超声成像

超声成像＋核医学成像

1928年开始研究超声的生物效应

1950年应用A超对人体体内的肿进行检查

1960年超声波理疗以及眼科，牙科手术

70年代B超应用于临床，可实时获得人体脏器的解剖结构图像

特点：无（低）损伤，非侵入性，操作方便

80年代超声成像设备有了新的发展，图像分辨率达到了0.5mm，图像的灰阶等级满足了诊断要求

研制了各种特殊探头，可将探头伸入体腔内进行超声成像，显示出比较小的器官

彩色多普勒超声诊断仪的出现，提供心脏内的血流流动情况和血流量。

1.超声成像的物理基础

a．超声在均匀介质中传播时，不会发生发射

b．当介质的声阻抗发生变化时，超声会在其界面发生反射

c．声阻抗变化愈大，发射愈强

d．超声在人体组织内的传播速度为1540m/s

e．由于传播速度低，同一换能器既发射超声又接收回波

f．现代电子技术可区分来自不同深度的反射回波，使实现回波反射式超声成像仪成为可能g．目前使用的各种超声成像仪都是回波反射型的，显示的是人体组织的各界面对超声波的反射特征

h．超声在人体组织中传播时产生衰减，与超声频率成正比

i．超声在人体组织中传播是一种复杂的过程，除了发射，还有透射，以及衍射，散射，折射

2.超声成像系统

a.A型，M型，B型等超声诊断仪：利用脉冲回波法，应用超声在体内组织中幅度（能

量衰减）变化的机理

b.多普勒超声诊断仪：应用超声的频移效应

c.利用超声在传播过程中相位变化的信息，目前正在研究中

A型超声诊断仪

用压电晶片作换能器，用重复频率1000～2000Hz的电脉冲激励→发射单声束→进入人体→体内组织界面产生反射→反射回波由同一发射换能器接收→转换成电信号→放大，检波→CRT显示（横坐标：超声传播时间，纵坐标：回波的幅度）

从回波的分布：包络宽度及幅度大小，可以测度病灶的位置，大小等。但这种显示缺少解剖信息，诊断困难。

M型超声诊断仪（超声心动图仪）

显示时把A型仪器的时间基线加到示波管的垂直偏转板上，即用Y轴表示脏器的深度：把回波信号加到示波管亮度调制板上，于是Y方向上每一条亮暗不同的线相当于一个A型显示。

在水平偏转板上加一个慢时间扫描电压，示波管上就能显示出各界面随时间的活动曲线

用途：主要用于心脏的诊断，可看到两个心动周期中各反射界面的运动情况，如二尖瓣开放与关闭的情况

B型超声诊断仪

a.使探头发射超声波时，按一定模式在一个水平上扫描，以亮度等级显示回波幅度，

令探头扫描与X轴扫描电压同步，就可获得人体组织的二维断层图像。

b.按扫描方式的不同，可分为：

机械扇形扫描

相控阵扇形扫描

线阵扫描

c.工作原理：

时序电路产生触发脉冲→使发射电路产生宽度为τ的一窄脉冲→激励换能晶片，产生超声波（f由晶片决定）→不同深度的反射回路按先后次序进入放大器→检波后成了视频信号→显示

B超的一些主要功能：

a.大都采用了数字扫描变换技术，采用大规模数字存储器，将图像实时地，数字化地存入

存储器中，并可同时从存储器读出图像再到显示器显示。

b.由于回波信号数字化，仪器可具有记忆功能，可存储多幅图像

c.对图像进行各种处理（例如伪彩色显示），以利于诊断

d.也可使图像静止，即图像冻结

e.提供各种字符显示和测量功能

彩色多普勒超声诊断仪

多普勒效应：

当超声从运动物体反射时，其反射回波与发射的频率不同，频率之差与运动速度有关，即相对运动引起频移

用途：

测量血管内地血流速度，和血流量

由于血流中红血球等粒子速度的随机性，多普勒频移构成一个频谱，利用傅立叶变换，可分析多普勒频谱成分，不但可计算出血流速度，还可区分血流方向。

彩色多普勒用不同的颜色表示血流方向。用颜色的深度表示血流速度，用色调的变化表示血流扰动情况

核医学成像

核医学定义：研究放射性核素和核射线的医学应用及其理论基础的科学。

用放射性核素进行医学研究核临床诊断是通过探测其放出的射线来实现的。需要对人体引入（注射或者口服）放射性药物。

人体内的各种器官对某种放射性药物或它的化合物形成形式具有一定的选择性，一旦药物被吸收，该器官就变成放射源

诊断甲状腺：用碘的同位素I131示踪材料

一种锝同位素Tc用于诊断心、脑、骨、肾等的病变。因为它可以用化学方法获得而无须使用回旋加速器。它的半衰期短（6H），放出的γ射线能量140KeV，是人体衰减与成像条件之间的折中值

核医学的研究领域：

1.研制更多的放射性药物

2.设计制造先进的仪器来检测或显示放射性元素的分布和活度

3.确定放射性药物的活度与特殊生理过程的关系

核医学成像系统的图像显示的是放射性药物在人体内的分布情况而不是X线成像中的衰减系数的分布

经典的核医学成像系统有两种：

同位素闪烁扫描机

γ照相机

提供放射性药物在三维人体组织中分布的二维投影

最新发展的发射型计算机断层成像系统（ECT）

单光子发射型计算机断层成像（SPECT或ECT）

正电子发射型断层成像（PET）

优点：能获得放射性药物在断面上甚至三维体内的分布图

1.同位素闪烁扫描机

探测器在体表一次逐点探测，同步记录以显示放射性核素在体内脏器分布的诊断用仪器

工作原理：

探测器 将γ射线的能量转换成电压脉冲信号形成的能量，信号幅度与入射γ线的能量成正比

计数器，显示器：当脉冲信号幅度符合一定要求时，才计数、显示

扫描机构：显示记录与探测器在扫描机构的控制下作同步运动

探测器的结构图：