第十三章第十三章 超声成像设备超声成像设备医学影像基础教研室张丙星 第一节第一节 超声学基础超声学基础n☆☆医学超声成像是将超声波发射到人体内，接收医学超声成像是将超声波发射到人体内，接收从人体组织反射或透射的超声波，获得反映组织从人体组织反射或透射的超声波，获得反映组织信息声像图的技术信息声像图的技术n超声在生物医学中的应用，有超声在生物医学中的应用，有超声诊断、超声治超声诊断、超声治疗和生物组织超声特性研究疗和生物组织超声特性研究三大方面其中，超三大方面其中，超声诊断方面发展最快，现在已经有了多种多样的声诊断方面发展最快，现在已经有了多种多样的超声诊断仪供临床应用超声诊断仪供临床应用 n一一. .超声成像设备发展简史超声成像设备发展简史n19501950年，美国年，美国利用复合圆周扫描法得到了世界上第一张人利用复合圆周扫描法得到了世界上第一张人体组织横切面的超声声像图体组织横切面的超声声像图n19521952年，年，A A型超声仪应用于临床型超声仪应用于临床n19541954年，年，B B型超声声像仪应用于临床实践型超声声像仪应用于临床实践n19571957年，多普勒超声应用于心瓣膜病的诊断。
年，多普勒超声应用于心瓣膜病的诊断n2020世纪世纪8080年代，彩色多普勒超声应用于临床年代，彩色多普勒超声应用于临床n19911991年，美国推出世界的一台全数字化超声系统，目前成年，美国推出世界的一台全数字化超声系统，目前成为主要发展趋势为主要发展趋势 n目前，超声诊断学已成为医学诊断中一门独立的目前，超声诊断学已成为医学诊断中一门独立的学科超声显像，从最初的学科超声显像，从最初的A A型诊断仪发展成为断型诊断仪发展成为断面显像，功能越来越完善至今，被简称为面显像，功能越来越完善至今，被简称为““B B超超””的超声显像诊断设备，受到了医务工作者与病的超声显像诊断设备，受到了医务工作者与病人的普遍欢迎它已与人的普遍欢迎它已与X X线、同位素扫描、红外技线、同位素扫描、红外技术以及磁共振成像等一起成为医学显像的一个重术以及磁共振成像等一起成为医学显像的一个重要内容 n超声尤其在囊性病变、心血管、眼科及妇产科的超声尤其在囊性病变、心血管、眼科及妇产科的若干疾病的诊断方面，有它的独到之处若干疾病的诊断方面，有它的独到之处 n用于诊断的超声能量是比较小的，如果加大超声用于诊断的超声能量是比较小的，如果加大超声能量，达到瓦级的超声功率，则它与生物体之间能量，达到瓦级的超声功率，则它与生物体之间产生一些物理与化学效应，可以用以治疗人体的产生一些物理与化学效应，可以用以治疗人体的某些疾病。
某些疾病 n利用超声作为治疗的方法已有数十年的历史它利用超声作为治疗的方法已有数十年的历史它对脑血栓所致的偏瘫病、坐骨神经痛、周围神经对脑血栓所致的偏瘫病、坐骨神经痛、周围神经痛、风湿痛、腱鞘炎、挫伤等疾病均有疗效近痛、风湿痛、腱鞘炎、挫伤等疾病均有疗效近年来对肿瘤治疗的研究表明，超声加热配合放射年来对肿瘤治疗的研究表明，超声加热配合放射疗法可收到良好的效果，已引起人们的极大注意疗法可收到良好的效果，已引起人们的极大注意 n二二. .超声设备分类超声设备分类n医学超声仪器按其用途来分，主要有超声诊断仪与超声治疗医学超声仪器按其用途来分，主要有超声诊断仪与超声治疗仪两类此外，还有其他医用超声设备，如超声细胞粉碎、仪两类此外，还有其他医用超声设备，如超声细胞粉碎、超声清洗、超声雾化设备等超声清洗、超声雾化设备等n1 1．超声诊断仪．超声诊断仪 向人体内发射超声波，并接收由体内组织向人体内发射超声波，并接收由体内组织反射的回波信号，根据其所携带的有关人体组织的信息，加反射的回波信号，根据其所携带的有关人体组织的信息，加以检测、放大等处理，显示出来，为医生提供诊断的根据以检测、放大等处理，显示出来，为医生提供诊断的根据。
n这种仪器的门类也越来越多，除了扇形或线形扫描方式的通这种仪器的门类也越来越多，除了扇形或线形扫描方式的通用用B B型扫描仪以外，还发展了许多专用仪器用作专科检查，型扫描仪以外，还发展了许多专用仪器用作专科检查，例如用于脑科、眼科、乳房、甲状腺、循环系统、妇科、产例如用于脑科、眼科、乳房、甲状腺、循环系统、妇科、产科、泌尿科、胃部（超声内窥镜）、以及超声引导穿刺等科、泌尿科、胃部（超声内窥镜）、以及超声引导穿刺等 n2 2．超声治疗仪．超声治疗仪 向人体内发射一定功率的超声能，利用向人体内发射一定功率的超声能，利用其与生物组织的相互作用产生的各种效应，对有疾患的组其与生物组织的相互作用产生的各种效应，对有疾患的组织起到治疗作用仪器一般不需要接收回波与处理回波，织起到治疗作用仪器一般不需要接收回波与处理回波，结构较为简单，但要求对辐射声波的时间有较准确的控制结构较为简单，但要求对辐射声波的时间有较准确的控制所要求的超声功率也远大于诊断仪所要求的超声功率也远大于诊断仪 n医学成像的五种技术中，超声技术对心血管、腹部组织器医学成像的五种技术中，超声技术对心血管、腹部组织器官、妇产科等方面独具特色，为其他成像技术所不及。
为官、妇产科等方面独具特色，为其他成像技术所不及为了便于将它与了便于将它与X X线技术、核医学技术、热图技术和磁共振线技术、核医学技术、热图技术和磁共振技术进行比较，现以诊察肿瘤为例，就其信息特点、可检技术进行比较，现以诊察肿瘤为例，就其信息特点、可检测性，定量研究和辐射伤害几方面讨论如下：测性，定量研究和辐射伤害几方面讨论如下： n1.1.信息特点信息特点 各种成像方法获取信息的类型不同，各种成像方法获取信息的类型不同，见表见表 表表 五种成像技五种成像技术术的信息特点的信息特点技技 术术所取得的信息所取得的信息超声：常规成像，超声：常规成像，UCT结构的弹性特性结构的弹性特性声速或衰减特性声速或衰减特性X线：常规成像，线：常规成像，CTX线的衰减特性线的衰减特性核医学：静态成像，核医学：静态成像，ECT，动态研究，动态研究生理作用生理作用热图热图温度分布温度分布MR质子分布质子分布 n2.2.可检测性可检测性 nX X线的可检测性随剂量、操作人员的技巧、观察条件和被线的可检测性随剂量、操作人员的技巧、观察条件和被检测体（肿瘤）与其周围组织的特点有关。
常规的检测体（肿瘤）与其周围组织的特点有关常规的X X线二线二维阴影图是人体内三维分布的器官和组织的投影图，很难维阴影图是人体内三维分布的器官和组织的投影图，很难得到深度的信息加之，大多数软组织肿瘤的衰减系数与得到深度的信息加之，大多数软组织肿瘤的衰减系数与其周围组织相差无几，所以难于检测，至少要有其周围组织相差无几，所以难于检测，至少要有1cm1cm大小大小时才能检出时才能检出 n超声成像技术的对比度依赖于肿瘤和它周围组织之间的声超声成像技术的对比度依赖于肿瘤和它周围组织之间的声特性差异由于声特性差异比较显著，可检测性是足够的特性差异由于声特性差异比较显著，可检测性是足够的 n3.3.定量研究定量研究 从定量的角度来说，最好的是核医从定量的角度来说，最好的是核医学成像X X线的透射型线的透射型CTCT基本上是定量的超声成基本上是定量的超声成像技术是一种定性的诊断手段，它多少与操作人像技术是一种定性的诊断手段，它多少与操作人员的主观因素有关员的主观因素有关n4.4.辐射伤害问题辐射伤害问题 核医学中实际上有许多辐射量核医学中实际上有许多辐射量是多余的检查时间与核元素衰减的全部时间相是多余的。
检查时间与核元素衰减的全部时间相比，是很短的，因此总是尽量采用半衰期短的核比，是很短的，因此总是尽量采用半衰期短的核元素超声诊断用的超声剂量，对遗传学上或体元素超声诊断用的超声剂量，对遗传学上或体内生物效应上都是比较安全的，这是一个引人注内生物效应上都是比较安全的，这是一个引人注目的优点目的优点 n三三. .超声诊断的临床应用特点超声诊断的临床应用特点n1.1.对实质性脏器诊断非常有效对实质性脏器诊断非常有效n如对肝、胆、胰、脾、肾等实质性脏器检查非常如对肝、胆、胰、脾、肾等实质性脏器检查非常有效，但对含气组织如肺、肠检查比较困难有效，但对含气组织如肺、肠检查比较困难n2.2.超声检查受人为因素影响较大超声检查受人为因素影响较大n超声诊断的效果因人而异，主观成份较高超声诊断的效果因人而异，主观成份较高n3.3.超声检查是无创伤的超声检查是无创伤的 n三三. .超声诊断物理基础超声诊断物理基础n1.1.声波的分类声波的分类n按频率分：按频率分：n(1)(1)人的耳朵能够感知的声音频率在人的耳朵能够感知的声音频率在20Hz20Hz～～20kHz20kHz，最敏感，最敏感区大约区大约1 1～～5kHz5kHz，称为，称为可听声波可听声波。
n(2)(2)频率低于频率低于20Hz20Hz的声波称为的声波称为次声波次声波，主要应用于气象探，主要应用于气象探测、核爆炸以及地震预报等；测、核爆炸以及地震预报等；n(3)(3)频率高于频率高于20kHz20kHz的声波称为的声波称为超声波超声波( (超声超声) )；；n(4)(4)频率超过频率超过100MHz100MHz的超声波称为的超声波称为高频超声高频超声，主要用于探，主要用于探索物质的微观结构索物质的微观结构 n与普通声波（可闻波）相比，超声波具有许多特性，其中突与普通声波（可闻波）相比，超声波具有许多特性，其中突出的有：出的有：①①由于超声波的频率高，因而波长很短，它可以像由于超声波的频率高，因而波长很短，它可以像光线那样沿直线传播，使我们有可能只向某一确定的方向发光线那样沿直线传播，使我们有可能只向某一确定的方向发射超声波；射超声波；②②由于超声波所引起的媒质微粒的振动，即使振由于超声波所引起的媒质微粒的振动，即使振幅很小，加速度也很大，因此可以产生很大的力量幅很小，加速度也很大，因此可以产生很大的力量n按质点振动方向和波传播方向的关系分类：按质点振动方向和波传播方向的关系分类：n相对于波的传播方向，质点的振动方向可以不同。
波在介质相对于波的传播方向，质点的振动方向可以不同波在介质中传播时，介质质点振动方向和波的传播方向互相垂直的称中传播时，介质质点振动方向和波的传播方向互相垂直的称为为横波横波n波在介质中传播时，介质质点振动方向与波的传播方向一致波在介质中传播时，介质质点振动方向与波的传播方向一致的称为的称为纵波纵波 n按波阵面的形状分类：按波阵面的形状分类：n波从波源出发，在介质中向各个方向传播在某一时刻介波从波源出发，在介质中向各个方向传播在某一时刻介质中周相相同的各点组成的面称为波面显然波面有无数质中周相相同的各点组成的面称为波面显然波面有无数个，最前面的一个波面也就是波源最初振动状态传播的各个，最前面的一个波面也就是波源最初振动状态传播的各点组成的面，通常又叫波阵面波面有各种形状，波面为点组成的面，通常又叫波阵面波面有各种形状，波面为平面的波称为平面波，波面为球面的波称为球面波，波面平面的波称为平面波，波面为球面的波称为球面波，波面为柱面的称为柱面波为柱面的称为柱面波n按发射超声的类型分类：按发射超声的类型分类：n可分为连续波和脉冲波连续波目前只在连续波多普勒血可分为连续波和脉冲波连续波目前只在连续波多普勒血流仪中采用，流仪中采用，A A型、型、M M型、型、B B型及脉冲多普勒血流仪均采用型及脉冲多普勒血流仪均采用脉冲波。
脉冲波 n医用超声波的频率范围在医用超声波的频率范围在200kHZ200kHZ～～40MHz40MHzn2.2.有关超声波的几个物理量有关超声波的几个物理量 n(1)(1)频率频率 频率是单位时间频率是单位时间(1s)(1s)内介质质点完成内介质质点完成的振动次数频率的单位为赫兹的振动次数频率的单位为赫兹(Hertz)(Hertz)，简写，简写HzHz超声波的频率很高，国内诊断常用的探头超声波的频率很高，国内诊断常用的探头频率有频率有1.25MHz(1.25MHz(兆赫兆赫) )、、2.5MHz2.5MHz和和5MHz 35MHz 3种根据不同的探查部位而选择使用据不同的探查部位而选择使用 n(2)(2)声速声速 超声在空气，水和机体软组织中传播超声在空气，水和机体软组织中传播的速度是不同的，密度越高，传播速度越快在的速度是不同的，密度越高，传播速度越快在固体中大于液体，而液体又大于气体由此可见，固体中大于液体，而液体又大于气体由此可见，超声在机体内传播的速度与水相接近因此，在超声在机体内传播的速度与水相接近因此，在实践中就规定超声在机体内传播的速度约为实践中就规定超声在机体内传播的速度约为1500m1500m／／s s。
n(3)(3)波长波长 在波传播的一个周期时间内波所传播在波传播的一个周期时间内波所传播的距离为波长波长与频率，声速的关系如下的距离为波长波长与频率，声速的关系如下: : 波长波长= =声速声速/ /频率频率 n因此，当速度一定时，波长与频率成反比，频率因此，当速度一定时，波长与频率成反比，频率越高，波长越短，其传播距离越近，而对病灶最越高，波长越短，其传播距离越近，而对病灶最小直径的分辨力越好所以，在临床应用中则根小直径的分辨力越好所以，在临床应用中则根据探查部位而选用不同频率的探头通常头颅探据探查部位而选用不同频率的探头通常头颅探查用查用1.25MHz1.25MHz的探头，胸部及腹部探查用的探头，胸部及腹部探查用2.5MHz2.5MHz的的探头，而对眼球，乳房及腹壁包块的探查则用探头，而对眼球，乳房及腹壁包块的探查则用5MHz5MHz的探头 n3.3.超声波的某些物理特性及其在诊断上的应用超声波的某些物理特性及其在诊断上的应用 n(1)(1)束射性束射性( (方向性方向性) ) n高频率的超声波长甚短，近似直线传播的特性，所高频率的超声波长甚短，近似直线传播的特性，所以有明显的方向性。
