(完整版)超声成像设备
第七章-超声成像设备
（二）与普通声波比较的优势：
①由于超声波的频率高，因而波长很短，它可以像 光线那样沿直线传播，使我们有可能只向某一确 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，即使振幅 很小，加速度也很大，因此可以产生很大的力量。
超声波的这些特性，使它在近代科学研究、工业生产和 医学领域等方面得到日益广泛的应用。例如：我们可以利用 超声波来测量海底的深度和探索鱼群、暗礁、潜水艇等。在 工业上可以用超声波对金属内部的气泡、伤痕、裂缝等缺陷 进行无损检测。在医学领域可以进行超声灭菌、超声清洗、 超声雾化等。更重要的是做成各种超声诊断仪器和治疗仪器。
3、实时成像 能高速实时成像，可以观察运动的器官，并节省 检查时间。
4、使用方便，费用较低，用途广泛。
第一节 概述 医学超声设备根据工作原理的不同，主 要分为三类： 一、脉冲回波法 ➢诊断信息来源于组织界面的反射和散射。 ➢根据显示方式分为：A型、M型、和A超：幅度调制型 它采用单探头发射单束超声脉冲，将所获得的由各
M型超声诊断仪
皮肤
探头
深度
时间
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M型超声诊断仪成像原理的特点：
1. M超众的深度扫描信号（锯齿波信号）不像A 超那样加到X偏 转板，而是加到Y轴偏转板上，于是扫描线是从上向下扫描， 回波信号（亮度）距顶部的距离表示被探查组织界面的深度。
2. 接收电路的输出信号不是加到X或Y偏转板，而是加到亮度调 至栅极。当有回波信号出现时，并不像A超那样显示波形而是 显示亮点，亮点的强弱代表回波信号的幅度，多个界面的回 波形成一系列垂直亮点。
因此，在声波的传播过程中，当遇到两种 不同媒质的界面时，要发生发射、折射， 他们遵守反射、折射定律。
• 反射波强度与入射波强度 之比，为反射系数，用air表 示。
超声成像设备xsqPPT课件
工作原理
01
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超声波发射
设备通过高频电信号激励 压电晶体，产生超声波束。
声波传播与反射
超声波束进入人体后，遇 到不同组织界面会发生反 射和折射，形成回波。
信号接收与处理
回波被探头接收后，经过 信号放大、处理和数字化， 形成超声图像。
分类与应用
分类
根据应用领域和功能，超声成像设备 可分为医用超声成像设备和工业超声 成像设备。
动态心脏超声
用于监测心脏动态变化，评估心脏收缩和舒 张功能。
心腔内超声
用于实时监测心脏内血流情况及评估心脏介 入治疗效果。
血管超声
颈动脉超声
用于检测颈动脉粥样硬化斑块及狭窄 程度，评估脑卒中风险。
腹主动脉超声
用于检测腹主动脉瘤、腹主动脉夹层 等血管病变。
下肢动脉超声
用于诊断下肢动脉粥样硬化及下肢动 脉血栓形成。
超声成像设备与计算机技术的结合，实现了数字化存储、远程诊断和人工智能辅助 诊断等功能，提高了诊断的智能化水平。
临床应用拓展
超声成像技术在临床应用中不断拓展， 不仅用于腹部、心脏、妇产科等传统 领域，还逐渐应用于肌肉骨骼、泌尿 系统、肿瘤等领域。
超声引导的介入诊疗技术也得到了广 泛应用，如超声引导下的穿刺活检、 置管引流、肿瘤消融等技术，提高了 诊疗效果和安全性。
内膜异位症等。
卵巢超声
用于检测卵巢形态、大小及病 变，如卵巢囊肿、多囊卵巢综
合症等。
早孕超声
用于诊断早期妊娠，观察胚胎 发育情况及排除宫外孕。
产后复查超声
用于评估产后子宫恢复情况及 排除并发症。
心脏超声
常规心脏超声
用于评估心脏形态、大小及心功能，诊断心 脏瓣膜疾病、心肌病等。
超声成像设备-概述
1950年代
开始应用于医学领域，主要用 于心脏检测。
1970年代
