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医学超声诊断系统的构成
• 探头-超声换能器 • 基本电路部分：通常由主控电路、发射电
路、高频信号放大电路、视频信号放大和 扫描发生器组成 • 显示部分 • 用户控制部分
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超声波的产生
• 原理：压电效应与逆压电效应
• 换能器种类：压电陶瓷、高分子复合材料、陶瓷 复合材料
• 聚焦的目的：获得好的横向分辨率 • 聚焦的种类：
– 声透镜 – 曲面探头 – 电子聚焦
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常用的超声成像模式
• A(Amplitude)型 • B(Brightness)型 • M(Movement)型 • D(Doppler)型 • CD(Color Doppler)型
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探头
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衍射（绕射）现象
• 超声发射波束可以看成探头表面无数点 源产生的无方向性球面声波的相干叠加
• 近场声束维持发射孔径的形状，而在远 场声束发生扩散
• 近场长度与孔径平方和频率成正比
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聚焦
• 未聚焦的换能器发射的声波空间分辨率最 好情况下与孔径的尺寸相当，而且远场分 辨率急剧下降
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A-mode
• 根据回波包络峰值确定不同界面的距离 • 应用较少（脑中线测量、眼科）
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B-mode
• 通过声束扫描获得不同方位回波的幅度 ，对不同方位的回波幅度利用亮度调制 获得两维的图像显示。
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B-mode图像分辨率
• 轴向(axial)分辨率：超声束轴线上，能分辨两 点间的最小距离。与波长有关。只有当两点距 离大于波长的1/2时，超声才能分别产生两个回 声。
– 介质硬度由可压缩度表示
• 介质的密度
– 单个微粒的质量越大，受周围微粒振动的干扰引起 运动的加速度越小，从而声波在该介质中传播速度 也越小
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声衰减
• 声强：垂直声束方向上，单位面积内每秒通过 的声能
• 声强衰减的影响因素：吸收、散射、声束扩散 、反射、折射
• 均匀介质内声衰减为指数衰减 • 衰减系数：单位距离内声强衰减的百分比系数
I x I0 exp x
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声衰减的对数表示
• 声衰减(dB)=-10log10(Ix/I0)=4.34x • u= 4.34 • 声衰减系数近似与频率成正比
– u=kf – k: dB/(m MHz)
• 与x-ray的区别:x-ray低频衰减大于高频衰减 • 对脉冲波的影响？
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声阻抗与折射
• 服从Snell定理
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• 大部分生物组织声速都非常相近(~1500m/s)， 因此折射现象不严重。
• 超声图像通常接收反射信号成像，因此通常只 有垂直入射的信号才会产生有效回波。
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B-mode临床应用基础
• 利用超声波在生物组织中的传播特性， 不同的组织与器官具有独特的声像图特 征
– 液性结构为无回声暗区。 – 实质性结构为强弱不等的各种回声 – 均质性实质结构为均匀的低回声或等回声 – 非均质性结构为混合性回声 – 钙化或含气性结构则呈极强回声并伴后方声
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部分声学参数值
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超声频率选择依据
• 穿透力(声衰减) Vs 分辨率(波长)
– 高频：高分辨率、低穿透力 (浅表器官) – 低频：低分辨率、高穿透力 (腹部深部器官)
• 典型应用：
– 胎儿：1MHz (1.5mm) – 眼睛：10MHz (0.15mm) – 皮肤：20MHz (0.075mm)
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声阻抗与反射
• 介质的声阻抗与介质的密度和声速成正比
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• 组织的声阻抗决定了超声束在两个介质界面上
的反射和入射能量比。
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• 横向(lateral)分辨率：垂直于轴线平面上，能分 辨相邻两点间的最小距离。与超声束直径有关 ，只有当超声束直径小于两点距离时，才能把 这两点显示出来。
• 厚度(elevational)分辨率：又称厚度分辨率与侧 向分辨率在一平面上，是相互垂方向轴线上的 分辨力。
• 时间(temporal)分辨率：帧频，显示图象的实时 程度。
医学超声成像原理
欧姆龙贸易（上海）有限公司源自目录• 什么是超声？ • 医学超声诊断系统由哪些主要构成？ • 超声波是如何产生的？ • 有哪些常用的医学超声成像模式？ • 小结
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超声的基本特性
• 超声波是一种机械波 • 在生物系统中的超声波通常起作用的只有
纵波（纵波和横波的区别？） • 超声波的频率>20kHz
• 连续波
– 较早应用于医学超声诊断，但通常只利用连续波多普 勒技术检测任意大小的运动速度。
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声速
声波在组织中的传播速度取决于： • 介质的硬度
– 介质微粒间具有大的吸引力(介质表现的越硬)，微粒 受周围微粒振动的干扰引起运动的加速度也越大， 从而声波在该介质中传播速度也越大
– 医学诊断超声频率通常在MHz和10MHz量级
• 应用范围：消化系统，心血管系统，妇产 科，外科学，眼科学，神经学，泌尿科， 皮肤病学……
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成像基本原理
• 脉冲波
– 压电装置产生的脉冲波发送到人体组织后，超声波碰 到不同深度的组织结构产生反射和散射，部分回波被 压电装置接收。利用不同深度产生的回波的不同时延 ，获得不同组织界面的反射、声衰减、运动目标的相 位偏移等有用信息。
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M-mode
• 运动组织的检查 • 典型应用：心脏检查
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D-mode
• 典型应用：血流速度的定量检测
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