《医学超声设备》课件

医学超声影像设备与应用

汇报人：CTY医学超声影像设备与应用超声及超声波简介超声原理论述超声设备构成几类医学超声诊断仪探头构造及原理3产生声波：所有振动的物体周期：物体振动一次所需时间频率：一秒中振动次数,〔以赫兹为单位Ｈｚ〕频率数：ｆ=1/Ｔ〔周期〕时间周期大小声波的根本特性声波的根本特性概念：超声波是一种机械振动，可以通过介质进行传播，是一种高频机械波，频率范围为15-60kHz，一般高于20kHz。

超声波成像原理超声波的特性１．超声波的传播特性〔1〕方向性好。〔2〕强度高。〔3〕对液体和固体的穿透力强。〔4〕反射与折射。〔5〕衍射与散射。〔6〕声波衰减。〔7〕超声多普勒效应。衍射与散射示意图反射与折射示意图超声波的物理特性组织名称平均速度(m/s)脂肪1450脑1541肝1549肾1561脾1566血液1570肌肉1585软组织〔平均值〕1520颅骨4080水1480空气3306组织1阻抗Z1组织2阻抗Z2发射束１．两个脏器之间声阻抗差异越大反射的量越多２．骨骼密度高故无法透过超声波超声波的物理特性7组织2组织1折射束反射束入射束１．超声波入射不垂直于界面，一局部反射，另一局部那么穿过界面而弯曲的现象叫折射２．因折射，脏器或肿瘤等部位的位置在水平方向易产生伪像超声波的物理特性8１．散射：是人体内最主要的回声来源２．散射振幅：其差异显示成图像的亮度差异，对发现异常征象起重要作用３．强回声：指比周围组织散射量多的部位４．低回声：指比周围组织散射量少的部位超声波的物理特性9深度(时间)１．衰减：是由于反射、散射和吸收造成的２．频率越高超声波能量衰减越多超声波的物理特性超声设备的构成探头〔换能器〕：发射和接收超声波电/声转换主机：声束形成信号处理图像处理存储和传输显示器外围设备打印机、录相机等超声系统成像步骤

延时线路脉冲发射/接收处理滤波器、对数放大器、时间增益控制DSC数字扫描转换器监视器记录设备录像机打印机彩色打印机图象档案管理

存储硬盘、磁光盘主机探头超声作用原理〔一〕超声作用原理：(1)空化作用

当一定频率的超声波作用于液体时，由于液体中一局部气泡其尺寸适宜，将发生共振现象，此时，大于共振尺寸的气泡在超声的作用下，被驱出液体外；小于共振尺寸的气泡那么在超声波的作用下逐渐变大，在接近共振尺寸时，在声波的稀疏段，气泡迅速胀大，由于摩擦可产生电荷，在声波的压缩段，气泡又被突然压缩，直到湮灭。气泡在湮灭过程中，其内部可达数千度的高温和几千个大气压的高压，并产生放电，发光等现象。这种现象成为“空化现象〞。〔2〕热效应

由于介质吸收超声涉及摩擦损耗，分子剧烈振动，超声波的机械能转化为介质的内能，造成介质温度升高，超声波的强度越大，产生的热效应越强。因此，控制超声波的强度，可使物质的组织内部温度瞬时升高，加快有效成分的溶出。气泡崩溃之后，泡内“热点〞骤然冷却，冷却速度达108K/s。如此急剧冷却速率将引起原料内部结构的急剧变化。超声作用原理〔二〕〔3〕机械作用

超声波传递的机械能可在液体中形成有效的搅动与流动，从而破坏了介质结构，粉碎了液体中的颗粒，从而产生了普通低频机械搅拌起不到的效果。这种机械作用可产生击碎，切割及凝聚等效果。

超声波空化作用所产生的巨大压力将造成生物细胞壁及整个生物体的破裂，与此同时，超声波的振动作用强化了胞内物质的释放，扩散和溶解。在被破碎的瞬间生物活性保持不变，破碎速度和提取率均可得到提高。超声作用原理〔三〕(4)乳化作用

空化气泡振动对固体外表产生的强烈射流及局部微冲流，能显著减弱液体的外表张力及摩擦力。并破坏固-液界面的附面层。利用超声振动及空化的压力，高温效应，促使两种液体，两种固体，或液-固，液-气界面之间，发生分子的相互渗透，形成新的物质属性。超声振动可使气，液媒质中悬浮粒子以不同速度运动，增加相互碰撞时机；或使其发生凝聚过程。空化气泡闭合后产生的局部冲击波，可粉碎液体中的颗粒，使其细化；使结晶均匀；将较大，不均匀液滴分散为微小均匀液滴，产生乳化效应。这些作用促进了药物有效成分的溶解，加快了有效成分进入介质，并与介质充分混合。超声作用原理〔四〕超声影像设备简述超声影像设备临床应用

