优点。
B型超声诊断仪通过发射超声波并接收 其反射回来的回声信号，经过处理后 在显示屏上形成灰阶图像，从而实现 对人体内部结构的可视化。
超声诊断仪基本原理和结构
中医学院计算机学院08生物医学工程2班黄月丹学号200801015047超声诊断仪原理及其基本结构超声成像检查技术是指运用超声波的物理特性，通过高科技电子工程技术对超声波发射、接收、转换及电子计算机的快速分析处理和显像，从而对人体软组织的物理特性、形态结构与功能状态作出判断的一种非创性检查技术。
超声诊断技术的发展历程20世纪50年代建立，70年代广泛发展应用的超声诊断技术，总的发展趋势是从静态向动态图像(快速成像)发展，从黑白向彩色图像过渡，从二维图像向三维图像迈进，从反射法向透射法探索，以求得到专一性、特异性的超声信号，达到定量化、特异性诊断的目的。
80年代介入性超声逐渐普及，体腔探头和术中探头的应用扩大了诊断围，也提高了诊断水平，90年代的血管超声、三维成像、新型声学造影剂的应用使超声诊断又上了一个新台阶。
二．超声诊断仪的种类(一) A型这是一种幅度调制超声诊断仪，把接收到的回声以波的振幅显示，振幅的高低代表回声的强弱，以波型形式出现，称为回声图，现已被B型超声取代，仅在眼科生物测量方面尚在应用，其优点是测量距离的精度高。
(二) B型这是辉度调制型超声诊断仪，把接收到的回声，以光点显示，光点的灰度等级代表回声的强弱。
通过扫描电路，最后显示为断层图像，称为声像图。
B型超声诊断仪由于探头和扫描电路的不同，显示的声像图有矩形、梯形和扇形。
矩形声像图和梯形声像图用线阵探头实现，适用于浅表器官的诊断；扇形声像图用的探头有多种，机械扇扫探头、相控阵探头和凸阵探头均显示扇形声像图。
前二种探头可由小的声窗窥见较宽的深部视野，适用于心脏诊断；后一种探头浅表与深部显示均宽广，适用于腹部诊断，有一种曲率半径小的凸阵探头，也可用小的声窗，窥见深部较宽的视野。
(三) M型 M型超声诊断仪是B型的一种变化，介于A型和B型之间，得到的是一维信息。
在辉度调制的基础上，加上一个慢扫描电路，使辉度调制的一维回声信号，得到时间上的展开，形成曲线。
[PPT模板]超声仪器资料讲解
![[PPT模板]超声仪器资料讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/61ff43c109a1284ac850ad02de80d4d8d15a017f.png)
01.02.2022
23
(四)视频信号放大
回波电信号经高频放大后，再作检波，检波
后的视频包络信号，频率较低，需经过视频信
号放大器作适当的放大。
D/A
Ａ型超声仪： 将信号加至显示器y轴偏转板(或
偏转线圈)上，使电子水平扫描线产 生垂直方向偏移(A型)； Ｂ型、Ｍ型超声仪：
即同步触发信号发生器，它周期性地产生
同步触发脉冲信号，分别触发发射电路与扫描
发生器中的时基扫描电路。
其下限应不小于探测目标 运动波形最高频率的２倍，而 其上限则取决于声波对人体的 最大探查深度所需的时间。
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选触超 择发声 必脉脉 须冲冲 满的重 足重复 如复频 下频率 要率决 求，定 ： 其 于 20
－－可进行形态学研究
含液性空腔器官
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表面有液体
被低回声围绕
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(二)三维透明成像
－－应用于骨骼及含液性结构
最大模式
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X线模式
最小模式
41
(三)三维多平面成像
－－常规二维无法得到
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五、频谱多普勒
多普勒超声脉冲波进入人体后， 将产生一系列复杂的频移信号，这 些信号被接收器接收并处理之后， 还必须经过适当的频率分析和显示， 方能转变为有用的血流信息。
速时声束可折射效应发生会聚。
01.02.2022
8
背衬块
位置：位于压电振子背后； 材料：由钨粉与环氧树组成的强吸声物； 作用：防消除后向干扰；实现窄脉冲，
提高纵向分辨力； 原理：透吸收背向声波，使之能量消耗。
01.02.2022
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。
