试谈超声诊断仪的主要性能参数

1、3超声诊断仪的主要性能参数 (一）盲区一）盲区盲区是指B超设备可以识别的最近回波目标深度。盲区小则有利于检查出接近体表的病灶，这一性能主要取决于放大器的特性和可变孔径技术的牲能。此外减小进入放大器的发射脉冲幅度和调节放大器时间常数，也会影响盲区大小。但是，对加有水囊的换能器测试，其盲区无意义。(二二)探测深度探测深度B超设备在图像正常显示、允许的最大灵敏度和亮度条件下，所观测到回波目标的最大深度称为探测深度。该值越大，越能在生物体内更大范围进行检查。影响这一性能的因素有以下几种原因 1换能器灵敏度 换能器在发射和接收超声波过程换能器在发射和接收超声波过程中，实现了电中，实现了电声和声声和声电转

2、换电转换效能。灵敏度越高，探测深度越效能。灵敏度越高，探测深度越大。灵敏度主要取决于晶片的机大。灵敏度主要取决于晶片的机电性能和换能器声、电匹配层的电性能和换能器声、电匹配层的匹配状况。匹配状况。 2.发射功率 提高换能器辐射的声功率可提高探提高换能器辐射的声功率可提高探测深度。但是提高声功率要增大电测深度。但是提高声功率要增大电路的发射电压。这不仅给整机设计路的发射电压。这不仅给整机设计带来困难，而且必须限制声功率在带来困难，而且必须限制声功率在安全剂量阈值内，其安全剂量阈值安全剂量阈值内，其安全剂量阈值的技术指标常用声强来表示，即声的技术指标常用声强来表示，即声强应不大于强应不大于10mW

3、/cm2。3.接收放大器增益接收放大器增益 提高接收放大器增益可提高探测提高接收放大器增益可提高探测深度。但是放大器增益的提高，深度。但是放大器增益的提高，在放大回波弱信号的同时，也放在放大回波弱信号的同时，也放大了系统噪声信号，从而使有用大了系统噪声信号，从而使有用信号淹没在噪声中，故增益要适信号淹没在噪声中，故增益要适中。中。 4.工作频率工作频率 生物体内组织的声衰减系数与生物体内组织的声衰减系数与频率成直线性关系。频率越低，频率成直线性关系。频率越低，波长越长，其幅值衰减越小，波长越长，其幅值衰减越小，则探测深度越大，但分辨力变则探测深度越大，但分辨力变差了。相反，频率越高，探测差了。

4、相反，频率越高，探测深度越小，但分辨力变好了。深度越小，但分辨力变好了。 为了提高整机的工作性能，一为了提高整机的工作性能，一般采取动态频率扫描和动态跟般采取动态频率扫描和动态跟踪滤波技术，使高分辨力和探踪滤波技术，使高分辨力和探测深度得以兼顾应用。尽管如测深度得以兼顾应用。尽管如此，为了满足临床的需要，仍此，为了满足临床的需要，仍需要设计不同频率的换能器来需要设计不同频率的换能器来诊断生物体的不同部位。诊断生物体的不同部位。(三三)轴向分辨力（纵向分辨力）轴向分辨力（纵向分辨力） 指沿声束轴线方向，在指沿声束轴线方向，在B超图像显示中能够超图像显示中能够分辨两个回波目标的最小距离。该值越小，

5、分辨两个回波目标的最小距离。该值越小，声像图上纵向界面的层理越清晰。对于连续声像图上纵向界面的层理越清晰。对于连续超声波，可达到的理论分辨力等于半个波长。超声波，可达到的理论分辨力等于半个波长。因此，频率越高，分辨力越好。由于生物组因此，频率越高，分辨力越好。由于生物组织界面并不是完全相同的靶点，所以实际中织界面并不是完全相同的靶点，所以实际中不可能达到理论分辨力的数值，而是相当于不可能达到理论分辨力的数值，而是相当于23个波长数值。个波长数值。 在超声脉冲回波系统，轴向分辨力在超声脉冲回波系统，轴向分辨力与超声脉冲的有效脉宽（持续时间）与超声脉冲的有效脉宽（持续时间）有关。脉冲越窄，轴向分辨

6、力越好，有关。脉冲越窄，轴向分辨力越好，为了提高这一特性，目前换能器普为了提高这一特性，目前换能器普遍采用多层最佳阻抗匹配技术，同遍采用多层最佳阻抗匹配技术，同时在改善这一特性中，为了保证脉时在改善这一特性中，为了保证脉冲前沿陡峭，在接收放大器中各厂冲前沿陡峭，在接收放大器中各厂家都采用了最好的动态跟踪滤波器。家都采用了最好的动态跟踪滤波器。 (四四)侧向分辨力（横向分辨力）侧向分辨力（横向分辨力）指在超声束的扫查平面内，垂直指在超声束的扫查平面内，垂直于声束轴线的方向上能够区分两于声束轴线的方向上能够区分两上回波目标的最小距离。该值越上回波目标的最小距离。该值越小，声像图横向界面的层理越清小

7、，声像图横向界面的层理越清晰。其影响因素包括晰。其影响因素包括 1声束宽度声束越窄，侧向分辨力越好。而声声束越窄，侧向分辨力越好。而声束宽度与晶片直径和工作频率有关。束宽度与晶片直径和工作频率有关。但是换能器尺寸不可能做得很大，但是换能器尺寸不可能做得很大，频率不能无限高。因此设计者采取频率不能无限高。因此设计者采取了透镜、可变孔径技术，在设计中了透镜、可变孔径技术，在设计中应用了分段动态聚焦和连续动态聚应用了分段动态聚焦和连续动态聚焦，从而提高了侧向分辨力。焦，从而提高了侧向分辨力。 2.系统动态范围 在换能器产生的有方向性声场在换能器产生的有方向性声场内，声压（或声强）并不是均内，声压（或