随着计算机技术的发展，超声 成像技术逐渐成熟，广泛应用
于医学诊断领域。
2000年代
随着数字化技术的普及，数字 化超声成像设备逐渐取代了模
拟设备，成为主流产品。
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不同类型的超声成像设备
医用超声成像设备
诊断型超声成像设备
用于对人体内部进行无创、无痛、无 辐射的检查，提供高清晰度的二维图 像，帮助医生诊断各种疾病。
随着技术的进步，超声波的频率有望 进一步提高，这将有助于获取更精细 的图像。
实时三维成像
实时三维超声成像技术将得到进一步 发展，提供更全面的立体信息，有助 于医生更准确地判断病情。
人工智能与机器学习
人工智能和机器学习技术将被引入到 超声成像设备中，以提高图像质量和 诊断准确性。
应用像设备
利用超声波的物理特性，对病变组织 进行热疗、机械效应治疗等，以达到 治疗目的。
工业用超声成像设备
检测型超声成像设备
用于检测材料内部的结构和缺陷，广泛应用于金属、陶瓷、复合材料等领域的 检测。
清洗型超声成像设备
利用超声波的振动和空化作用，对物体表面进行高效清洗，广泛应用于机械、 电子、化工等领域。
固。
定期对设备进行除尘，保持设 备内部清洁。
定期对探头进行清洁和保养， 以保证图像质量。
常见故障与排除方法
1 2 3
设备无法开机
检查电源线是否连接良好，如有问题及时更换或 修复。
图像质量差
检查探头是否正常工作，如有问题及时更换或修 复；同时检查设备设置是否正确，如对比度、亮 度等参数是否合适。
设备无法与电脑连接
分辨率有限
精选第3章超声成像设备概述
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P型超声
又称 P 型显示，它可视为一种持殊的 B 型显示， 超声换能器置于圆周的中心，径向旋转扫查线与 显示器上的径向扫描线作同步的旋转。主要适用 于对肛门、直肠内肿瘤、食道癌及子宫颈癌的检 查，亦可用于对尿道、膀胱的检查。
P 型超声诊断仪所使用的探头称为径向扫描探头， 如尿道探头，直肠探头都属于径向扫描探头。扫 描时探头置于体腔内，如食道、胃或直肠等。
例如：频率为3MHz时，波长是0.51mm它能够形 成102mm深处组织的良好图像。
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带宽 强度 100% Δf 71% (-3dB)
f0
频率
窄宽宽：如果f0一样，Q就大
强度
100%
Δf
71% (-3dB)
f0
频率
带宽宽：如果f0一样，Q就小
2024/1/29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。
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。
成分的衰减情况也不同，这个因素也潜在地影响 着横向分辨力。 现代化的显像仪横向分辨力可优于2mm。
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纵向分辨力 又称轴向分辨力或距离分辨力，表示在声束轴线
方向上对相邻两回声点的分辨力。 纵向分辨力与发射超声频率有关，因为声波的纵
向分辨力理论极限为声波的半波长。频率越高， 波长越短。 纵向分辨力与超声脉冲的持续时间有关，脉冲持 续时间越短，即脉冲越窄，纵向分辨力越高。 超声脉冲持续时间与发射电脉冲宽度及换能器阻 尼有关。
(完整版)超声波仪操作流程
(完整版)超声波仪操作流程超声波仪操作流程1. 准备工作在操作超声波仪之前，需要进行以下准备工作：- 确保超声波仪的供电正常，连接至电源；- 检查超声波探头是否连接良好；- 将超声波仪放置于平稳的工作台面上，并确保周围环境安全。