利用这种特性来了解声束在机以有明显的方向性利用这种特性来了解声束在机体内传播途径中的情况体内传播途径中的情况n(2)(2)反射、折射、散射和绕射特性反射、折射、散射和绕射特性n超声从声阻不同的一种介质进入另一介质时，在二超声从声阻不同的一种介质进入另一介质时，在二者的界面上就产生反射，折射、散射和绕射现象者的界面上就产生反射，折射、散射和绕射现象 n当超声探头与被检组织表面呈垂直入射时所产生当超声探头与被检组织表面呈垂直入射时所产生的反射波就被同一探头所接收当探头呈倾斜成的反射波就被同一探头所接收当探头呈倾斜成角入射时，根据入射角等于反射角的原理，反射角入射时，根据入射角等于反射角的原理，反射波就不能被同一探头接收，产生折射波就不能被同一探头接收，产生折射n在探查实践工作中，要特别注意探查手法，尽可在探查实践工作中，要特别注意探查手法，尽可能使探头与被检组织表面成垂直或接近垂直状态，能使探头与被检组织表面成垂直或接近垂直状态，否则就无反射回波而达不到诊断目的否则就无反射回波而达不到诊断目的n反射回波与相邻两种介质的声阻反射回波与相邻两种介质的声阻( (介质密度介质密度X X声速声速) )差有关。
声阻差越大，反射回波越强声阻差越大，反射回波越强 n4.4.根据机体的组织与病变不同，产生的基本波型根据机体的组织与病变不同，产生的基本波型n(1)(1)超声在空气组织内传播超声在空气组织内传播n因声阻差异甚大，超声就产生多次反射，由于超声因声阻差异甚大，超声就产生多次反射，由于超声能量的递次减低，而形成一条递次衰减的气体反射能量的递次减低，而形成一条递次衰减的气体反射波如肺脏、肠腔气体反射如肺脏、肠腔气体反射n(2)(2)超声在液体内传播超声在液体内传播n由于液体为均质介质，就无波反射，称由于液体为均质介质，就无波反射，称““液性平段液性平段””如胸水，腹水，脓肿，囊肿，膀胱尿液，胆囊如胸水，腹水，脓肿，囊肿，膀胱尿液，胆囊内的胆汁等内的胆汁等 n(3)(3)超声在实质性组织内传播超声在实质性组织内传播n由于存在声阻差，因而出现高低不同，数量不等由于存在声阻差，因而出现高低不同，数量不等的反射波如肝脏，脾脏及肾脏等的探查的反射波如肝脏，脾脏及肾脏等的探查n以上三种波型是以上三种波型是A A型诊断仪的基本波型型诊断仪的基本波型临床上利临床上利用上述反射的规律，可以确切地鉴别液体，实质用上述反射的规律，可以确切地鉴别液体，实质或气体状态，作为诊断的依据或气体状态，作为诊断的依据。
n5.5.反射在诊断上的应用反射在诊断上的应用n(1)(1)根据不同脏器的反射回波距离，判断脏器的根据不同脏器的反射回波距离，判断脏器的位位置、大小、深度及厚度置、大小、深度及厚度等 n(2)(2)根据脏器根据脏器反射回波的多少反射回波的多少，了解脏器的均质程，了解脏器的均质程度，从而判断正常与异常度，从而判断正常与异常n(3)(3)根据根据反射回波的强弱反射回波的强弱，判断介质的，判断介质的密度密度n(4)(4)根据根据““液平段液平段””、、““气体衰减反射气体衰减反射””出现的部出现的部位；结合解剖结构，判断正常或异常位；结合解剖结构，判断正常或异常n(5)(5)吸收与衰减吸收与衰减n超声在传播中随距离增加，因能量损耗而衰减，超声在传播中随距离增加，因能量损耗而衰减，或由于病变组织的吸收而衰减，一般在炎性病变或由于病变组织的吸收而衰减，一般在炎性病变及恶性病变，吸收多而使出波明显降低衰减及恶性病变，吸收多而使出波明显降低衰减 n5.5.超声的衰减超声的衰减n超声在介质中传播时，其声强将随着距离的增加超声在介质中传播时，其声强将随着距离的增加而减弱，这种现象称为超声的衰减造成衰减的而减弱，这种现象称为超声的衰减。
造成衰减的原因主要有两类一类是声束本身的扩散，使单原因主要有两类一类是声束本身的扩散，使单位面积中的能量下降超声的反射、折射与散射位面积中的能量下降超声的反射、折射与散射的结果使能量不再沿原来的方向传播，从而使原的结果使能量不再沿原来的方向传播，从而使原来传播方向上的声强减弱这一类衰减中，超声来传播方向上的声强减弱这一类衰减中，超声的总能量并没有减少另一类是超声在传播中，的总能量并没有减少另一类是超声在传播中，由于介质的吸收，将声能转化为热能，而使能减由于介质的吸收，将声能转化为热能，而使能减少 n吸收衰减也主要有两种情况：吸收衰减也主要有两种情况：①①粘滞吸收粘滞吸收;②;②弛豫弛豫吸收吸收超声在介质中传播时，由于粘滞性，介质超声在介质中传播时，由于粘滞性，介质质点运动时相互产生弹性摩擦，使一部分声能转质点运动时相互产生弹性摩擦，使一部分声能转化为热能，这就是粘滞吸收通过介质的传导把化为热能，这就是粘滞吸收通过介质的传导把一部分热能辐射出去而使声能减少，称为弛豫吸一部分热能辐射出去而使声能减少，称为弛豫吸收或热传导吸收收或热传导吸收 n6.6.超声的生物效应超声的生物效应n超声波是一种依靠介质来传播的声波，它具有机超声波是一种依靠介质来传播的声波，它具有机械能。
因此，在传播的过程中将不可避免地和介械能因此，在传播的过程中将不可避免地和介质相互作用，产生各种效应质相互作用，产生各种效应 n（（1 1）机械效应）机械效应n声波能量作用于介质，会引起质点高速细微的振动，产生声波能量作用于介质，会引起质点高速细微的振动，产生速度、加速度、声压、声强等力学量的变化，从而引起机速度、加速度、声压、声强等力学量的变化，从而引起机械效应利用超声的机械效应，引起细胞的摩擦，增强细械效应利用超声的机械效应，引起细胞的摩擦，增强细胞的弥散作用，能促进新陈代谢但高强度超声引起的振胞的弥散作用，能促进新陈代谢但高强度超声引起的振动效应，有可能超过组织材料的弹性极限，使之破裂，造动效应，有可能超过组织材料的弹性极限，使之破裂，造成损伤n（（2 2）温热效应）温热效应n由于生物组织对超声有吸收作用，一部分声能转化为热能，由于生物组织对超声有吸收作用，一部分声能转化为热能，使生物组织产生温升超声诊断中，由于仪器功率级很低，使生物组织产生温升超声诊断中，由于仪器功率级很低，产生的热效应是微不足道的产生的热效应是微不足道的 n（（3 3）空化效应）空化效应n因超声波作用而在软组织和液体中形成的空泡，会随着材因超声波作用而在软组织和液体中形成的空泡，会随着材料各处压力的变化而改变其大小，在一定超声压力情况下，料各处压力的变化而改变其大小，在一定超声压力情况下，气泡会破裂而产生冲击，引起材料的破碎或位移，这就是气泡会破裂而产生冲击，引起材料的破碎或位移，这就是空化效应。
空化对生物机体有很大的破坏作用，因此应避空化效应空化对生物机体有很大的破坏作用，因此应避免强超声照射眼睛、怀孕子宫等容易发生空化现象的部位，免强超声照射眼睛、怀孕子宫等容易发生空化现象的部位，因为这些部位存在液体介质因为这些部位存在液体介质n（（4 4）化学效应）化学效应n由于生物材料局部压力与温度的升高，会促使发生一些正由于生物材料局部压力与温度的升高，会促使发生一些正常压力与温度下可能出现的化学反应，这种现象称为化学常压力与温度下可能出现的化学反应，这种现象称为化学效应 n以上几种超声效应都不同程度地对人体组织有伤以上几种超声效应都不同程度地对人体组织有伤害作用因此在临床使用中必须重视安全剂量问害作用因此在临床使用中必须重视安全剂量问题虽然目前普遍认为超声对人体危害甚微，但题虽然目前普遍认为超声对人体危害甚微，但超声剂量并不是越大越好，目前国际上一般认为超声剂量并不是越大越好，目前国际上一般认为超声对人体的安全阈值为超声对人体的安全阈值为100mW/cm2100mW/cm2 n目前这个领域中的许多问题尚未弄清，在检查疾目前这个领域中的许多问题尚未弄清，在检查疾病时，尤其对孕妇和小孩，应该尽可能把超声发病时，尤其对孕妇和小孩，应该尽可能把超声发射功率调小。
在诊断剂量内使用，不产生可检出射功率调小在诊断剂量内使用，不产生可检出的生物效应，对人体是安全无损的的生物效应，对人体是安全无损的 第二节第二节 概述概述n本节对超声成像设备的分类，超声成像的原理，超声诊断本节对超声成像设备的分类，超声成像的原理，超声诊断仪的主要技术参数、显示型式和扫描方式等，进行简单介仪的主要技术参数、显示型式和扫描方式等，进行简单介绍 n一、构成一、构成n（一）（一）A A型超声诊断仪型超声诊断仪nA A型是幅度调制型（型是幅度调制型（amplitudeamplitude），简称为），简称为A A超，是超声技超，是超声技术应用于医学诊断中最早发展的一种医疗仪器如今在眼术应用于医学诊断中最早发展的一种医疗仪器如今在眼科和脑中线的检查中，仍然保持了它的地位科和脑中线的检查中，仍然保持了它的地位A A型显示提型显示提供的回波信息实际上是一种未经处理的形式，因此将它与供的回波信息实际上是一种未经处理的形式，因此将它与断面成像结合起来使用，显得更有价值断面成像结合起来使用，显得更有价值 n当超声波束在人体组织中传播遇到不同声阻抗的两当超声波束在人体组织中传播遇到不同声阻抗的两层邻近介质界面时，在该界面上就产生反射回声，层邻近介质界面时，在该界面上就产生反射回声，每遇到一个界面，产生一个回声，该回声在示波器每遇到一个界面，产生一个回声，该回声在示波器的屏幕上以波的形式显示，界面两侧介质的声阻抗的屏幕上以波的形式显示，界面两侧介质的声阻抗差愈大，其回声的波幅愈高；反之，界面两侧介质差愈大，其回声的波幅愈高；反之，界面两侧介质的声阻抗差愈小，其回声的波幅愈低。
若超声波在的声阻抗差愈小，其回声的波幅愈低若超声波在没有界面的均匀介质中传播，即声阻抗差为零时则没有界面的均匀介质中传播，即声阻抗差为零时则呈现无回声的平段根据回声波幅的高低、多少、呈现无回声的平段根据回声波幅的高低、多少、形状等对组织状态作为判断形状等对组织状态作为判断 A A型超声型超声横坐标横坐标——传播深度传播深度纵坐标纵坐标——回波幅度回波幅度A A型超声回声图型超声回声图 大脑A型超声仪波形图 眼轴径、前房深、晶体厚眼轴径、前房深、晶体厚 nA A型显示至少适宜于：型显示至少适宜于：①①检查简单的解剖结构、测检查简单的解剖结构、测量线度以及获得回波大小和形状；量线度以及获得回波大小和形状；②②作灵敏度调作灵敏度调节的监示，以确定回波信号的大小是否适当；节的监示，以确定回波信号的大小是否适当；③③解释解释B B式断面像，它比式断面像，它比B B式显示含有更多的回波信式显示含有更多的回波信息细节，有助于鉴别一结构回波与它的邻结构回息细节，有助于鉴别一结构回波与它的邻结构回波的大小差别程度；波的大小差别程度；④④通过分析回波的幅度分布通过分析回波的幅度分布以获得该组织的特征信息；以获得该组织的特征信息；⑤⑤配合分析配合分析M M式图像，式图像，显示出换能器声束所指结构的显示出换能器声束所指结构的A A式回波；式回波；⑥⑥信号处信号处理中的调节控制，如回波门控等场合。
理中的调节控制，如回波门控等场合 nA A型超声诊断仪主要由主振器、发射器、探头、接收放大型超声诊断仪主要由主振器、发射器、探头、接收放大器、时间增益补偿（器、时间增益补偿（time gain compensationtime gain compensation，，TGCTGC）、）、显示器、时基发生器、时标发生器和电源等部分组成显示器、时基发生器、时标发生器和电源等部分组成n1 1．主振器．主振器 产生同步脉冲，是整机工作的指令信号，控产生同步脉冲，是整机工作的指令信号，控制发射器、时间基线发生器、时间标志发生器、制发射器、时间基线发生器、时间标志发生器、TGCTGC电路电路和显示器同步工作和显示器同步工作 n 2 2．发射器．发射器 产生一个按指数衰减的、峰值几百伏的激励产生一个按指数衰减的、峰值几百伏的激励电压，加到换能器上发射脉冲电压波的大小与持续时间，电压，加到换能器上发射脉冲电压波的大小与持续时间，直接关系着诊断仪的灵敏度和分辨力脉冲越窄，则轴向直接关系着诊断仪的灵敏度和分辨力脉冲越窄，则轴向分辨力越高；脉冲峰值电压越大，则灵敏度越高分辨力越高；脉冲峰值电压越大，则灵敏度越高。
