1、超聲診斷儀,超聲診斷儀的主要參數(shù),(一)聲學(xué)系統(tǒng)參數(shù)： (1)聲輸出強(qiáng)度：總功率等； (2)超聲場(chǎng)的時(shí)頻特性：如波型、持續(xù)時(shí)間、脈沖重復(fù) 頻率、脈沖形狀、頻率、脈沖帶寬等； (3)聲場(chǎng)分布特性：如換能器類型、波束形狀、聚焦特 性、景深等。 (二)圖象特性參數(shù): (1)分辨力；(2)位置記錄精度；(3)深度測(cè)量精度； (4)幀頻；(5)儲(chǔ)存器容量；(6)系統(tǒng)的帶寬等。 (三)電氣特性參數(shù)： (1)靈敏度；(2)增益及TGC指標(biāo)；(3)系統(tǒng)的帶寬； (4)壓縮特性及動(dòng)態(tài)范圍；(5)顯示器的動(dòng)態(tài)范圍等。,一、分辨力,成像系統(tǒng)分辨空間尺寸的能力，即把兩點(diǎn)區(qū)分開來的能力。 1.橫向分辨力（也稱側(cè)向分辨力

2、） 定義：垂直于聲束軸方向的分辨力。 相關(guān)因素：超聲波束直徑，顯示器光點(diǎn)尺寸。 設(shè)有兩個(gè)目標(biāo)(如圖): (a)波束直徑很細(xì)，容易區(qū)分。 (b)波束直徑加大，剛能區(qū)分， 此時(shí)目標(biāo)間距離就是系統(tǒng) 的分辨力。 (c)波束直徑更大，無法區(qū)分， 系統(tǒng)只能把它們當(dāng)作一個(gè) 目標(biāo)，只顯示一點(diǎn)。, 與波束直徑有關(guān)的因素 .非聚焦方式： 近場(chǎng)區(qū)，波束直徑約等于換能器直徑。 遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，波束發(fā)散。波束直徑 d20r20.61r/a2.44cr/fD 式中：r距離，f頻率，D=2a換能器直徑 故橫向分辨力與r、f、D有關(guān)。 .聚焦方式： 理論上焦點(diǎn)(r=F)處波束直徑 df 2.44F/D 2.44cF/fD 在焦距F內(nèi)

3、，聲束變細(xì)，并與F，f，D有關(guān)。 在焦距F外，聲束增粗，橫向分辨力比不聚焦更差。,2. 縱向分辨力（又稱軸向分辨力或距離分辨力）, 定義：在聲束軸方向上的分辨力。 相關(guān)因素： 超聲頻率。理論極限是聲波的半波長(zhǎng)。 主要取決于脈沖有效持續(xù)時(shí)間。脈沖越窄，越好。 脈沖有效持續(xù)時(shí)間相關(guān)因素： 發(fā)射電脈沖寬度 換能器阻尼 儀器的增益 發(fā)射超聲強(qiáng)弱 因通帶有限, 故脈沖前后沿不陡, 目標(biāo)反射強(qiáng)弱 信號(hào)大小不同, 即脈沖寬度不同。 目標(biāo)距離 一般說來，縱向分辨力總是優(yōu)于橫向分辨力,二、作用距離（探測(cè)深度）(P),1定義： 超聲診斷儀圖象能顯示的被測(cè)介質(zhì)最大深度。 2相關(guān)因素： (1)工作頻率 工作頻率作用距

4、離，但受分辨力限制。 I=I0e-2X , =f , f衰減趨緩。 (2)接收靈敏度 接收靈敏度作用距離，但受噪聲限制。 (3)發(fā)射功率 發(fā)射功率作用距離，但受安全性限制。 3臨床要求： 腹部：P20cm，眼部：P10cm,三、工作頻率(f),1定義： 輻射出去的超聲波中心頻率。 2與其它參數(shù)的關(guān)系： 橫向、縱向分辨力 f 探測(cè)深度 例如： 眼科：深度小，結(jié)構(gòu)細(xì)，可用高f。如: f=10 MHz。 腹部：深度大，臟器大，可用低f。如:f=3.5MHz。 許多超聲儀，配備多個(gè)不同頻率的探頭，可供選用。,四、幀頻(F),1定義：成像系統(tǒng)每秒鐘成像的幀數(shù)。 2相關(guān)因素(直接成象法)： 如圖，P探測(cè)深

