超声设备-各型超声原理.ppt
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1、超声成像设备,河南大学淮河医院超声科,A型超声诊断仪,A型超声诊断仪,A型超声诊断仪,原理,当声束在人体组织中传播遇到不同声阻抗的临近介质介面时,在该界面上就产生反射(回声),当遇到一个界面,产生一个回声,该回声在示波器的屏幕上以波的形式显示出来。,A型超声诊断仪,原理,即幅度调制型。此法以波幅的高低代表界面反射信号的强弱,可探测脏器径线及鉴别病变的物理特性。,强,弱,反射回声,浅,深,A型超声诊断仪,根据回波的波幅、波密度等特征,可测得回波所在位置人体脏器的厚度、病灶的深度和大小,还可对病灶进行定性分析,原理,A型超声诊断仪,诊断基础,由于人体脏器、组织其正常与异常的物理性质及结构不同,形成
2、相应的超声界面,认识这些界面回声规律,即A型诊断法的诊断基础,A型超声诊断仪,临床应用,脑中线探测 眼球探测 胸膜腔探测 心包积液探测 肝脓肿探测 测量脏器大小、厚度及判定其内部结构的物理性质,A型超声诊断仪,缺陷 回波图只能反映局部组织的回波信息,不能获得在临床诊断上需要的解剖图形,且诊断的准确性与操作医师的识图经验关系很大。 目前,已几乎不再生产和使用。,M型超声诊断仪,原理 M型超声的基本结构与A型相同,所不同的是其图像信息的显示方式。对于运动脏器,由于各界面反射回波的位置及信号大小是随时间而变化的,如果仍用幅度调制的A型显示方式,所显示的波形随时间而改变,得不到稳定的波形图。,M型超声
3、诊断仪,原理,采用辉度调制的方法,使深度方向所有界面反射回波用亮点形式在显示器垂直扫描线上显示出来,随着脏器的运动,各层组织和探头之间的距离也随之改变,垂直扫描线上的各点将发生位置上的变动,定时地采样这些回波并使之按时间先后在时间轴上展开。,M型超声诊断仪,心搏的M型超声影像,M型超声诊断仪,临床应用,M型超声诊断仪对人体中的运动脏器,如心脏、胎儿胎心、动脉血管等功能的检查具有优势,并可进行多种心功能参数的测量,如心脏瓣膜的运动速度、加速度等。 但M型显示仍不能获得解剖图像 。,B型超声诊断仪,B型超声诊断仪是第二代超声诊断仪,也是当今世界使用最广泛的超声诊断仪。,B型超声诊断仪,B型超声诊断
4、仪,原理,同M型相似,都采用亮度调制方式来显示深度方向所有界面的反射回波信息。它以明暗不同的光点反映回声变化,在影屏上显示不同等级的灰度图象,强回声光点明亮,弱回声光点黑暗,按扫描线逐行显示随深度变换的回波信号,即构成一幅二维切面图象,B型超声诊断仪,A型 (Amplitude mode),B型 (Brightness mode),线形扫描(linear scan),B型超声诊断仪,线扫和扇扫: 线扫适用于腹部脏器,扇形扫描适用于对心脏的检查。,B型超声诊断仪,诊断基础,B型超声诊断是通过对一系列切面声像图的分析而作出的。 分析内容:外形 边界回声 内部回声 后方回声 比邻关系 活动度和活动规
5、律 硬度 排空功能,B型超声诊断仪,心脏B超,临床应用,B型超声诊断仪,临床应用,B型超声诊断仪,B型超声诊断仪,B型超声诊断仪,B型超声诊断仪,B型超声诊断仪,B型超声诊断仪,B型超声诊断仪,一、机械扇形扫描B超仪 超声波束以扇形方式扫查,可以不受透声窗口窄小的限制而保持较大的探查范围。 产生高速机械扇形扫描,通常采用的方法有两种:单振元摆动法简称机械摆动法;风车式多振元(三个或四个晶体换能器)旋转法简称机械旋转法。 多用于对心脏的探测。,B型超声诊断仪,机械摆动式扇型扫描B超仪 摆动式扇扫B超仪探头利用直流电机或步进电机驱动,通过凸轮、曲柄、连杆机构将电机的旋转运动转换为往返摆动,从而带动
