1、醫(yī)學(xué)課件,1,第四節(jié) 超聲設(shè)備成像原理,知識重點,典型超聲設(shè)備的成像原理 A型超聲 M型超聲 B型超聲 D型超聲 C型超聲 F型超聲,醫(yī)用超聲設(shè)備的主要參數(shù) 分辨力 超聲工作頻率和脈沖重復(fù)頻率 幀頻 灰階 動態(tài)范圍,第五節(jié)B型超聲成像,一、機械扇形掃描B超儀 超聲波束以扇形方式掃查，可以不受透聲窗口窄小的限制而保持較大的探查范圍。 產(chǎn)生高速機械扇形掃描，通常采用的方法有兩種：單振元擺動法；風車式多振元（三個或四個晶體換能器）旋轉(zhuǎn)法。,擺動式扇掃B超儀 擺動式扇掃B超儀探頭利用直流電機或步進電機驅(qū)動，通過凸輪、曲柄、連桿機構(gòu)將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往返擺動，從而帶動單個晶體換能器在一定角度(30-

2、 90之間)范圍內(nèi)產(chǎn)生扇形超聲掃描。,用機械方法擺動或轉(zhuǎn)動換能器以實現(xiàn)超聲束在掃查平面內(nèi)作扇形掃查的方式。,旋轉(zhuǎn)式扇掃B超儀 采用4個（或3個）性能相同的換能器，等角度安放在一個圓形轉(zhuǎn)輪上，馬達帶動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，每個換能器靠近收/發(fā)窗口時開始發(fā)射和接收超聲波,各換能器交替工作。,旋轉(zhuǎn)式探頭，掃描均勻，噪聲和振動小，壽命遠比擺動式長。,二、高速電子線形掃描B超儀 將多個聲學(xué)上相互獨立的壓電晶體成一線排列稱作線陣，用電子開關(guān)切換接入發(fā)射/接收電路的晶體，使之分時組合輪流工作，如果這種組合是從探頭的一側(cè)向另一側(cè)順序進行的，每次僅有接入電路的那一組被激勵，產(chǎn)生合成超聲波束發(fā)射并接收，即可實現(xiàn)電子控制下的超

3、聲波束線性掃描,凸陣式扇形掃查 沿圓弧排列并按一定的組合和順序工作的掃查的方式。,1多振元組合發(fā)射的意義,單振元輻射面積小，波束發(fā)散角大，指向性差 縮短了近場區(qū)。 多振元組合發(fā)射： 增大輻射面積， 增加近場，提高分辨率、靈敏度,振元等效寬度b的加大，既使波束的近場區(qū) 增加，也可以提高遠場的分辨率、靈敏度。,2. 超聲波束的掃描 組合順序掃描,組合間隔掃描,三、電子相控陣扇形掃描B超儀 應(yīng)用相控技術(shù)，對施加于線陣探頭的所有晶體振元的激勵脈沖進行相控制，亦可以實現(xiàn)合成波束的扇形掃描，用此技術(shù)實現(xiàn)波束掃描的B型超聲波診斷儀稱為電子相控陣扇型掃描B超儀。,相控陣扇形掃查 通過適當?shù)恼{(diào)整，控制各單元激勵

4、信號的時延，以實現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)的掃查的方式。,1.相控陣掃描原理 對成線陣排列的多個聲學(xué)上相互獨立的壓電晶體振元同時給予電激勵，可以產(chǎn)生合成波束發(fā)射,且合成波束的方向與振元排列平面的法線方向一致。,對線陣排列的各振元不同時給予電激勵，而是使施加到各振元的激勵脈沖有一個等值的時間差，合成波束的波前平面與振元排列平面之間，將有一相位差 ，合成波束的方向與振元排列平面的法線方向就有一相位差。通過控制激勵時間而實現(xiàn)波束方向變化的掃描方式，叫做相控陣掃描。,2.儀器組成與工作原理 偏向角參數(shù)發(fā)生器用于在半個幀頻周期內(nèi)，等時差地產(chǎn)生若干個不同周期的序列脈沖 ，相位控制器用來把偏向角參數(shù)轉(zhuǎn)換成相控陣的觸發(fā)信號。

5、 觸發(fā)信號控制各路脈沖激勵器，產(chǎn)生激勵脈沖分別加于探頭各壓電振元，各振元產(chǎn)生超聲波發(fā)射。,發(fā)射間歇時，各振元的回波信號，通過接收延時電路合成為一路送往接收放大電路處理后進行調(diào)輝顯示。接收延時電路包含了聚焦延時和方向延時，因為發(fā)射時各路激勵脈沖接受了方向延時和聚焦延時，必須給予相應(yīng)的時間補償，才能保證在接收放大電路同相合成。,四、 超聲波束的聚焦 增強波束的穿透力和回波強度 分為聲學(xué)聚焦 和電子聚焦,聲學(xué)聚焦,聲透鏡中心部位的厚度應(yīng)為透鏡中超聲波 半波長的整數(shù)倍。,電子聚焦 即控制超聲探頭中不同振元的觸發(fā)延時時序,在精確的延時時序控制下,不同振元發(fā)出的超聲波在空間發(fā)生干涉，產(chǎn)生所需要的合成波束。

