超声基础知识PPT

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单、双、四路接收
• 接收通道: 64, 128, 256, 512, 1024
分辨率
空间分辨率
对比度分辨率
帧 数
时间分辨率
变频
• 宽频、变频: 可选择多种不同中心频率的探头技术,使用 同一探头可探测不同深度。
• 独立三变频技术 二维、彩色、多谱勒可同时分别变频(二维 四个频率,彩色、多谱勒二个以上频率)
• 中等回声:实质脏器(肝脏)
• 低回声:脂肪等
• 无回声:膀胱、胆囊
M 型(Motion)
•显示运动信息
•显示特定的声束方向上各回波点随时间变化(运动)的情况。
•显示图中横坐标是时间,纵坐标是探测深度 •M型显示常被用于观察心脏等运动的脏器
取 样
深 度
线
时间
动态范围(Dynamic Range)
仪器种类
• 黑白超: 只有二维图像。通常标配腹部探头、浅表探头。
• 高档黑白超: 既有优质的二维图像又具备多普勒,可配多个探头。
• 彩超: 同时具备二维、彩色、脉冲及连续多普勒。标配全身 (心、腹、浅表)三探头。
超声系统构成
监视器 主机 辅助装置 探 头群
常用超声波探头
腔内 相控阵
线阵
三维
凸阵
探头群
Hale Waihona Puke Baidu
晶片---阵元
•探头的基本单元称为阵元(晶片)。 •阵元能直接激励而发射超声信号,也能接收回 波而输出电信号。 •振子是由压电材料经高温烧结、电极化处理、 打磨、加上电极等一系列加工后形成的压电元 件。 •为了提高各个阵元的性能,常把一个阵元再切 割为几个微元。
压电材料(1)
应用:逆压电效应 加电→振动→超声波 →发射
的背向散射的能量,一般不区分血流的方向。目前也 有厂家具有方向能量图。 • 能量图采集的信号是血流中红细胞密度。
彩色血流图和能量血流图
Color Flow Mode 彩色血流模式
Power Flow mode 能量血流模式
彩色多谱勒能量图
• 特点: 1. 强度与红细胞的数量有关,显示低流量、低流速血流; 2. 不能显示速度大小; 3. 较敏感地显示小血管中血流的存在. • 应用: 1.肾脏血流的研究(肾皮质血流); 2.阴囊病变的血流改变; 3.卵巢细小血管、胎盘内的细小血管; 4.小器官、肿瘤、软组织和肌肉疾病的血流; 5.评价二维造影及三维重建.
伪彩
伪彩可以提高图像的分辨力。 所以 “彩超” 主要对血流,“伪彩”主要对黑白图 像。
通 道(Channel)
• 对接收通道而言,所谓的物理通道是指具有接收 隔离、前置放大、TGC控制等信号处理功能的独 立的电路硬件--实际通道=发射通道)
• 在数字化多声束形成器中,每一个物理通道(通 过软件控制被)分为多个虚拟通道=接收通道(或 称逻辑通道,形成不同的声束。
组织多谱勒成像(TDI)
• 利用多谱勒原理可以获得体内运动物体的信息,可 借助多谱勒原理来探测心肌的运动,通过改变多谱 勒滤波系统,除去心腔内血流产生的高频低幅度信 号,提取低频高幅度的心肌室壁多谱勒信号,并在 二维图像中用不同的颜色标明心肌运动的方向与速 度大小,这就是组织多谱勒成像。
电子探头扫描方式
• 扇形扫描:2.5-3.5MHZ 用于心脏、颅脑检查。
• 凸阵扫描:3.5-5.0MHZ 用于腹部、盆腔脏器,可实行扇形扫查。
• 线阵扫描:7.5-10MHZ 用于浅表器官及外周血管,为矩形扫查。
凸阵探头
• 凸阵探头中各个换能器小阵元排列
成一条弧线. • 扇面成像,因此探测视野比较大. • 适合检查腹部脏器.
线阵探头
• 在线阵探头中,换能器晶片被分割成许