超声诊断仪的基本原理及其检测技术
超声诊断仪的基本原理及其检测技术超声诊断仪的基本原理及其检测技术第八章超声诊断仪的基本原理及其检测技术§8～1 概述§8～2 超声学基础知识§8～3医用超声探头§8～4 超声诊断仪的基本原理§8～5 B型超声诊断设备的检测§8～6 B型超声诊断设备的检测仪器§8～1 概述 B超成像的基本原理就是向人体发射一组超声波按一定的方向进行扫描根据监测其回声的延迟时间强弱就可以判断脏器的距离及性质经过电子电路和计算机的处理形成了我们今天的B超图像 B超工作过程当探头获得激励脉冲后发射超声波同时探头受聚焦延迟电路控制实现声波的声学聚焦然后经过一段时间延迟后再由探头接受反射回的回声信号探头接收回来的回声信号经过滤波对数放大等信号处理然后由DSC电路进行数字变换形成数字信号在CPU控制下进一步进行图像处理再同图表形成电路和测量电路一起合成视频信号送给显示器形成我们所熟悉的B超图像也称二维黑白超声图像彩超其实彩超并不是看到了人体组织的真正的颜色而是在黑白B超图像基础上加上以多普勒效应原理为基础的伪彩而形成的现代医用超声就是利用了这一效应当超声波碰到流向远离探头液体时回声频率会降低流向探头的液体会使探头接收的回声信号频率升高利用计算机伪彩技术加以描述使我们能判定超声图像中流动液体的方向及流速的大小和性质并将此叠加在二维黑白超声图像上形成了我们今天见到的彩超图像性能指标可以大致灰阶早期机器在1664灰阶现代机器多在256灰阶 2 分辨率要用专用模块检测由经验的超声医生用肉眼也可以判断 3 功能有 M型多普勒功能多种测量能力距离面积周长体积多幅图像存储多段 STC自由控制动态聚焦可配宽频探头由变频功能4 探头可配多种探头能力如心脏腹部凸阵相控阴道探头直肠探头食道探头穿刺探头术中探头高频探头等等5 图像处理黑白翻转图像边缘处理平滑处理γ修正等6 主要黑白B超厂家有我国无锡海鹰集团公司汕头超声研究所德国西门子美国GE荷兰philips日本东芝日本阿洛卡日本岛津日本福田电子等医用超声诊断设备的基本工作原理脉冲回波法原理采用超声脉冲回波测距离的技术声束固定不动的诊断方法称为一维超声检查人们常把A型和M型医用超声设备称为一维超声扫描及显示 AMBCF及P 型等各种超声设备 A型超声诊断仪探头换能器以固定方式向人体发射超声波通过人体反射回波并加以放大在屏幕上显示回波的幅值和形态纵坐标显示反射回波的辐度波形横坐标代表被测物体的深度能测量人体脏器的径值和鉴别病变的物理性质是现代各种超声成像的物理基础 M型超声诊断仪探头换能器以固定位置和方向对人体发射超声波束将被接受的回波幅度信号加于显示器的阴极作亮度调制代表深度的时基线加到垂直偏转板上并按时间顺序展开形成一幅一维空间各点运动按时间展开的轨迹图 B型医用超声设备二维超声扫描及显示它将超声脉冲回波系统中得到的回波幅度信号加至示波器阴极以调制时基线的亮度并加以平面扫描取得二维扫描图象按照不同的扫描方式又可分为电子线性扫描电子凸阵扫描机械扇型扫描和相控阵扫描等 B型显示还有两种特殊的模式C型和P型 C型模式显示的是某一深度的切面像 P型模式则通过探头的介入从屏中心向四面作径向扫描三维超声成像技术三维超声成像是基于二维超声成像的探头按空间顺序采集一系列的二维图像并存入二维重建工作站中计算机对按照规律采集的二维图像进行空间定位并对所采集的空隙进行像素补差平衡形成一个三维立体数据库进行图像的后处理然后通过计算机进行三维重建在计算机屏幕上显示出来的就是重建好的三维图像随着三维超声成像技术的不断发展目前已有静态三维超声动态三维超声和实时三维 B超领域的新技术1．超声内窥镜这是B超技术与内窥镜技术的结合通俗地讲就是制作一条细长的B超探头借助现代内窥镜技术进行内脏超近距离B超检查可以更加细致地观察目前有经食道心脏超声经胃十二指肠内窥镜超声腹腔镜超声等2．超声 CT 在二维超声图象上移动超声焦点对局部脏器进行放大实施细微观察它的应用局限性是所观察器官与周围器官解剖位置不清析此技术由西门子公司率先开发§8～2 超声学基础知识自然界里有各种各样的波根据其性质基本上分为两大类电磁波和机械波 1电磁波电磁波是由于电磁力的作用产生电磁场的变化在空间的传播过程它传播的是电磁能量无线电波可见光和X线等都是电磁波电磁波可以在真空和介质中进行传播 2机械波机械波是由于机械力弹性力的作用机械振动在连续的弹性介质内的传播过程它传播的是机械能量水波和地震波等都是机械波机械波分类医学超声的频率范围在200kHz至40MHz之间超声诊断用频率多在1MHz～10MHz范围内相应的com之间从理论上讲频率越高波长越短超声诊断的分辨率越好超声波具有的特性 