医学影像设备学第章超声成像设备

声学聚焦示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
2.电子聚焦 电子聚焦实质是对各振元采用延时激 励，即使每一激励脉冲，经不同的延 时后到达各振元，使得这些振元发射 的声场在某个既定的区域内，因相位 相同产生相长干涉，而在另一区域内 产生相消干涉，使各阵元发射的超声 波在焦点处会聚，换能器辐射的波阵 面等效一个凹面发射源。
医学影像设备学第章超声成像设备
重点难点
❖ 医用超声探头基本结构与工作原理 ❖ B超的基本结构与工作原理 ❖ 超声多普勒成像技术 ❖ 三维超声成像技术 ❖ 超声谐波成像技术 ❖ 超声弹性成像技术
第一节 概 述
目录
一、发展简史 二、分类 三、医用超声成像技术
第一节 概述
一、发展简史
20纪初，物理学家朗之万 （langevin）首次研制成了石英晶 体超声发生器。
第二节 B超基本结构与工作原理 （二）接收单元---接收单元是指探头接收到反射超声波，将其转换成电信号输送开始到回波信号 合成为止的单元电路。
接收单元框图
第二节 B超基本结构与工作原理 （三）信号处理与图像形成单元---信号处理与图像形成单元是指回波信号合成后进行一系列 处理，最后形成全电视信号的单元电路。
M超显示图
第一节 概述 三、医学超声成像技术 近10年以来, 随着临床医学的发展和科学技术的进步, 超声影像技术在成像方法、探头、信号检 测与处理方法及临床应用软件等方面都取得了长足的进步, 使图像质量和分辨率越来越高。
各类超声图
第一节 概述 （一）换能器技术的发展---高密集、小曲率、高频率。 （二）计算机平台技术---电脑化超声诊断仪。 （三）宽频带成像技术---全面采集回波中隐含的丰富信息。 （四）超声造影成像技术---突出感兴趣区域的图像。
1946年，出现A型超声反 射法探测疾病。
1955年，出现M型 超声诊断方法。
20世纪60年代中期，开始 研究机械式或电子的快速 实时成像法。
20世纪80年代， 彩色多普勒超声 用于临床
20世纪90年代以来，全数字化技术、三 维超声成像技术等技术的出现和不断发 展，
第一节 概述 二、分类 （一）A型：是利用超声波的反射特性来获得人体组织内的有关信息，从而诊断疾病的。当超声波 束在人体组织中传播遇到不同声阻抗的两层邻近介质界面时，在该界面上就产生反射回声，每遇到 一个界面，产生一个回声，该回声在示波器的屏幕上以波的形式显示。
A型成像显示图
第一节 概述 A超基本结构与工作原理
A超基本结构与工作原理图
第一节 概述
（二）B型：借助于换能器或波 束的动态扫描，获得多组回波信 息，并把回波信息调制成灰阶显 示，形成断面图像，因此也称断 面显像仪。
B超显示图
第一节 概述
（三）M型： M型超声诊断仪是 一种单轴测量距离随着时间变化 的曲线，用于显示心脏各层的运 动回波曲线。图像垂直方向代表 人体深度，水平方向代表时间。
4.凸形探头 凸形探头的结构原理与线阵探头相同，只是振元排列成凸形。但相同振元结构凸形探头的视野 要比线阵探头大 。
凸形探头外观图
第二节 B超基本结构与工作原理 （二）基本结构
5.相控阵探头
相控阵探头示意图
第二节 B超基本结构与工作原理 （二）基本结构
6.矩阵探头 矩阵探头是近几年出现的多平面超声探头，主要应用于实时三维超声成像。
电子聚焦示意图
第二节 B超基本结构与工作原理 3.动态电子聚焦
aim： 在整个探测深度范围内，波束都能有良好的会聚。 method：发射波在动态触发脉冲的控制下形成动态聚焦。
动态电子聚焦示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
二、模拟B超
（一）发射单元 （二）接收单元 （三）信号处理与图像形成单元 （四）系统控制单元
---正压电效应：施力产生电。 ---负压电效应：加电产生力（振动）。
+
－
－
+
+
－
－+－ +－+
压电效应示意图
+
－
－
+
+
－
第二节 B超基本结构与工作原理
（二）基本结构 1.柱形单振元探头 主要用于A超、M超。
外壳
压电晶体 保护面板
柱形单振元探头示意图
电极引线
声学绝缘层 垫衬吸声材料 电极
第二节 B超基本结构与工作原理 （二）基本结构
2.机械扇扫探头 早期用于B超。
机械扇扫探头示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（二）基本结构 3.电子线阵探头 现代常用。
外壳
阻尼垫衬
二极管开关 控 制 器
多元换能器 电子线阵探头示意图
声透镜
第二节 B超基本结构与工作原理Fra bibliotek声透镜
匹配层 压电振子
电极引线
电子线阵探头前端示意图
垫衬
第二节 B超基本结构与工作原理 （二）基本结构
1.组合顺序扫描 用电子开关顺序切换方式，将相邻m
个振元构成一个组合，接入发射/接 收电路的振子，使之分时组合轮流工 作，产生合成超声波束发射并接收。
组合顺序扫描示意图
第二节 B超基本结构与工作原理 （四）组合扫描
2.组合间隔扫描 ---d/2扫描 ---d/4扫描
组合间隔扫描示意图
第二节 B超基本结构与工作原理 （五）声束的聚焦---聚焦是诊断和治疗的需要，在诊断中聚焦可以提高横向分辨力，在 治疗中往往将超声波能量集中在肿瘤上或体内结石上。 1.声学聚焦
矩形探头外观及振元排列示意图
第二节 B超基本结构与工作原理 （三）超声场---超声能量作用的弹性介质空间 1.单晶圆形声源的超声场---活塞往复运动
圆晶片超声场指向性与轴向声场分布图
第二节 B超基本结构与工作原理 2.矩形声源的超声场
单个与多个矩形换能器超声场示意图
第二节 B超基本结构与工作原理 （四）组合扫描
第二节 B超基本结构与工作原理 二、模拟B超 （一）发射单元；（二）接收单元； （三）信号处理与图像形成单元；（四）系统控制单元
B超结构框图
第二节 B超基本结构与工作原理 （一）发射单元---发射单元是指把控制单元给出的触发逻辑信号（DP）调制成探头振元所 需的激励脉冲信号的单元电路。
发射单元框图
超声探头与工作站
第二节 B超
基本结构与工作原理
目录
一、医用超声探头 二、模拟B超 三、全数字B超
第二节 B超基本结构与工作原理
一、医用超声探头
（一）换能原理 （二）基本结构 （三）超声场 （四）组合扫描 （五）声束的聚焦
第二节 B超基本结构与工作原理
（一）换能原理---压电效应 1880年法国科学家居里兄弟发现。