超聲基礎(chǔ)知識超聲基礎(chǔ)知識第1頁一、聲波1.概念：聲波是一個(gè)機(jī)械振動，能夠經(jīng)過介質(zhì)進(jìn)行傳輸。

潛艇海洋0Hz 20Hz 20KHz 1MHz

30MHz 400MHz

次聲波可聽見聲音 超 聲紅外線耳朵 無損探傷 圖像診療 聲學(xué)顯微鏡

2.聲音頻譜超聲基礎(chǔ)知識第2頁3.超聲特征超聲折射：超聲從甲介質(zhì)進(jìn)入乙介質(zhì)時(shí)，傳輸方向發(fā)生偏離。超聲反射：超聲在碰到兩種介質(zhì)界面時(shí)，傳輸方向在一個(gè)介質(zhì)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)。傳輸速度：超聲在水中傳輸速度－1530米/秒 超聲在空氣中傳輸速度－344米/秒(20°C)三棱鏡折射鏡子反射4.超聲診療優(yōu)點(diǎn)安全、無輻射。適合用于胎兒診療。設(shè)備可移動，成本低。實(shí)時(shí)成像經(jīng)過掃描角度改變，取得更佳圖像。多普勒－檢測血流量信息。超聲基礎(chǔ)知識第3頁二、超聲原理1.基礎(chǔ)原理：超聲基礎(chǔ)原理與回聲原理相同。2.超聲頻率與波長：

λ＝C/fλ－超聲波波長；C－超聲波聲速

f－超聲波頻率。波長：一個(gè)波長度。頻率：單位時(shí)間內(nèi)周數(shù)（重復(fù)次數(shù)）

探頭遠(yuǎn)近低頻 高頻分辨率更加好穿透力：更強(qiáng)3.超聲波衰減：超聲波衰減與傳輸距離成正比；與頻率2/3方成正比。高頻衰減大，低頻衰減?。ù┩噶?qiáng)）超聲基礎(chǔ)知識第4頁三、超聲模式：

在監(jiān)視器上顯示超聲圖像是二維圖像，這與CT和核磁共振所形成圖像相同。超聲圖像有以下幾個(gè)模式：回波振幅Line1Line2Line3Line4Line5Line6Line7Line81.A模式：是一個(gè)振幅模式。它在顯示上形成垂直偏轉(zhuǎn)曲線圖。2.B模式：是一個(gè)亮度模式。其圖像由不一樣亮度點(diǎn)所組成直線組成。點(diǎn)亮度代表接收到回聲振幅。經(jīng)過連續(xù)掃描，二維剖面圖像不停地被更新，這就是實(shí)時(shí)B模式。探頭換能器監(jiān)視器Line12345678超聲基礎(chǔ)知識第5頁gGEMS-CDDP-1Traning3.M模式：

M模式中M表示運(yùn)動，M模式經(jīng)過B模式圖象來顯示一個(gè)光標(biāo)，然后在以時(shí)間為軸線波形圖上表示其運(yùn)動狀態(tài)。通常M模式用于檢測心臟及胎兒心率。B型顯示切面聲像圖，M型顯示體內(nèi)各層組織對于體表（探頭）距離隨時(shí)間改變曲線，是反應(yīng)一維空間結(jié)構(gòu)。TransducerTransducerTransducerTransducerLine45t1Line45t2Line45t3Line45t4t1234567...4.D模式（多普勒模式）－（后面詳述）超聲基礎(chǔ)知識第6頁四、探頭：

用于超聲探頭也稱為換能器，是用來產(chǎn)生和檢測超聲波部件，即換能器既是發(fā)射器，也是接收器。它是超聲設(shè)備最主要個(gè)別。1.結(jié)構(gòu)：詳見右圖所表示。其中：壓電陶瓷－發(fā)射/接收超聲波；聲透鏡－軸向聚焦；背襯材料－預(yù)防產(chǎn)生超聲波反向振動；2.壓電效應(yīng)：是指含有壓電特征材料(陶瓷、石英)