n3 3．接收放大器．接收放大器 将人体超声回波转换成的电信号将人体超声回波转换成的电信号 ，进行，进行放大及波形处理，然后送到显示器的垂直偏转板放大及波形处理，然后送到显示器的垂直偏转板n4 4．时基发生器．时基发生器 产生一个随时间而线性变化的电压，加产生一个随时间而线性变化的电压，加到显示器的水平偏转板产生时间基线（扫描线）信号加到显示器的水平偏转板产生时间基线（扫描线）信号加到垂直偏转板上，被时基线所展开，得到到垂直偏转板上，被时基线所展开，得到A A式显示n5 5．时标发生器．时标发生器 用于测量时间，由时间标志信号发生器用于测量时间，由时间标志信号发生器产生一时标电压加到垂直偏转板上，或者进行亮度调制产生一时标电压加到垂直偏转板上，或者进行亮度调制按照人体中超声传播的速度，将时间刻度换算成距离刻度按照人体中超声传播的速度，将时间刻度换算成距离刻度而显示于屏上而显示于屏上 n6 6．．TGCTGC时间增益补偿时间增益补偿 主要补超声在传播过程中的衰减主要补超声在传播过程中的衰减n7 7．衰减器．衰减器 它设在换能器与接收放大器之间，通过衰减它设在换能器与接收放大器之间，通过衰减器对两个反射波幅度作比较，如对脏器的进波与出波进行器对两个反射波幅度作比较，如对脏器的进波与出波进行定量比较等。
定量比较等n8 8．显示器．显示器 A A超显示器多用静电偏转式的示波管，幅度显超显示器多用静电偏转式的示波管，幅度显示的动态范围可在示的动态范围可在30dB30dB以上n有时，需要详细观察人体内某个局部的结构信号，而它的有时，需要详细观察人体内某个局部的结构信号，而它的距离又比较远，这时就需要时间延迟，待超声进入这一局距离又比较远，这时就需要时间延迟，待超声进入这一局部时，屏上的光点才开始扫描，且加快扫描速度这样就部时，屏上的光点才开始扫描，且加快扫描速度这样就减小每一单位水平标度所代表的距离，从而使局部组织能减小每一单位水平标度所代表的距离，从而使局部组织能更清楚地展示出来更清楚地展示出来 n（二）（二）M M型超声诊断仪型超声诊断仪n利用显示屏上随时间展开的深度变化曲线的亮度，来反映利用显示屏上随时间展开的深度变化曲线的亮度，来反映组织界面反射回波大小，属组织界面反射回波大小，属亮度调制型亮度调制型M M型诊断仪用于型诊断仪用于检查人体中的运动器官具有特色这类仪器几乎专门用检查人体中的运动器官具有特色这类仪器几乎专门用来诊断心脏的各种疾病，如对心血管各部分大小的测量、来诊断心脏的各种疾病，如对心血管各部分大小的测量、厚度的测量、瓣膜运动情况的测量等。
同时输入其他生厚度的测量、瓣膜运动情况的测量等同时输入其他生理信号，还可以进行比较研究，如研究心脏各部分运动理信号，还可以进行比较研究，如研究心脏各部分运动和心电图、心音图的关系，研究心脏搏动与脉搏之间的和心电图、心音图的关系，研究心脏搏动与脉搏之间的关系等 n此外，还可以用以研究人体内其他运动界面的活动情况，此外，还可以用以研究人体内其他运动界面的活动情况，如胎心以及一些动脉血管搏动等这就是通常将如胎心以及一些动脉血管搏动等这就是通常将M M型超声型超声诊断仪称为超声心动图仪的原因目前，诊断仪称为超声心动图仪的原因目前，B B型显像仪已普型显像仪已普遍带有遍带有M M型显像的功能型显像的功能n与与A A型仪和型仪和B B型仪相比较，型仪相比较，M M型仪中发射脉冲与检测回波的型仪中发射脉冲与检测回波的过程是相同的，只是显示回波信息的方法有所差别过程是相同的，只是显示回波信息的方法有所差别n其纵坐标为扫描时间线，即超声的传播时间及被测结构的其纵坐标为扫描时间线，即超声的传播时间及被测结构的深度、位置；横坐标为光点慢扫描时间深度、位置；横坐标为光点慢扫描时间n由于探头位置固定，心脏有规律地收缩和舒张，心脏各层由于探头位置固定，心脏有规律地收缩和舒张，心脏各层组织和探头间的距离便发生节律性的改变。
随着水平方组织和探头间的距离便发生节律性的改变随着水平方向的慢扫描，便把心脏各层组织展开成曲线所以它所向的慢扫描，便把心脏各层组织展开成曲线所以它所描记的是声束所经心脏各层组织结构的运动轨迹描记的是声束所经心脏各层组织结构的运动轨迹 左图：声束经过左心室短轴示意图 右图：对应MUCG曲线 心脏左室长轴M型超声心动图 横坐标横坐标横坐标横坐标————光点慢扫描时间光点慢扫描时间光点慢扫描时间光点慢扫描时间 纵坐标纵坐标纵坐标纵坐标————扫描时间线扫描时间线扫描时间线扫描时间线 n（三）（三）B B型超声诊断仪型超声诊断仪n超声波束以直线形或扇形扫描方向为一个方向，以超声传超声波束以直线形或扇形扫描方向为一个方向，以超声传播方向为另一个方向，以这两个方向构成了一个二维切面，播方向为另一个方向，以这两个方向构成了一个二维切面，切面上光点的亮度与超声回波幅度的大小成正比，光点的切面上光点的亮度与超声回波幅度的大小成正比，光点的灰度等级代表回声的强弱，属灰度等级代表回声的强弱，属亮度调制型亮度调制型n按照断面成像速率的高低，按照断面成像速率的高低，B B型成像仪可以分为静态成像型成像仪可以分为静态成像仪和实时成像仪（动态成像仪）。
实时成像的速度一般要仪和实时成像仪（动态成像仪）实时成像的速度一般要求每秒在求每秒在1010帧（也有认为帧（也有认为2020帧）以上，因此所观察的和记帧）以上，因此所观察的和记录的目标可以是运动目标录的目标可以是运动目标 n实时成像仪亦称动态成像仪，是超声图像诊断中最受人注实时成像仪亦称动态成像仪，是超声图像诊断中最受人注目的一种在临床诊断与实验研究中，其特点为：目的一种在临床诊断与实验研究中，其特点为：①①可观可观察组织的运动；察组织的运动；②②扫描平面变换迅速，检查方便；扫描平面变换迅速，检查方便；③③能很能很快确定要进行测量的最佳截面；快确定要进行测量的最佳截面；④④能消除由病人运动引起能消除由病人运动引起图像质量变坏的影响；图像质量变坏的影响；⑤⑤便于观察到病人做动作的影响便于观察到病人做动作的影响（如做深呼吸动作）；（如做深呼吸动作）；⑥⑥可以观察到对比度能因的运动可以观察到对比度能因的运动（如心脏中或胃中的气泡运动）；（如心脏中或胃中的气泡运动）；⑦⑦易选定扫描平面，病易选定扫描平面，病人无须改变太多姿势人无须改变太多姿势n实时成像仪的换能器有几种类型，扫描方式也相应不同实时成像仪的换能器有几种类型，扫描方式也相应不同。
①①机械扫描器；机械扫描器；②②电子线形扫描（线阵）；电子线形扫描（线阵）；③③电子扇形扫电子扇形扫描器（相控阵）；描器（相控阵）；④④水路耦合扫描器；水路耦合扫描器；⑤⑤复合扫描器复合扫描器 n从结构上说，机械扫描器是由单个（或几个）换从结构上说，机械扫描器是由单个（或几个）换能器晶片进行高速的机械转动或摆动，从而获得能器晶片进行高速的机械转动或摆动，从而获得快速的扫描声场电子线形扫描器或电子扇形扫快速的扫描声场电子线形扫描器或电子扇形扫描器采用多晶片（阵元）组成的换能器阵，用电描器采用多晶片（阵元）组成的换能器阵，用电子学方法改变声线位置或方向，完成扫描动作子学方法改变声线位置或方向，完成扫描动作 n 一些功能较为齐全的实时一些功能较为齐全的实时B B式成像仪中，往往配式成像仪中，往往配备有不止一种型式的和不止一个频率的几个扫描备有不止一种型式的和不止一个频率的几个扫描器常见一台仪器上配有机械扇形扫描器和电子器常见一台仪器上配有机械扇形扫描器和电子线性扫描器，或者电子线形扫描器和电子扇形扫线性扫描器，或者电子线形扫描器和电子扇形扫描器（即相控阵）描器（即相控阵） nB B型超声图像与人体的解剖结构极其相似，故能直型超声图像与人体的解剖结构极其相似，故能直观地显示脏器的大小、形态、内部结构，并可将实观地显示脏器的大小、形态、内部结构，并可将实质性、液性或含气性组织区分开来。
质性、液性或含气性组织区分开来 n超声的传播速度快，成像速度快，每次扫描即产生超声的传播速度快，成像速度快，每次扫描即产生一幅图像，快速地重复扫描产生众多的图像组合一幅图像，快速地重复扫描产生众多的图像组合起来便构成了实时动态图像因而能够实时地观察起来便构成了实时动态图像因而能够实时地观察心脏的运动功能、胎心搏动，以及胃肠蠕动等心脏的运动功能、胎心搏动，以及胃肠蠕动等 B B型超声型超声 肝脏切面的B型超声成像图 胎儿面部胎儿面部B B型超声成像图型超声成像图 n利用利用超声回波频率的变化超声回波频率的变化（频差）来获取人体组（频差）来获取人体组织器官的运动和结构信息的方法织器官的运动和结构信息的方法n1.D1.D型超声型超声n在二维图像上某点取样，获得多普勒频谱加以分在二维图像上某点取样，获得多普勒频谱加以分析，获得血流动力学的信息，对心血管的诊断极析，获得血流动力学的信息，对心血管的诊断极为有用n超声诊断仪兼有超声诊断仪兼有B B型功能和型功能和D D型功能者称双功超声型功能者称双功超声诊断仪 n2.2.彩色超声多普勒成像仪彩色超声多普勒成像仪n具有彩色血流图功能，并覆盖在二维声像图上，具有彩色血流图功能，并覆盖在二维声像图上，可显示脏器和器官内血管的分布、走向，并借此可显示脏器和器官内血管的分布、走向，并借此能方便地采样，获得多普勒频谱，测得血流的多能方便地采样，获得多普勒频谱，测得血流的多项重要的血流动力学参数，供诊断之用。
项重要的血流动力学参数，供诊断之用n彩色多普勒超声诊断仪一般均兼有彩色多普勒超声诊断仪一般均兼有B B型、型、M M型、型、D D型型和彩色血流图功能和彩色血流图功能 彩超彩超正常肾彩色血流图 超声诊断仪的基本结构超声诊断仪的基本结构振荡器振荡器发射器发射器换能器换能器扫描发扫描发生器生器回波信息回波信息处理系统处理系统显示器显示器/ /记录器记录器人体人体 n工作原理：工作原理：n向被检人体组织发射超声波，并接收经人体组织向被检人体组织发射超声波，并接收经人体组织作用后产生的回波，检出回波某种物理参量的变作用后产生的回波，检出回波某种物理参量的变化（如幅度、频率等），然后以某种方式在显示化（如幅度、频率等），然后以某种方式在显示器上显示，并由记录仪记录，供医生诊断分析器上显示，并由记录仪记录，供医生诊断分析n基本结构基本结构包括超声换能器、发射电路、接收电路、包括超声换能器、发射电路、接收电路、扫描电路、主控电路、时标距标电路、显示器、扫描电路、主控电路、时标距标电路、显示器、打印机等打印机等 n二、主要参数二、主要参数n（一）分辨力（一）分辨力n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。
超声显像仪的分辨力是衡量其质量好分开来的最短距离超声显像仪的分辨力是衡量其质量好坏的最重要的指标，分辨力越高，越能显示出脏器的细小坏的最重要的指标，分辨力越高，越能显示出脏器的细小结构n超声成像的分辨力有横向分辨力和纵向分辨力之分前者超声成像的分辨力有横向分辨力和纵向分辨力之分前者是指垂直于超声脉冲束方向上的分辨力，后者是沿波束轴是指垂直于超声脉冲束方向上的分辨力，后者是沿波束轴方向上的分辨力这两种分辨力的大小差别很大，纵向分方向上的分辨力这两种分辨力的大小差别很大，纵向分辨力总是优于横向分辨力辨力总是优于横向分辨力 n1 1．横向分辨力．横向分辨力 横向分辨力又称侧向分辨力，它表示区横向分辨力又称侧向分辨力，它表示区分处于声束轴垂直的平面上的两个物体的能力超声波束分处于声束轴垂直的平面上的两个物体的能力超声波束直径尺寸直接影响横向分辨力，波束直径越细，能分辨的直径尺寸直接影响横向分辨力，波束直径越细，能分辨的尺度越小，横向分辨力越高尺度越小，横向分辨力越高n由图由图14-9 14-9 可知：（可知：（1 1）图表明，波束的直径很细，对两个）图表明，波束的直径很细，对两个分开的目标可以容易地区别开来。
分开的目标可以容易地区别开来2 2）图中波束直径加）图中波束直径加大，对相邻的两个目标还刚能区分，此时目标相隔的距离大，对相邻的两个目标还刚能区分，此时目标相隔的距离就是系统的分辨力当波束直径大得无法区分两个目标时，就是系统的分辨力当波束直径大得无法区分两个目标时，（（3 3）图只能把它们当作一个目标的反射波加以接收，在）图只能把它们当作一个目标的反射波加以接收，在荧光屏显示为一点荧光屏显示为一点 n在近场区，换能器的超声束形状宽度大致等于换在近场区，换能器的超声束形状宽度大致等于换能器的直径，远场区波束发散，波束直径随传播能器的直径，远场区波束发散，波束直径随传播距离而增大，横向分辨力也随之下降为了提高距离而增大，横向分辨力也随之下降为了提高横向分辨力，现多采用聚焦的方法，使波束的有横向分辨力，现多采用聚焦的方法，使波束的有效直径尺寸减小效直径尺寸减小 n仪器的图像质量主要取决于横向分辨力横向分仪器的图像质量主要取决于横向分辨力横向分辨力好，图像细腻，小结构就能显示清楚横向辨力好，图像细腻，小结构就能显示清楚横向分辨力主要由换能器的尺寸、形状、发射频率、分辨力主要由换能器的尺寸、形状、发射频率、聚焦等因素决定。
聚焦等因素决定 n2 2．纵向分辨力．纵向分辨力 纵向分辨力又称轴向分辨力或距纵向分辨力又称轴向分辨力或距离分辨力，表示在声束轴线方向上对相邻两回声离分辨力，表示在声束轴线方向上对相邻两回声点的分辨力纵向分辨力与发射超声频率有关，点的分辨力纵向分辨力与发射超声频率有关，因为声波的纵向分辨力理论极限为声波的半波长因为声波的纵向分辨力理论极限为声波的半波长频率越高，波长越短纵向分辨力与超声脉冲的频率越高，波长越短纵向分辨力与超声脉冲的持续时间有关，脉冲持续时间越短，即脉冲越窄，持续时间有关，脉冲持续时间越短，即脉冲越窄，纵向分辨力越高纵向分辨力越高n在同一脉冲条件下，随着设备的增益不同，脉冲在同一脉冲条件下，随着设备的增益不同，脉冲的有效持续时间不同，纵向分辨力也就不同的有效持续时间不同，纵向分辨力也就不同 n（二）工作频率（二）工作频率n超声诊断仪的工作频率，根据两个方面因素作最超声诊断仪的工作频率，根据两个方面因素作最佳的选择佳的选择n首先，从分辨力的角度说，增高频率，可以改善首先，从分辨力的角度说，增高频率，可以改善分辨力频率越高，波长越短，则波束的指向性分辨力频率越高，波长越短，则波束的指向性越好（近场距离大，而发散角小），横向和纵向越好（近场距离大，而发散角小），横向和纵向分辨力都能提高。
