第2章——医用超声诊断仪器概论1

1、第二章第二章 医用超声诊断仪器概论医用超声诊断仪器概论 前 言目 录医用超声诊断仪器的发展简史医用超声诊断仪器的性能指标超声诊断仪器的分类、结构、原理医用超声成像技术 医用超声诊断仪器的发展简史0118世纪，发现蝙蝠回声定位功能。1880年，发现正压电效应。021917年，发现逆压电效应。031942年，超声用于医学诊断颅脑疾病。041946年，研制成A型脉冲超声检测仪。051958年，研制成M型超声心动图仪。0660年代，B型超声诊断仪发明，超声新技术发展。0770年代，微型计算机在超声诊断中得到使用。08 80年代，彩色多普勒超声显像仪出现。0990年代，超声新技术发展。10二维超声三维超

2、声 医用超声诊断仪器的发展简史定性测量定量测量单参量诊断多参量诊断静态成像实时动态成像 医用超声诊断仪器的性能指标 技术参数技术参数分辨力分辨力1 分辨力指成像系统能分辨空间尺寸的能力，即能把两点区分开来的最短距离。 能在荧光屏上被分别显示为两个点的最小间距的能力。依方向不同可分为纵向分辨力、侧向分辨力、横向分辨力。 医用超声诊断仪器的性能指标 技术参数技术参数分辨力分辨力1 轴向分辨力是指声束穿过介质中能被分辨为前后两点的最小间距。它与超声波的频率成正比。 从单纯理论上计算所能测到物体的最小直径，叫做最大理论分辨力。在数值上为1/2。在实际的B型超声设备中，轴向分辨力可以达2mm以下。故探头

3、频率越高分辨力越高。 一个周期的振动产生两个最强振幅，最大分辨率为1/2。 医用超声诊断仪器的性能指标 技术参数技术参数分辨力分辨力1 横向、侧向分辨力是指与声束相垂直的面上，能被分辨的两点的最小间距。它与超声束的宽窄带有关。 超声波束直径尺寸越窄（细），横向、侧向分辨力越好。近场区分辨力大于远场区分辨力。 提高横向、侧向分辨力的方法是使超声波束变窄（细），使用聚焦方法来实现。理论最小可分辨间隔为=1.22 F/D。 技术参数技术参数聚焦方式聚焦方式2 聚焦方式是指对探头发射和接收波束采用何种方法聚焦 可分为：非电子聚焦和电子聚焦 非电子聚焦：透射镜聚焦、反射镜聚焦、压电材料凹面聚焦。 电子聚

4、焦：线阵列和环阵列，使用电子延迟线路实现。 医用超声诊断仪器的性能指标 技术参数技术参数聚焦方式聚焦方式2 声透镜聚焦 穿过透镜的声波是聚焦还是发散取决于透镜内波速与透镜外波速的大小变化。这决定了透镜采取何种材质和何种形态。 （1）聚乙烯和合成树脂作为透镜材料，声波在其中的传播速度大于人体中的传播速度，故应制成凹透镜。 （2）为了与人体皮肤有良好接触，探头需制成凸形，采用另一种低速材料制成凸透镜覆于表面，常用硅胶做材料。 医用超声诊断仪器的性能指标 技术参数技术参数聚焦方式聚焦方式2 电子聚焦 应用电子相控技术，对多阵元探头发射激励脉冲进行相位控制的方法实现对波束的聚焦。 医用超声诊断仪器的性

5、能指标 技术参数技术参数聚焦方式聚焦方式2 焦点问题 对于发射聚焦来说，一次发射只有一个焦点，若要有多个焦点需要多次发射，每次发射聚焦在不同位置，如上中下三个焦点，然后将三次信号叠加成一幅图像，此时整体空间分辨力提高了，但却降低了时间分辨力，也就是图像帧频减低。 对于接收聚焦来说，因为接收的回波源数据全面、庞大，可以将接收来的各点信息利用电子延迟进行信息聚集，在计算机后台处理，实现多点聚焦或动态聚焦。 医用超声诊断仪器的性能指标 技术参数技术参数脉冲持续时间脉冲持续时间3 脉冲持续时间是指探头受电激励后产生超声振动的长短。它严重影响超声系统的纵向分辨力。 持续时间长、声速大，则最小可辨距离大，

6、分辨力就差。 医用超声诊断仪器的性能指标 技术参数技术参数脉冲重复频率脉冲重复频率4 脉冲重复频率是探头每秒钟重复发射超声脉冲的次数，即探头激励脉冲的频率。 脉冲重复频率决定了仪器的最大探测距离：Dmax1/2CT脉冲重复频率的选择应综合考虑。 医用超声诊断仪器的性能指标脉冲重复频率过高影响最大探测距离脉冲重复频率过低影响帧频或线密度 技术参数技术参数作用距离作用距离5 作用距离是指发射的超声波束可以穿透并能显示出回声图像的被测介质深度。 影响作用距离的主要因素是脉冲信号在传播途中的衰减，要提高仪器的探测深度，即扩展作用距离，有三个方面的途径： 医用超声诊断仪器的性能指标降低工作频率分辨力限制