1由于超声波具有高频率的特点因此其波长就短它可以向光线那样沿直线传播利用这一特点可以向某一确定的方向发射超声波 2由于超声波所引起的媒质微粒的振动其振幅很小加速度很大因此可以产生很大的力量超声诊断中探头发射的超声波在近场可视为平面波在远场可视为球面波或球面的一部分但为了方便起见我们把它视为平面波超声波与人体内微小障碍物如红细胞发生作用时障碍物散射的超声波是球面波 3按发射超声的类型分类连续波和脉冲波连续波目前只在连续波多普勒血流仪中采用 A型M型B型及脉冲多普勒血流仪均采用脉冲波三超声波的声学物理量 1波长频率声速 1波长两个相邻同相位相同振动状态的振动点之间的距离称为波长用λ表示 2频率单位时间内质点振动的次数即为频率用表示＞20kHz 的声波称为超声大多数医用超声其工作频率为210MHz其中2MHz35MHz5MHz75MHz和10MHz是常用的频率点四声波的传播特性1惠更斯原理声波在传播过程中波源的振动是通过媒质中的质点依次传播出去的媒质中任意一点的振动将直接引起邻近各点的振动这种振动可看作是一个新的波源子波源在其后的任意时刻这些子波的包络形成新的波阵面这就是惠更斯原理如图85所示应用这一原理可确定波的传播方向衍射现象在诊断时也经常用到例如诊断胆结石超声的作用会在胆结石的界面发生反射在其的后面会出现身影这就是判断胆结石的依据§8～3医用超声探头一医用压电材料超声换能器目前医用超声探头中使用的压电材料基本上都是人造的压电晶体 1．分类按物理结构不同压电材料可分为 1 压电单晶体如石英 SiO2 酒石酸钾钠 NaKC4H44H20 铌酸锂 LiNb03 等2．压电陶瓷的特性目前使用最多的是PZT压电多晶体其具有以下优点 1电一声相互转换效率高灵敏度较高可采用较低的激励电压 2与电路容易匹配 3性能比较稳定 4非水溶性耐湿防潮机械强度大 5价格低廉 6易于加工可制成各种形状尺寸且可通过掺杂取代改变材料配方等方法可以大范围调整其性能参数二换能器1．声透镜可以是凸透镜或凹透镜其作用是将换能器发出的波束聚焦收敛变细以提高超声诊断仪的分辨力聚焦基本原理与光学聚焦相同电子聚焦由电路和换能器阵元相互配合实现 2．压电晶体根据探头的种类和用途制成圆片或长条形片其谐振频率由其厚度决定厚度越小谐振频率越高目前各种超声诊断仪探头均采用锆钛酸铅类压电陶瓷晶体制作过程比较复杂首先要按特定的配方配料经过混合预烧粉碎压片烧结和上电极被涂银形成陶瓷片经过高压处理才具有压电性能人体皮肤和压电材料的声特性阻抗差异较大为解决它们之间的声学匹配在晶片前方需加上一层或多层匹配层以使声能高效地在压电晶片和人体软组织之间传输从而提高换能器的灵敏度减少失真和展宽频带匹配效果与声波的频率有关不同频率的声波要求匹配层具有不同的厚度尺寸 4．吸声块由吸声材料制成吸声块的作用是将向后辐射的声能几乎全部吸收掉以消除后向干扰它同时也是晶体振动的阻尼装置以缩短振动周期常用环氧树脂为基质加入声阻抗很大的钨粉混合而成混合时根据阻抗指标来取钨粉和树脂的比例为了提高材料的吸声性能经常加入适量的橡胶粉§8～4 超声诊断仪的基本原理 B型医用超声诊断设备是利用人体不同类型组织病理组织与正常组织之间的声学特性差异生理结构变化的物理效应经超声波扫描探查接收处理所得信息显示出人体内部的脏器边缘结构截面结构型成像和血流的运动状态运动型成像为临床应用的医用诊断仪器 2B式显示脉冲回波系统中得到的回波幅度信号加至示波管的阴极用以调制时基线的亮度并加以平面扫描这种显示就称为B式显示如果示波管上极限的方向与超声脉冲入射人体的方向一致并且当换能器的位置逐渐改变时或多阵元探头每条时基线的方向也相应的改变则B式显示线代表了产生回波的每一个界面的空间位置从而构成一幅二维图像构成这样一幅二维图像需要一定的时间其快慢取决于扫描的手段3C式显示C式显示也是一种亮度调制的显示但它所显像的平面不同于B式显示 B式显示的平面是在声线所在的平面而C式显示的平面是垂直于声线的平面它的横坐标代表水平方位纵坐标代表高度因此深度并不形成图像中的一维 4M式显示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变化如果用幅度调制的A型显示所显示波形随时间变化得不到稳定的波形图 M式显示中将被接收的回波幅度加于显示器的阴极用作亮度调制代表深度的时基线加至垂直偏转板上而在水平偏转板上加一慢变的时间扫描电压将深度时间的时基线已慢速沿水平方向移动 