2. 开机与初始化启动超声波仪的步骤如下：1. 按下电源开关，等待设备启动；2. 检查设备的显示屏和指示灯是否正常；3. 如果设备有初始化选项，选择适当的初始化设置；4. 等待设备完成初始化过程。
3. 配置扫描参数在进行超声波检查之前，我们需要配置扫描参数以获得所需的超声波图像。
以下是配置扫描参数的基本步骤：1. 选择适当的扫描模式（例如B模式、M模式、彩色多普勒等）；2. 选择合适的探头频率和深度；3. 根据需要，设置增益、剖面宽度和动态范围等参数；4. 确定适当的成像方式和图像模式。
在配置完扫描参数后，进行以下操作：1. 将探头轻轻放置在需要检查的区域上；2. 调整探头的角度和位置以获得最佳的超声波图像；3. 开始扫描并观察实时图像。
4. 图像处理与解读在获得超声波图像后，我们需要进行图像处理和解读以获取有效的诊断结果。
以下是常见的图像处理步骤：1. 调整图像的亮度、对比度和锐度等参数，以获得更清晰的图像；2. 标记或测量感兴趣的结构、病变或器官；3. 对图像进行多普勒分析，如测量血流速度、计算阻力指数等；4. 比较当前图像与之前的图像或标准图像，以观察任何变化。
在处理完图像后，根据医生的指示和个人经验，进行以下解读和分析：1. 判断图像是否正常，是否存在异常结构或病变；2. 对病变进行描述，如大小、形状、边界等；3. 根据图像特征和临床病史，做出初步诊断或建议进一步检查。
5. 关机与清理在使用完超声波仪后，需要进行关机和清理的步骤如下：1. 关闭超声波仪的电源开关；2. 将超声波探头与设备断开连接，放置在安全的位置；3. 清理超声波探头，使用适当的清洁剂和方法进行清洁，避免损坏；4. 清理工作台面和设备表面，确保卫生和整洁。
第2章 超声成像设备概述
第2章超声成像设备概述本节对超声成像设备的分类，超声成像的原理，超声诊断仪的主要技术参数、显示型式和扫描方式等，进行简单介绍。
有关涉及到B超仪的内容，在以后几章中加以较详细介绍。
§2.1构成B型超声诊断仪（B超）是超声诊断仪的集中代表型式，而且多数已兼容了A型与M型超声诊断仪，因此它是我们要讨论的主要对象，本节讨论其方框图组成。
2.1.1A型诊断仪A型是幅度调制型（Amplitude），简称为A超，是超声技术应用于医学诊断中最早发展的一种医疗仪器。
如今在眼科和脑中线的检查中，仍然保持了它的地位。
A型显示提供的回波信息实际上是一种未经处理的形式，因此将它与断面成像结合起来使用，显得更有价值。
对于这一点，在当今注重于B超显像的时候，有必要加以强调。
A型显示至少适宜于：①检查简单的解剖结构、测量线度以及获得回波大小和形状；②作灵敏度调节的监示，以确定回波信号的大小是否适当；③解释B式断面像，它比B式显示含有更多的回波信息细节，有助于鉴别一结构回波与它的邻结构回波的大小差别程度；④通过分析回波的幅度分布以获得该组织的特征信息；⑤配合分析M型图像，显示出换能器声束所指结构的A式回波；⑥信号处理中的调节控制，如回波门控等场合。
因此，尽管A超的重要性已不及初始阶段，但当今B超在显示断面图像的同时，往往选波束特定指向上的回波幅度在屏面上同时作A式显示，以配合B式图像的判读。
A型超声诊断仪的方框图如图2-1所示。
它主要由主振器、发射器、探头、接收放大器、时间增益补偿（Time Gain Compensation，TGC）、显示器、时基发生器、时标发生器和电源等部分组成。
图2-1A型超声诊断仪1．主振器产生同步脉冲，是整机工作的指令信号，控制发射器、时间基线发生器、时间标志发生器、TGC电路和显示器同步工作，整机协同工作的关系如图2-1所示。
同步脉冲的重复频率在几百赫到几千赫之间，波形的频率稳定性要求并不高，一般采用自激多谐振荡电路产生矩形波，经微分与削波后形成触发脉冲，就可满足要求。
超声成像设备概述
1MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为1.5mm。 3MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.5mm。 5MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.3mm， 所以频率越高的超声波在同一脏器组织中传播其波长愈短。
例如：用高频率的探头检查肝脏其波长也愈短。
2、波长与介质的关系
（2）不同介质 同一频率的超声波，在不同介质内 传播，因传播声速不同，则波长也不相同。频率为 3MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为 0．5mm，而在空气中传播，其波长为0.114mm。
超声成像设备概述
• 医学超声学是一门将声学中的超声 （ultrasound）学与医学应用结合起来形 成的边缘科学，也是生物医学工程学中重 要的组成部分。医学超声影像仪器涉及到 微电子技术、计算机技术、信息处理技术、 声学技术及材料科学，是多学科边缘交叉 的结晶，是理工医相互合作与相互渗透的 结果。迄今超声成像与X-CT、ECT及MRI已 被公认为当代四大医学成像技术。
超声诊断设备的发展历史
1880年发现晶体压电效应。 1917年利用压电原理进行超声探测（超声探头的出现）。 1942年出现首台A型超声检测仪。属于一维超声。
1954年发明B超诊断仪，同年产生M超。 实时二维切面 灰阶超声显像仪（B型）的问世是超声技 术发展史上第一个里程碑。
1959年研制出脉冲多普勒超声（D超）。
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与普通声波（可闻波）相比，超声波具有许多特性，其中突 出的有：①由于超声波的频率高，因而波长很短，它可以像 光线那样沿直线传播，使我们有可能只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，即使振 幅很小，加速度也很大，因此可以产生很大的力量。
按质点振动方向和波传播方向的关系分类：
3.定量研究 从定量的角度来说，最好的是核医 学成像。X线的透射型CT基本上是定量的。超声成 像技术是一种定性的诊断手段，它多少与操作人 员的主观因素有关。
4.辐射伤害问题 核医学中实际上有许多辐射量 是多余的。检查时间与核元素衰减的全部时间相 比，是很短的，因此总是尽量采用半衰期短的核 元素。超声诊断用的超声剂量，对遗传学上或体 内生物效应上都是比较安全的，这是一个引人注 目的优点。
医学成像的五种技术中，超声技术对心血管、腹部组织器 官、妇产科等方面独具特色，为其他成像技术所不及。为 了便于将它与X线技术、核医学技术、热图技术和磁共振 技术进行比较，现以诊察肿瘤为例，就其信息特点、可检 测性，定量研究和辐射伤害几方面讨论如下：
1.信息特点 各种成像方法获取信息的类型不同， 见表 。
这种仪器的门类也越来越多，除了扇形或线形扫描方式的通 用B型扫描仪以外，还发展了许多专用仪器用作专科检查， 例如用于脑科、眼科、乳房、甲状腺、循环系统、妇科、产 科、泌尿科、胃部（超声内窥镜）、以及超声引导穿刺等。
2．超声治疗仪 向人体内发射一定功率的超声能，利用 其与生物组织的相互作用产生的各种效应，对有疾患的组 织起到治疗作用。仪器一般不需要接收回波与处理回波， 结构较为简单，但要求对辐射声波的时间有较准确的控制 所要求的超声功率也远大于诊断仪 。
相对于波的传播方向，质点的振动方向可以不同。波在介质 中传播时，介质质点振动方向和波的传播方向互相垂直的称 为横波。
波在介质中传播时，介质质点振动方向与波的传播方向一致 的称为纵波。
按波阵面的形状分类：
