1、市场运营部,超声产品原理及临床应用知识,ultrasonic,DR,A、应用范围广 B、实时显示 C、对人体无伤害 D、操作比较简便 E、重复性好 F、收费低,A、不能应用到肺、胃肠含气脏器 B、肥胖病人成像质量差 C、不能穿透骨骼 D、要达到最好效果操作者需要经验,医学超声成像的特点,优点：,缺点：,0Hz 20Hz 20KHz 1MHz 30MHz 400MHz,声音频谱,1. 概念：声波是一种机械振动，可以通过介质进行传播。,一) 声波,1、超声诊断：利用超声波照射人体,通过接收和处理回波,获得人体组织性质与结构的可见图像的方法和技术. 2、超声治疗：利用超声波的能量及对物质的作用，达到
2、治疗的目的。,超声的应用,超声诊断：主要原理是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影。,液性,均质性,非均质性,钙化,超声具有反射、散射、折射、衍射、干涉、衰减、方向性和多普勒效应等物理特性。,包膜处产生强反射,管壁产生折射伪像,由于探头的各晶片振荡时在开始的一段距离内产生互相干涉，形成许多大小不一的“花瓣”，称为旁瓣。,干涉产生伪影,超声波在人体软组织中的衰减大约1dB/MHz/cm,海鹰超声产
3、品实用频率波段为2MHz-12MHz。,哪些器官超声诊断仪无法进行诊断？ 要进行浅表器官检查时，使用高频还是低频？,QA,A模式（A超）：显示界面回声的幅度（Amplitude），称为振幅调制型。A型是以脉冲波的幅度来显示回声的高低，可 用于测量组织界面的深度（距离）和反应界面 的组织基本特性（厚度、浓度）。用途： A型脉冲超声诊断仪现用于颅脑和眼科检查。 特点： 直观、方便、快捷。,a,b,c,运 动 目 标,M超: M模式中的M表示运动，M模式通过B模式图象来显示一个光标，然后在以时间为轴线的波形图上表示其运动状态。,(通常用于探测心脏的活动及胎心等)垂直(Y轴)表示深度,水平(X轴)表示
4、时间.,B超: 是一种亮度的模式。其图像由不同亮度的点所组成的直线构成。点的亮度代表接收到回声的振幅。通过连续扫描，二维的剖面图像不断地被更新，这就是实时B模式。,适用于对肝、胆、脾、肾、子宫、心脏等各种脏器的测量,Body,1. 多普勒效应：振动源和接收体有相对运动时,所接收到的声波频率不同于振源所发射的声波频率,其差别与相对运动的速度有关,这就是多普勒效应。多普勒 效应是奥地利科学家多普勒于1842年首先提出,多普勒技术在超声诊断中非常有价值。主要用于检测心脏、血管内血液的流向， 流速及流量。 主要包括以下三种：- 脉冲多普勒(PW)- 高脉冲重复频率多普勒(HPRF) - 连续波多普勒
5、(CW)，包括：单连续波多普勒和可控连续波多普勒,C超,C型：彩色血流成像，在二维图像区域内，以色彩饱和度的不同显示目标速度的大小，以色彩的颜色显示速度的方向。特点：可以直观地显示血流的动力学状态。,逆向声头血流,迎向声头血流,乃奎斯特频率极限,D型：多普勒成像，以幅度的不同显示目标速度的大小，并在时间轴上展开显示速度随时间的变化。特点：可较准确地测量血流速度，用于检测心脏及血管的血流动力学状态。,多普勒处理器,根据运动物体的速度及方向，多普勒处理器在“频谱”上标上一个点。,通过观察声波与红细胞的作用， 就能探测它们有存在及量化它们的速度。,当运动的物体运动速度不相同时，多普勒处理器为每一物体
6、标上一个不同的点。,多普勒处理器,在纵坐标上位置代表物体的速度。,多普勒处理器,当不同的物体以相同的速度运动时，频谱上相应的点就标志的更亮一些。,多普勒处理器,多普勒处理器,2. 多普勒效应公式：,V (cm/s): 血流速度 C (cm/s): 声速(1530m/s) (度): 血流与超声波束之间的夹角 f(Hz): 多普勒频移 f 。(Hz): 超声频率,3. 多普勒波的含义多普勒波包括以下含义(数据) 速度 速度范围（宽度） 血流量大小 血流方向,一个心跳周期,宽的速度范围,逆流,时间,基准线,慢,快,快,迎向,背向,最高峰,收缩,舒张,舒张结束,4.彩色血流成像（彩色多普勒）彩色血流成