7、加大发射功率安全剂量限制提高灵敏度和扩大动态范围噪声限制 技术参数技术参数工作频率工作频率6 工作频率是指超声探头发射频率，它既与探头晶振的固有频率有关，也与发射振荡电路的其他参数有关。 工作频率根据两个方面因素做最佳的选择： 在设计中做合理折中选择。不同频率的探头满足不同检查深度的需要。 医用超声诊断仪器的性能指标从分辨力的角度需要较高工作频率从穿透力的角度需要较低工作频率 技术参数技术参数帧频帧频7 帧频是指成像系统每秒钟内可成像的帧数，或称帧率。为使图像无闪烁感，两帧像之间的时间要小于视觉残留时间，即每秒成像数应在24帧以上。 帧频、线数和穿透深度三者的乘积是一个常数：SNF=c/2三者

8、相互制约。 医用超声诊断仪器的性能指标 技术参数技术参数动态范围动态范围8 动态范围是指保证回声不被噪声淹没也不饱和的前提下，允许仪器接收回声信号幅度的变化范围。 动态范围大，所显示图像的层次丰富，图像清晰。 医用超声诊断仪器的性能指标 技术参数技术参数灰阶级灰阶级9 灰阶级是表示接收机显示器调灰显示能力的一个参数，灰阶级有16、32、64、128等级之分。 医用超声诊断仪器的性能指标 技术参数技术参数时间增益控制时间增益控制10 深度增益补偿用作补偿超声传播过程中的声衰减。软组织平均衰减系数（往返）可认为在1 dB /cmMHz左右。但不同组织及病变时衰减系数可改变，因而使用时必须个别调整不

9、同深度段的接收机增益。 时间增益补偿是指根据超声入射组织部位时间长短的不同来调节分段补偿，故时间增益补偿与深度增益补偿所指为相同事物。 一般超声仪器给出的时间增益补偿参数为： 医用超声诊断仪器的性能指标近场区增益-80-10dB远场区增益06dB 扫描方式是指仪器所发射的超声波束对被测介质进行探测的方法。 手动扫描 高速机械线性和扇形扫描 高速电子线性和扇形扫描 扫描方式不同，则仪器所配用的探头和电路构成亦不同，仪器的成本和价格也不同。 采用何种扫描方式的超声仪器，取决于被检目标的需要，对腹部脏器的探查，使用电子线扫B超仪，而对心脏的探查，由于受声窗的限制，仅适合使用机械或电子扇形扫描B超仪。

10、 医用超声诊断仪器的性能指标1使用参数扫描方式 探头规格有标称工作频率、尺寸、形状等参数，还有是否可配合穿刺等特殊要求。 探头标称工作频率通常在15MHz范围以内，可根据不同需要选定。探头尺寸和形状的选定应根据被探测介质声窗大小和部位来考虑。 现代B超仪通常都配有多种频率和形状的探头，以适应于不同探查的需要。 医用超声诊断仪器的性能指标2使用参数探头规格 显示方式超声诊断影像显示有A型、M型、B型等，一台B型超声诊断仪可以有其中一种或几种显示功能： B单幅(在屏上仅显示1幅B型影像)显示 B双幅(在屏上同时显示1幅冻结B型影像和1幅实时B型影像)显示 B/M显示(在屏上既显示B型实时影像，又显

11、示M型实时影像) 显示范围指的是屏上光栅的最大尺寸，它并不一定等于仪器的探测深度，不过在仪器设计时，通常使两者基本接近。 医用超声诊断仪器的性能指标3使用参数显示方式与显示范围 指对图像的放大功能。有利于对图像局部范围的观察。 放大倍数可以有多种，如0.8倍、1倍、1.5倍、2倍等。 医用超声诊断仪器的性能指标4使用参数电子放大与倍率 指对B超图像进行注释具有的功能。 注释功能某些是由仪器自行控制的，比如有关探头频率的显示、影像处理值（校正值等）的自动显示、接收机总增益、近程增益和远程增益值的显示等。当操作者采用某种频率的探头或设定控制接收机增益为某值时，仪器将自行控制在屏上某固定位置显示出当前数值。 某些注释功能需要操作者进行相应操作才能在屏上插入，比如被检者编号(ID)、检查时间的年、月、日、时、分、秒、体位标志、病灶注释、探头标志等，必须由操作者控制插入。 医用超声诊断仪器的性能指标5使用参数注释功能 指仪器对被探查脏器进行定量分析具有的各种测量功能。 包括有距离测量，脏器或病灶面积、周长和重量的测量，M方式运动速度和心功能参数的测量，对妊娠周期的测量等。除距离和速度的测量之