5P式显示P式显示也称平面目标显示和B型显示一样采用亮度调制显示二维声像与B型显示不同的是换能器作旋转运动显示器上的光点从屏中心向屏四周作径向扫描并且此径向扫描线逐次改变方向与换能器同步作旋转这种型式适用于探头插入体腔内的检查方式例如对肛门直肠内肿瘤食道癌及子宫颈癌等检查亦可用于对尿道膀胱的检查二B 超仪的扫查方式 1机械扇形扫查机械扇扫探头中除了换能器外还必须具有使换能器绕某一轴线往返摆动或绕轴旋转的驱动机构探头中还具备一种换能器位置检测装置只有一片单元式的圆盘形压电换能器其直径为12mm20mm 1探头的工作原理及结构①晶片往返摆动探头中的驱动器在外电路的控制驱使换能器绕其旋转轴左右来回摆动其摆动角度通常在±45°之内摆动频率在15Hz 左右摆动频率不得低于15Hz15Hz时每秒有30帧图像此时人眼已经开始感到有闪烁特别是这种设备左右来回都成像因此在图像的左右两边闪烁的更严重 2特点与适应范围扇形扫查具有远场探查视野大近场视野小探头与体表接触面积小等特点因此可以用很小的透声窗口避开肋骨和肺对超声声束的障碍非常适合于心脏的切面显像是目前心脏实时动态研究的最有效手段此外扇形扫查还可以用于腹部妇产科的切面显像检查1探头线阵探头是由若干小阵元由若干个微晶元并联后组成排列成直线阵列的换能器组合要求构成线阵的各阵元特性与所发出的声波一致目前阵元数已达1282565121024或更多 2基本结构目前比较完整的线阵B超主要由线阵探头发射和接收系统控制系统DSC和显示①发射与接收系统的主要功能 a电子聚焦数据的形成 b超声的发射与接收 cTGC时间增益控制信号的形成 d信号的对数压缩 e接受信号的放大与检波等②中央控制单元的主要功能是 aAD和DA转换 b 数据的存储和读取 c数字扫描变换 d焦点的控制与切换 e主控信号f数据的实时相关处理 g字符显示及测量功能 3凸阵式扇形扫查凸阵式探头的前部为圆弧形许多阵元沿该圆弧面排列阵元的前部是圆弧形的匹配层匹配层外面装有二维弧形的声透镜探头厚度方向的圆弧形声透镜是为了获得厚度方向的声聚焦凸阵探头与线阵探头相比具有的优点1相同的体表接触面在深部的视野宽的多 2能避开骨头引起的死角如肋骨弓内剑突下耻骨结合下进行观察 3凸阵探头的前部是圆弧形可自由选择方向压迫探头能较好的排除死角例如肺胃十二指肠等内的部分气体进行观察 4．相控阵扇扫1相控阵探头它与线阵探头类似有多个阵元排成直线阵列其体积较小声束很容易通过胸部肋间小窗口肋间狭缝在人体内作扇形扫查得到视野宽阔的图像可对整个心脏进行检查 2相控阵扇形扫查波束的时空控制相控阵探头中既没有开关控制器也没有子阵这是因为相控阵所有阵元对每个时刻的波束都有贡献而不像线阵探头换能器那样分组分时轮流工作①相控发射一个阵列由多个晶片组成在各晶片上按不同的时间顺序加以激励脉冲各晶片受激励后产生的超声叠加形成一个新的合成波束实现了一定角度范围内的超声束的扇形发送②相控接收准确的按回波到达各阵元的时差对各阵元接收信号进行时间或相位补偿再叠加求和就能将特定方向的回波信号叠加增加而其它方向回波信号减弱甚至完全抵消 3相控阵超声诊断仪的基本结构四B型超声诊断仪的工作原理 1B型超声诊断仪的类型与结构普通线阵探头凸形探头心脏探头穿刺探头或配穿刺架等彩色B超中各档次分类差别较大配备宽频带高频和可变频的各种型号探头整机的各种操作功能在不断提高配备75MHz以上频率探头可做表浅血管血流检查测定 2 B型超声诊断装置的基本框图 3日本ALOKA SSD 一210XII型B超机型的电路原理 2SSD一210XII B整机的系统框图①发射晶体振荡器发射定时发生器短脉冲群振荡器延迟线焦点选择相位控制发射放大器地址控制器复式交换线阵换能器人体②接收线阵换能器和地址控制复式交换接收放大器相位控制加法器焦点选择延迟线对数放大器和增益STC检波视频放大器低通滤波A／D变换图像存储器§8～5 B型超声诊断设备的检测 B型超声诊断设备在医疗器械管理分类中属于Ⅱ类在通用要求的分类中属于BF型检测标准是GB97061 医用电气安全通用要求JJG639 医用超声诊断仪超声源GB10152 B型超声诊断设备GB97069 医用超声诊断和监护设备专用安全要求一检测仪器和环境要求1毫瓦级超声功率计分辨力优于2mW准确度优于15％ 2漏电流测量仪准确度优于1％含200uA挡 3仿组织超声体模仿真模块TM材料超声仿人体组织材料声速 154010 m／s[ 23±3 ℃] TM材料声衰减系数斜率 070±005 dB／ cm²MHz [ 23±3 ℃] 尼龙靶线直径 03±005 mm 尼龙靶线位置偏差±01mm 4环境要求1温度15～35℃ 2相对湿度≤80％ 3大气压力86～106 kPa 4电源220V±10％50Hz 二医用B型超声诊断仪图像的检测图8-28 B型超声诊断设备用标准测试模块技术要求适用于频率1035MHz 图8-29 B型超声诊断设备用标准测试模块技术要求适用于频率5075MHz 三B型超声诊断设备的分档原则1．