5、度，c聲速， N掃查線數(shù), Fs掃查幀頻 直接成象時(shí)： FFs 一條掃線需時(shí)間（超聲P內(nèi)來回)： Tl2P/c 幀周期N條掃線所需時(shí)間： TNTl2NP/c FFs1/Tc/2NP 或者： PNFc/2 可見：P、N、F三者之積是常數(shù)，若要提高一個(gè)， 必須以減小其它兩個(gè)為代價(jià)。,3幀頻與像質(zhì)的關(guān)系：,4. 數(shù)值分析： 因人體軟組織中聲速 c =1540 m/s 如果：P=10cm , F=30Hz , 則 N=c/2FP=256.6線 或者：N=500線 , P=20cm , 則 F=c/2NP=7.7Hz 可見：難于同時(shí)取得滿意的數(shù)值。,五、脈沖重復(fù)頻率（Fc）,1定義： 每秒鐘重復(fù)發(fā)射超聲

6、脈沖的次數(shù)。 2.與其它參數(shù)的關(guān)系： 最大探測(cè)距離Dmax ，和探測(cè)深度P DmaxcT/2c/2Fc 式中：T=1/Fc兩次發(fā)射間的時(shí)間 而： PDmax 故：FcDmaxP 幀頻F，或線密度dL Fc F, 或dL 通常?。?Fc24KHz。,六、動(dòng)態(tài)范圍（LD）,1. 定義： 儀器的動(dòng)態(tài)范圍： 儀器能不失真地處理的，輸入信號(hào)的變化范圍。 不失真信號(hào)既不被噪聲淹沒，也不飽和。 信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍： 有意義的信號(hào)的變化范圍。 2. 表征： LDUmax/Umin 常表示為： LD 20lg(Umax/Umin) (dB) 3超聲儀器的LD值： 超聲回波信號(hào)有： LD100 dB 顯象管亮度有：

7、LD2030dB。,掃查方式,1. 掃查定義： 為形成二維圖象，聲線與人體之間作的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 相對(duì)運(yùn)動(dòng)聲線位置或方向按一定規(guī)律變化 2. B型超聲儀按掃查方式分類：,一、簡(jiǎn)單掃查與復(fù)合掃查,1. 簡(jiǎn)單掃查 定義：聲線在掃查區(qū)內(nèi)不相交。 (1)線形掃查： 聲線：平移，排列均勻。 優(yōu)點(diǎn)：近、遠(yuǎn)區(qū)視野相同。 缺點(diǎn)：要求入射范圍大。 適用：腹部探查。 (2)扇形掃查： 聲線：擺動(dòng)，呈扇形。 優(yōu)點(diǎn)：要求的入射窗小。 缺點(diǎn)：淺部視野小。 適用：通過肋間對(duì)心臟的探查。,(3)凸面弧形陣（凸陣）掃查 聲線：弧形移并擺動(dòng)，呈扇面形。 優(yōu)點(diǎn)：入射窗較小，而淺部視野尚可。 適用：腹部，也可探查心臟。 (4)弧形掃查

8、 聲線：弧形移并擺動(dòng)，與凸陣掃相反。 優(yōu)點(diǎn)：近場(chǎng)視野寬。 缺點(diǎn)：要求的入射范圍大。 適用：乳腺、甲狀腺的顯象。 (5)徑向掃查 聲線：呈360放射狀。 適用：介入式探頭。 優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)食道、直腸、陰道等探入人體， 靠近檢區(qū)，提高頻率，提高象質(zhì)。,線型、弧型、扇型、復(fù)合型,2.復(fù)合掃查, 定義：多種簡(jiǎn)單掃查組合，聲線相交。 復(fù)合掃查比簡(jiǎn)單掃查： .優(yōu)點(diǎn)： 聲線密、無陰影、象質(zhì)好、 斜邊界顯示清楚 、掃查均勻。 .缺點(diǎn)： 成像慢，非實(shí)時(shí), 脈動(dòng)結(jié)構(gòu)成像模糊。,二、直接接觸式與水路耦合式,1.直接接觸式 探頭與皮膚直接接觸，加聲耦合劑。 特點(diǎn)：聲程短，穿透深度大。操作靈活。 2.水路耦合式 探頭與皮膚間

