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1、超声成像显示的基本技术超声成像显示的基本技术第第 四四 章章（2）医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章4、对比度分辨力、对比度分辨力仪器动态范围大，小信号回声不被噪声淹没，大信号也不会饱和，细节信息越丰富。B超灰阶越多所显示图像的层次越丰富，图像越清晰。对比度分辨力是区分在不同回波幅度所指示灰阶细微差别的能力对比度分辨力越好，图像的层次感越强，图像越细腻柔和医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章5、时间分辨力和速度分辨力、时间分辨力和速度分辨力从而采用了双声束或四声束形成技术，即从而采用了双声束或四声束形成技术，
2、即一次发射脉冲，多条接收声束，将成像帧一次发射脉冲，多条接收声束，将成像帧频增加数倍，以提高速度分辨力。频增加数倍，以提高速度分辨力。人体软组织的平均声速为1540m/s,在单位时间内因发射脉冲频率有限在多段电子聚焦时，使成像帧频变低，对观察运动脏器其时间和速度分辨力下降医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章6、脉冲重复频率、脉冲重复频率 每秒钟重复发射超声脉冲次数，称脉冲重复频率。即为探头阵元被激励的脉冲频率 仪器的最大探测距离dmax 脉冲重复频率Fc的在综合考虑下Fc的值通常选择在2kHz-4kHz范围。医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章7、探测深度、探测
3、深度 通常应满足本仪器要求探测的各种脏器成像的通常应满足本仪器要求探测的各种脏器成像的需要，比如用于腹部的需要，比如用于腹部的B超，其探测深度应大超，其探测深度应大于于18cm，而用于眼球的，探测深度则应大于，而用于眼球的，探测深度则应大于10cm。影响这一性能的因素有以下几种原因。影响这一性能的因素有以下几种原因 超声波诊断仪在允许的超声波诊断仪在允许的最高灵敏度和亮度条件最高灵敏度和亮度条件下，所能观测到回波目下，所能观测到回波目标成像显示图像的最大标成像显示图像的最大深度称为探测深度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医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四
4、章影响探测深度的因素影响探测深度的因素（1）接收系统的灵敏度（2）换能器灵敏度（3）发射功率影响：声强应不大于10mW/ （4）与工作频率相关：频率越低，波长越长，其幅值衰减越小，则探测深度越大，但分辨力低。相反，频率越高，探测深度越小，分辨力高。为了提高整机的工作性能，采取动态频率扫描和动态跟踪滤波技术以及使用不同频率的换能器。 医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章8、图像帧频、图像帧频帧频的升高会使图像质量降低。超声在人体中传播往返1厘米需13s，当要求仪器的探测深度S以及每帧图像的线数N设定后，帧频Fz也确定，其相互关系 指仪器成指仪器成像系统每像系统每秒钟内可秒钟内可成
5、像的帧成像的帧数数成像分慢速成像（静态图像）和快速成像（实时成像）系统。医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章若要提高Fz，只有减小N或S。但设计中，图像的尺寸总是根据被探测脏器的需要确定的，因此，S一般不能变更，而减小N，刚使图像的线密度减小，必然使图像质量受到影响。线密度在一定程度上决定了像质的好坏。在超声成像中，要求穿透深度为10cm，帧频为30时，线数就不能大于250条。如果要求线数为500条，穿透深度为20cm，则帧频不会大于8帧，不可能实时成像 医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章9、灰阶显示、灰阶显示 在辉度调制的黑白超中，最终在显示器上的成像在辉度
6、调制的黑白超中，最终在显示器上的成像结果是以亮度差异来反映影像结构的，我们把这个结果是以亮度差异来反映影像结构的，我们把这个反影影像结构的亮度差异称作灰阶。反影影像结构的亮度差异称作灰阶。显示屏上从最黑到最亮显示屏上从最黑到最亮的灰度等级差，按超声的灰度等级差，按超声信号的强度区分的。灰信号的强度区分的。灰度级数愈大，显示图像度级数愈大，显示图像的层次越丰富，图像细的层次越丰富，图像细节的体现能力更强节的体现能力更强 医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章10、动态范围、动态范围指在保证回声信号既不被噪声淹没也不饱和的前提下，允许仪器接收放大回声信号幅度的变化范围。一般仪器在40
7、60dB，也有些仪器的动态范围可调。动态范围大，所显示影像的层次丰富，影像清晰 医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章11、图像清晰度、图像清晰度一帧图像超声扫描线数愈多，图像愈清晰细腻，在线形扫描方式中，声束每移动1mm至少有一条超声扫描线 在明亮反射体条件下，鉴别软组织类型和分辨细节的能力探头每发射一个声束，产生一条超声扫描线医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章（1）超声扫描线的聚焦）超声扫描线的聚焦12、超声扫描线控制技术、超声扫描线控制技术 为了提高图像分辨力采用声束聚焦控制，其中声学聚焦、电子聚焦和实时动态聚焦应用很广泛。医医 用用 超超 声声 诊诊 断