在受到外界壓力后，在其受壓端面產(chǎn)生電壓；在其端面施加交變電信號時(shí)，其端面會產(chǎn)生機(jī)械振動，發(fā)出聲波。3.工作原理：主機(jī)經(jīng)過電纜在基元上施加電信號，使基元振動，發(fā)出超聲波，超聲波經(jīng)物體反射作用在基元上，使基元兩端產(chǎn)生電信號，經(jīng)過電纜傳送至主機(jī)處理、顯示。

聲透鏡壓電陶瓷(基元)背襯材料襯套電纜物體發(fā)射反射超聲基礎(chǔ)知識第7頁五、超聲掃描方式：1.概述：超聲設(shè)備在醫(yī)學(xué)臨床上有各種診療方式。當(dāng)前主要采取以下方式： －凸陣：也稱彎曲線陣，與線陣區(qū)分在于基元是彎曲。用于腹部和婦產(chǎn)科。特點(diǎn)：近、遠(yuǎn)場視野寬－線陣：用于小器官、血管及術(shù)中。特點(diǎn)：孔徑大近場視野寬旁瓣影響小2.電子掃描方式：

探頭許多基元經(jīng)過電子控制產(chǎn)生掃描波束而且經(jīng)過延時(shí)線對波束進(jìn)行聚焦。 電子掃描方式 機(jī)械掃描方式 特殊方式－線陣 －機(jī)械扇掃 －斜向掃描－凸陣（含微型凸陣） －徑向掃描 －梯形掃描－相控陣 －擴(kuò)充掃描 －向量掃描超聲基礎(chǔ)知識第8頁3.機(jī)械掃描方式：機(jī)械掃描是經(jīng)過單個(gè)或多個(gè)基元機(jī)械運(yùn)動（擺動）來產(chǎn)生超聲波束。－機(jī)械扇掃：是超聲波束經(jīng)過基元機(jī)械運(yùn)動往返擺動進(jìn)行掃描。特點(diǎn)：制作成本低；掃描角度大。噪音大；幀頻低；壽命短?；嗫仃嚕合嗫仃嚪绞绞墙?jīng)過連續(xù)變換延時(shí)線來得到產(chǎn)生超聲波束不一樣角度。主要用于心臟。延時(shí)線掃描超聲波束相控陣探頭 經(jīng)過延時(shí)線聚焦超聲基礎(chǔ)知識第9頁六、超聲系統(tǒng)：

延時(shí)線路脈沖發(fā)射/接收

處理濾波器、對數(shù)放大器、時(shí)間增益控制DSC數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器監(jiān)視器統(tǒng)計(jì)設(shè)備錄像機(jī) 打印機(jī)彩色打印機(jī)圖象檔案管理

存放硬盤、磁光盤主機(jī)探頭探頭顯示器超聲基礎(chǔ)知識第10頁七、名詞解釋：經(jīng)過窄孔徑，在近場聚焦中場經(jīng)過寬孔徑，在遠(yuǎn)場聚焦對每一深度聚焦動態(tài)接收聚焦透鏡焦點(diǎn)聚焦發(fā)散1.聚焦許多超聲設(shè)備都有調(diào)整聚焦功效，對感興趣區(qū)域進(jìn)行聚焦，從而使圖象分辨率更高，圖象更清楚。超聲系統(tǒng)幾個(gè)聚焦方式：－只在發(fā)射端聚焦（接收端：自動聚焦）：保持較高幀頻－發(fā)射和接收端聚焦：可使圖象質(zhì)量更加好，不過幀頻很低常見聚焦方式：分段聚焦；動態(tài)聚焦；連續(xù)動態(tài)聚焦(CDF）超聲基礎(chǔ)知識第11頁2.寬頻及變頻：5MHz5MHz傳統(tǒng)探頭寬頻帶探頭頻帶寬度寬頻＋變頻－－有效地處理探頭分辨率與穿透力矛盾主機(jī)帶寬探頭帶寬遠(yuǎn)場近場5MHz10MHz3.幀頻：幀頻是指單位時(shí)間內(nèi)取得圖象幀數(shù)。高幀頻能夠捕捉細(xì)小信息。移動物體低幀頻高幀頻寬頻是指探頭工作頻率范圍比較寬。寬頻帶探頭是實(shí)現(xiàn)變頻基礎(chǔ)。變頻是一個(gè)新技術(shù)：改變同一個(gè)探頭頻率。若目標(biāo)區(qū)域在近場，能夠選取高頻率；若目標(biāo)區(qū)域在遠(yuǎn)場，能夠切換到低頻率。超聲基礎(chǔ)知識第12頁4.數(shù)字化數(shù)字化標(biāo)志是數(shù)字化處理裝置。前端數(shù)字化－全數(shù)字化后端數(shù)字化－個(gè)別數(shù)字化