7、像（CFM）是在 二维声像图上叠加彩色实时血流 显像。每一个彩色的点表示小区 域内血液流速的平均值。不同的 颜色代表血液流量的速度及检测 方式的不同。通常，红色表示迎 向探头的血流方向，蓝色表示离 向探头血流方向。,一个心跳周期,宽的速度范围,逆流,时间,基准线,慢,快,快,平均值,CFM,迎向,背向,色标,连续波多普勒（CW） 连续发射和接收超声信号，不同深度出现的血流频移，都被叠加起来，不受高速血流限制，所以可检测心脏的高速血流信息，但不能提供距离信息。（以时间换空间） 脉冲波多普勒（PW） 采用单个换能器以很短的脉冲期发射超声波，在脉冲间歇期内有一“可听期”，具有距离选通能力，但不能提供
8、时间信息。（以空间换时间） 高脉冲波重复频率多普勒（HPRF） 探头在发射一组超声脉冲波之后，不等采样部位的回声信号反回探头又发射出新的超声脉冲群，这样在一个超声束方向上，沿超声束的不同深度可有一个以上的采样容积。（综合改进型）,能量多普勒的原理及与彩色多普勒的区别,能量多普勒基本原理：是取其红细胞的能量总积分，配以红色成为血流 信息的图像显示。彩色亮度表示多普勒信号能量的大小。 血流信号显示与血流方向无关,二者的区别：彩色多普勒速度信息，能量多普勒能量信息。显示与血流方向的关系：彩色多普勒有关（红迎兰离），能量多普勒无关显示与角度及混叠的关系彩色多普勒有关， 能量多普勒无关,组织速度多普勒成
9、像（TVI），功能相当于Color。,组织能量多普勒成像（TEI），功能类同于Power。,组织频谱多普勒成像（TVD），功能相当于PW。,组织多普勒M型（TVM），功能相当于PW。,彩色多普勒组织成像（TDI）,梯形成像：开拓线阵探头成像视野，增加显示范围，基于扫描线偏转（延时）的原理。 宽景成像（ iScape ）：是一种图像融合技术，对不同位置的图像进行融合，从而增加显示范围，观察到目标物的全貌。,36,三维（4D）成像：利用二维探头，采集图像并进行实时图像融合，建立三维图像。,图像采集,三维重构,图像分割,成像,ROI提取,弹性成像：对组织的软、硬程度进行甄别，通过彩色映射后方便观察，
10、对乳腺肿瘤的良恶性鉴别准确率高达95% 。,灰阶血流成像：利用数字编码技术对血流、血管及周围软组织进行直接实时观察，并以灰阶方式显示的一种新型影象技术，其帧频和分辨率分别达到彩色模式的三倍和四倍，直接地显示血流动力学变化和血管壁及其周围组织的解剖结构，无血流外溢。,超声基本成像模式总共有几种？ 静脉血栓、肾结石可用哪些模式进行检查？,QA,四）超声诊断仪的构成,（探头、主机、显示器）,超声系统框图,B超是发射接收装置,电 声,声 电,B超又是脉冲系统：发射激励的是脉冲波，发射和接收可共用一个换能器。雷达需要天线（电磁波） B超需要探头（超声波） 编码发射： 发射电路是一个脉冲波（1.实现纵向分
11、辨率。 2.发射时间极短，把时间让给接 收。要考虑深度，不同深度需不同时间） B超的构成：发射装置、接收装置、探头、处理器 发射：输出百十伏的高压电脉冲，脉宽决定B超图像纵向分辨率。脉冲电压代表（驱动能力、负载能力）电压高，能量强，探测深度深，但要考虑安全性跟可靠性。脉宽是可控的，窄可以提高纵向分辨率，但能量不足，影响深度。同时脉宽与探头频带有关，脉冲越窄，频带越宽，当超出探头频带时再窄就没用了。 接收：提供几千倍上万倍的放大。回声可能微弱到微伏量级，所以需放大，还有延时问题等。,探 头 的 种 类,2、电子凸阵：也称弯曲线阵，与线阵的区别在于基元是弯曲的。用于腹部和妇产科。,1、电子线阵：用
12、于小器官、血管及术中。,3、电子相控阵：相控阵方式是通过连续变换延时线来得到产生超声波束的不同角度。主要用于心脏,颅脑。,4、电子微凸阵：与电子凸阵探头工作原理相同. 主要用于腔内扫查.,探头 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。它和主机构成超声设备最重要核心。,1. 结构：详见右图所示。其中：压电陶瓷发射/接收超声波；声透镜轴向聚焦；背衬材料防止产生超声波反向振动；匹配层-减少超声传播中的多重反射. 2. 压电效应：是指具有压电特性的材料(陶瓷、石英)在受到外界压力后，在其受压端面产生电压；在其端面施加交变电信号时，其端面会产生机械振动