按B型超声诊断设备功能特点使用性能的不同将设备分为ABCD四档如图8-30所示四B型超声诊断设备的检测指标和检测方法 1输出声强一般应不大于10mW／cm2对超出10mW／cm2的仪器应公布其输出声强值并在明显位置警示严禁用于胎儿 2检测时应尽量避免外界的振动噪声电磁场等物理干扰光照适当使之不影响各项实验工作的正常进行 3．探头标称频率标志以目力检查的方法进行 4．测试方法 1探测深度开启被测设备将探头经耦合剂置于超声体模声窗表面上对准其中的纵向靶群调节被测设备的增益TGC或STCDGC或近远场增益动态范围或对比度亮度以无光晕无散焦为限聚焦可调者置远场或全程在屏幕上显示最大深度范围的声象画面读取纵向靶群总可见最大深度线靶的所在深度即为探测深度 2侧向横向轴向纵向分辨力开启被测设备将探头经耦合剂置于超声体模声窗表面上根据被测设备类型按要求对准体模中规定测试深度的侧向或轴向靶群被测设备的调节要求同上所述增益聚焦可调者置该靶群所在深度附近隐没体模材料产生的背向散射光点保持靶线图象清晰可见微动探头读出可分开显示为两个回波信号的两靶线之间的最小距离 3几何位置精度开启被测设备将探头经耦合剂置于超声体模声窗表面上对准其中的纵向或横向线形靶群利用设备的测距功能或屏幕标尺在全屏幕分别按纵向和横向每20mm测量一次距离再按式810计算出每20mm的误差％取最大值作为纵向和横向几何位置精度几何位置精度％³100％ 4盲区检测开启被测设备将探头经耦合剂置于体模声窗表面上对准其中的盲区靶群观察距探头表面最近且其后图象都能被分辨的那根靶线测试该靶线与探头表面的距离则盲区为小于该距离实验时如果探头不能对靶群中所有靶同时成像也可平移探头分段或逐一显示五B型超声诊断仪的安全要求及检测 1电安全性能设备的患者漏电流外壳漏电流对地漏电流电源线对地电介质强度的实验方法和要求按照GB97061进行 2对除颤放电效应的防护对于有扦入体腔内如食道内的探头的设备如有必要还需测量设备对心脏除颤器放电效应的防护即要能承受3KV的脉冲高压而在其讯号和输入和输出部分不出现对地峰值电压大于1V §8～6 B型超声诊断设备的检测仪器 B型超声诊断设备的检测仪器主要是超声功率计体膜和相关的安全检测仪器一BCG1001型毫瓦级超声功率计超声功率计结构及工作原理四BCG1001型毫瓦级超声功率计的使用方法1把超声功率计置于稳固的工作台上利用水平调整脚将仪器调至水平然后用漏斗从消声水槽上盖孔缓慢地注入除气蒸馏水至水位线刻度处如超量须从排水阀放出驱除靶面及声窗内面的气泡 2．旋下声窗保护盖对透声薄膜和超声探头进行清洁处理后涂敷上耦合剂使两者紧密结合用夹持器将探头贴敷在透声薄膜中央对准声窗中央位置使超声束轴线垂直于声窗并注意驱除表面的气泡此时超声诊断仪探头不应有超声输出 3．打开电源松开靶锁紧器稳定5min后调节平衡调节旋钮使平衡指示仪表指零后调节零位调节旋钮使数字指示值为零 4．使被检仪器置于最大声功率输出状态调节平衡调节旋钮使平衡指示仪表指针返回零位此时数字表示值即为被检仪器输出声功率Pm mW 5．测试完毕后首先锁紧靶锁紧器然后从排水阀放净消声水槽中的水关掉电源清洗掉透声薄膜耦合剂最后旋上声窗保护盖 6．注意事项 1 必须按仪器的使用方法规定的顺序操作 2 测量液体应使用除气蒸馏水 3 为防止反射靶在运输中损坏每次测式完毕后必须先锁紧靶锁紧器右旋弹出无水时不得松开锁紧器推入左旋否则须加水后重新锁紧以免靶锁空状态 4 断电后未锁反射靶仪器将发出音响报警如声响音减小可打开后面电池合盖板更换9V电池五．仿组织超声体模仿组织超声体模就是在超声传播特性方面模仿软组织的人体物理模型由超声仿人体组织材料 Ultrasonicallg Tissue-Mimicking Material简称TM材料和嵌埋于其中的多种测试靶标以及声窗外壳指示性装饰面板构成的无源式测试装置中国科学院声学研究所研制低频B超体模 KSl07BD型高频B超体模 KSl07BG型 1 KSl07BD 型超声体模的结构 KSl07BD型超声体模适用于对工作频率在4MHz以下的B超设备的性能检测 1 技术指标①TM材料声速 1540±15 m／s 23±3 ℃②TM材料声衰减系数斜率 0．70±0．05 dB／cm ／MHz 23±3 ℃③尼龙靶线直径 03±O05 mm ④尼龙靶线位置公差±0．mm 2KS 107BD型超声体模使用方法1 取下盖板和保护用的海绵垫2 在水槽内倾注适量蒸馏水以保证探头与声窗间耦合一般不宜充满水槽或水性凝胶型医用超声耦合剂3 按规定程序开启被测仪器4 将被测仪器探头经耦合媒质置于体模声窗上并使声束扫描平面与靶线垂直记录被检仪器的探头型号扫描方式和工作频率 3 超声体模的有效期和维护保养 1有效期由于结构原理的特殊性超声体模没有同类仪器的上溯传递不能实行周期检定而是按有效期管理KS系列产品有效期为三年2 日常维护①更换声窗薄膜若声窗不慎扎破或久用磨破应立即用胶纸将破口密封不使体模内液体经破口散失并及时送修理4超声体膜的注液保养要求。