數(shù)字化處理A/D放大、處理顯示放大、濾波

數(shù)字化處理A/DΣ?目標(biāo)數(shù)字化延時(shí)數(shù)字化疊加數(shù)字波束形成器探頭處理顯示超聲基礎(chǔ)知識第13頁Alittlemorethanhalfwaybetween98and99超出98度了!可能過正常值了!他發(fā)燒了98.698.698.698.6TheOriginalMeasurementAfterAdditionofNoise何為數(shù)字化?超聲基礎(chǔ)知識第14頁探頭A/D處理器顯示98.698.698.698.6探頭A/D顯示處理器模擬:98.698.6+??雙向數(shù)字化－發(fā)射、接收超聲信號首先經(jīng)過A/D數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，對發(fā)射，接收雙方向進(jìn)行處理數(shù)字化超聲數(shù)字化:超聲基礎(chǔ)知識第15頁1234數(shù)字延遲S數(shù)字波束形成器數(shù)字化準(zhǔn)確度數(shù)字化超聲超聲基礎(chǔ)知識第16頁6.分辨率

分辨率是指對兩個(gè)靠近物體識別能力，即對圖象區(qū)分。軸向（縱向）分辨率：是指沿超聲波束軸方向上可區(qū)分 兩個(gè)點(diǎn)目標(biāo)最小距離。軸向分辨率由超聲波束波長所決定。普通來說，軸向分辨率為波長2到4倍。(發(fā)射帶寬;頻率；脈沖長短）分辨率幾何分辨率灰度分辨率軸向分辨率側(cè)向分辨率

軸向分辨率高 低

側(cè)向分辨率高 低側(cè)向（橫向）分辨率：是指對垂直于超聲波束軸方向上可 區(qū)分兩個(gè)點(diǎn)目標(biāo)最小距離。側(cè)向分辨率取決于超聲波束寬度和波束聚焦情況。（線密度聚焦；孔徑)灰度（對比度）分辨率：是指對兩個(gè)相同密度物體 識別能力?；叶确直媛蕩缀畏直媛势胶鈳缀畏直媛矢撸叶确直媛什畛暬A(chǔ)知識第17頁B模式衰減：

在正常情況下，超聲系統(tǒng)從近場接收到回聲信號比較強(qiáng)，從遠(yuǎn)場接收到回聲信號較弱，對于從近場到遠(yuǎn)場圖象，假如咱們不對它進(jìn)行調(diào)整，就無法看清這個(gè)圖象。時(shí)間增益控制（TGC）：為了使從近場到遠(yuǎn)場圖象質(zhì)量更加好，咱們應(yīng)該為每一深度（分段）進(jìn)行對應(yīng)時(shí)間增益控制調(diào)整。通常假如病人較胖，則其遠(yuǎn)場圖象會因?yàn)橹径a(chǎn)生較大衰減而變暗，這時(shí)咱們應(yīng)增加其遠(yuǎn)場TGC，假如病人比較年輕，則其近場圖象會因?yàn)榧∪猱a(chǎn)生較大衰減而變暗，這時(shí)應(yīng)增加其近場TGC。超聲基礎(chǔ)知識第18頁B模式增益（Gain）：

每個(gè)超聲設(shè)備都有增益控制系統(tǒng)，增益用來調(diào)整監(jiān)視器所顯示回波信號大小。（類似收音機(jī)volume音量鍵）增益低－－整個(gè)圖象亮度低，組織亮度較低，噪聲也低。增益高－－整個(gè)圖象亮度高，噪聲水平也較高。動態(tài)范圍：動態(tài)范圍能夠用來調(diào)整灰階范圍寬度。