8、声强）并不是均匀分布的。一般有这样的规律，匀分布的。一般有这样的规律，随着增益的升降声束宽度相应随着增益的升降声束宽度相应地变宽和变窄，而目标回波声地变宽和变窄，而目标回波声像的横向尺寸也相应地拉长和像的横向尺寸也相应地拉长和缩短。缩短。 3.显示器亮度和媒质衰减系数 显示器亮度和媒质衰减系数等都显示器亮度和媒质衰减系数等都会影响侧向分辨力，所以在测量会影响侧向分辨力，所以在测量侧向分辨力时，一定要将设备的侧向分辨力时，一定要将设备的增益和亮度调到最佳状况。增益和亮度调到最佳状况。 （五）几何位置示值误差（五）几何位置示值误差指指B超设备显示的和测量的实际目标尺寸和超设备显示的和测量的实际目标

9、尺寸和距离的准确度。在实际应用中主要测量纵向距离的准确度。在实际应用中主要测量纵向几何位置示值误差和横向几何位置示值误差。几何位置示值误差和横向几何位置示值误差。这个技术参数对测量生物体内病灶尺寸是很这个技术参数对测量生物体内病灶尺寸是很有影响的，涉及到诊断与治疗的一致性。影有影响的，涉及到诊断与治疗的一致性。影响这一准确度的因素响这一准确度的因素,与声速设定和扫描规律与声速设定和扫描规律形式有关的扇形图像的均匀性，它比平面线形式有关的扇形图像的均匀性，它比平面线阵扫描几何位置准确度差些。阵扫描几何位置准确度差些。 (六六)声束切片厚度声束切片厚度指线阵、凸阵和相控阵换能器在垂指线阵、凸阵和相

10、控阵换能器在垂直于扫描平面方向上的厚度。切片直于扫描平面方向上的厚度。切片越薄，图像越清晰，反之会导致图越薄，图像越清晰，反之会导致图像压缩，产生伪像。切片厚度取决像压缩，产生伪像。切片厚度取决于晶片短轴方向的尺寸和固有频率。于晶片短轴方向的尺寸和固有频率。解决方法：通常在晶片前加装聚焦解决方法：通常在晶片前加装聚焦声透镜和在整机中采用聚焦技术。声透镜和在整机中采用聚焦技术。 (七七)对比度分辨力对比度分辨力指在图像上能够检测出的回波幅度指在图像上能够检测出的回波幅度的最小差别。对比度分辨力越好，的最小差别。对比度分辨力越好，图像的层次感越强，细节信息越丰图像的层次感越强，细节信息越丰富，图像

11、越细腻柔和。影响这一因富，图像越细腻柔和。影响这一因素的原因素的原因,主要取决于声信号的频宽主要取决于声信号的频宽和显示电路的灰阶。和显示电路的灰阶。 (八八) 工作频率、带宽、重复频率工作频率、带宽、重复频率工作频率工作频率工作频率是指超声探头发射频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，它既与探头晶振的固有频率有关，也与发射振荡电路的率有关，也与发射振荡电路的其他参数有关其他参数有关 带宽带宽 在脉冲回波系统中所发射的是脉冲在脉冲回波系统中所发射的是脉冲超声波，这种脉冲群只有很短的持超声波，这种脉冲群只有很短的持续时间根据频谱分析可知，一个续时间根据频谱分析可知，一个脉冲包

12、含有许多谐波，即有一个频脉冲包含有许多谐波，即有一个频带的宽度；这个含有许多谐波的宽带的宽度；这个含有许多谐波的宽带就称为带宽；其最大能量集中在带就称为带宽；其最大能量集中在中心频率附近中心频率附近 同时也可推知：当脉冲频率为同时也可推知：当脉冲频率为.MHz时，其脉冲群的持续时时，其脉冲群的持续时间只有间只有1s(微秒微秒)；而型超声；而型超声诊断仪的实际脉冲（工作）频诊断仪的实际脉冲（工作）频率是大于率是大于.MHz的，则持续时的，则持续时间是小于间是小于1s(微秒微秒) 重复频率重复频率 超声诊断仪发射的超声波是脉冲信号；超声诊断仪发射的超声波是脉冲信号；按一定时间间隔重复地发射同样的脉

13、按一定时间间隔重复地发射同样的脉冲信号，此时间间隔称为重复周期，冲信号，此时间间隔称为重复周期，脉冲每秒钟出现的次数称为重复频率脉冲每秒钟出现的次数称为重复频率，脉冲持续时间称为脉冲宽度，脉冲持续时间称为脉冲宽度重复频率越小，超声探测深度越重复频率越小，超声探测深度越深超声发射脉冲的带宽（频带）越深超声发射脉冲的带宽（频带）越宽，其纵向分辨力越高宽，其纵向分辨力越高 (九九)发射功率发射功率提高换能器辐射的声功率可提高探测深度。提高换能器辐射的声功率可提高探测深度。但是提高声功率要增大电路的发射电压。这但是提高声功率要增大电路的发射电压。这不仅给整机设计带来困难，而且必须要限制不仅给整机设计带来困难，而且必须要限制声功率在安全剂量阈值内设计和使用，尤其声功率在安全剂量阈值内设计和使用，尤其对胎儿和儿童要减少和避兔使用超声作检查，对胎儿和儿童要减少和避兔使用超声作检查，必要使用时必须使用低功率的超声诊断仪；必要