最新第八章 超声诊断仪的基本原理及其检测技术教学讲义ppt课件
五、多普勒效应
1842年奥地利物理学家Christain Jone Doppler 在研究行星与观察者之间存在 相动运动时，首先观察到由于星光频率 发生改变而引起色彩变化，由此命名为 多普勒效应。
A、M、B、C、F及P型等各种超 声备
1. A型超声诊断仪:
• 探头（换能器）以固定方式向人体发射 超声波，通过人体反射回波并加以放大， 在屏幕上显示回波的幅值和形态。
• 纵坐标显示反射回波的辐度波形；横坐 标代表被测物体的深度。
• 能测量人体脏器的径值和鉴别病变的物 理性质，是现代各种超声成像的物理基 础。
• 2.机械波
机械波是由于机械力（弹性力）的作用， 机械振动在连续的弹性介质内的传播过 程，它传播的是机械能量。水波和地震 波等都是机械波。
机械波分类
次 声 声 音 超 声 高频超 特 高 频
波
（ 可 听 ）波
声
超声
<16Hz 16 ～ 2×104
2×104H ～
z
108Hz
108 ～ >1010Hz 1010Hz
• （2）由于超声波所引起的媒质微粒的振 动，其振幅很小，加速度很大，因此可 以产生很大的力量。
3、超声波的作用的充分条件--超声波的强度和时
间决定 1 W / cm2温热作用 80 W / cm2 空化作用 100 W / cm2 超声刀 50 W / cm2 超声断层诊断、多普勒装置 0.1 W / cm2 胎儿 、脑、眼球、生殖器等
人体软组织 脂肪 颅骨 晶状体
0.00118 0.9934 1.002 0.835 1.055 1.000 1.013 1.050 1.074 1.016 0.955 1.658 1.136
超声诊断仪的基本构成 PPT课件
臨床表現 發病年齡：30-50歲
月經量多，經期延長 壓迫感 下腹部觸及腫塊
粘膜下肌瘤
子宮肌瘤並鈣化
鑒別診斷
卵巢腫瘤 子宮肥大 子宮腺肌瘤
子宮腺肌症
病因病理 子宮內膜侵入子宮肌層，以後壁居多
子宮多呈均勻性增大 經期肌組織間可見彌漫性小出血灶 若在肌層形成團塊，稱子宮腺肌瘤 臨床表現
慢性膽囊炎
1.膽囊大小正常或縮小； 2.膽囊壁增厚，310mm； 3.部分膽囊腔內可無膽汁充 盈，膽囊呈一條索狀強回聲。
膽囊癌
1.隆起型：膽囊內結節狀、蕈傘狀或團 塊狀腫物，基底寬，邊緣不規整；
2.厚壁型：膽囊壁不規則性增厚，常呈 低回聲。
3.混合型：壁厚伴團塊狀腫物。
4.實塊型：常為晚期表現。
超聲診斷儀的基本構成
1.主機 2.探頭（換能器） 3.顯示器
探頭（probe）
探頭的核心器件是壓電晶體， 其作用是發射與接收超聲波。
探頭的種類：線陣、凸陣、 扇掃、腔內探頭等。
B型超聲顯像法
B-mode ultrasonography
簡稱B超（Brightness mode），是將回 聲(echo)信號以光點的形式顯示為二維圖 像，以光點的輝度表示回聲的強弱。目
乳腺浸潤性導管癌
1.腫塊外形不規整，可見蟹足樣 突起；
2.腫塊呈低回聲，後方常有聲衰 減；
3.腫塊無包膜，邊界不清； 4.多普勒顯示腫塊內血流較豐富。
甲狀腺疾病的超聲診斷
吳秀
甲狀腺的解剖結構
位於頸前下方 氣管前方 平第5、6、7頸椎 左右兩葉及峽部 呈“U”或“H”形
兩層被膜
外層 固定在氣管和環狀軟骨 吞咽時隨喉上下移動 假被膜
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江西中医学院计算机学院08生物医学工程2班黄月丹学号5047超声诊断仪原理及其基本结构超声成像检查技术是指运用超声波的物理特性，通过高科技电子工程技术对超声波发射、接收、转换及电子计算机的快速分析处理和显像，从而对人体软组织的物理特性、形态结构与功能状态作出判断的一种非创性检查技术。
超声诊断技术的发展历程20世纪50年代建立，70年代广泛发展应用的超声诊断技术，总的发展趋势是从静态向动态图像(快速成像)发展，从黑白向彩色图像过渡，从二维图像向三维图像迈进，从反射法向透射法探索，以求得到专一性、特异性的超声信号，达到定量化、特异性诊断的目的。