小動態(tài)范圍－－它能夠顯示小范圍內(nèi)各個(gè)別之間區(qū)分，這時(shí)圖象對比度強(qiáng)，黑白分明，不過小動態(tài)范圍會丟失信息。硬圖象－對比度強(qiáng)圖象，尤其其邊緣非常清楚。大動態(tài)范圍－－它能夠顯示從小到大較寬范圍內(nèi)信號，即使它顯示不出圖象微小差異，不過它很輕易檢測到整個(gè)范圍信號。這時(shí)圖象輪廓比較含糊。軟圖象－輪廓含糊圖象，它能夠顯示較寬范圍內(nèi)信息。超聲基礎(chǔ)知識第19頁八、多普勒（Doppler）：

多普勒技術(shù)在超聲診療中非常有價(jià)值。主要用于檢測心臟、血管內(nèi)血液流向，流速及流量。主要包含以下三種：-脈沖多普勒(PW) -高脈沖重復(fù)頻率多普勒(HPRF)

-連續(xù)波多普勒

(CW). -單連續(xù)波多普勒

-可控連續(xù)波多普勒TXMRCVRCV假如接收體向著振動源運(yùn)動，則接收到頻率將高于發(fā)射頻率。

假如接收體背著振動源運(yùn)動，則接收到頻率將低于發(fā)射頻率。TXM1.多普勒效應(yīng)：振動源和接收體有相對運(yùn)動時(shí),所接收到回聲頻率不一樣于振源所發(fā)射 聲頻率,其差異與相對運(yùn)動速度相關(guān),這就是多普勒效應(yīng)。超聲基礎(chǔ)知識第20頁實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)火車速度=40MPH將校準(zhǔn)過聲納放在路軌旁和火車上訓(xùn)練有素音樂觀察員處于路軌旁和火車上超聲基礎(chǔ)知識第21頁2.多普勒效應(yīng)公式：2cos

?f。

C?ΔfV(cm/s)=V

血流V(cm/s):血流速度C(cm/s):聲速(1530m/s)(度):血流與超聲波束之間夾角

Δf(Hz):多普勒頻移

f。(Hz):超聲頻率超聲波束血管角調(diào)整：30°0.86633°0.8393.2%cos誤差改變70°0.34273°0.29217.1%夾角θ最正確范圍：30－60°超聲基礎(chǔ)知識第22頁多普勒超聲技術(shù)分類頻譜多普勒脈沖多普勒（pulsedwaveDoppler）高脈沖重復(fù)多普勒（highpulsedrepeatDoppler）連續(xù)波多普勒(continuouswaveDoppler)

彩色多普勒

彩色多普勒（colorDoppler）能量多普勒（powerDoppler）組織多普勒（tissueDoppler）超聲基礎(chǔ)知識第23頁脈沖多普勒技術(shù)特點(diǎn)：