6、,波的干涉是波的疊加的特殊情況 兩列波的相干條件是： 1.頻率相同 2.振動方向相同 3.相位相同或相位差恒定,實時動態(tài)聚焦也是電子聚焦的一種，不同之處是，多點動態(tài)聚焦的焦點不是固定的，而是通過改變發(fā)射激勵脈沖的相位延時量，使在波束同一軸線（Z）方向上實現(xiàn)多點聚焦發(fā)射。,動態(tài)電子聚焦,3.相控陣扇掃與機械扇掃2種方式的比較 機械扇掃B型超聲波診斷儀，具有較好的柱狀聲束，容易獲得較高的靈敏度與影像分辨力，波束控制電路簡單，成本低。缺點是機械式探頭制作要求嚴格、工作噪聲強、重量較大，探頭壽命短。振元不能直接與被檢者貼近，受肋骨的影響略大。 相控陣扇掃B超儀，沒有機械噪音，探頭壽命長，重量輕。缺點是

7、波束副瓣大，干擾嚴重，分瓣力受影響;探頭晶陣切割精細，整機線路復(fù)雜，成本高。相控陣扇掃方式已占據(jù)主導(dǎo)地位。,五、B超儀的常用性能指標 1.技術(shù)參數(shù) 分辨力 超聲工作頻率和脈沖重復(fù)頻率 幀頻 灰階 動態(tài)范圍,2.使用參數(shù) 掃描方式和探頭規(guī)格 掃描方式指儀器所發(fā)射的超聲波束對被測對象進行探測的方法。 探頭規(guī)格有標稱工作頻率、尺寸、形狀等參數(shù)，還有是否可配合穿刺等特殊要求。,顯示方式與顯示范圍 顯示方式 超聲診斷影像顯示有A型、M型、B型等一臺B型超聲診斷儀可以有B單幅顯示、B雙幅顯示、B/M顯示其中的一種或幾種功能。 顯示范圍 指的是屏上光柵的最大尺寸，它并不一定等于儀器的探測深度,注釋和測量功能

8、 注釋功能 某些是由儀器自行控制的，比如有關(guān)探頭頻率的顯示、影像處理值（校正值等）的自動顯示，接收機總增益、近程增益和遠程增益值的顯示等。 測量功能 指儀器對被探查臟器進行定量分析所具有的各種測量功能。,記錄方式 影像的記錄有多種方式，比如用波拉一步照相機拍照、視頻打印機打印或采用錄像機進行磁帶錄像等。,六、數(shù)字掃描變換器 DSC （ Digital Scan Converter）,數(shù)字掃描變換器實質(zhì)上是一個帶有圖象存儲器的數(shù)字計算機系統(tǒng)，可以用標準電視的方法顯示清晰的動態(tài)圖象，而且提供了強大的圖象處理功能，如圖象凍結(jié)、多幀存儲、測量計算、放大顯示等。,A/D轉(zhuǎn)換 圖象前處理：回波幅度深度校正

9、 圖象存儲器: 圖象后處理：灰度修正 數(shù)據(jù)插補 偽彩色等 D/A轉(zhuǎn)換,A/D轉(zhuǎn)換：即超聲圖象數(shù)字化。根據(jù)采樣定理，為使輸出信號不失真，采樣頻率至少為輸入信號最高有效頻率的2倍。 逐次逼近式 雙積分式 并行式,增益控制 TGC( Time Gain Compensation) 對來自不同深度(不同時間到達)的回聲給予不同的增益補償，即使接收機的近場增益適當小，遠場增益適當大，通常稱此種控制手段為時間增益。,灰度修正： 一幅圖象所可能具有的等級差數(shù)叫灰階。 灰階級數(shù)越多，圖象層次越豐富。 將實際所記錄的灰度與理想灰度之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)關(guān)系預(yù)先存放在EPROM中。,數(shù)據(jù)插補：未經(jīng)插補而直接顯示的圖象，掃描線之間有較大的間隙。 一維線性插補：相鄰掃描行中間插入一行或兩行。 二維線性插補：原圖象相鄰四個像素點中間插入新像素點。,偽彩色處理 亮度、色調(diào)和飽和度 原理：利用人眼對彩色分辨力高