80年代介入性超声逐渐普及，体腔探头和术中探头的应用扩大了诊断范围，也提高了诊断水平，90年代的血管内超声、三维成像、新型声学造影剂的应用使超声诊断又上了一个新台阶。
二．超声诊断仪的种类(一) A型这是一种幅度调制超声诊断仪，把接收到的回声以波的振幅显示，振幅的高低代表回声的强弱，以波型形式出现，称为回声图，现已被B型超声取代，仅在眼科生物测量方面尚在应用，其优点是测量距离的精度高。
(二) B型这是辉度调制型超声诊断仪，把接收到的回声，以光点显示，光点的灰度等级代表回声的强弱。
通过扫描电路，最后显示为断层图像，称为声像图。
B型超声诊断仪由于探头和扫描电路的不同，显示的声像图有矩形、梯形和扇形。
矩形声像图和梯形声像图用线阵探头实现，适用于浅表器官的诊断；扇形声像图用的探头有多种，机械扇扫探头、相控阵探头和凸阵探头均显示扇形声像图。
前二种探头可由小的声窗窥见较宽的深部视野，适用于心脏诊断；后一种探头浅表与深部显示均宽广，适用于腹部诊断，有一种曲率半径小的凸阵探头，也可用小的声窗，窥见深部较宽的视野。
(三) M型 M型超声诊断仪是B型的一种变化，介于A型和B型之间，得到的是一维信息。
在辉度调制的基础上，加上一个慢扫描电路，使辉度调制的一维回声信号，得到时间上的展开，形成曲线。
用以观察心脏瓣膜活动等，现在M型超声已成为B型超声诊断仪中的一个功能部分不作为单独的仪器出售。
(四) D型在二维图像上某点取样，获得多普勒频谱加以分析，获得血流动力学的信息，对心血管的诊断极为有用，所用探头与B型合用，只有连续波多普勒，需要用专用的探头。
超声诊断仪兼有B型功能和D型功能者称双功超声诊断仪。
(五) 彩色多普勒超声诊断仪具有彩色血流图功能，并覆盖在二维声像图上，可显示脏器和器官内血管的分布、走向，并借此能方便地采样，获得多普勒频谱，测得血流的多项重要的血流动力学参数，供诊断之用。
彩色多普勒超声诊断仪一般均兼有B型、M型、D型和彩色血流图功能。
(六) 三维超声诊断仪三维超声是建立在二维基础上，在彩色多普勒超声诊断仪的基础上，配上数据采集装置，再加上三维重建软件，该仪器即有三维显示功能。
(七) C型C型超声仪也是辉度调制型的一种，与B型不同的是其显示层面与探测面呈同等深度。
超声诊断仪基本原理声波能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。
人类能够感觉的声波频率范围约在20-20000HZ。
频率超过20000HZ，人的感觉器官感觉不到的声波，叫做超声波。
声波的基本物理性质如下：(一)声波的频率、周期和速度声源振动产生声波，声波有纵波、横波和表面波三种形式。
而纵波是一种疏密波，就像一根弹簧上产生的波。
用于人体诊断的超声波是声源振动在弹性介质中产生的纵波。
声波在介质中传播，介质中质点在平衡位置来回振动一次，就完成一次全振动，一次全振动所需要的时间称振动周期(T)。
在单位时间内全振动的次数称为频率(f)，频率的单位是赫兹(HZ)。
f=1/T，声波在介质中以一定速度传播，质点振动一周，波动就前进一个波长(λ)。
波速(C)=λ/T或C=fλ。
(二)声阻抗声波在媒介中传播，其传播速度与媒质密度有关。
在密度较大介质中的声速比密度较小介质中的声速要快。
在弹性较大的介质中声速比弹性较小的介质中要快。
这就引出了声阻抗的定义，声阻抗为介质密度(ρ)和声速(C)的乘积。
超声波超声波就是频率大于20KHZ，人耳感觉不到的声波，它也是纵波，可以在固体、液体和气体中传播，并且具有与声波相同的物理性质。
但是由于超声波频率高，波长短，还具有一些自身的特性。
(一)束射性超声波具有束射性即可集中向一个方向传播，有较强的方向性，由换能器发出的超声波呈窄束的圆柱形分布，故称超声束。
(二)反射和折射当一束超声波入射到比自身波长大很多倍的两种介质的交界面上时，就会发生反射和折射。
反射遵循反射定律，折射遵循折射定律。
由于入射角等于反射角，因此超声波探查疾病时要求声束尽量与组织界面垂直。
超声波的反射还与界面两边的声阻抗有关，两介质声阻抗差越大，入射超声束反射越强。
声阻抗差越小反射越弱。
穿过大界面的透射声，可能沿入射声束的方向继续进行，亦可能偏离入射声束的方向而传播，后一种现象称超声折射，是由于两种介质内声速的不同所致。
(三)散射与衍射超声波在介质内传播过程中，如果所遇到的物体界面直径大于超声波的波长则发生反射，如果直径小于波长，超声波的传播方向将发生偏离，在绕过物体以后又以原来的方向传播，此时反射回波很少，这种现象叫衍射。