超声诊断设备超声诊断设备是目前医院中使用的比较频繁的诊断设备。它主要包含发射/接收装置、扫描发生器、信号处理装置、显示设备、电源和探头等局部。探头按频率分为单频、多频和宽频探头。超声探头的主体是换能器，但为了提高发射／接收的效果，还必须有吸声层、匹配层、声透镜等，另外再加上插件、电缆和外壳，才能构成一具完整实用的超声探头。两侧电极拉伸状态挤压状态自由状态换能器外观医学超声波诊断仪A型超声波诊断仪B型超声波断层显像仪C型超声诊断设备M型超声波诊断仪超声多普勒血流仪、成像仪与彩超超声三维成像系统〔超声CT〕1.A型超声诊断设备它属于一维超声，回声波强度以振幅显示，探头由单晶片构成，由于振幅〔Amplitude〕一词的第一个字母为A，所以称为A型超声诊断设备。工作原理：幅度调制式2.临床诊断中的应用范围

主要适用于检查肝、胆、脾、眼及脑等简单解剖结构，通过分析回波幅度的分布以获得组织的特征信息。也可以用于心脏、肝脏、胰脏、胆囊、颅脑、眼科、妇科等检查。换能器A型超声诊断设备最有代表性的应用是脑中线位置的测量一般正常人脑中线位置通过颅骨的几何中心，最大偏差≤0.3cm。测量后假设脑中线偏移>0.3cm，那么应考虑有占位性病变。此法检查无痛苦，准确性高。1.A型超声诊断设备A型超声2.B型超声诊断设备

B型超声诊断设备是辉度调制型设备，因brightnessmodulation词组的第一个字母为B，所以称为B型超声诊断设备。B超向人体发射一组超声波,按一定的方向进行扫描。根据监测其回声的延迟时间,强弱就可以判断脏器的距离及性质。经过电子电路和计算机的处理,形成了我们今天的B超图像。它以不同辉度的光点强弱显示病变。三维超声成像也是在B型超声的根底上进行了计算机图像重建处理而生成的图像。2.B型超声诊断设备

按扫描方式分类，B超已经开展了四代，包括手动直线扫描、机械扫描、电子直线扫描和电子扇形扫描。2.临床诊断的根底与应用范围〔1〕在妇产科中的探测〔2〕人体内部脏器的轮廓及其内部结构的探测〔3〕表浅器官内部组织探测慢性膀胱炎腹膜后淋巴瘤转移S型结肠癌

B型电子扇形扫描示意图

工作方式：B型3.C型超声诊断设备

C型与B型的成像都是二维图像。但C型的成像画面是与超声束垂直的，它与B型扫描面相差90°。C型检查肿瘤组织，能显示出肿瘤组织的扩大范围，这在临床诊断中极为重要。

C型工作方式也是为了获得人体断层的图像。与B型方式不同的是，C型扫描得到的图像不是简单的超声束扫描的断层平面，而是距离换能器某一指定深度处的与超声束垂直的平面。C型平面换能器4.M型超声诊断设备M型超声波诊断仪是继A超之后开展出的辉度调制式仪器，诞生于1954年，至今临床上还在使用，目前主要用于心脏疾病的诊断，尤其用于观察心脏瓣膜的活动情况。M超与A超有共同之处，即都是利用探头向人体发射超声脉冲并接收反射脉冲。不同的是M超的发射波和回波信号加到了示波器的栅极或阴极。信号的强弱控制了到达荧光屏的电子束的强弱，反映到荧光屏上就是光点的明暗，即辉度调制。示波器的水平和垂直偏转板都被参加锯齿波电压，垂直偏转板上的锯齿波与发射脉冲同步，水平偏转板上的锯齿波频率要低于它。因此荧光屏上光点在垂直方向的距离表示探测深度，在水平方向的移动表示时间的进行，光点的亮度表示回波信号的强弱。M超常用于检测心脏疾病，留神脏收缩和舒张时，其各层组织的界面与固定放置于人体外表的探头之间的距离随时改变，导致光点随之移动，在水平扫描电压下，光点水平展开，描绘出各层组织结构的活动曲线图，因此也叫超声心动图，它能显示心脏各局部结构的活动情况、动态变化、心室排血量以及可以得出室间隔、动脉等结构的定量数据等，是临床心脏疾病诊断中比较准确实用的工具。4.M型超声诊断设备

M型超声心动图的产生原理

上图是M超的简要方框图。其原理与A超根本相同，只是同步电路控制发射电路与深度扫描电路同时工作，回波信号为辉度调制。为便于测量，原来采用照相机将图像照相后再进行测量的方法逐渐淘汰，现在一般采用由微机控制，利用CRT电视监视器显示图像，并能够储存和自动测量的超声心动图仪。