分辨力都能提高n其次，从穿透深度的角度来看，工作频率越高，其次，从穿透深度的角度来看，工作频率越高，则衰减成正比地增加，必然使探测深度减小若则衰减成正比地增加，必然使探测深度减小若要求较大的穿透深度，就得取较低的工作频率要求较大的穿透深度，就得取较低的工作频率 n因此，在设计中不得不在工作深度与频率之间取合理的折因此，在设计中不得不在工作深度与频率之间取合理的折衷比如眼科应用中，所要求深度小，可以用高频率以提衷比如眼科应用中，所要求深度小，可以用高频率以提高分辨力，一般用高分辨力，一般用10MHz10MHz而要穿透较大深度（如腹腔）而要穿透较大深度（如腹腔）时，则只能取较低工作频率通用时，则只能取较低工作频率通用B B型超声诊断仪的工作型超声诊断仪的工作频率一般在频率一般在3.5MHz3.5MHz，有些诊断仪配有多种不同频率的探头，有些诊断仪配有多种不同频率的探头以满足不同检查深度的需要以满足不同检查深度的需要n（三）作用距离（穿透深度）（三）作用距离（穿透深度）n指仪器发射的超声波束可以穿透并能显示出回声图像的被指仪器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超声医学成像系统的作用距离，通常要满足测介质深度。
超声医学成像系统的作用距离，通常要满足处于相当深度上的各种器官的成像需要，如腹部成像就需处于相当深度上的各种器官的成像需要，如腹部成像就需要有要有20cm20cm的工作距离，而用于眼球的深度为的工作距离，而用于眼球的深度为10cm10cm n要提高仪器的探测深度，即扩展作用距离，有三要提高仪器的探测深度，即扩展作用距离，有三个方面的途径个方面的途径①①降低工作频率但降低工作频降低工作频率但降低工作频率，则分辨力也随之降低，这是一个限制率，则分辨力也随之降低，这是一个限制②②提提高接收机的灵敏度和扩大动态范围，使能接收较高接收机的灵敏度和扩大动态范围，使能接收较远距离的微弱的反射信号，但这要受到换能器噪远距离的微弱的反射信号，但这要受到换能器噪声的限制声的限制 ③ ③加大发射功率，使远距离的微小声加大发射功率，使远距离的微小声阻抗差也能产生较强反射，从而使更远距离的病阻抗差也能产生较强反射，从而使更远距离的病灶也能被探测到，但要考虑安全剂量的限制灶也能被探测到，但要考虑安全剂量的限制 n（四）帧频（四）帧频n 指成像系统每秒钟内可成像的帧数，或称帧率指成像系统每秒钟内可成像的帧数，或称帧率。
帧频在帧频在1010帧以下称为静态成像系统，每秒在帧以下称为静态成像系统，每秒在1010帧帧以上，可以观察到脏器运动情况，但在以上，可以观察到脏器运动情况，但在2424帧帧/ /秒下秒下时，图像闪烁，属准实时成像系统每秒成像在时，图像闪烁，属准实时成像系统每秒成像在2525帧以上，能显示脏器的活动，且视力已察觉不帧以上，能显示脏器的活动，且视力已察觉不出图像的闪动情况，称为实时成像系统实时成出图像的闪动情况，称为实时成像系统实时成像系统可用于观察动态脏器如心脏与胎儿等的运像系统可用于观察动态脏器如心脏与胎儿等的运动情况 nPNFPNF=77×10=77×103 3= =c c/2 (14-35)/2 (14-35)n式中：式中：c c为声速这个关系式说明，帧频、线数和穿透深为声速这个关系式说明，帧频、线数和穿透深度三者的乘积是一个常数，一般情况，扫描线数越多，图度三者的乘积是一个常数，一般情况，扫描线数越多，图像连续性越好，更为清晰；帧频越高，图像越稳定但受像连续性越好，更为清晰；帧频越高，图像越稳定但受式（式（14-3514-35）限制，若要提高其中一个，必须要以减小其）限制，若要提高其中一个，必须要以减小其他两个为代价。
他两个为代价n在超声成像中，线数受到穿透深度与帧频的制约，要求穿在超声成像中，线数受到穿透深度与帧频的制约，要求穿透深度为透深度为10cm10cm，帧频为，帧频为3030时，线数就不能大于时，线数就不能大于250250条如果要求线数为果要求线数为500500条，穿透深度为条，穿透深度为20cm20cm，则帧频不会大于，则帧频不会大于8 8帧，不可能实时成像换句话说，要提高帧，不可能实时成像换句话说，要提高帧频帧频帧频帧频，达到，达到实时实时实时实时的要求，必须减小的要求，必须减小线数线数线数线数，这就降低了，这就降低了像质像质像质像质 n高的横向分辨力主要由窄的声束来保证，而线密度就必须高的横向分辨力主要由窄的声束来保证，而线密度就必须与这个横向分辨力的要求相适应一般说来，对于较高横与这个横向分辨力的要求相适应一般说来，对于较高横向分辨力的超声成像系统，应该有较高线密度来显示它的向分辨力的超声成像系统，应该有较高线密度来显示它的图像，而较低的线密度只能满足低横向分辨力的需要图像，而较低的线密度只能满足低横向分辨力的需要n（五）脉冲重复频率（五）脉冲重复频率n指脉冲工作方式超声仪器每秒钟重复发射超声脉冲的次数，指脉冲工作方式超声仪器每秒钟重复发射超声脉冲的次数，即探头激励脉冲的频率。
即探头激励脉冲的频率n脉冲重复频率脉冲重复频率F F0 0决定了仪器的最大探测距离当脉冲重复决定了仪器的最大探测距离当脉冲重复频率频率F F0 0确定后，其脉冲发射周期确定后，其脉冲发射周期T T=1/ =1/ F F0 0也就被确定，即为也就被确定，即为声波往返可利用的最大时间声波往返可利用的最大时间 n脉冲重复频率不可取的太高，否则将限制仪器的脉冲重复频率不可取的太高，否则将限制仪器的最大探测距离，但也不可取太低，否则将影响图最大探测距离，但也不可取太低，否则将影响图像的帧频或线密度像的帧频或线密度n（六）动态范围（六）动态范围n保证回声既不被噪声淹没也不饱和的前提下，允保证回声既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一般仪器许仪器接收回声信号幅度的变化范围一般仪器在在40~60dB40~60dB，有些仪器的动态范围可调动态范围，有些仪器的动态范围可调动态范围大，所显示图像的层次丰富，图像清晰但动态大，所显示图像的层次丰富，图像清晰但动态范围受显像管特性的限制，通常不可能做得很大范围受显像管特性的限制，通常不可能做得很大 超声换能器n定义：定义：把能实现电、声能相互转换的装置称为超声把能实现电、声能相互转换的装置称为超声换能器，是超声诊断仪的关键部件。
换能器，是超声诊断仪的关键部件n超声探头利用超声探头利用逆压电效应逆压电效应将电能转化为晶体振动的将电能转化为晶体振动的机械能，使晶体作超声振动机械能，使晶体作超声振动产生超声产生超声，发射至需要，发射至需要检测的人体组织；检测的人体组织；n接收超声时，超声探头又利用接收超声时，超声探头又利用正压电效应正压电效应将从人体将从人体组织返回的组织返回的超声转化为电信号超声转化为电信号，由接收电路进行信，由接收电路进行信息处理 n压电效应压电效应n正压电效应正压电效应：对某些晶体两端施加压力或拉力时，：对某些晶体两端施加压力或拉力时，晶体的两侧表面会出现异名电荷，产生电场分布晶体的两侧表面会出现异名电荷，产生电场分布效应n逆压电效应逆压电效应：当晶体的两端施加一交变电场时，：当晶体的两端施加一交变电场时，可发现晶体厚度有所改变，即晶体沿着电轴方向可发现晶体厚度有所改变，即晶体沿着电轴方向出现压缩或拉伸出现压缩或拉伸n压电效应压电效应: :机械能与电能相互转换的物理现象具机械能与电能相互转换的物理现象具有这种物理性能的晶体称压电晶体有这种物理性能的晶体称压电晶体 压电晶体未压电晶体未受外力，两受外力，两侧不带电侧不带电压电晶体受压缩压电晶体受压缩力，两侧带电荷力，两侧带电荷压电晶体受拉伸压电晶体受拉伸力，两侧带电荷力，两侧带电荷压电晶体两侧加压电晶体两侧加电场，长度伸长电场，长度伸长压电晶体两侧加相压电晶体两侧加相反电场，长度压缩反电场，长度压缩 n一一. .压电材料压电材料n超声探头的主体超声探头的主体————压电振子是由压电材料制成压电振子是由压电材料制成的，它能实现电能和声能的相互转换。
的，它能实现电能和声能的相互转换n1.1.压电晶体压电晶体n包括石英、铌酸锂等，以石英晶体最具代表性绝包括石英、铌酸锂等，以石英晶体最具代表性绝缘好，机械强度大，居里点高，但压电系数小，缘好，机械强度大，居里点高，但压电系数小，所以只用作校准用的标准传感器，或是要求精度所以只用作校准用的标准传感器，或是要求精度很高的传感器很高的传感器 n2.2.压电陶瓷压电陶瓷n医学超声诊断仪器中应用压电陶瓷材料，如钛酸医学超声诊断仪器中应用压电陶瓷材料，如钛酸钡、钛酸铅以及锆钛酸铅等多晶体结构钡、钛酸铅以及锆钛酸铅等多晶体结构n压电陶瓷是铁电体，机电耦合系数比石英高得多，压电陶瓷是铁电体，机电耦合系数比石英高得多，在获得同样声压时，施加在压电陶瓷上的电压仅在获得同样声压时，施加在压电陶瓷上的电压仅为石英的几十分之一，为石英的几十分之一，在医学超声诊断中大都采在医学超声诊断中大都采用压电陶瓷用压电陶瓷n压电陶瓷应用范围很广，灵敏度好，但相对石英压电陶瓷应用范围很广，灵敏度好，但相对石英晶体则机械强度低，居里点底晶体则机械强度低，居里点底 n3.3.压电陶瓷压电陶瓷- -高聚物复合材料高聚物复合材料有机压电材料通常都是高分子材料构成的，压电有机压电材料通常都是高分子材料构成的，压电系数高，灵敏度高，多用于医学等高精尖设备。
系数高，灵敏度高，多用于医学等高精尖设备 n无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料，兼备无机和有机压电材料的性能，并能产材料，兼备无机和有机压电材料的性能，并能产生两者都没有的特性因此，可以根据需要，综生两者都没有的特性因此，可以根据需要，综合二种材料的优点，制作良好性能的换能器和传合二种材料的优点，制作良好性能的换能器和传感器它的接收灵敏度很高感器它的接收灵敏度很高 ，比普通压电陶瓷，比普通压电陶瓷更适合于换能器更适合于换能器 二二. .超声探头的结构超声探头的结构不同类型的探头不同类型的探头 ABCA A——心脏探头心脏探头B B——腹部探头腹部探头C C——高频探头高频探头 n( (一一) )单元探头单元探头n由由主体、壳体和电缆主体、壳体和电缆三部分组成三部分组成聚焦件聚焦件匹配层匹配层压电元件压电元件背衬块背衬块电缆电缆 n1.1.主体主体n是是发射和接收超声的功能部分发射和接收超声的功能部分，由压电晶片、面，由压电晶片、面材、背材以及声隔离材料等构成材、背材以及声隔离材料等构成n(1)(1)压电晶片压电晶片：决定探头电能与声能的互换能力。
决定探头电能与声能的互换能力多采用锆钛酸铅做成，称为压电振子其厚度与多采用锆钛酸铅做成，称为压电振子其厚度与工作频率相关，工作频率相关，晶片越薄，频率越高晶片越薄，频率越高当频率在当频率在1 1～～10MHz10MHz时，一般单晶片圆形探头压电体的直径在时，一般单晶片圆形探头压电体的直径在8 8～～12mm12mm左右，两面有涂银薄层，焊接导线作为电左右，两面有涂银薄层，焊接导线作为电极 探头的基本结构探头的基本结构 n(2)(2)面材面材n又称又称保护层保护层，是防止压电元件与人体组织经常直接，是防止压电元件与人体组织经常直接接触导致磨损、碰坏或氧化等探头与人体组织接接触导致磨损、碰坏或氧化等探头与人体组织接触的端面，都加有保护层选用衰减小、高耐磨、触的端面，都加有保护层选用衰减小、高耐磨、柔顺性好的材料柔顺性好的材料( (环氧树脂薄膜环氧树脂薄膜) )，且其声阻抗应接，且其声阻抗应接近人体组织的声阻抗通常将保护层兼作声阻抗匹近人体组织的声阻抗通常将保护层兼作声阻抗匹配层，其厚度为配层，其厚度为λ/4λ/4n(3)(3)聚焦层聚焦层：在匹配层前方加入声透镜，使超声波束：在匹配层前方加入声透镜，使超声波束有效聚焦。
有效聚焦 n(3)(3)背材背材：又称吸声块，作用是吸收背向辐射的声：又称吸声块，作用是吸收背向辐射的声能，最好使背向辐射的超声全部透进吸声块中并能，最好使背向辐射的超声全部透进吸声块中并衰减掉，不再反射回压电元件一般由耐磨的环衰减掉，不再反射回压电元件一般由耐磨的环氧树脂薄膜、钨粉、二氧化钼以及铁氧体加橡胶氧树脂薄膜、钨粉、二氧化钼以及铁氧体加橡胶粉等组成粉等组成n(4)(4)声隔离声隔离：通常在压电晶片、吸声块和壳体之间：通常在压电晶片、吸声块和壳体之间加软木、橡皮、尼龙等材料进行声隔离，以消除加软木、橡皮、尼龙等材料进行声隔离，以消除金属制成的壳体与晶片之间产生的振动耦合对超金属制成的壳体与晶片之间产生的振动耦合对超声能量辐射的影响声能量辐射的影响 n2.2.壳体壳体n起支撑、密封、绝缘、承压、屏蔽以及保护压电起支撑、密封、绝缘、承压、屏蔽以及保护压电元件的作用，也是探头与仪器的电气信号连接的元件的作用，也是探头与仪器的电气信号连接的插接部件插接部件n有的壳体还装有阻抗变换器、前置放大器、阻尼有的壳体还装有阻抗变换器、前置放大器、阻尼电阻以及调节电感等附件电阻以及调节电感等附件n3.3.电缆电缆n起连接作用，前端连接换能器，末端连接插头；起连接作用，前端连接换能器，末端连接插头；要求口径较细、柔软和耐用。