8、断 仪仪第四章第四章电子控制声束聚焦电子控制声束聚焦 各个阵元分别各个阵元分别所需要受电激所需要受电激励的延时时间励的延时时间T 的控制的控制医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章（2）超声束线阵式扫描）超声束线阵式扫描线阵换能器的阵元数一般为线阵换能器的阵元数一般为64-128或或192-256 超声扫描线扫描方式有间隔扫描、收发交叉扫描、非越扫描、收发间隔交叉扫描、微角扫描等 医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章（A）顺序扫描）顺序扫描超声换能器（如64阵元）每一次在接收或发射声波时，不是所有（64个）阵元同时工作，而是只有相邻的一部分阵元同时参与发射或接收声
9、波 医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章每一次8个阵元参与以1-8组合为一组的聚焦声场在4和5之间2-9组合为一组的聚焦声场在5与6之间3-10组合为一组按顺序轮流扫查下去，直至57个扫查完成了发射及接收后，构成了一个超声扫描周期医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章每一条超声扫描线与探头平面的平行线垂直，并存在相应的几何位置 ，相邻两条超声扫查线的距离等于相邻两个阵元的中心距离d。探头形成的声场扫查方向称作超声扫描线医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章（B）间隔扫描）间隔扫描线扫描位于4阵元中心超声发收顺序1-7组合第1组1-8组合第2组扫描线位
10、于4和5的中心2-8组合第3组扫描线位于5的中心直至57-64组合第114组发射/接收超声波扫描线间距等于d/2医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章13、时间增益控制（、时间增益控制（TGC）如果将这种不同深度的相同声阻抗差界面组织的反射回波信号，直接在显示器上成像显示时，导致了相同组织呈现不同辉度的显示图像错误。超声波在人体组织内传播时，因介质对超声波产生吸收衰减，造成超声能量最着深度增加而随之减小当频率为3MHz超声波在人体软组织传播衰减值可达3dB/cm,这样，对于相同声阻抗界面组织，因深度不同产生不同的反射强度，在近场区反射回波强度大，而在远场区反射强度小医医 用用 超
11、超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章根据反射回波的时间的先后（深度不同）一致，通常称为时间增益补偿TGC 补偿原则补偿原则就是控制接收机的增益，使其探测深度的增加而接收机的增益随之增高，获取相同组织在不同探测深度能显示相同的图像医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章14、动态滤波、动态滤波人体软组织对超声波衰减与频率近似线性关系比如比如人体肝脏超声波声能衰减约0.5dB/MHz.cm检测检测20cm深度时深度时2.5MHz超声探头声能衰减25dB5MHz超声探头声能衰减为50dB深部组织探测采用低频率超声探头深部组织探测采用低频率超声探头浅部组织探测使用高频率超声探头浅部组织探
12、测使用高频率超声探头医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章当探测深度较大的，甚至于高频成分全部被吸收不能到达介质的深部 频率升高声能衰减随之升高频率升高声能衰减随之升高脉冲回波法，发射脉冲具有较宽的谱线宽度，超声回波信号具有比发射脉冲更宽的谱线宽度谱线宽度 高频分量的声能衰减大于低频分量的声能衰减，深度增加高频衰减越重在近场区，回波频在近场区，回波频率成分主要集中在率成分主要集中在频带的高端频带的高端远场区回波频率成分主要集远场区回波频率成分主要集中在频带的低端中在频带的低端医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章动态滤波动态滤波接收超声回波信号具有诊断价值体表部分具
13、有良好分辨力的高频分量，体内深部的低频分量自动选择自动选择自动滤波自动滤波体表低频较强回声信号和深部的高频干扰信号医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章 三、操作使用功能的选择技术三、操作使用功能的选择技术 1、超声诊断仪器的发展技术信息探头形式多样、性能各异是成像质量最重要的因素之一。要求具有更高频率的探测、更高的单元密度、声束形成、频宽、多维方阵、单头多频探测及谐波成像等。 数字化超声成像探头阵列控制电子束对扫描目标从不同角度进行空间叠加扫描(3-9帧图像) 激励脉冲数字编码技术发射脉冲数字编码激励能以调整频率和振幅来调整发射脉冲 ，可根据扫查部位及扫描深度使接收器的频率反应达到最佳 腔内超声和血管内超声腔内超声和血管内超声通过细针和导管来获取影像资料和组织学资料的超小型超声探头，应用于胃肠道、胆道、泌尿生殖道和气管、支气管等部位 三维超声三维超声动态三维成像(即四维参量图x、y、z、t)和动态三维血流图(即五维参量x、y、z、t、v)。多普勒血流成像多普勒血流成像医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章医医 用用 超超 声声 诊诊 断断 仪仪第四章第四章作业