9、用水或其它液體耦合。 特點(diǎn)： (1)換能器大小不受限制?？捎么罂讖健?強(qiáng)聚焦的換能器。 (2)易實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和復(fù)合掃查結(jié)合。 (3)易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，獲得重復(fù)性好的圖象。 (4)易對(duì)體表彎曲厲害，及不易直接耦合 的部位進(jìn)行掃查。,三、機(jī)械掃查與電子掃查,1.機(jī)械掃查 定義： 電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)換能晶片作機(jī)械運(yùn)動(dòng)， 形成不同方向或位置的聲線，實(shí)現(xiàn)掃查。 配合技術(shù)： 位置檢測(cè)： 正弦電位器或旋轉(zhuǎn)變壓器，檢測(cè)晶片瞬時(shí)位 置，控制顯示掃描與探頭掃查同步。 液體聲耦合： 水或油，兼容晶片運(yùn)動(dòng)和聲傳輸。 電器耦合： 旋轉(zhuǎn)變壓器，兼容晶片運(yùn)動(dòng)和電子信號(hào)傳輸。,機(jī)械掃探頭實(shí)例,如圖擺動(dòng)式機(jī)械掃探頭 壓電振子： 位于

10、盛滿水的小盒中，通過 齒輪和連桿的傳動(dòng)，可作30o角 擺動(dòng)，作扇形掃查。 位置電位器： 測(cè)定驅(qū)動(dòng)軸的位置變化,從而 換算出壓電振子的角度變化。 直流馬達(dá)： 是驅(qū)動(dòng)力源。,機(jī)械扇形掃描方式,單晶片往返擺動(dòng)式 重復(fù)精度差，造成幀與幀之間的扇形掃描線位置不能重迭。 機(jī)械振動(dòng)大，噪聲大，易出故障。 步進(jìn)馬達(dá)改善扇形掃描線的非均勻性有好處，但還是克服不了其它缺陷。,機(jī)械扇形掃描方式,單晶片360o旋轉(zhuǎn)式 扇形掃描角為90o，那將有270o的旋轉(zhuǎn)時(shí)間不能被利用于成像，而被浪費(fèi)，從而降低了掃描幀頻，不利于實(shí)時(shí)成像。,機(jī)械扇形掃描方式,多晶片360o旋轉(zhuǎn)式 是先進(jìn)的機(jī)械扇形超聲診斷設(shè)備中選用的一種掃描方案。

11、要求三個(gè)晶片的安裝位置及方向要極其精密。否則，最后合成的圖像是模糊的，不能提取準(zhǔn)確得診斷信息。,機(jī)械扇形掃描方式,體腔內(nèi)機(jī)械扇形掃描 腔內(nèi)掃描比體表掃描能把換能器更接近被掃描的器官，從而可避免皮膚、脂肪、骨骼和肺等中間介質(zhì)對(duì)超聲波的較大衰減作用。并可用較高的超聲頻率（510MHz），從而可獲得高的圖象分辨率。 經(jīng)食道扇形掃描 經(jīng)陰道扇形掃描 機(jī)械徑向掃描方式 向掃描的超聲換能器作360o旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)旋轉(zhuǎn)中，換能器作發(fā)射和接收工作，因而可獲得以換能器為中心的圓形切面圖像。 經(jīng)向掃描與扇形掃描在成像原理和掃描探頭結(jié)構(gòu)上是相似的，徑向掃描可以看作扇形成像角為360 o的扇形掃描的特殊情況。,2.電