要求口径较细、柔软和耐用 ( (二二) )超声探头分类超声探头分类1.1.多元探头多元探头采用整体基阵阵元法，由采用整体基阵阵元法，由n n个单晶体阵元排列成某个单晶体阵元排列成某种阵列，应用电子开关技术激励各阵元，产生超种阵列，应用电子开关技术激励各阵元，产生超声波2.2.多普勒探头多普勒探头常用的多普勒探头分为连续波和脉冲波两大类常用的多普勒探头分为连续波和脉冲波两大类3.3.其他探头其他探头包括穿刺探头、腔内探头等包括穿刺探头、腔内探头等 n三三. .超声探头的主要性能超声探头的主要性能n( (一一) )使用特性使用特性n1.1.工作频率：探头实际发射的超声波频率工作频率：探头实际发射的超声波频率n2.2.频带宽度：探头工作频率响应范围频带宽度：探头工作频率响应范围n3.3.灵敏度：超声诊断仪在最大深度上，可发现最小病灶的灵敏度：超声诊断仪在最大深度上，可发现最小病灶的能力n4.4.分辨力：探头发射超声波分辨病灶的能力分辨力：探头发射超声波分辨病灶的能力n( (二二) )声学特性声学特性n主要与探头中压电晶片所用材料的特性有关包括频率特主要与探头中压电晶片所用材料的特性有关包括频率特性、换能特性、暂态特性、吸收特性、辐射特性等。
性、换能特性、暂态特性、吸收特性、辐射特性等 n四、扫描方式四、扫描方式n为形成一幅二维图像，换能器要与人体之间作相对运动，为形成一幅二维图像，换能器要与人体之间作相对运动，或声线的位置与方向要按一定规律改变，以获得不同位置或声线的位置与方向要按一定规律改变，以获得不同位置或不同方向上的回声线，这一过程称为扫描波束方向的或不同方向上的回声线，这一过程称为扫描波束方向的改变，可以机械方式改变换能器位置或发射方向，也可以改变，可以机械方式改变换能器位置或发射方向，也可以电子方式控制换能器阵元的工作状态来实现电子方式控制换能器阵元的工作状态来实现n（一）简单扫描与复合扫描（一）简单扫描与复合扫描n在扫描过程中，各条声线并不在探查区内相交的称为简单在扫描过程中，各条声线并不在探查区内相交的称为简单扫描否则，声线从不同的原点按不同的角度扫描的，则扫描否则，声线从不同的原点按不同的角度扫描的，则称为复合扫描称为复合扫描 n1 1．简单扫描．简单扫描 依扫描图式的不同，简单扫描可以有线扫、依扫描图式的不同，简单扫描可以有线扫、扇扫、弧扫和径扫等扇扫、弧扫和径扫等n（（1 1）线扫）线扫：换能器作横向平移，它的线距均匀，视场的：换能器作横向平移，它的线距均匀，视场的横向尺寸由换能器移动距离所限制，纵向尺度由作用距离横向尺寸由换能器移动距离所限制，纵向尺度由作用距离所限制，如图所限制，如图14-1714-17（（1 1）所示。
所示 n（（2 2））扇扫扇扫：换能器在被检查目标的上面（直接接触型）或上方：换能器在被检查目标的上面（直接接触型）或上方（通过水路耦合）作摆动，它的声线不均匀，近距离处密度大，（通过水路耦合）作摆动，它的声线不均匀，近距离处密度大，远处疏松，如图远处疏松，如图14-1714-17（（2 2）所示这种扫描的特点是可以通过狭）所示这种扫描的特点是可以通过狭窄的窗孔检查待查的区域，如通过肋骨之间的间隙检查心脏窄的窗孔检查待查的区域，如通过肋骨之间的间隙检查心脏 n（（3 3））弧向扫弧向扫：它的声线分布与扇扫相反如图：它的声线分布与扇扫相反如图14-1714-17（（3 3）所示n2 2．．复合扫描复合扫描 它组合了两种或两种以上简单扫描的运动，如图它组合了两种或两种以上简单扫描的运动，如图14-1714-17（（5 5）所示 n（二）直接接触式与水路耦合式（二）直接接触式与水路耦合式n按探头与被查者的皮肤接触与否，即按耦合方式，扫描方按探头与被查者的皮肤接触与否，即按耦合方式，扫描方式可分为直接耦合式和水路耦合式两种式可分为直接耦合式和水路耦合式两种n1 1．直接接触式．直接接触式 超声波通过探头与人体皮肤间的胶状液超声波通过探头与人体皮肤间的胶状液体介质耦合层直接向人体入射。
它具有声程短、穿透深度体介质耦合层直接向人体入射它具有声程短、穿透深度可达最大的特点可取探头与皮肤可达最大的特点可取探头与皮肤垂直垂直的方向，可取比较的方向，可取比较有利的角度由于手持探头运用的灵活性，有时可以压下有利的角度由于手持探头运用的灵活性，有时可以压下皮肤，以避开一些有碍于声传播的结构（如肋骨）皮肤，以避开一些有碍于声传播的结构（如肋骨）n2 2．水路耦合式．水路耦合式 探头与皮肤之间用一定厚度的水或其他探头与皮肤之间用一定厚度的水或其他液体作耦合体，与皮肤接触处有透声膜液体作耦合体，与皮肤接触处有透声膜 n其特点是：其特点是：①①探头不与皮肤直接接触，因此换能探头不与皮肤直接接触，因此换能器大小不受限制，宜采用直径较大、聚焦稍强的器大小不受限制，宜采用直径较大、聚焦稍强的换能器，以提高分辨力；换能器，以提高分辨力；②②配合多元换能器，易配合多元换能器，易实现简单和复合扫描结合；实现简单和复合扫描结合；③③较容易实现自动化，较容易实现自动化，从而获得可重复的、与操作人员主观因素无关的从而获得可重复的、与操作人员主观因素无关的图像；图像；④④容易对人体表面弯曲得厉害的部位及直容易对人体表面弯曲得厉害的部位及直接接触不易耦合到的部位进行扫描。
图接接触不易耦合到的部位进行扫描图14-1814-18画出画出两种水路耦合式的应用例子：两种水路耦合式的应用例子：①①为手动线扫，用为手动线扫，用于眼科；于眼科；②②为机械扇扫，用于产科为机械扇扫，用于产科 n（三）机械扫描与电子扫描（三）机械扫描与电子扫描n超声诊断往往需要检测体内的一个区域的超声诊断往往需要检测体内的一个区域的切面，必须进行声束的移动扫描按声束切面，必须进行声束的移动扫描按声束扫描的方式主要有两种：探头振源移动而扫描的方式主要有两种：探头振源移动而使声束扫描运动的使声束扫描运动的机械扫描机械扫描；探头阵元不；探头阵元不动而使声束扫描运动的动而使声束扫描运动的电子扫描电子扫描 n1.1.机械扫描机械扫描n(1)(1)机械旋转式扫描器机械旋转式扫描器n探头安装在高速旋转轮上，径向发射超声束，形成探头安装在高速旋转轮上，径向发射超声束，形成扇形扫描；采用四个互差扇形扫描；采用四个互差9090度（或三个互差度（或三个互差120120度）度）性能相同的探头，安装在圆形转轮上，马达带动转性能相同的探头，安装在圆形转轮上，马达带动转动，各个探头交替工作，每旋转一周，声束对人体动，各个探头交替工作，每旋转一周，声束对人体进行四次（三次）扇形扫描，在荧光屏上获取四帧进行四次（三次）扇形扫描，在荧光屏上获取四帧（三帧）图像。
即要达到（三帧）图像即要达到3030帧帧/ /秒的扫描帧频，只秒的扫描帧频，只需探头每秒旋转需探头每秒旋转7.5s7.5s（（10s10s）即可 n(2)(2)机械摆动式扫描器机械摆动式扫描器n晶片绕着固定支点摆动，用电磁式电流计装置来晶片绕着固定支点摆动，用电磁式电流计装置来实现摆动，进行扇形扫描；晶片在一定角度往返实现摆动，进行扇形扫描；晶片在一定角度往返摆动（摆动（3030度～度～9090度之间）产生扇形超声扫描，形度之间）产生扇形超声扫描，形成一副从体表向深部的扇形散开的图像图像质成一副从体表向深部的扇形散开的图像图像质量较差，且振动时产生噪音，已趋于淘汰量较差，且振动时产生噪音，已趋于淘汰 n机械扇扫探头主要存在的不足之处，是机械扇扫探头主要存在的不足之处，是噪声大和噪声大和探头寿命短探头寿命短多数的机械扇扫探头寿命仅有数千多数的机械扇扫探头寿命仅有数千小时，对于这种结构而言，无论是技术、工艺或小时，对于这种结构而言，无论是技术、工艺或者材料都是十分难以解决的问题者材料都是十分难以解决的问题n目前机械扇扫探头的生产已越来越少，大有被电目前机械扇扫探头的生产已越来越少，大有被电子凸阵及相控阵扇扫探头取代的趋势。
子凸阵及相控阵扇扫探头取代的趋势 n2.2.电子线阵超声探头电子线阵超声探头n主要由主要由6 6部分组成：开关控制器、阻尼衬垫、换部分组成：开关控制器、阻尼衬垫、换能器阵列、匹配层、声透镜和外壳能器阵列、匹配层、声透镜和外壳开关控制器开关控制器外壳外壳阻尼衬垫阻尼衬垫换能器阵列换能器阵列 n(1)(1)开关控制器：用于控制探头中各阵元按一定组开关控制器：用于控制探头中各阵元按一定组合方式工作合方式工作n(2)(2)阻尼衬垫：用于产生阻尼，抑制振铃并消除反阻尼衬垫：用于产生阻尼，抑制振铃并消除反射干扰n(3)(3)换能器阵列：通常采用切割法制造工艺，即对换能器阵列：通常采用切割法制造工艺，即对一宽约一宽约10mm10mm，一定厚度的矩形压电晶体，通过计，一定厚度的矩形压电晶体，通过计算机程控顺序开槽，开槽宽度小于算机程控顺序开槽，开槽宽度小于0.1mm0.1mmn(4)(4)匹配层：用来实现探头与负载之间的匹配匹配层：用来实现探头与负载之间的匹配 n电子线阵形扫描器，由多个晶片组成，早期线阵电子线阵形扫描器，由多个晶片组成，早期线阵探头探头2020个晶片，目前达个晶片，目前达400400个晶片（每个晶片称一个晶片（每个晶片称一个阵元）组成多元线阵列，用电子开关按一定的个阵元）组成多元线阵列，用电子开关按一定的时序将激励脉冲电压顺序加到各阵元上，产生超时序将激励脉冲电压顺序加到各阵元上，产生超声脉冲发射并改变声束的位置和方向完成扫描，声脉冲发射并改变声束的位置和方向完成扫描，在两次脉冲发射之间接收回波经放大等处理，加在两次脉冲发射之间接收回波经放大等处理，加至显示器至显示器Z Z轴进行辉度调节显示，完成一幅断层图轴进行辉度调节显示，完成一幅断层图像。
像 n3.3.电子凸阵超声探头电子凸阵超声探头n结构与线阵探头相类似，只是阵元排列成凸形，结构与线阵探头相类似，只是阵元排列成凸形，但相同振元结构凸形探头的视野比线阵探头大但相同振元结构凸形探头的视野比线阵探头大n凸阵扫描器是介于线阵扫描和相控阵扫描间的扫凸阵扫描器是介于线阵扫描和相控阵扫描间的扫描器，将线阵晶片按弧形排列就构成了凸阵扫描描器，将线阵晶片按弧形排列就构成了凸阵扫描探头凸形探头易与人体表面严密接触，特别适探头凸形探头易与人体表面严密接触，特别适于做肋骨下、腹部以及其它探头难以扫查到的部于做肋骨下、腹部以及其它探头难以扫查到的部位扫描 n4.4.相控阵超声探头相控阵超声探头n晶片排在同一平面上组成线阵，通过控制线阵中晶片排在同一平面上组成线阵，通过控制线阵中每一个阵元激励信号的相位来控制该线阵波束的每一个阵元激励信号的相位来控制该线阵波束的偏转方向，实现用电子的方法控制线阵探头的扇偏转方向，实现用电子的方法控制线阵探头的扇形扫查，也称扇形扫描形扫查，也称扇形扫描n目前比较典型的是采用环阵相控扇形扫描器，把目前比较典型的是采用环阵相控扇形扫描器，把圆形晶片制成直径不同的环状同心圆，只要改变圆形晶片制成直径不同的环状同心圆，只要改变环状晶片的发射接收延迟时间，就可改变焦距。
环状晶片的发射接收延迟时间，就可改变焦距 n比机械扇形扫描声场特性好，具有电子相控阵扫比机械扇形扫描声场特性好，具有电子相控阵扫描动态聚焦的优点，回声图像的质量比机械扇形描动态聚焦的优点，回声图像的质量比机械扇形扫描和电子扇形扫描都优越扫描和电子扇形扫描都优越n还采用动态聚焦和可变孔径探头、动态频率扫描、还采用动态聚焦和可变孔径探头、动态频率扫描、超高密度多晶片探头、经直肠内探头、膀胱内探超高密度多晶片探头、经直肠内探头、膀胱内探头、经食道探头及内镜探头等，以提高图像质量头、经食道探头及内镜探头等，以提高图像质量 n（四）实时成像与非实时成像（四）实时成像与非实时成像n按成像的速度将扫描方式分为实时成像（动态成像）与非按成像的速度将扫描方式分为实时成像（动态成像）与非实时成像（静态成像）实时成像（静态成像）n1 1．实时成像．实时成像 实时地显示组织与器官的图像，这对于扫实时地显示组织与器官的图像，这对于扫描运动器官有重要意义例如检查心脏瓣膜或确定胎儿运描运动器官有重要意义例如检查心脏瓣膜或确定胎儿运动时，就要求有实时显像一般说它的成像帧频要在动时，就要求有实时显像一般说它的成像帧频要在2020帧帧/ /秒以上。