13、，发出声波。 3. 工作原理：主机通过电缆在基元上施加电信号，使基元振动， 发出超声波，超声波经物体反射作用在基元上，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,凸阵探头解剖,基元,声吸收层,声匹配层,声透镜,不同探头的成像原理,线阵,微凸阵,凸阵,线阵/凸阵探头的许多基元通过电子控制产生扫描波束并且通过延时线对波束进行聚焦。,不同探头的成像原理,相控阵,0,63,31,脉冲,Q,3. 三维容积扫描 通过探头在一定角度内往复运动（摆动）来产生若干个切面，每一个切面就是一幅二维图像。 将若干切面处理后，形成三维图像。,Abdominal,一般体检时检查肝脏使用的是
14、什么类型的探头？,QA,五）名词解释,分辨率是指对两个靠近物体的识别能力，即对图象的区分。 轴向（纵向）分辨率：是指沿超声波束轴方向上可区分的 两个点目标的最小距离。轴向分辨率由超声波束的波长所决定。 一般来说，轴向分辨率为波长的2到4倍。,分辨率,几何分辨率灰度分辨率,轴向分辨率侧向分辨率,轴向分辨率高 低,侧向分辨率高 低,侧向（横向）分辨率：是指对垂直于超声波束轴方向上可区分的两个点目标的最小距离。 侧向分辨率取决于超声波束的宽度和波束聚焦情况。,灰度（对比度）分辨率：是指对两个相似密度的物体的识别能力。,灰度分辨率,几何分辨率,平衡,几何分辨率高灰度分辨率差,分辨率,提高分辨率,孔径大
15、小,侧向分辨率,频带宽度,轴向分辨率,距离 x 波长 孔径,侧向分辨率,=,轴向分辨率,=,波长的24倍,调节动态范围提高灰度（对比度）分辨率,提高分辨率,动态范围-图像内同时不失真显示强回声与弱回声的能力。,合适,过高,过低,动态范围调节对超声图像质量的影响,合适的动态调节使图像更清晰 增益没打足时应尽量提高动态范围,聚焦,宽频及变频,7.5MHz,7.5MHz,传统探头,宽频带探头,频带宽度,宽频带技术变频技术有效地 解决探头分辨率与穿透力的矛盾,主机带宽探头带宽,远场,近场,5MHz,10MHz,宽频是指探头的工作频率范围比较宽。 宽频带探头是实现变频的基础。 变频是一种新技术：改变同一
16、个探头的 频率。若目标区域在近场，可以选用高 频率；若目标区域在远场，可以切换到 低频率。,-3dB,7.5MHz,帧频,1.帧频大于人眼可以分辨的速度 2.快速运动的结构要求高帧频显示,时间增益控制 (TGC),灰阶 灰阶是图像中像素的亮度等级，由黑到白 分为256级。 灰阶级数愈高，其图像对比分辨力愈好。,通过补偿，调节整幅图像的亮度。,灰阶、增益,帧平均,把前面的数帧图像中的数据加到当前帧.有助于将短暂而突发的回声改变消除掉,通过增强相应结构的边界灰阶能将组织的细微差异和边界突显出来.通过加强器官和血管间的介面来改变二维图像的品质,边缘增强,0,2,1,帧平均、边缘增强,谐波成像,谐波
17、组织谐波显像（Tissue Harmonic Imaging）声波在组织中非线性传播时，产生多倍于发射频率（基波）的信号二次谐波，三次 谐波但声能逐渐变弱：THI采用超宽频带的探头，接收组织通过非线性传播所产生的高频 信号及组织细胞的谐波信号，对多频段信号进行实时平行处理，减弱浅层胸壁和肺组织产生 的回声，增强较深部心肌组织的回声，改善图像质量，提高信噪比。,第一步,第二步,第三步,第四步,组织谐波显像（Tissue Harmonic Imaging）,组织谐波成像,A,胰腺基波和谐波的对比,基波,组织谐波,造影剂谐波显像超声造影是用超声造影剂（微气泡）使散射（反射）回声增强。造影剂在血液中产生 背向散射，其回声强度高，使血流显示清晰，从而达到对某些疾病进行诊断与鉴别诊断的 目的。微气泡产生振动运动，其共振频率与发射频率相同。由于微气泡运动的非线性，出现 二次、三次、四次谐波，用第二次谐波的散射回声成像就是造影剂二次谐波成像。,三维成像法,:这是近年来医学成像技术最引人注目的发展之一.因为他可提供直观的立体信息.,重建3D,2D Probe,X,Y,1st,last,Z,常规超声探头,无需专用容积探头,实现超高速3D,数字波束形成技术,作用 数字波束形成技术处理得到的图像不失真，边缘清晰。这是模拟波束形成技术无法达到的。,全新一代的数字化技术应用,THANK YOU .,