探頭以短脈沖群方式發(fā)射超聲，在發(fā)射間歇期，又用以接收回聲信號。在間歇期，選擇性接收所需要檢測位置信號，這種選擇性定位接收能力稱為距離選通（ranggating）或距離分辨能力（rangresolution），所需檢測區(qū)域稱為取樣容積（SV）。超聲基礎(chǔ)知識第24頁正常腹主動脈頻譜顯象舉例－多普勒頻譜超聲基礎(chǔ)知識第25頁從多普勒頻譜圖形能了解到血流哪些參數(shù)？1、多普勒頻譜橫軸代表時(shí)間，即血流顯示時(shí)相，縱軸代表頻移，即血流速度。2、零位線上方代表血流朝向探頭流動，下方代表血流背離探頭流動。3、頻譜幅度，即頻譜在縱軸上振幅，代表頻移大?。↘Hz），即血流速度大?。╩/s）。4、頻譜寬度，即頻移在頻譜垂直方向上寬度，表示某一瞬間取樣中紅細(xì)胞運(yùn)動速度分布范圍大小，如速度范圍小即紅細(xì)胞運(yùn)動速度相同多，成為頻帶窄，如速度不一樣多，成為頻帶寬。歸納：血流速度、血流方向、血流時(shí)相、血流性質(zhì)超聲基礎(chǔ)知識第26頁怎樣用多普勒頻譜判斷血流性質(zhì)?層流：紅細(xì)胞速度梯度小，運(yùn)動方向一致，在多普勒頻譜上顯示位頻譜窄，頻譜波形規(guī)整，輕易被自動包絡(luò)，頻譜與基線之間有比較顯著空窗，頻譜信號音柔和有樂感。湍流：因紅細(xì)胞運(yùn)動速度梯度大，方向多變，顯示為頻譜寬，頻譜波形不夠規(guī)整，不易被包絡(luò)，頻譜窗消失，頻譜信號音粗糙刺耳。動脈血流：頻譜呈脈沖波形，收縮期幅度大于舒張期，舒張期開始可能出現(xiàn)短暫反向脈沖波形，頻譜信號音呈明確搏動音。靜脈血流：頻譜呈連續(xù)有或無起伏曲線，曲線起伏是因?yàn)楹粑庆o脈壓力增大或減小所致。大靜脈如腔靜脈更易出現(xiàn)頻譜曲線起伏。頻譜信號音呈連續(xù)吹風(fēng)樣或大風(fēng)過境樣聲音。超聲基礎(chǔ)知識第27頁脈沖波多普勒技術(shù)有什么不足?測量血流速度值能力受脈沖重復(fù)頻率（PRF)限制。最大檢測深度距離限制。什么是高脈沖重復(fù)頻率技術(shù)？是增大PRF頻率，用于脈沖多普勒，目標(biāo)是擴(kuò)充脈沖多普勒測量最大流速值范圍。什么是連續(xù)波多普勒？技術(shù)特點(diǎn)？其超聲探頭為兩個(gè)晶片，一個(gè)連續(xù)發(fā)射，一個(gè)連續(xù)接收回聲信號。連續(xù)發(fā)射和接收超聲信號，因沿超聲束內(nèi)全部回聲信號都被接收，即紅細(xì)胞運(yùn)動信息都被接收，缺乏距離選通定位能力，從理論上不存在PRF限制，能夠測血流速度范圍無限大，當(dāng)前超聲儀連續(xù)波多普勒可測量最大流速達(dá)10m/s超聲基礎(chǔ)知識第28頁3.多普勒波含義多普勒波包含以下含義(數(shù)據(jù))－速度－速度范圍（寬度）－血流量大小－血流方向一個(gè)心跳周期寬速度范圍逆流時(shí)間基準(zhǔn)線慢快快迎向背向最高峰收縮舒張舒張結(jié)束超聲基礎(chǔ)知識第29頁4.彩色血流成像

彩色血流成像（CFM）是在二維聲像圖上疊加彩色實(shí)時(shí)血流顯像。每一個(gè)彩色點(diǎn)表示小區(qū)域內(nèi)血液流量平均值。不一樣顏色代表血液流量速度及檢測方式不一樣。通常，紅色表示迎向探頭血流方向，藍(lán)色表示離向探頭血流方向。

一個(gè)心跳周期寬速度范圍逆流時(shí)間基準(zhǔn)線慢快快平均值CFM迎向背向色標(biāo)超聲基礎(chǔ)知識第30頁彩色多普勒彩色多普勒使用與脈沖波相同原理。

儀器需要圖象上許多點(diǎn)多普勒信息。

在每一點(diǎn)上，儀器要決定其平均速度。平均速度轉(zhuǎn)換成彩色。紅色表示正向，蘭色表示負(fù)向。超聲基礎(chǔ)知識第31頁彩色成像與解剖圖像上彩色代表是平均速度。聲束總體方向蘭色表明血流背離聲束，是從右到左。紅色表明血流沖向聲束，是從左到右。超聲基礎(chǔ)知識第32頁多普勒問題哪里速度最高?

A?B?C?ABC超聲基礎(chǔ)知識第33頁彩色多普勒技術(shù)：定義：以脈沖多普勒技術(shù)為基礎(chǔ)，用運(yùn)動目標(biāo)顯示器，自相關(guān)函數(shù)計(jì)算、數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換、彩色編碼等技術(shù)，到達(dá)血流彩色顯像。種類：彩色多普勒血流成像；彩色多普勒能量圖；彩色多普勒速度能量圖（方向性能量圖）技術(shù)特點(diǎn):1、顏色代表血流方向，紅色代表血流朝向探頭，藍(lán)色背離探頭。2、色調(diào)表示血流速度（平均速度）快慢，色調(diào)越濃即彩色越明亮，表示流速越快，黯淡則流速慢。3、檢測深度、