秒以上n2 2．非实时成像．非实时成像 帧频达不到一定的要求，只能显示静止帧频达不到一定的要求，只能显示静止结构的图像结构的图像 n（五）反射型成像与透射成像（五）反射型成像与透射成像n按工作模式不同，扫描方式为反射型成像和透射按工作模式不同，扫描方式为反射型成像和透射型成像如果将穿过界面继续前进的那部分声波型成像如果将穿过界面继续前进的那部分声波加以检测、处理与显像，则是透射型成像加以检测、处理与显像，则是透射型成像 n反射型成像用一个换能器兼作发射与接收，透射反射型成像用一个换能器兼作发射与接收，透射型成像需要两个换能器分别担任发射与接收型成像需要两个换能器分别担任发射与接收 第三节第三节 超声波束的聚焦、发射与控制超声波束的聚焦、发射与控制n一、对线阵探头实施多振元组合发射的原因一、对线阵探头实施多振元组合发射的原因n线阵探头换能器中单个振元的尺寸很小，则辐射线阵探头换能器中单个振元的尺寸很小，则辐射面积也就相应很小振元有效面积小，对声场特面积也就相应很小振元有效面积小，对声场特性造成极为不利的影响性造成极为不利的影响 n当矩形振元的边长小，由其波束发射角大，波束当矩形振元的边长小，由其波束发射角大，波束发散严重，波束指向性越差。
这势必影响仪器的发散严重，波束指向性越差这势必影响仪器的横向分辨力，从而导致反射能量减弱，使灵敏度横向分辨力，从而导致反射能量减弱，使灵敏度降低 点声源的超声场点声源的超声场对于单个振子，当对于单个振子，当它的尺寸极小时，它的尺寸极小时，可以将它看成是一可以将它看成是一个点声源，个点声源，一个点一个点一个点一个点声源发射球面波声源发射球面波声源发射球面波声源发射球面波 两个点声源两个点声源产生的超声场，是由两个子波叠加的产生的超声场，是由两个子波叠加的结果，其超声场呈一定的指向性分布形成声束，结果，其超声场呈一定的指向性分布形成声束，其指向性图案可见在能量集中的主瓣旁边还出现其指向性图案可见在能量集中的主瓣旁边还出现一些副瓣一些副瓣 圆形单晶片振源的超声场圆形单晶片振源的超声场圆形晶片处于发射状态时，就像一个往复振动的圆形晶片处于发射状态时，就像一个往复振动的活塞，常称为圆形活塞振源，是最基本的探头活塞，常称为圆形活塞振源，是最基本的探头圆形晶面声源由无限多个点声源组成，圆形晶面圆形晶面声源由无限多个点声源组成，圆形晶面各点为同相位、同速率的振动，声场中任一点的各点为同相位、同速率的振动，声场中任一点的声压是晶面所有点声源辐射叠加的结果。
声压是晶面所有点声源辐射叠加的结果 n第二、幅射面积小，对超声近场的影响第二、幅射面积小，对超声近场的影响n振元边长小，其近场区必然就短设计振元边长小，其近场区必然就短设计B B超仪器时，超仪器时，通常使近场区的长度等于探测距离，而近场区以通常使近场区的长度等于探测距离，而近场区以外，声束发散严重如果将探测距离延伸到近场外，声束发散严重如果将探测距离延伸到近场区以外的话，则分辨力和灵敏度都会显著下降区以外的话，则分辨力和灵敏度都会显著下降n由上述两点可知，振元尺寸小，波束幅面积就小由上述两点可知，振元尺寸小，波束幅面积就小幅射面积小既使扩散角增大，又使近场区变短，幅射面积小既使扩散角增大，又使近场区变短，从而导致分辨力和灵敏度指标的降低从而导致分辨力和灵敏度指标的降低 n为克服上述缺点，采用多振元组合发射，就是一为克服上述缺点，采用多振元组合发射，就是一个很好的办法所谓多振元组合发射，就是将若个很好的办法所谓多振元组合发射，就是将若干个矩形振元组合成一个阵，每次发射时对阵内干个矩形振元组合成一个阵，每次发射时对阵内各振元同时激励由于多阵元组合发射，等效于各振元同时激励由于多阵元组合发射，等效于单个振元的宽度加大。
使波束的近场区增加，也单个振元的宽度加大使波束的近场区增加，也使远长区的分辨力和灵敏度也得到一定程度的改使远长区的分辨力和灵敏度也得到一定程度的改善另外，也便于对波束的电子聚焦和多点动态善另外，也便于对波束的电子聚焦和多点动态聚焦，从而改善整个探测深度范围内的分辨力和聚焦，从而改善整个探测深度范围内的分辨力和图像清晰度这就是对线阵探头实施多振元组合图像清晰度这就是对线阵探头实施多振元组合发射的原因发射的原因 n二、超声波束的扫描二、超声波束的扫描n选用线阵各振元不同的工作次序和方式，会直接影响成像选用线阵各振元不同的工作次序和方式，会直接影响成像质量由于振元不同顺序的分组激励，也就形成不同的发质量由于振元不同顺序的分组激励，也就形成不同的发射束扫描射束扫描n（一）组合顺序扫描（一）组合顺序扫描 n如图如图14-2214-22所示，设总振元数为所示，设总振元数为n n，子振元数为，子振元数为m m( (设设m m=4)=4)，，则激励顺序为：则激励顺序为：1~41~4，，2~52~5，，3~63~6，，4~7……4~7……n由图可见，顺序扫描是用电子开关顺序切换方式，将相邻由图可见，顺序扫描是用电子开关顺序切换方式，将相邻m m个振元构成一个组合，接入发射个振元构成一个组合，接入发射/ /接收电路的振子，使之接收电路的振子，使之分时组合轮流工作，产生合成超声波束发射并接收。
分时组合轮流工作，产生合成超声波束发射并接收 n 这种顺序扫描方法最简单，虽然它也使等效孔径加这种顺序扫描方法最简单，虽然它也使等效孔径加大，波束变窄，分辨力有所提高，但从表大，波束变窄，分辨力有所提高，但从表14-514-5可知，可知，此种扫描声束的线距等于振元间距，则图像质量不此种扫描声束的线距等于振元间距，则图像质量不高 （二）组合间隔扫描（二）组合间隔扫描要提高图像质量，必须缩小声束的线距在讨论组合顺序要提高图像质量，必须缩小声束的线距在讨论组合顺序扫描时可以得到一种启发：改变振元组合方式是否可以减扫描时可以得到一种启发：改变振元组合方式是否可以减小声束间的线距呢？回答是肯定的下述的间隔扫描只不小声束间的线距呢？回答是肯定的下述的间隔扫描只不过对顺序扫描的一种改进，间隔扫描又分为过对顺序扫描的一种改进，间隔扫描又分为d d/2/2间隔扫描间隔扫描和和d d/4/4间隔扫描两种间隔扫描两种1 1．．d d/2/2间隔扫描间隔扫描 设总振元数为设总振元数为n n，子振元组合分为两组：，子振元组合分为两组：一组为一组为m m，一组为，一组为m m+1+1对其分组间隔激励对其分组间隔激励。
图14-2314-23（（1 1））中，中，m m=5=5，，m m+1=6+1=6，分组激励次序为，分组激励次序为1~51~5，，1~61~6，，2~72~7，，3~73~7，，…………这时可见声束间距为这时可见声束间距为d d/2 /2 n2 2．．d d/4/4间隔扫描间隔扫描 若要进一步的提高图像的清晰度，可采若要进一步的提高图像的清晰度，可采用用d d/4/4间隔扫描，如图间隔扫描，如图14-2314-23（（2 2）所示这种扫描方式与）所示这种扫描方式与组合顺序方式相比较，其线密度提高了组合顺序方式相比较，其线密度提高了4 4倍，见表倍，见表14-714-7因此图像质量得到进一步的改善其缺点是，由于每次发因此图像质量得到进一步的改善其缺点是，由于每次发射和接收振元的分组并不一定相同，因此收发控制电路就射和接收振元的分组并不一定相同，因此收发控制电路就相对复杂些相对复杂些 n（三）微角扫描（三）微角扫描n微角扫描与普通电视所用的扫描方式有些类似，也就是将微角扫描与普通电视所用的扫描方式有些类似，也就是将一幅图像分奇（一幅图像分奇（1 1）、偶（）、偶（2 2）两场进行扫描。
微角扫描的）两场进行扫描微角扫描的奇数场按顺序扫描方式进行，所不同的是要通过相位控制，奇数场按顺序扫描方式进行，所不同的是要通过相位控制，使扫描束相对于中心线有一微小的偏角使扫描束相对于中心线有一微小的偏角+ +αα，这样就可得，这样就可得到到N N条偏角为条偏角为+ +αα的扫描线；偶数场也按顺序扫描方式进行，的扫描线；偶数场也按顺序扫描方式进行，通过相位控制，使扫描束相对于中心线有一微小偏角通过相位控制，使扫描束相对于中心线有一微小偏角- -αα，同样得到，同样得到N N条偏角为条偏角为- -αα的扫描线这样两场扫描共得到的扫描线这样两场扫描共得到2 2N N条扫描线条扫描线 n三、声束的聚焦三、声束的聚焦n要提高超声探测器的灵敏度和分辨力，除了对线阵探头实施要提高超声探测器的灵敏度和分辨力，除了对线阵探头实施多振元组合发射之外，还需将探头发射的超声束在一定的深多振元组合发射之外，还需将探头发射的超声束在一定的深度范围内汇聚收敛，使之增强波束的穿透力和回波强度度范围内汇聚收敛，使之增强波束的穿透力和回波强度n声束聚焦通常分为两类：声学聚焦和电子聚焦声学聚焦又声束聚焦通常分为两类：声学聚焦和电子聚焦。
声学聚焦又分为振元声透镜聚焦和平凸形声透镜聚焦；而电子聚焦又分分为振元声透镜聚焦和平凸形声透镜聚焦；而电子聚焦又分为发射电子聚焦和动态电子聚焦到底采用何种聚焦方式，为发射电子聚焦和动态电子聚焦到底采用何种聚焦方式，视不同的应用场合而定有些场合仅采用一种聚焦就满足了视不同的应用场合而定有些场合仅采用一种聚焦就满足了要求，有的场合同时用两种聚焦例如，线阵探头通常在短要求，有的场合同时用两种聚焦例如，线阵探头通常在短轴方向采用声学聚焦，而在长轴方向采用了电子聚焦轴方向采用声学聚焦，而在长轴方向采用了电子聚焦 n（一）声学聚焦（一）声学聚焦n声学聚焦与光学聚焦的基本原理相似光学聚焦要用透镜，声学聚焦与光学聚焦的基本原理相似光学聚焦要用透镜，声学聚焦用声透镜声透镜是利用声波经过声速不同的介声学聚焦用声透镜声透镜是利用声波经过声速不同的介质时会产生折射的原理而制成的聚焦元件设声透镜的声质时会产生折射的原理而制成的聚焦元件设声透镜的声速度为速度为c c1 1，人体声速度为，人体声速度为c c2 2，从声学原理分析可知，当，从声学原理分析可知，当c c1/1/c c2﹥12﹥1时，声透镜要做成凹形才能使波束收敛。
图时，声透镜要做成凹形才能使波束收敛图14-14-2626就是由就是由c c1/1/c c2﹥12﹥1这个条件而制成的振元声透镜当这个条件而制成的振元声透镜当c c1/1/c c2﹤12﹤1声透镜要做成凸形才能起聚焦作用，图声透镜要做成凸形才能起聚焦作用，图14-2714-27就就是用平凸形声透镜获得的聚焦是用平凸形声透镜获得的聚焦 n声透镜中心部位的厚度应为入射到透镜材料中的超声波波长声透镜中心部位的厚度应为入射到透镜材料中的超声波波长λλ的的λλ/2/2的整数倍，以保证最大透射为了减小超声波在材的整数倍，以保证最大透射为了减小超声波在材料中的传输损耗，透镜应尽可能做得薄些，即取一个料中的传输损耗，透镜应尽可能做得薄些，即取一个λλ/2/2n（二）电子聚焦（二）电子聚焦n从上述可知，声束聚焦其焦距是固定不变的，当探测不同深从上述可知，声束聚焦其焦距是固定不变的，当探测不同深度的目标时，则必须更换不同焦距的探头我们这里所讲的度的目标时，则必须更换不同焦距的探头我们这里所讲的电子聚焦，实质是对各振元采用延时激励，即使每一激励脉电子聚焦，实质是对各振元采用延时激励，即使每一激励脉冲，经不同的延时后到达各阵元，使得这些阵元发射的声场冲，经不同的延时后到达各阵元，使得这些阵元发射的声场在某个既定的区域内，因相位相同产生相长干涉，而在另一在某个既定的区域内，因相位相同产生相长干涉，而在另一区域内产生相消干涉，其关键是使各阵元发射的超声波相位区域内产生相消干涉，其关键是使各阵元发射的超声波相位在焦点处相等（波程相等）会聚在一个区域，换能器辐射的在焦点处相等（波程相等）会聚在一个区域，换能器辐射的波阵面等效一个凹面发射源，如图波阵面等效一个凹面发射源，如图14-2814-28所示。
所示 n电子聚焦的焦距长短，取决于被激励的阵元数目、激励脉电子聚焦的焦距长短，取决于被激励的阵元数目、激励脉冲的延迟时间以及换能器的工作频率和间隔距离等通常冲的延迟时间以及换能器的工作频率和间隔距离等通常焦距越长，被激励的阵元越多，延迟时间亦增加焦距越长，被激励的阵元越多，延迟时间亦增加n（四）动态电子聚焦（四）动态电子聚焦n为了在整个探测深度的范围内波束都能良好的会聚，则必为了在整个探测深度的范围内波束都能良好的会聚，则必须使发射波的焦距可变，这就是所谓的动态电子聚焦由须使发射波的焦距可变，这就是所谓的动态电子聚焦由于发射波的焦距是随发射激励脉冲的不同延时而改变，因于发射波的焦距是随发射激励脉冲的不同延时而改变，因此概略地说，改变激励脉冲的延时，就可调节焦距，从而此概略地说，改变激励脉冲的延时，就可调节焦距，从而获得动态电子聚焦获得动态电子聚焦动态电子聚焦又可分为等速动态电子动态电子聚焦又可分为等速动态电子聚焦和全深度分段动态电子聚焦聚焦和全深度分段动态电子聚焦 等声速电子聚焦的实现方法是：通过计算机控制，以一定等声速电子聚焦的实现方法是：通过计算机控制，以一定的速率改变发射和接收的延迟时间，使焦点随发射波和接的速率改变发射和接收的延迟时间，使焦点随发射波和接收同步移动，使整个探测深度的所有位置，都有良好的横收同步移动，使整个探测深度的所有位置，都有良好的横向分辨力。
