B型超声像工作原理

B型超声成像的工作原理

摘要：人耳的听觉范围有限度，只能对20-20000赫兹的声音有感觉，20000赫兹以上的

声音就无法听到，这种声音称为超声。和普通的声音一样，超声能向一定方向传播，而且可以穿透物体，如果碰到障碍，就会产生回声，不相同的障碍物就会产生不相同的回声，人们通过仪器将这种回声收集并显示在屏幕上，可以用来了解物体的内部结构。利用这种原理，人们将超声波用于诊断和治疗人体疾病。在医学临床上应用的超声诊断仪的许多类型，如A 型、B型、M型、扇形和多普勒超声型等。B型是其中一种，而且是临床上应用最广泛和简便的一种。通过B超可获得人体内脏各器官的各种切面图形比较清晰。B超比较适用于肝、胆肾、膀胱、子宫、卵巢等多种脏器疾病的诊断。B超检查的价格也比较便宜，又无不良反应，可反复检查。

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1．原理

超声波在碰到障碍物的时候，会有回声产生，回声会因障碍物的不同而各自不同，并可以通过特定的仪器进行收集，以图像的方式显示在屏幕上，从而利用其特性对物体内部结构加以分析。据此，我们可以和用超声波来对人体的疾病加以诊断并进行相应的治疗。当超声波在人体内通过各组织进行传播时，人体不同组织所造成的声学差异，会使超声波在各组织交界面的地方发生反射，绕射及衰减现象，声源和接收器间的相对位置的变化也会导致多普勒频移。B型超声波足超声中的一种，广泛应用于临床，并且具有简单方便的优点。当前超声诊断仪有很多型号，扫查方法也多种多样，对反射、散射等信号进行采集，并以图像的形式对各种组织与病变彤态加以呈现，依托病理学与临床医学的专业知识，在观察和分析的基础上，找到特定的反射规律，从而准确判断出病变的部位和性质。我们利用B超町以得到人体内部器官的清晰的截面图形。B超因其价格便宜，不很反应几乎没有，得到较为广泛的应用，尤其足对于肝、胆、肾等实质性器官以及卵巢、子宫等妇科的检查和诊断。

线阵扫描和相控扇扫的原理

当下，线阵扣描和相控扇扫是人们常用的B超系统的两种扫描方式。线阵扫描B超系统的基本原理是按照直线把一连串超声换能器排列好，依靠控制系统控制好它们，并连续依次地使各组换能器能动起来，然后形成扫描波束。与此同时，换能器及时准确地接收回波信号。一组换能器开始工作是在前一组换能器完全接收回波以后。并且，人们利用相控技术进i，波束聚焦，从而增强回波信号，再将它送到信号处理系统，信号处理系统接着将回波信号处理以后，转变为视频信号输送出来，提供给显示器、图像记录仪进行记录。相控扇扫B超系统的原理与线阵扫描B超系统的原理基本相同，只是它们的换能器的扫描控制方式不同而已。相控扇扫足利用控制器，并且按照特定的时差规律，让换能器被等级差时间延迟的激励脉冲激而发射出超声波。通过叠加不IaJ相位超声波的功率，特定角度的波束就形成了。当然，如果我们改变各换能器的发射相位差，那么波束角度就会发生改变，从而形成扇扫波束。

B型超声诊断仪采用辉度调制方式显示深度方向所有界面的反射回波。在水平方向上以快速扫描的方法，逐次发射和接收超声回波，便可得到垂直平面二维超声断层图像，即线扫断层图像。如以改变超声波束的角度方式快速扫描，则得到垂直扇面二维超声断层图像，即扇扫断层图像。发射电路对探头提供激励电压，通过对振元的不同排列组合的控制和激励延时，实现超声系统波束的扫描和聚焦，接收电路对超声回波信号的进行移相合成。模拟信号

处理电路包括前置放大器、TGC电路、动态滤波电路、对数放大电路等等。由图像检测电路和多普勒检测电路得到的超声回波信号由扫描变换器进行进一步处理。数字扫描变换器的本质是一个带有图像存贮器的数字图像处理系统。主要功能是实现超声信号数字化。并进而进行处理，最终在监视器上实现TV显示。图像处理电路则包括灰度处理、直方图处理、数据插补处理等电路。主要目的是为了改善图像的质量。

用于诊断时，超声波只作为信息的载体

把超声波射入人体通过它与人体组织之间的相互作用获取有关生理与病理的信息。一般使用几十mW/cm2以下的低强度超声波。当前超声诊断技术主要用于体内液性、实质性病变的诊断，而对于骨、气体遮盖下的病变不能探及，因此在临床使用中受到一定的限制。

用于治疗时，超声波则作为一种能量形式

对人体组织产生结构或功能的以及其它生物效应，以达到某种治疗目的。一般使用几百-几千mW/cm2-以上高强度超声波。

2．成像

超声诊断仪是由主机、换能器和监视器三大部分组成。主机是由发射电路、接收电路、监视器、检测器等单元组成。一般的B超工作过程为：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。B超声像图是以光电的大小，灰度的亮暗来显示各种图像的，超声成像注意解决了临床诊断的两个方面的问题：1. 显示脏器及病变的轮廓大小、形态、部位； 2. 显示脏器或病变的内部结构。

以上我们谈到了黑白B超,再让我们谈谈彩色B超,即”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。那么何谓多普勒效应呢,当我们站在火车站台上听有远处开来的火车笛叫声会比远离我们的火车笛叫声音调要高,也就是说对于静止的观测者来说,向着观测者运动物体发出的声波频率会升高,相反频率会降低,这就是著名的多普勒效应。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。

有以下性能指标可以大致判定一台超声性能的好坏。

一．黑白超声：

1. 灰阶：早期机器在16—64灰阶,现代机器多在256灰阶。