12、子掃查,概述： 定義： 換能器由排成一線的許多陣元組成，用電子方式控 制各陣元的工作順序或相位，以控制聲線的位置或方 向，實(shí)現(xiàn)掃查。 優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：無機(jī)械運(yùn)動(dòng)，無(低頻)振動(dòng)，無磨損，壽命長(zhǎng)。 體積小，重量輕。 缺點(diǎn)：線路復(fù)雜，工藝難，成本高。 分類： 線形步距陣，簡(jiǎn)稱：線陣， 線形相控陣，簡(jiǎn)稱：相控陣。,線陣,換能元： 有幾十至幾百個(gè)換能陣元組成。 原理： 電子開關(guān)切換，使各陣元按一定順序輪流工作， 從而形成一系列平行聲束，實(shí)現(xiàn)線形掃查。 結(jié)構(gòu)組成： 電子開關(guān)、 阻尼墊襯、 換能線陣、 匹配層、 聲透鏡、 外殼。,相控陣,換能元： 換能陣元數(shù)較少，長(zhǎng)度約13cm。 原理： 所有陣元一起工作

13、： 發(fā)射時(shí)： 各陣元的激勵(lì)信號(hào)相位按線性變化，使發(fā)射超聲 經(jīng)空間疊加后，合成超聲方向產(chǎn)生偏向。 接收時(shí)： 各陣元的接收信號(hào)相位經(jīng)同樣變化，使接收信號(hào) 經(jīng)電路疊加后，接收靈敏方向同樣偏向。 改變相位線性變化斜率，可改變掃查聲線方向， 從而形成扇形掃查。 相位線性變化相鄰陣元信號(hào)，相位差相等,相控原理圖解分析,.圖解根據(jù)： 由疊加原理，超聲波在傳播過程中相遇時(shí)： 相遇前后，波的特性（頻率、初相、振動(dòng)方向、傳 播方向等）不變獨(dú)立性。 相遇之處，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)各波矢量合成疊加性。 當(dāng)波同相位相遇時(shí)，疊加增強(qiáng)， 當(dāng)波異相位相遇時(shí)，疊加減弱。 .圖解約定： 陣元發(fā)射的超聲波均為球面波波面線為圓弧線。 所畫的波面

14、線之間均為同相位交點(diǎn)處疊加增強(qiáng)。,.圖解例：,無偏向無聚 焦發(fā)射： 各陣元發(fā)射信號(hào)無相位差。疊加聲波最強(qiáng)區(qū)域 同相位波面密集區(qū)域，不偏向，不收縮。,有偏向無聚焦發(fā)射：,各陣元發(fā) 射信號(hào)相位 有線性變化， 相鄰相差， 疊加聲波最 強(qiáng)區(qū)域 同相位波面 密集區(qū)域， 有角偏向， 不收縮。,有偏向無聚焦接收：,各陣元接收信號(hào)相位經(jīng)線性變化，送疊加電路，電路對(duì)角方向平面回波有最強(qiáng)輸出同相位疊加。 接收靈敏區(qū)域有角偏向，不收縮。,關(guān)系式：,疊加聲波（接收回波）最強(qiáng)方向 偏離軸線的夾角： uw=9c, uv=9d sin=uw/uv=c/d = sin-1(c/d) 或：=(d /c) sin 式中：相鄰陣元

15、激勵(lì)（接 收）信號(hào)相位差 d 相鄰陣元的中心距 c 聲速 可見：不斷改變 ，可改變， 實(shí)現(xiàn)扇形掃查。,四、實(shí)時(shí)成像與非實(shí)時(shí)成像,按成像的速度來分類： 1.實(shí)時(shí)（動(dòng)態(tài)）成像： F10Hz（閃爍） 對(duì)于掃查運(yùn)動(dòng)器官有重要意義。 例如：檢查心臟、胎兒。 2.非實(shí)時(shí)（靜態(tài)）成像： F10Hz 如：手動(dòng)掃，機(jī)械掃（高線數(shù)、大視野象）。 可通過數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器（DSC），轉(zhuǎn)換為TV制式， 以消除閃爍。,五、反射型成像與透射型成像,1. 反射型成像： 利用超聲反射波成象。發(fā)射和接收超聲用同一換能器。 如：脈沖回波法。 2. 透射型成像： 利用超聲透射波成象。發(fā)射和接收超聲用不同的換能器。 類似于X射線成像。,