M型超声心动图的产生原理

扇形扫描多功能诊断仪的B型与M型的同屏幕显示

M型超声心动图的产生原理

4.多普勒超声诊断设备

5.超声三维成像系统〔超声CT〕5.超声三维成像系统〔超声CT〕6、四维超声诊断设备

用于超声的探头也称为换能器，是用来产生和检测超声波的部件，即换能器既是发射器，也是接收器。结构：压电陶瓷－发射/接收超声波声透镜－轴向聚焦背衬材料〔阻尼块〕－吸收声能工作原理：通过在基元上施加电信号，使基元振动，发出超声波，超声波经反射作用在基元上，使基元两端产生电信号，通过电缆传送至主机处理、显示。物体发射反射声透镜压电陶瓷(基元)背衬材料衬套电缆探头构造及相关原理37阵列式换能器的根本换能单元称为阵元。阵元在电气上有独立的引线，能直接鼓励而发射超声信号，也能接收回波而输出电信号。振子是由压电材料经高温烧结、电极化处理、打磨、加上电极等一系列加工后形成的压电元件。为了提高各个阵元的性能，常把一个阵元再切割为几个微元〔振子〕。探头构造及相关原理1mm探头构造及相关原理压电晶片厚度与超声波频率成反比厚度为1mm晶片的自然频率约为1.89MHz

厚度为0.7mm晶片的自然频率约为2.5MHz。压电晶片的两面镀有银层，作导电极板超声探头种类线阵〔血管、小器官〕凸阵〔腹部、妇产科〕相控阵扇扫〔心脏〕经食管探头(TEE)腔内探头〔妇产、泌尿〕容积探头〔三维成像〕超声探头与扫查方式超声检查前准备根据检查部位的不同而不同⒈腹腔脏器：空腹⒉盆腔脏器：膀胱充盈⒊心脏：忌服影响心肌收缩力的药物⒋表浅器官及外周血管：无须特殊准备探头类型超声探头类型超声扫查方式示意图线阵型扇型凸弧型超声扫查方式凸弧型探头扫查凸弧型B超切面超声扫查方式扇型探头扫查扇型探头B超切面超声扫查方式线阵型探头扫查线阵型B超切面超声扫查方式47图

A使用最右侧的阵元组，图

B中为了获得后面的扫描线数锯，把阵元组往左移动后使用１〕线阵过程：１．从探头一侧到另一侧依次发射和接受超声波束形成图像．

２．探头阵元组内各阵元接受的回波传递到波束形成器内进行时间延迟及聚焦．放大等处理后获得单个扫描线的扫查数据．超声探头扫描方式48２〕凸阵探头超声探头扫描方式阵元曲线排列扇形图像可获得更宽视野图像49３〕相控阵探头简单工作原理：１．相控阵探头全部阵元都用２．适当调节延迟时间方式那么可调节超声波束的方向与线阵．凸阵区别：是全部阵元同时发生超声波，全部阵元同时启动，通过适当的时间延迟数字化旋转超声波束方向获得扇形图像超声探头扫描方式503D探头三维凸阵腹部探头

立体扫描是通过2D扫描加上机械旋转构成拥有二维探头的所有功能可进行静态、动态三维扫查超声探头扫描方式51在发射时有一很宽的频带范围，如2MHZ-10MHZ，接收时分三种选择方式：选频接收：在接收回声中选择一特定的中心频率，保证能到达所要求的诊断深度，尽可能选择较高频率的回声，以获得最正确的图像质量。不同扫查模式形成的声像图线扫扇扫弧扫频率与分辨率和穿透力一般成像的频率范围：心脏：成人2~4MHz儿科：3~8MHz新生儿：4~10MHz腹部：成人2~4MHz儿科：4~8MHz新生儿：4~10MHz外周血管：5~10MHz小器官：7~12MHz腔内：4~9MHz经食管：成人3~7MHz儿科：4~8MHz低频 高频分辨率更好穿透力：更强超声波的衰减：超声波的衰减与传播距离成正比；与频率的2/3方成正比。高频衰减大，低频衰减小〔穿透力强〕超声治疗设备超声治疗设备主要由超声发生器及声头两局部构成，前者由高频电振荡和电源电路组成，利用“反压电效应〞原理，将高频电场作用于晶体薄片，使其产生相应频率的振动，从而将电能转换为机械能。超声治疗设备有多种类型，以输出方式划分，有连续输出型、脉冲输出型、连续脉冲输出型。电能换能器高频震荡电路高压变压器超声能

超声治疗设备临床应用1.超声波药物透入疗法2.超声波外科疗法3.聚集治疗法4.超声波穴位刺激疗法5.低频超声治疗法6.超声波乳化治疗法7.直接接触辐射法8.间接接触辐射法9.超声治疗癌肿瘤

GE超声设备及成像

维超声胎儿成像25周三维超声胎儿成像28周

超声影像设备展望

1.宽频带化2.数字化3.信息化4.多维化5.智能化胃肠超声检查：雾里看花

因胃不舒服去医院就诊，医生通常会建议患者做一次胃镜，但总有不少人因为害怕做胃镜时的“难受〞而拒绝。时下，不少民营医院打出了胃肠超声检查的广告，宣称做超声也能检出诸如胃炎、胃溃疡、肠炎等众多消化病，吸引了不少害怕做内镜者前去检查。胃肠超声真如广告上说的那么好吗？它果真能代替内镜检查吗？广告语：我院引进最新胃肠超声仪，能检查胃炎、胃溃疡、肠炎等各种疾病。点评：医学上所谓的胃肠超声检查主要有经腹壁超声、超声造影和超声内镜等。由于胃肠是含气脏器，当超声波遇到脏器内气体时会被反射，难以到达