波从波源出发，在介质中向各个方向传播。在某一时刻介 质中周相相同的各点组成的面称为波面。显然波面有无数 个，最前面的一个波面也就是波源最初振动状态传播的各 点组成的面，通常又叫波阵面。波面有各种形状，波面为 平面的波称为平面波，波面为球面的波称为球面波，波面 为柱面的称为柱面波。
目前，超声诊断学已成为医学诊断中一门独立的 学科。超声显像，从最初的A型诊断仪发展成为断 面显像，功能越来越完善。至今，被简称为“B超” 的超声显像诊断设备，受到了医务工作者与病人 的普遍欢迎。它已与X线、同位素扫描、红外技术 以及磁共振成像等一起成为医学显像的一个重要 内容。
超声尤其在囊性病变、心血管、眼科及妇产科的 若干疾病的诊断方面，有它的独到之处。
二.超声设备分类
医学超声仪器按其用途来分，主要有超声诊断仪与超声治疗 仪两类。此外，还有其他医用超声设备，如超声细胞粉碎、 超声清洗、超声雾化设备等。
1．超声诊断仪 向人体内发射超声波，并接收由体内组织 反射的回波信号，根据其所携带的有关人体组织的信息，加 以检测、放大等处理，显示出来，为医生提供诊断的根据。
一.超声成像设备发展简史
1950年，美国D.H.Howry利用复合圆周扫描法得到了世界 上第一张人体组织横切面的超声声像图。 1952年，A型超声仪应用于临床。 1954年，B型超声声像仪应用于临床实践。 1957年，多普勒超声应用于心瓣膜病的诊断。 20世纪80年代，彩色多普勒超声应用于临床。 1991年，美国推出世界的一台全数字化超声系统，目前成 为主要发展趋势。
用于诊断的超声能量是比较小的，如果加大超声 能量，达到瓦级的超声功率，则它与生物体之间 产生一些物理与化学效应，可以用以治疗人体的 某些疾病。
利用超声作为治疗的方法已有数十年的历史。它 对脑血栓所致的偏瘫病、坐骨神经痛、周围神经 痛、风湿痛、腱鞘炎、挫伤等疾病均有疗效。近 年来对肿瘤治疗的研究表明，超声加热配合放射 疗法可收到良好的效果，已引起人们的极大注意。
第十三章 超声成像设备
医学影像基础教研室 张丙星来自第一节 超声学基础☆医学超声成像是将超声波发射到人体内，接收 从人体组织反射或透射的超声波，获得反映组织 信息声像图的技术。 超声在生物医学中的应用，有超声诊断、超声治 疗和生物组织超声特性研究三大方面。其中，超 声诊断方面发展最快，现在已经有了多种多样的 超声诊断仪供临床应用。
按发射超声的类型分类：
可分为连续波和脉冲波。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.超声诊断的临床应用特点 1.对实质性脏器诊断非常有效 如对肝、胆、胰、脾、肾等实质性脏器检查非常 有效，但对含气组织如肺、肠检查比较困难。 2.超声检查受人为因素影响较大 超声诊断的效果因人而异，主观成份较高。 3.超声检查是无创伤的。
三.超声诊断物理基础
1.声波的分类
按频率分： (1)人的耳朵能够感知的声音频率在20Hz～20kHz，最敏感 区大约1～5kHz，称为可听声波。 (2)频率低于20Hz的声波称为次声波，主要应用于气象探 测、核爆炸以及地震预报等； (3)频率高于20kHz的声波称为超声波(超声)； (4)频率超过100MHz的超声波称为高频超声，主要用于探 索物质的微观结构。
表 五种成像技术的信息特点
技
术
超声：常规成像，UCT
X线：常规成像，CT 核医学：静态成像，ECT，动态研究 热图 MR
所取得的信息 结构的弹性特性 声速或衰减特性 X线的衰减特性 生理作用 温度分布 质子分布
2.可检测性 X线的可检测性随剂量、操作人员的技巧、观察条件和被 检测体（肿瘤）与其周围组织的特点有关。常规的X线二 维阴影图是人体内三维分布的器官和组织的投影图，很难 得到深度的信息。加之，大多数软组织肿瘤的衰减系数与 其周围组织相差无几，所以难于检测，至少要有1cm大小 时才能检出。 超声成像技术的对比度依赖于肿瘤和它周围组织之间的声 特性差异。由于声特性差异比较显著，可检测性是足够的。