6、单个晶体换能器在一定角度(3090之间)范围内产生扇形超声扫描。 需要声媒质来传递超声波,多采用蓖麻油,B型超声诊断仪,B型超声诊断仪,机械摆动式扇型扫描B超仪 缺陷: 探头噪声较大 机械机构相对复杂 使用寿命及扫描的均匀性不尽如人意,机械旋转式扇扫B超仪 采用4个(或3个)性能相同的换能器,等角度安放在一个圆形转轮上,马达带动转轮旋转,每个换能器靠近收/发窗口时开始发射和接收超声波,各换能器交替工作。,B型超声诊断仪,B型超声诊断仪,机械旋转式扇扫B超仪 优点: 转轮每转动一周,声束即可对人体作34次扇形扫描,在显示器上得到34帧图像。 旋转式探头的驱动马达只需单方向旋转,转速均匀,故扫描均
7、匀,噪声和振动都很小,其寿命远比摆动式探头长。,二、高速电子线形扫描B超仪 将多个声学上相互独立的换能器成一线排列称作线阵,用电子开关切换接入发射/接收电路的换能器,使之分时组合轮流工作,如果这种组合是从探头的一侧向另一侧顺序进行的,每次仅有接入电路的那一组被激励,产生合成超声波束发射并接收,即可实现电子控制下的超声波束线性扫描。,B型超声诊断仪,多振元组合发射的意义,多振元组合发射: 增加近场、增大面积、提高分辨率、灵敏度; 单振元发射: 辐射面积小,波束发散角大,指向性差;,B型超声诊断仪,二、高速电子线形扫描B超仪,1.相控阵扫描原理 对成线阵排列的多个声学上相互独立的压电晶体振元同时给
8、予电激励,可以产生合成波束发射,且合成波束的方向与振元排列平面的法线方向一致。,B型超声诊断仪,三、电子相控阵扇形扫描B超仪,对线阵排列的各振元不同时给予电激励,而是使施加到各振元的激励脉冲有一个等值的时间差,合成波束的波前平面与振元排列平面之间,将有一相位差 ,合成波束的方向与振元排列平面的法线方向就有一相位差。通过控制激励时间而实现波束方向变化的扫描方式,叫做相控阵扫描。,三、电子相控阵扇形扫描B超仪 应用相控阵列技术,对施加于线阵探头的所有晶体振元的激励脉冲进行相位控制,亦可以实现合成波束的扇形扫描,用此技术实现波束扫描的B型超声波诊断仪称为电子相控阵扇型扫描B超仪。,B型超声诊断仪,2
9、.仪器组成与工作原理 偏向角参数发生器用于在半个帧频周期内,等时差地产生若干个不同周期的序列脉冲 ,相位控制器用来把偏向角参数转换成相控阵的触发信号。 触发信号控制各路脉冲激励器,产生激励脉冲分别加于探头各压电振元,各振元产生超声波发射。,三、电子相控阵扇形扫描B超仪,发射间歇时,各振元的回波信号,通过接收延时电路合成为一路送往接收放大电路处理后进行调辉显示。,三、电子相控阵扇形扫描B超仪,D型超声成像诊断仪即超声多普勒诊断仪,是利用声学多普勒原理,对运动中的脏器和血液所反射回波的多普勒频移信号进行检测并处理,转换成声音、波形、色彩和辉度等信号,从而显示出人体内部器官的运动状态 。 有连续式超
10、声多普勒(continuous wave doppler)和脉冲式超声多普勒(pulsed wave doppler)之分。,D型超声诊断仪,采用多元线阵探头实现水平面上的综合扫描,可以获得某深度的平面C型声像图,即显示的声像图与声束的方向垂直,相当于线断层像。也分线扫和扇扫,C型超声诊断仪,与型诊断仪显示原理相似,区别在于:扫查面距探头的深度是变化的。 根据成像需要,扫查面距探头的深度可作相应变动,从而获得斜面、曲面的图像。,F型超声诊断仪,超声多普勒成像仪,定义:声源与接收器在连续介质中存在着相对运动时声波频率将发生改变。,多普勒效应(Doppler effect),在声源与观察者作相对运
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