16、陣元：組成線陣的電器切換的基本單元，幾十至幾百個(gè)。 相鄰陣元中心距mm 陣元越多掃查線數(shù)越多圖像越好。 振元：獨(dú)立振動(dòng)的小晶體。幾個(gè)振元電氣連成一個(gè)陣元， 以減小旁瓣。 多陣元組合工作：發(fā)射和接收時(shí)，用相鄰的一組陣元同 時(shí)工作，工作孔徑相對(duì)較大。,超聲波束的聚焦、發(fā)射與控制 第一節(jié) 對(duì)線陣探頭實(shí)施多陣元組合工作的原因,多陣元組合工作的意義：,1.減小波束擴(kuò)散角，提高遠(yuǎn)場(chǎng)分辨力。 對(duì)于圓形換能器，其半擴(kuò)散角 0sin-1(0.61/a)sin-1(1.22/D) D0 對(duì)于矩形振元，有相似的結(jié)論。 2.延長(zhǎng)近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度。而近場(chǎng)聲束不擴(kuò)散，故分辨力好。 對(duì)于圓形換能器，近場(chǎng)距離 r02/D2/4 D

17、 r0 對(duì)于矩形振元，有相似的結(jié)論。 當(dāng)然，D使近場(chǎng)變粗，這可用可變孔徑技術(shù)來克服。,3提高發(fā)射功率和接收靈敏度。 4便于實(shí)現(xiàn)電子聚焦(以致動(dòng)態(tài)聚焦)，改善分辨力。 5可增加掃查線，改善象質(zhì)。,對(duì)陣元不同順序的分組，可形成不同的掃查方式。 一、組合順序掃描 若4個(gè)陣元組合工作，次序?yàn)椋?14，25，36，47，,超聲波束的掃描,性能指標(biāo)：,掃查線總數(shù)： Nn-m+1 N 掃查線總數(shù) n 陣元總數(shù) m每組工作的陣元數(shù) 掃線間距： dd d掃線間距 d相鄰陣元中心距,二、組合間隔掃描,1. d/2間隔掃描 可得：N2(n-m+1）， dd/2 掃線總數(shù)是組合順序掃描的2倍，象質(zhì)提高。,2. d/4

18、間隔掃描,可得：N4(n-m+1）， dd/4 掃線總數(shù)是組合順序掃描的4倍，象質(zhì)進(jìn)一步提高。,三、微角掃描,如同電視機(jī)的隔行掃描，將一幀圖象分為奇、偶兩場(chǎng)。 特點(diǎn)： 掃線比普通掃描增加一倍。 圖象有微小位置誤差。 超聲探查，掃查聲線不平行， 圖象顯示，掃描光柵平行。 但因是“微角”，這種誤差很小。,波束控制方法,切換并采用相控技術(shù) 工作時(shí)： 奇數(shù)場(chǎng)聲線偏向， 偶數(shù)場(chǎng)聲線偏向。 同時(shí)： 施加電子聚焦延時(shí)。 波束： 線掃微偏聚焦,超聲聚焦：使超聲束在一定深度內(nèi)會(huì)聚，改善分辨力。 分類： 聲學(xué)聚焦，電子聚焦。 一、聲學(xué)聚焦（幾何聚焦，機(jī)械聚焦） 1. 聲透鏡聚焦 利用聲傳播的折射原理進(jìn)行聚焦。 若

19、：C1透鏡介質(zhì)聲速， C2被測(cè)介質(zhì)聲速，則： 當(dāng)C1C2時(shí)，凹形聲透鏡有會(huì)聚作用； 當(dāng)C1C2時(shí)，凸形聲透鏡有會(huì)聚作用。 焦距F與曲率半徑R成正比，與C1/C2成反比。,聲束的聚焦,示意圖如下：,厚度：聲透鏡中心部位厚度取/2可有最大透射率； 匹配：為防止反射，一般需采用匹配層。 材料：通常為環(huán)氧樹脂、丙稀樹脂與其它成分復(fù)合。,2. 聲反射鏡聚焦,用凹面的聲反射鏡，當(dāng)鏡面曲率和聲源離鏡面距離 適當(dāng)時(shí)，即具有聚焦作用。 利用了聲傳播的反射定律。 3. 凹面振子聚焦 振子做成凹面，焦距F等于其曲率半徑R。 效果好，但工藝復(fù)雜。,二、電子聚焦,原理： 用一組相鄰陣元組合工作： 發(fā)射時(shí)： 各陣元的激勵(lì)