显然，这种聚焦方式最为理想但由于焦点的向分辨力显然，这种聚焦方式最为理想但由于焦点的移动速度快，延时分级细，延时精度高，故电路设计带来移动速度快，延时分级细，延时精度高，故电路设计带来更高的要求目前一种较为简单实用的方法，是全深度分更高的要求目前一种较为简单实用的方法，是全深度分段动态电子聚焦，如图段动态电子聚焦，如图14-3214-32所示下面就讨论这种聚焦所示下面就讨论这种聚焦方式 n所谓全深度分段动态电子聚焦，就是将所要探测的深度划所谓全深度分段动态电子聚焦，就是将所要探测的深度划分成若干段图分成若干段图14-3214-32中分四段：近场（中分四段：近场（N N）、中场（）、中场（M M）、）、远场远场1 1（（F1F1）、远场）、远场2 2（（F2F2）这四个焦距拟由聚焦延迟时）这四个焦距拟由聚焦延迟时间关系和传播媒介质中声速所确定工作时按近场、中场、间关系和传播媒介质中声速所确定工作时按近场、中场、远场远场1 1、远场、远场2 2等顺序发射，而将每次与发射对应的回声信等顺序发射，而将每次与发射对应的回声信号经号经A/DA/D转换后以数据的形式送往计算机的数据存贮器，转换后以数据的形式送往计算机的数据存贮器，程序根据每次发射的焦距数据和相应段的回声数据按一定程序根据每次发射的焦距数据和相应段的回声数据按一定的方式处理后，便可获得一行在不同探测深度有较高分辨的方式处理后，便可获得一行在不同探测深度有较高分辨力的合成信息，将其读出并以亮度调制方式显示在一条扫力的合成信息，将其读出并以亮度调制方式显示在一条扫描线上，这就是全深度分段动态电子聚焦的原理。
描线上，这就是全深度分段动态电子聚焦的原理 第四节第四节 超声诊断仪超声诊断仪l一一.A.A型超声诊断仪型超声诊断仪l1.1.基本工作原理基本工作原理l利用脉冲回波成像技利用脉冲回波成像技术l正常正常组织与病与病变组织的声阻抗不同，有可能形成异的声阻抗不同，有可能形成异常的界面声波反射，常的界面声波反射，检测这种异常回波就可区分正种异常回波就可区分正常常组织与病灶l超声回波超声回波检测主要是主要是测量声量声压( (声振幅声振幅) )，探，探头是是对声声压敏感的元件敏感的元件 A A型超声结构原理方框图型超声结构原理方框图 l脉冲发生器产生按指数衰减、峰值为几百伏的激励脉冲发生器产生按指数衰减、峰值为几百伏的激励电压加到探头上接收放大器将人体超声回波转换电压加到探头上接收放大器将人体超声回波转换成电信号，进行放大、波形处理后送到显示器和垂成电信号，进行放大、波形处理后送到显示器和垂直偏转板上直偏转板上l接收回波信号的接收回波信号的振幅振幅在显示器的在显示器的垂直轴（垂直轴（y y轴）轴）上上标出，而在标出，而在水平扫描的时间基线上水平扫描的时间基线上可以转换成相对可以转换成相对应的应的穿透深度（穿透深度（x x轴）轴）。
时基发生器产生一个随时时基发生器产生一个随时间作线性变化的锯齿波扫描电压加到显示器的水平间作线性变化的锯齿波扫描电压加到显示器的水平偏转板上，显示出时间扫描基线回波信号加到垂偏转板上，显示出时间扫描基线回波信号加到垂直偏转板上，同时被基线所展示，得到直偏转板上，同时被基线所展示，得到A A型显示 l二二.B.B型超声诊断仪型超声诊断仪l1.1.基本工作原理基本工作原理lB B超将超将A A超的幅度调制显示改为超的幅度调制显示改为亮度调制显示亮度调制显示，即将，即将放大后的回波脉冲电信号送到显示器的阴极放大后的回波脉冲电信号送到显示器的阴极( (控制控制栅上栅上) )，使，使显示的亮度随着回波信号的大小变化显示的亮度随着回波信号的大小变化lB B超的时基深度扫描一般加在显示器垂直方向上，超的时基深度扫描一般加在显示器垂直方向上，使声束扫查受检体的过程与在显示器水平方向上的使声束扫查受检体的过程与在显示器水平方向上的位移扫描相对应，构成切面显示图像；位移扫描相对应，构成切面显示图像； l2.2.工作过程工作过程l探头每发射一个超声脉冲后处于接收状态，接收回波后将探头每发射一个超声脉冲后处于接收状态，接收回波后将回波的声压转变成电信号，经过放大、检波、滤波以及时回波的声压转变成电信号，经过放大、检波、滤波以及时间增益补偿等处理，再将电信号的幅度值转换成亮度在显间增益补偿等处理，再将电信号的幅度值转换成亮度在显示器上显示。
示器上显示l超声束通过组织时，经过几个反射层，在显示器上有几个超声束通过组织时，经过几个反射层，在显示器上有几个亮点的显示群体形成超声探头在体表移动时，亮点的显示群体形成超声探头在体表移动时，每改变一每改变一次探测部位就可以得到一条扫描亮点线次探测部位就可以得到一条扫描亮点线( (扫描线扫描线) )若干个探测部位形成了若干条扫描线，所有探测部位形成的扫描探测部位形成了若干条扫描线，所有探测部位形成的扫描线同时在显示器上显示出来构成一幅断层图像线同时在显示器上显示出来构成一幅断层图像 B B型型超超声声诊诊断断仪仪扫扫描描示示意意图图 lB B型显示是将回波信号加在显示器的型显示是将回波信号加在显示器的Z Z轴轴( (阴极阴极) )上上进行亮度调制，回波越强光点越亮进行亮度调制，回波越强光点越亮lB B超扫描中，超扫描中，回波信号加在显示器的调灰板回波信号加在显示器的调灰板(Z(Z轴轴) )上形成光点，光点辉度上形成光点，光点辉度( (灰阶灰阶) )与回波幅度存在函与回波幅度存在函数关系数关系代表不同回波幅度的灰阶点，按其回声代表不同回波幅度的灰阶点，按其回声源的空间位置，显示在与声束扫查线对应的显示源的空间位置，显示在与声束扫查线对应的显示扫描线上，扫描线上，X X轴反映组织的深度。
轴反映组织的深度Y Y轴表示声束在轴表示声束在扫查方向上的位置扫查方向上的位置 B B型超声诊断仪结构框图型超声诊断仪结构框图 l三三.M.M型超声诊断仪型超声诊断仪l1.1.基本工作原理基本工作原理lM M超也称超也称时间- -运运动型超声型超声诊断断仪，基本原理是，基本原理是利利用脉冲回波成像技用脉冲回波成像技术l是是A A型和型和B B型的混合型的混合显示型，象在示型，象在A A超中那超中那样接收接收回回波振幅波振幅，然后加到，然后加到显示器示器Z Z轴，，进行行亮度亮度调制制，同，同时将代表探将代表探查深度的深度的时间扫描描电压加到加到显示器示器Y Y 轴上，上， Y Y 轴表示表示脏器的深度器的深度，， X X轴加上一个慢加上一个慢扫描描电压，，电路路产生的生的锯齿波信号在波信号在X X轴上形成上形成时间扫描描 M M型超声诊断仪结构框图型超声诊断仪结构框图 l发射的超声信号经组织界面反射回来信号经接收发射的超声信号经组织界面反射回来信号经接收放大器放大处理后形成亮度调制电压加到显示器放大器放大处理后形成亮度调制电压加到显示器Z Z轴深度扫描电路输出一个表示距离的锯齿波，轴。
深度扫描电路输出一个表示距离的锯齿波，加在显示器加在显示器X X轴偏转板上，显示器上显示出一条按轴偏转板上，显示器上显示出一条按距离分布的光点群距离分布的光点群l曲线起伏幅度反映出反射界面在运动中所通过的曲线起伏幅度反映出反射界面在运动中所通过的距离大小，曲线斜率反映出反射界面运动速度的距离大小，曲线斜率反映出反射界面运动速度的大小大小 探头的声束通过心脏时，可得心脏内各组织探头的声束通过心脏时，可得心脏内各组织( (心壁、心壁、瓣膜瓣膜) )到体表的距离随时间变化的曲线到体表的距离随时间变化的曲线( (回波光迹回波光迹) )，，即即超声心动图超声心动图M型曲线 n四四. .超声多普勒成像仪超声多普勒成像仪n( (一一) )多普勒效应多普勒效应n18421842年，奥地利物理学家多普勒发现并研究了声年，奥地利物理学家多普勒发现并研究了声波的波的““频移频移””现象，被命名为多普勒效应现象，被命名为多普勒效应n定义：定义：当声源以固定的频率发出声波探查移动的当声源以固定的频率发出声波探查移动的界面时，反射声波频率与入射声波频率出现差异：界面时，反射声波频率与入射声波频率出现差异：界面朝向声源运动时反射声波频率增加，背离声界面朝向声源运动时反射声波频率增加，背离声源运动时反射声波频率降低。
这种现象称多普勒源运动时反射声波频率降低这种现象称多普勒效应 超声多普勒效应示意图超声多普勒效应示意图(1)V=0(1)V=0，，f=ff=f0 0 (2)V>0 (2)V>0，，f>ff>f0 0 (3)V<0 (3)V<0，，f
而血液中的红率随被测物体波移动速率而改变而血液中的红细胞正是这种移动的反射物，当超声波束穿过流细胞正是这种移动的反射物，当超声波束穿过流动的血液时，其频率将随血流速度而改变，这样动的血液时，其频率将随血流速度而改变，这样就可以对血流的方向、速度进行评价就可以对血流的方向、速度进行评价 n血红细胞为扁平的圆盘状，中心厚度血红细胞为扁平的圆盘状，中心厚度1.0±0.8μm1.0±0.8μm，，边缘稍厚，为边缘稍厚，为2.4±0.12.4±0.1μμm m，直径，直径8.5±0.48.5±0.4μμm m红细胞是很好的散射源，部分散射即后向性散射被探细胞是很好的散射源，部分散射即后向性散射被探头接收，产生多普勒效应头接收，产生多普勒效应n一般认为，在人体内血红细胞的移动速度就是血流一般认为，在人体内血红细胞的移动速度就是血流速度所以，测量由红细胞运动产生的多普勒频移速度所以，测量由红细胞运动产生的多普勒频移可以获得血流速度，以评价血管内血流运动的状况可以获得血流速度，以评价血管内血流运动的状况 n到到2020世纪世纪6060－－7070年代，医学家们利用多普勒超声年代，医学家们利用多普勒超声技术探测到了母体中的胎儿，进而又可以明确地技术探测到了母体中的胎儿，进而又可以明确地诊断出人的心脏是否发生了室间隔缺损和房间隔诊断出人的心脏是否发生了室间隔缺损和房间隔缺损。
而二维超声与多普勒技术互相结合后，又缺损而二维超声与多普勒技术互相结合后，又为心脏瓣膜狭窄、关闭不全和分流性疾病的诊断为心脏瓣膜狭窄、关闭不全和分流性疾病的诊断提供了更有价值的帮助提供了更有价值的帮助 n 由于频谱多普勒只能观察血流的方向和速度，所由于频谱多普勒只能观察血流的方向和速度，所以直观地显示血流状态成了研究的热点以直观地显示血流状态成了研究的热点 n2020世纪世纪8080年代，年代，彩色多普勒血流成像彩色多普勒血流成像的研究获得巨大成功，的研究获得巨大成功，采用彩色编码的方法就可以直观形象地显示心腔内血流的采用彩色编码的方法就可以直观形象地显示心腔内血流的方向、速度、范围，观察有无血流紊乱和异常通道等，以方向、速度、范围，观察有无血流紊乱和异常通道等，以探查心脏、大血管正常与否，并可取得满意的诊断效果，探查心脏、大血管正常与否，并可取得满意的诊断效果，且不会给被检者带来损伤和痛苦这是心血管疾病检查方且不会给被检者带来损伤和痛苦这是心血管疾病检查方法中，具有重大意义的进步法中，具有重大意义的进步n此后的此后的9090年代，又出现了组织多普勒成像技术，它不同于年代，又出现了组织多普勒成像技术，它不同于血流多普勒的是，可以对心肌的结构功能进行分析，同时血流多普勒的是，可以对心肌的结构功能进行分析，同时期还出现了期还出现了彩色能量多普勒彩色能量多普勒，提高了检测血流的灵敏性，提高了检测血流的灵敏性 。
超声多普勒系统结构框图 n( (二二) )连续波式超声多普勒成像仪连续波式超声多普勒成像仪n工作方式：工作方式：n连续式多普勒超声仪是由振荡器发出高频连续振连续式多普勒超声仪是由振荡器发出高频连续振荡，送至双片探头中的一片，被激励的晶片发出荡，送至双片探头中的一片，被激励的晶片发出连续超声连续超声的n遇到活动目标（如红细胞），反射回来的超声已遇到活动目标（如红细胞），反射回来的超声已是改变了频率的连续超声，它被双片探头的另一是改变了频率的连续超声，它被双片探头的另一片所接收并转为电信号片所接收并转为电信号 n此信号与仪器的高频振荡器产生的信号混频以后，此信号与仪器的高频振荡器产生的信号混频以后，经高频放大器放大，然后解调取出差频信号此经高频放大器放大，然后解调取出差频信号此差频信号含有活动目标速度的信息差频信号含有活动目标速度的信息n由于处理和显示方式不同，连续式多普勒仪可分由于处理和显示方式不同，连续式多普勒仪可分为为监听式、相位式、指向式和超声多普勒显像仪监听式、相位式、指向式和超声多普勒显像仪等n最简单的多普勒显像系统由连续波多普勒血流检最简单的多普勒显像系统由连续波多普勒血流检测器、存贮监视器与探头位置定位器组成。
测器、存贮监视器与探头位置定位器组成 n定位器用机械法与血流检测探头结合，并将信号定位器用机械法与血流检测探头结合，并将信号传递至存贮监视器，在示波屏上显示出与探头位传递至存贮监视器，在示波屏上显示出与探头位置相关的一个光点当来自探头的超声束贯穿一置相关的一个光点当来自探头的超声束贯穿一条血管时，血流检测器产生一个信号至监视器并条血管时，血流检测器产生一个信号至监视器并在示波屏上增辉及存贮在示波屏上增辉及存贮n连续波多普勒由于采用两个（或两组）晶片，由连续波多普勒由于采用两个（或两组）晶片，由其中一组连续地发射超声，而由另一组连续地接其中一组连续地发射超声，而由另一组连续地接收回波它具有很高的速度分辨力，能够检测到收回波它具有很高的速度分辨力，能够检测到很高速的血流，这是它的主要的优点而其最主很高速的血流，这是它的主要的优点而其最主要的缺点是缺乏距离分辨能力要的缺点是缺乏距离分辨能力 连续波多普勒超声仪系统框图连续波多普勒超声仪系统框图 n( (三三) )脉冲波式超声多普勒血流成像仪脉冲波式超声多普勒血流成像仪n工作方式：工作方式：n脉冲式多普勒超声仪发射的是脉冲式多普勒超声仪发射的是脉冲波脉冲波，每秒发射，每秒发射超声脉冲的个数称脉冲重复频率（超声脉冲的个数称脉冲重复频率（PRFPRF），一般为），一般为5 5～～10kHz10kHz。