因此波长越短超声波的分辨力越好。
如果物体直径大大小于超声波长的微粒，在通过这种微粒时大部分超声波继续向前传播，小部分超声波能量被微粒向四面八方辐射，这种现象称为散射。
(四)超声波的衰减超声波在介质中传播时，入射超声能量会随着传播距离的增加而逐渐减小，这种现象称作超声波的衰减。
衰减有以下两个原因：(1)超声波在介质中传播时，声能转变成热能，这叫吸收；(2)介质对超声波的反射、散射使得入射超声波的能量向其他方向转移，而返回的超声波能量越来越小。
多普勒超声基本原理多普勒效应多普勒效应是奥地利物理学家克里斯汀约翰多普勒于1842年首次提出来的。
描述了光源与接收器之间相对运动时，光波频率升高或降低的现象。
这种相对运动引起的接收频率与发射频率之间的差别称为多普勒频移或多普勒效应。
声波同样具有多普勒效应的特点，多普勒超声最适合对运动流体做检测，所以多普勒超声对心脏及大血管血流的检测尤为重要。
多普勒超声心动图的基本方式 1 脉冲式多普勒2 连续式多普勒 3 彩色多普勒血流显像。
基本结构由于b超是超声成像仪器中最重要的，所以下面简述b超的基本结构。
B型线性超声诊断仪主要由探头、发射／接收单元、数字扫描转换器、显示照像记录系统、面板控制系统、键盘和电源装置等组成。
一、探头是由多晶片（阵元）排列构成的长条状探头。
探头一般宽度为1cm、长度为10～15cm，探头中的晶片个数一般在64—128只范围内；晶片的尺寸随使用的超声频率不同而不同；晶片之间不但有良好的电绝缘，同时尽可能作到完全的声隔离。
为此在制造工艺上一般采用光刻的方法，在一个大晶片上刻制成相互分离的多个晶片。
晶片后面附以吸声材料，用以吸收反向辐射的能量；晶片的前面（接触人体部分）用透声材料做成声透镜，在长条状探头的短轴方向形成声聚焦。
每个阵元都是独立的，在长条状探头的长轴方向，用电子延迟线技术形成电子聚焦和多点聚焦，从而提高B型线性超声诊断仪的空间分辨率。
二、发射／接收单元通过探头发送和接收超声波信号，并对发射和接收的超声波信号实施电子聚焦和多点聚焦的控制；同时对探头中的多个晶体实施电子开关控制，从而实现超声束的扫描。
从探头接收的超声回波信号在该单元中进行放大、检波和各种预处理，然后送到数字扫描转换器。
三、数字扫描转换器把从发射／接收单元进入的超声回波信号首先进行A/D转换（即模拟／数字转换）变成数字信号，并予以存贮和完成各项后处理的功能，所有将要显示的信号，都在转换器中完成D/A转换，最后混合变为合成的视频信号送入监视、照像、记录系统。
四、监视、照相、记录系统是操作人员用来观察超声断层图像和各种相关信息，并对有价值的图像进行拍照和记录的系统。
监视和照像分别使用两个略有不同的TV监视器，照像部分一般配备通用135相机或一次性的波拉相机，记录部分使用特殊功能的纸记录装置或彩色视频打印机。
五、面板控制单元对仪器面板上的各种旋钮、开关、操作杆等的状态实施编码，并将编码信号送至发射／接收单元和数字扫描转换器，其中包括进出深度增益控制信号（或称距离时间控制）到发射／接收单元以控制放大器的放大倍数，从而补偿超声能量在传播过程中随距离的衰减。
六、电源部分提供直流电压供各单元使用。
发展方向随着计算机技术的发展,灰阶成像的基本功能和多普勒将会发挥更大的作用。
通过对组织间复杂声波的探测,使超声检查具有其他技术无法代替的发展潜力。
未来超声有望在以下方面获得发展:①提高检测信号:超声对比剂能增加体内的声波强度,改善超声成像。
手术中或内镜中的应用术中超声为制定手术决策提供一种精确的工具。
而内镜超声是一种正在兴起的技术,可以用于发现各期胃肠道肿瘤、指导活检和介入治疗。
小型灵巧化的设计使超声仪器更易操作而作为常规诊治手段。
未来设计将借助这些微型探针获取更好的成像效果。
②改进图像显示:三维超声是一项新技术,可观察解剖和病理情况,增加医生对病人解剖学的理解。
计算机技术的发展使容积数据的获取、分析和显示在数秒钟内完成,为快速诊断和治疗提供机会。
③新方法:双折射成像双折射成像反向散射波幅的双折射是超声的一种特性。
用这种特性能识别的组织有肾脏皮质、心肌、脑室周围区域以及大部分肌肉和肌腱。
灌注成像灌注成像血管成像的最终目标是血流灌注。
气泡超声对比剂的特殊优点是总在血管内,能利用谐波成像排除组织活动的伪影。
复合记录序列复合记录成像从不同时间检查获取的复合记录超声数据,能更连续和敏感地发现组织改变,提高检查和成像质量。
这能为治疗开辟新的扫描和评价可疑区域或肿块生长的能力。
和弹性摄影；④设备:缩微成像、电声摄影；⑤治疗和介入:高强聚焦(集束)超声治疗、导引和基因治疗；⑥应用:腔内手术和内镜检查。