20、信號(hào)相位按二次曲線變化，使發(fā)射超聲經(jīng)空間疊加后，合成超聲波束產(chǎn)生會(huì)聚。 接收時(shí)： 各陣元的接收信號(hào)相位按同樣形式變化，使接收信號(hào)經(jīng)電路疊加后，接收靈敏區(qū)域產(chǎn)生會(huì)聚。 改變相位二次曲線變化曲率，可改變會(huì)聚焦距。 二次曲線常為圓弧線,電子聚焦原理圖解：,無偏向無聚 焦發(fā)射： 各陣元發(fā)射信號(hào)無相位差。疊加聲波最強(qiáng)區(qū)域同相位波面密集區(qū)域，不偏向，不會(huì)聚。,無偏向有聚焦發(fā)射：,各陣元的激勵(lì)信號(hào)相位按二次曲線變化，疊加超聲最 強(qiáng)區(qū)域同相位波面密集區(qū)域，在焦距內(nèi)逐漸會(huì)聚，在焦距外逐漸擴(kuò)散。不偏向。,無偏向有聚焦接收：,各陣元的接收信號(hào)經(jīng)延遲線，相位按二次曲線變化，使焦點(diǎn)處回波達(dá)到同相位，疊加電路對(duì)之有最大輸

21、出。接收靈敏區(qū)域產(chǎn)生會(huì)聚。不偏向。,發(fā)射聚焦和接收聚焦的異同及連接：,相同： 信號(hào)相位二次曲線變化延遲 不同： 發(fā)射聚焦： 超聲空間疊加， 合成超聲聚焦。 接收聚焦： 信號(hào)電路疊加， 靈敏范圍聚焦。,聚焦延遲線計(jì)算公式：,i號(hào)陣元距焦點(diǎn)的聲程(距離)Si： 其中：i=1,2,陣元序號(hào) 線陣工作組的陣元數(shù) Lii號(hào)陣元距線陣組中心距 F焦距 d相鄰陣元中心距 i號(hào)陣元所接延遲線的延時(shí)量i： 其中：c1540m/s 聲速,數(shù)值例：,設(shè)：F35mm，d0.5mm，m8，則可求得： S1S835.043723mm 180ns S2S735.022314mm 2713.9ns S3S635.008034

22、mm 3623.17ns S4S535.000893mm 4527.81ns,四、動(dòng)態(tài)電子聚焦,在掃查過程中動(dòng)態(tài)地改變焦點(diǎn)，使整個(gè)探測(cè)深度內(nèi) 波束都有良好的會(huì)聚。 1.等聲速動(dòng)態(tài)電子聚焦 定義： 以超聲在人體中的平均探測(cè)速度，移動(dòng)波束焦點(diǎn)。 （實(shí)際上，只能在接收系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)）。 探測(cè)速度VD ： 因接收時(shí)，超聲波在人體內(nèi)往返一次，故： VDc/2770m/s0.77m/ms0.77mm/us 即應(yīng)以VD改變延遲線的延時(shí)分布曲率，即焦距。 需要用專用計(jì)算機(jī)進(jìn)行，速度快，且精度要求高。在高檔機(jī)中使用。實(shí)際很少采用。,2.分段動(dòng)態(tài)電子聚焦,基本原理： 將探測(cè)的深度劃分成n段。 (通常：n24)。 發(fā)射

23、： 按近、中、遠(yuǎn)場(chǎng)順序，n個(gè)焦點(diǎn)，發(fā)射n次。 接收： 每次發(fā)射后接收。但只將本次發(fā)射焦點(diǎn)附近相應(yīng)的回波數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器。 經(jīng)n次發(fā)射、接收后的數(shù)據(jù)組合，獲得一行所有信息。,等效的波束,整個(gè)探測(cè)深度內(nèi)都有較高的分辨力。 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 焦點(diǎn)不多，延時(shí)變化少,速度慢,電路易實(shí)現(xiàn)。 缺點(diǎn)： 一行信息經(jīng)多次發(fā)射、接收，時(shí)間長(zhǎng)，使幀頻低。 需對(duì)存貯器以“慢入快出”方式寫讀，以穩(wěn)定顯示。,一、基本要求 原因：陣元獲取信號(hào)10-30Vp-p， 合成電路本身噪音30Vp-p， 故需加前置放大器，以提高信噪比。 路數(shù)：線陣B超，前置放大常為多路，各機(jī)型有所差異。 EUB-240型B超有16路，EUB-40型B超有