多小的阵元(如128或192),之间相互隔 离,并排成一条直线。扫查图形是矩形. •近场分辨率好; • 探测的视野比较小; • 适合检查浅表器官。
相控阵探头
• 相控阵探头是电子探头,通常在12cm的长度上分布128阵元。通过控制相 控阵探头每个阵元在发射和接收时的延迟 时间(即改变相位),就可以实现声束偏 转、电子聚焦等功能,从而进行扇扫。 • 由于相控阵探头孔径小,常用于心血管 系统的检测。
4、肌肉组织
回声较脂肪组织强,且较粗糙。
5、血管
形成无回声的管状结构,动脉常显示明显 的搏动,有时能看到红细胞散射点状回声。
6、骨组织、钙化或结石
形成很强的回声,其后方留有声影。
超声技术基本概念
• 帧频 • 阵元 • 通道 • 频率 • 分辨率 • A型 • B型 • M型 • 灰阶 • 动态范围
• 灰阶:声像图技术通过对数压缩方法,使人体不同组织和体液的界面反射回 声强度通过显示屏,以肉眼能够分辨的明暗灰阶层次加以显示。
• 彩阶:对二维灰阶图像进行彩色编码处理,用于彩色增强,可以提高图像的分 辨率,丰富影像层次,增加实感,提高B型超声对病理组织变化的可视度。
回声的种类: • 高回声:结石(声影?)
超声基础
2012年1月
超声基础知识
• 人类可听声波: 30 Hz---20 kHz • 超声波:声源振动的频率>20,000Hz的机械波 • 临床常用的超声频率在2-15MHz(1MHz=1000kHz) • 超声是一种机械波 • 超声诊断原理:
是利用超声波在人体内传播的规律(包括声的反射、透 射、散射、漫反射、衰减、绕射等)来了解人体内部情况。 在现代医学影像学中,与CT、X线、核医学、磁共振并驾 齐驱,互为补充。对人体无损伤、无痛苦、无危害著称, 尤其对人体软组织的探测和心血管脏器的血流动力学观察 有独到之处。
• 伪彩 • 电子探头的动态聚焦 • 数字声束形成器 • 彩色血流图 • 多普勒频谱图 • 彩色能量图 • 方向能量图 • 组织多普勒成像 • 线性和非线性声学 • 造影剂 • 造影谐波成像 • 组织谐波成像TEI • 三维成像
频率和分辨率
深度与频率成反比
频率Frequency: 单位时间内声源振动 的次数 ,单位赫兹HZ 经颅: 2.0MHz 心脏: 2.5- 5.0MHz 腹部: 3.5- 5.0MHz(7.0MHz) 腔内: 5.0- 7.5MHz 血管、小器官: 7.5- 15MHz(20MHz)
速度
物体的运动方向及速度大小的
信息。
频偏 多谱勒
多普勒成像分类
• 频谱多普勒: 脉冲波多普勒 (PW) 连续波多普勒 (CW)
• 彩色多普勒: 彩色多普勒血流图(CDFI) 彩色能量图(POWER FLOW)
脉冲多普勒(PW)
脉冲波多普勒:采用单组阵元发射脉冲波,并于脉冲间 期接收回波。
优点:可准确定位。
缺点:受PRF限制,有折反现象(混叠现象);不能测高 速血流。
连续多普勒(CW)
连续波多普勒:探头连续发射和接收超声波,沿超 声束不同深度出现的多普勒频移均被接收、分析、和 显示出来.
缺点:不能提供距离信息.
PW与CW的区别
彩色血流图(CFM)
• 利用多普勒原理采集血流中的红细胞速度变化;在二维 中用彩色图像实时显示血流的方向与速度。通常用不同 的颜色指示不同的血流方向:
多谱勒效应(DOPPLER)
• 人站在站台不动,火车鸣着喇
叭进站,人耳听到的喇叭声音
频率越来越高(“更刺耳”)---
相对运动带来的频率变化.
• 超声波在人体中传播时,由体
运动
内运动物体产生的反射或散射
信号的频率与发射频率之间将
出现偏差,即“多谱勒效应”,
产生的频差称为多谱勒频偏。
• 检测多谱勒信息就能得到运动