24、24路。 基本要求： 與探頭饋線匹配良好。 饋線特性阻抗前放輸入阻抗。 否則：信號(hào)被反射入饋線，信號(hào)減弱。 多重反射，造成圖象重影。,前置信號(hào)放大,一、回波合成法 1、直接合成法 方法：各陣元信號(hào)孔徑控制聚焦延遲相加合成。 優(yōu)點(diǎn)：可不對(duì)稱延遲，進(jìn)行微角掃查。 缺點(diǎn)：路數(shù)多，設(shè)備量大。,第三節(jié) 超聲回波信號(hào)的合成,2、二步合成法,方法：各陣元信號(hào)對(duì)稱合成孔徑控制聚焦延遲 相加合成。 條件：具有對(duì)稱延遲特性（無偏向）。 優(yōu)點(diǎn)：孔徑控制電路、聚焦電路減少一半。,三、可變孔徑電路, 可變孔徑的提出及其實(shí)現(xiàn)方法 接收靈敏范圍與孔徑的關(guān)系： 根據(jù)：發(fā)射與接收的互易性；發(fā)射超聲場(chǎng)的結(jié)論。 非聚焦： 近場(chǎng)：孔

25、徑越小，靈敏范圍越?。?遠(yuǎn)場(chǎng)：孔徑越大，靈敏范圍擴(kuò)散角越小。 聚焦： 焦點(diǎn)處直徑： df2.44F/D D接收孔徑 即：為使df小，當(dāng)F增大時(shí)，D也應(yīng)增大。 方法： 近場(chǎng)用小孔徑，遠(yuǎn)場(chǎng)用大孔徑可變孔徑技術(shù)。 意義： 近場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)靈敏范圍(波束)均較窄，橫向分辨力好。,四、接收相位調(diào)整電路（接收聚焦電路）, 作用： 對(duì)各陣元接收的回波信號(hào)進(jìn)行延遲調(diào)整（二次曲線 變化），使焦點(diǎn)處回波達(dá)到同相位疊加。 其實(shí)質(zhì)是換能器空間靈敏范圍的聚焦。 分段聚焦的類型： 非實(shí)時(shí)分段動(dòng)態(tài)聚焦： 多次發(fā)射，多次接收。發(fā)射與接收同焦距，每次固定。 實(shí)時(shí)分段動(dòng)態(tài)聚焦： 一次發(fā)射，一次接收。發(fā)射固定焦距，接收動(dòng)態(tài)焦距。 實(shí)時(shí)分

26、段動(dòng)態(tài)聚焦原理： 簡(jiǎn)述：以超聲探查速度，同步分段地移動(dòng)焦點(diǎn)。,一、時(shí)間增益補(bǔ)償（TGC）電路 實(shí)現(xiàn)時(shí)間增益補(bǔ)償?shù)囊饬x及方法 補(bǔ)償?shù)囊饬x： 由于超聲波隨傳播距離（時(shí)間）的衰減，使相同反射系數(shù)的界面近距離反射強(qiáng)，遠(yuǎn)距離反射弱，若不給予補(bǔ)償，則圖象將隨深度（時(shí)間）而逐漸變暗。 時(shí)間增益補(bǔ)償：控制放大器增益隨探測(cè)深度（時(shí)間）的增加而加大，以補(bǔ)償超聲隨傳播距離的衰減。 各種名稱： 時(shí)間增益補(bǔ)償 (Time Gain CompensationTGC) 深度增益補(bǔ)償 (Depth Gain CompensationDGC) 靈敏度時(shí)間控制(Sensitivity Time ControlSTC),預(yù)處理電路

27、,補(bǔ)償原理,聲傳播強(qiáng)度與時(shí)間(距離)的關(guān)系 II0e-2xI0e-2ct 時(shí)間負(fù)指數(shù)關(guān)系。 聲-電轉(zhuǎn)換、前置放大等時(shí)間線性關(guān)系。 經(jīng)聲-電轉(zhuǎn)換、前置放大等處理，回波信號(hào)仍是： 時(shí)間負(fù)指數(shù)關(guān)系。 可用時(shí)間正指數(shù)放大補(bǔ)償。,實(shí)際情況及措施,上述分析忽略了多種因素，僅為大致的補(bǔ)償關(guān)系。 .實(shí)際情況的復(fù)雜性： 受超聲工作頻率的影響： f，f，頻率高，衰減快。 多重界面反射的影響： 實(shí)際常有多重界面，回波穿過界面越多，強(qiáng)度越弱。 臨床診斷感興趣深度的不同： 臨床對(duì)同一患者不同部位，或同一部位不同患者， 成像時(shí)關(guān)注深度往往有所不同。 .對(duì)策： TGC控制波形指數(shù)波形(可變速率)修正波形 操作者可調(diào)節(jié)：指數(shù)

28、波形速率，修正波形形狀 根據(jù)實(shí)際情況，通過面板按鈕、電位器操作。,二動(dòng)態(tài)濾波（Dynamic Filter：DF）電路, 動(dòng)態(tài)濾波的意義 原因： 超聲傳播時(shí)： I=I0e-2x, =f 所以：高頻快，低頻慢， 造成：探測(cè)距離信號(hào)f0(f0 頻譜中心頻率) 接收頻帶范圍固定的不利： 接收電路f0信號(hào)f0高頻損失分辨力 接收電路f0信號(hào)f0噪聲增加信噪比 動(dòng)態(tài)濾波的過程和意義： 隨探測(cè)距離接收電路的f0， 近區(qū)：選通高頻，抑制低頻分辨力； 遠(yuǎn)區(qū)：選通低頻，抑制高頻信噪比。,三、對(duì)數(shù)放大器,1、對(duì)數(shù)放大的意義 原因： 回波信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍： LD100 dB 顯象亮度動(dòng)態(tài)范圍： LD2030dB 若直接

29、顯示： 強(qiáng)信號(hào)圖象一片模糊 弱信號(hào)圖象星星點(diǎn)點(diǎn) 如同膠片曝光太過和曝光不足。 需要壓縮信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍： 100dB2030dB 同時(shí)，并不丟失亮度信息。 對(duì)數(shù)放大器能起到這樣的作用。,信息淹沒、丟失,對(duì)數(shù)放大器的特性,輸入、輸出關(guān)系： uoK1lg(K2ui)K1lgK2+(K1/20)(20lgui) 其中：K1斜率， K2對(duì)數(shù)偏差。 輸入、輸出關(guān)系曲線： 均勻座標(biāo)系中：斜率遞減、數(shù)值遞增曲線。 輸入對(duì)數(shù)座標(biāo)輸出均勻座標(biāo)系中：遞增直線。,2、對(duì)數(shù)放大和TGC放大的比較和關(guān)系,(1)動(dòng)態(tài)壓縮比較 TGC放大： 淺部信號(hào)(含Umax)增益?。篣OmaxA1Uimax ，A1小 深部信號(hào)(含Umin

30、)增益大：UOminA2Uimin ，A2大 UOmax/UOminA1Uimax/A2UiminUimax/Uimin 也有壓縮信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍的作用。 但中間信號(hào)并不按比例壓縮。 總動(dòng)態(tài)范圍壓縮。 對(duì)數(shù)放大： 增益只與Ui有關(guān)，與時(shí)間無關(guān)。 信號(hào)全部按一定規(guī)律壓縮。 瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍和總動(dòng)態(tài)范圍全面壓縮。,(2)位置安排的影響,先TGC放大，再對(duì)數(shù)放大 TGC放大壓縮信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍：100dB60dB 要求對(duì)數(shù)放大器：LDi60dB，電路可簡(jiǎn)化。 先對(duì)數(shù)放大，再TGC放大 要求對(duì)數(shù)放大器：LDi100dB。 輸入信號(hào)伴有隨傳播距離(時(shí)間)的指數(shù)衰減： II0e-2x I0e-2ct 經(jīng)線性聲-電變換和放大得： VV0e-2ct時(shí)間指數(shù)衰減 經(jīng)對(duì)數(shù)放大： UK1lg(K2V0e-