压电材料(2)
应用:正压电效应
机械振动→电信号
→接收






超声探头PROBE
•超声探头是超声诊断仪中最主要的部件之一。 •其功能是将电子线路产生的电激励信号转换成超声 脉冲信号射入人体;并将人体组织产生的超声回波信 号转换成接收的电信号。 •工作方式:分为机械探头和电子探头。 •扫描方式:电子探头又分为线阵探头、凸阵探头、 相控阵探头。
分辨率与频率成正比
频率低

频率越高,分辨力越好,穿透力弱。 频率越低,分辨力越差,穿透力强。
频率高

显像帧频、成像帧频
• 显像帧频取决于显示器,PAL制式为50HZ;
• 成像帧频FR(FRAME RATE)取决于成像设 备的性能,而探测深度、扇扫角度、焦点个数 将对成像帧频起决定性影响.
最大帧频:
QFI---多种选频技术
2.5MHz
一种探头有多种频率
3MHz
3.75MHz 5MHz
6MHz
B/W 图像 彩色和多谱勒图像
探头频率范围
Selectable Imaging Frequency
彩色频率F
• 彩色频率越高,对低速血流检查越敏感; • 彩色频率越低,对高速血流检查越敏感;
如:做颈动脉检查二维选用较高频(10MHz), 得到好的分辨力,但为得到深部血管好的血流 显示和空间分辨率;需将彩色频率调低。
方向能量图
• 彩色多谱勒方向能量图VELO-POWER: 1.既保持了普通能量图的敏感性,又能显示血流的方 向信息; 2.对于低速血流更敏感,可以更理想地显示血流的空 间分布。在动静脉系统紧密伴行的部位,不会将动、 静脉系统相混淆,达到测量更为精确,多普勒频谱取 样更为直观方便,更为适应诸如肾脏移植等器官移植、 肾脏等实质性器官急、慢性病变血供状态的观察。在 临床具有广泛的应用前景。
血流方向朝向探头,显示红色; 血流方向背向探头,显示蓝色; 流速的大小,用颜色的亮暗表示;
出现血流紊乱时,以红蓝混合色表示。 • 融合黑白二维B型结构和彩色血流图的超声诊断仪称为
“彩超”.
• 彩色血流图仪也是依据多谱勒原理设计的,因此也称为 彩色多谱勒。
多谱勒频谱图
• 对多谱勒回波信号进行频谱分析可以得到回波中各种不同频率成 分的信号。这一分析结果通常以频谱图的格式显示,这就是所谓 的多谱勒频谱图。
• 超声分类
A超:根据回声波幅的高低、多少形状及有无 进行诊断(组织在一束超声束上的图象)。
B超:在A超基础上,通过对切面声像图的分析 而作出(组织在一个超声切面上的图象)。
M超:是运动或运动-时间的曲线显示,可用于心 脏检查(心血管系统在一束超声束上的图象)。
D超:即多普勒超声,它是应用多普勒效应原理检测心 脏、血管内血液流动时所反射回来的各种多普勒 频移信息,以频谱或彩色的形式显示。
探测深度最小、焦点个数最少、扇扫角度最小 的前提下可得到该仪器的最大帧频.但是在临 床应用中几乎不会用到这种条件.
超声技术应用比例
谐波技术 10%
彩色多普勒 20%
能量图 5%
分析和测量 15%
二维图像 50%
二维图像 谐波技术 彩色多普勒 能量图 分析和测量
通道(Channel)
• 发射通道: 64, 128, 256, 512
• 横坐标---时间轴,纵坐标---频率轴(与流速相对应) • 图中信号的强弱与血流速度相关。 • 连续多普勒(CW):仅用于测量心脏高速血流---心脏探头。 • 脉冲多谱勒(PW):常用于精确测定低速血流---所有探头。
方向
速度
频谱
时间
能量图(CDE)
• 彩色血流图中指示的是血流速度的大小与方向。 • 彩色多谱勒能量图则反映血流对入射的超声波产生
A型(Amplitude) 幅 度
• 幅度显示.
• 显示探头接收到的反射或透射超声信 号的幅度随时间变化的过程.
• A型显示的是一条幅度随时间变化的
曲线,而不是图像.
时间
• 以波的形式反映回声情况.
• 特点:一维波形图,不直观.
• 用途:鉴别液、实性包块,测距.(眼科)
灰阶和彩阶
• 灰阶:图像中像素的亮度等级---即黑白分级的多少。灰阶数越多,图像对 比分辨率越好(与图像黑白层次有关):2,4,8…… 128, 256。
数字声束形成器
具有数字式声束形成器的超声成像系统称为全 数字化的超声成像系统. 优点: 1、实现连续动态聚焦和动态孔径,可获得超高 分率; 2、可实现动态变迹,消除旁瓣引起的伪像; 3、回波信号中幅度信息(形成二维图像),相位信 息(获得多谱勒频移).提取可由软件实现,而不 必使用不同的通道,大大提高图像的分辨率.
二维图像的动态范围: DB=Lg(A/A0), A 为仪器最终输出信号的强度; A0为由探头检测得到的信号强度。 动态范围DB值的大小反映了: ➢ 仪器对所有回波信号的放大能力; ➢ 仪器对谐波信号的数字放大能力; ➢ 二维图像内信息量的多少. 动态范围(放大图像信号的能力):90,100, 120, 150,175,180.
探头种类
• 腔内探头:用于经阴道或经直肠、经食道检查。
探头种类
• 特殊探头:术中探头、腹腔镜探头、穿刺头。

二维图像诊断基础
1、皮肤
呈线状强回声
2、脂肪
回声强弱不同,层状分布的脂肪呈低回声。
3、纤维组织
与其他成分交错分布,反射回声强,排列均 匀的纤维瘤回声则较弱。一般纤维组织的衰减程
度较明显。
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