目前常用的距离选通式脉冲多普勒超目前常用的距离选通式脉冲多普勒超声仪由换能器、高频脉冲发生器、主控振荡器、声仪由换能器、高频脉冲发生器、主控振荡器、分频器、取样脉冲发生器、接收放大器、鉴相器、分频器、取样脉冲发生器、接收放大器、鉴相器、低通滤波器和低通滤波器和f-vf-v变换器等部件组成变换器等部件组成 n换能器（探头）采用换能器（探头）采用发、收分开型发、收分开型，发射压电晶，发射压电晶体受持续时间极短的高频脉冲激励，发射超声脉体受持续时间极短的高频脉冲激励，发射超声脉冲接收压电晶体收到由红细胞后散射的高频回冲接收压电晶体收到由红细胞后散射的高频回波，经放大后输入鉴相器进行解调，低通滤波器波，经放大后输入鉴相器进行解调，低通滤波器滤去高载波，让不同深度的多普勒回波信号通过滤去高载波，让不同深度的多普勒回波信号通过调节取样脉冲与高频发射脉冲之间的延迟时间，调节取样脉冲与高频发射脉冲之间的延迟时间，就可以对来自某一深度的回波信号进行选通取样，就可以对来自某一深度的回波信号进行选通取样，从而检测到那一深度血管中的血流从而检测到那一深度血管中的血流 n脉冲波多普勒是由同一个（或一组）晶片发射并脉冲波多普勒是由同一个（或一组）晶片发射并接收超声波的。
它用较少的时间发射，而用更多接收超声波的它用较少的时间发射，而用更多的时间接收由于采用深度选通（或距离选通）的时间接收由于采用深度选通（或距离选通）技术，可进行定点血流测定，因而具有很高的距技术，可进行定点血流测定，因而具有很高的距离分辨力，也可对喧点血流的性质做出准确的分离分辨力，也可对喧点血流的性质做出准确的分析由于脉冲波多普勒的最大显示频率受到脉冲析由于脉冲波多普勒的最大显示频率受到脉冲重复频率的限制，在检测高速血流时容易出现混重复频率的限制，在检测高速血流时容易出现混叠这对像二尖瓣狭窄、主动脉瓣狭窄等这类疾叠这对像二尖瓣狭窄、主动脉瓣狭窄等这类疾病的检查十分不利病的检查十分不利 脉冲多普勒显像仪工作框图脉冲多普勒显像仪工作框图 nD D型超声显示技术：型超声显示技术：n1.1.音频技术音频技术n人体血管内血流速度一般每秒为数十人体血管内血流速度一般每秒为数十cmcm，最高达数，最高达数m m，使，使用的超声波频率一般用的超声波频率一般2.52.5～～5MHz5MHz，产生的频移从数百赫到，产生的频移从数百赫到数千赫这样频率的声波经仪器放大后送到扬声器，产数千赫这样频率的声波经仪器放大后送到扬声器，产生人耳可以听到的多普勒血流声。
生人耳可以听到的多普勒血流声n通通常常，，仪仪器器内内设设有有两两个个扬扬声声器器，，朝朝向向探探头头的的血血流流f fD D为为正正值值，，在在一一个个扬扬声声器器里里放放出出来来；；背背离离探探头头的的血血流流f fD D为为负负值值，，由另一个扬声器里放出来由另一个扬声器里放出来 n音频信号可反映血流的性质音调的高低反映了音频信号可反映血流的性质音调的高低反映了f fD D的大小，而声音的响亮度反映了产生的大小，而声音的响亮度反映了产生f fD D的红细胞的红细胞数量的多少高速血流产生高调尖锐的声音，低数量的多少高速血流产生高调尖锐的声音，低速血流产生低调沉闷的声音瓣膜、管壁和室壁速血流产生低调沉闷的声音瓣膜、管壁和室壁运动产生频移低而响亮的声音；取样容积内流速运动产生频移低而响亮的声音；取样容积内流速分布均匀时，频率分布窄，产生单一的声音，流分布均匀时，频率分布窄，产生单一的声音，流速分布不均匀时产生嘈杂的声音；湍流产生粗糙速分布不均匀时产生嘈杂的声音；湍流产生粗糙的噪音动脉血流产生典型的有节奏的声音，静的噪音动脉血流产生典型的有节奏的声音，静脉血流产生吹风样声音脉血流产生吹风样声音。
n2.2.频谱显示频谱显示n频谱显示是多普勒频移重要的显示方式在频谱显示中，频谱显示是多普勒频移重要的显示方式在频谱显示中，纵坐标表示频移大小纵坐标表示频移大小，代表血流速度的大小，单位为，代表血流速度的大小，单位为m m／／s s或或cm/scm/s；；横坐标表示频移时间横坐标表示频移时间，代表血流发生的时间和血，代表血流发生的时间和血流持续的时间，单位为秒；同时横坐标线又称零位线或基流持续的时间，单位为秒；同时横坐标线又称零位线或基线，表示频移方向；线，表示频移方向；n血流方向朝向探头时血流方向朝向探头时f fD D为正值，频谱在零位线以上显示，为正值，频谱在零位线以上显示，血流方向背离探头时血流方向背离探头时f fD D为负值，频谱在零位线以下显示为负值，频谱在零位线以下显示 n频谱亮度表示信号振幅，取决于取样容积内具有相频谱亮度表示信号振幅，取决于取样容积内具有相同流速的血红细胞数量，速度相同的红细胞数量越同流速的血红细胞数量，速度相同的红细胞数量越多，反向散射信号的强度就越大，频谱显示就越亮，多，反向散射信号的强度就越大，频谱显示就越亮，反之，反向散射信号的强度就越小，频谱显示就越反之，反向散射信号的强度就越小，频谱显示就越淡。
淡股动脉多普勒频谱股动脉多普勒频谱 n( (四四) )彩色多普勒血流成像仪彩色多普勒血流成像仪n1.1.工作方式工作方式n彩色多普勒血流仪与脉冲波和连续波多普勒一样，彩色多普勒血流仪与脉冲波和连续波多普勒一样，也是利用红细胞与超声波之间的多普勒效应实现也是利用红细胞与超声波之间的多普勒效应实现显像的彩色多普勒血流仪包括二维超声显像系显像的彩色多普勒血流仪包括二维超声显像系统（统（B B超）、脉冲多普勒（一维多普勒）血流分析超）、脉冲多普勒（一维多普勒）血流分析系统、连续波多普勒血流测量系统和彩色多普勒系统、连续波多普勒血流测量系统和彩色多普勒（二维多普勒）血流显像系统二维多普勒）血流显像系统 n由于每次取样都包含了许多个红细胞所产生的多由于每次取样都包含了许多个红细胞所产生的多普勒血流信息，因此经自相关检测后得到的是多普勒血流信息，因此经自相关检测后得到的是多个血流速度的混合信号把自相关检测结果送入个血流速度的混合信号把自相关检测结果送入速度计算器和方差计算器求得平均速度，连同经速度计算器和方差计算器求得平均速度，连同经FFTFFT处理后的血流频谱信息及二维图像信息一起存处理后的血流频谱信息及二维图像信息一起存放在数字扫描转换器（放在数字扫描转换器（DSCDSC）中。
最后，根据血流）中最后，根据血流的方向和速度大小，由彩色处理器对血流资料作的方向和速度大小，由彩色处理器对血流资料作为伪彩色编码，送彩色显示器显示，从而完成彩为伪彩色编码，送彩色显示器显示，从而完成彩色多普勒血流显像色多普勒血流显像 n2.2.彩色多普勒的特点彩色多普勒的特点n彩色多普勒又称二维多普勒，它把所得的血流信彩色多普勒又称二维多普勒，它把所得的血流信息经相位检测、自相关处理、彩色灰阶编码，把息经相位检测、自相关处理、彩色灰阶编码，把平均血流速度资料以彩色显示，并将其组合，叠平均血流速度资料以彩色显示，并将其组合，叠加显示在加显示在B B型灰阶图像上它较直观地显示血流，型灰阶图像上它较直观地显示血流，对血流的性质和流速在心脏、血管内的分布较脉对血流的性质和流速在心脏、血管内的分布较脉冲多普勒更快、更直观地显示对左向右分流血冲多普勒更快、更直观地显示对左向右分流血流以及瓣口返流血流的显示有独到的优越性流以及瓣口返流血流的显示有独到的优越性 n3.3.彩色血流显示彩色血流显示n血流方向显示血流方向显示：朝向探头方向流来的血流用红色：朝向探头方向流来的血流用红色表示，远离探头运动的血流用表示，远离探头运动的血流用蓝色蓝色表示。
表示n分散分散(血流的紊乱情况血流的紊乱情况)用用绿色绿色表示，表示，当一个采样点当一个采样点中的红细胞移动速度、方向皆不相同时，这种血中的红细胞移动速度、方向皆不相同时，这种血流为流为湍流湍流，这时血流处于乱流状态以其辉度强，这时血流处于乱流状态以其辉度强弱表示湍流的程度，湍流较轻者绿色暗淡，程度弱表示湍流的程度，湍流较轻者绿色暗淡，程度严重者绿色鲜亮严重者绿色鲜亮正向湍流表现为黄色，反向湍正向湍流表现为黄色，反向湍流表现为青色流表现为青色 n注意，当血流速度过高时，即相差超过注意，当血流速度过高时，即相差超过180180度，彩度，彩色将发生突然翻转，由红色变为蓝色，这种现象色将发生突然翻转，由红色变为蓝色，这种现象称为彩色多普勒血流显示中的混叠现象，会造成称为彩色多普勒血流显示中的混叠现象，会造成对血流方向的误判对血流方向的误判n血流速度显示血流速度显示：：n血流速度快慢以色彩的亮度来表示，血流速度快慢以色彩的亮度来表示，血流速度快，血流速度快，色彩鲜亮色彩鲜亮 通过数字电路和计算机处理，可以很方便地将血流的某种信息参数处理成任何一种色彩模拟量为了统一显示标准，目前彩色多普勒超声诊断仪均采用国际照明委员会规定的彩色图，它有红、绿、蓝3种基本颜色，其他颜色都是由这3种颜色混合而成。
规定血流的方向用红色和蓝色表示，朝向探头运动（正向）的血流用红色，远离探头运动（反向）的血流用蓝色，而湍动血流用绿色 绿色的混合比率与血流的湍动程度成正比，所以正向湍流的颜色接近黄色（由于红和绿的混合），而反向湍流的颜色接近深青色（由于蓝和绿的混合）血流中的层流越多，所显示的红色和蓝色越纯正此外还规定血流的速度与红蓝两种彩色的亮度成正比，正向速度越高，红色的亮度越亮；同样反向速度越高，蓝色的亮度越亮 这样，用3种彩色显示了血流的方向、速度及湍流程度，为临床提供了丰富的实时血流分析资料图9-22表示出了彩色多普勒血流诊断仪中彩色图像的各种定义，图9-22 (1)表示红、绿、蓝3种原色相加后的混合效果，图9-22 (2)为血流方向相速度与色彩明暗的对照关系 彩色多普勒血流显像仪彩色多普勒血流显像仪 超声成像新技术超声成像新技术一、三维超声成像技术一、三维超声成像技术从二维到三维是超声诊断设备技术的一次重大突破从二维到三维是超声诊断设备技术的一次重大突破三维超声发展分为三个阶段：三维超声发展分为三个阶段：1. 自由臂三维自由臂三维利用二维探头一个面一个面成像，获得多个二维图像信息，利用二维探头一个面一个面成像，获得多个二维图像信息，再将二维图像信息重建为三维立体影像。
成像速度慢，图再将二维图像信息重建为三维立体影像成像速度慢，图像质量差，临床应用价值不大像质量差，临床应用价值不大 2.2.容积三维成像容积三维成像设计了专门的容积探头，提高了成像速度，可以瞬间重建，设计了专门的容积探头，提高了成像速度，可以瞬间重建，但在技术上仍是逐层扫查，重建图像目前，此种三维技但在技术上仍是逐层扫查，重建图像目前，此种三维技术应用的比较广泛，在妇产科、腹部超声检查方面有较大术应用的比较广泛，在妇产科、腹部超声检查方面有较大优势，但在心脏检查方面有局限优势，但在心脏检查方面有局限3.3.实时三维成像（四维）实时三维成像（四维）矩阵探头出现，彻底改变了超声三维成像方式，一次采集矩阵探头出现，彻底改变了超声三维成像方式，一次采集得到容积体的成像信息，进而形成三维影像得到容积体的成像信息，进而形成三维影像 美国美国GE四维彩超技术四维彩超技术德国西门子四维彩超技术德国西门子四维彩超技术 超声诊断仪四维彩超系统超声诊断仪四维彩超系统 三维超声影像优势：三维超声影像优势：1.图像显示直观图像显示直观2.精确测量结构参数精确测量结构参数3.准确定位病变组织准确定位病变组织4.缩短数据采集时间缩短数据采集时间 二、超声谐波成像技术二、超声谐波成像技术利用人体回声信号的二次谐波成分构成人体器官的图像，利用人体回声信号的二次谐波成分构成人体器官的图像，称为谐波成像（称为谐波成像（HIHI）。
主要包括组织谐波成像和对比谐波）主要包括组织谐波成像和对比谐波成像谐波中带有丰富的组织结构信息，可用于成像以显谐波中带有丰富的组织结构信息，可用于成像以显示组织结构特征示组织结构特征传统的超声成像方法采用的是基波成像传统的超声成像方法采用的是基波成像(Fundemental (Fundemental Imaging)Imaging)，即接收声波的频率与探头的发射频率是一样的即接收声波的频率与探头的发射频率是一样的最近开发出自然组织谐波成像技术，其探头接受声波的频最近开发出自然组织谐波成像技术，其探头接受声波的频率是发射频率的两倍，这样由于探头发射频率较低，增加率是发射频率的两倍，这样由于探头发射频率较低，增加了穿透性，而接受频率较高，使所获图像信噪比更高，图了穿透性，而接受频率较高，使所获图像信噪比更高，图象质量更清晰象质量更清晰 图左为常规基波成像，二尖瓣赘生物显示不清楚图左为常规基波成像，二尖瓣赘生物显示不清楚(箭头箭头)图右为组织图右为组织谐波成像，二尖瓣后叶左房面赘生物的附着部位、大小显示十分清谐波成像，二尖瓣后叶左房面赘生物的附着部位、大小显示十分清晰晰(箭头箭头) 图左基波成像示心包腔积液图左基波成像示心包腔积液(PE)和胸腔积液和胸腔积液(箭头箭头)为液性为液性暗区。
图右为组织谐波成像显示，液性暗区内出现大量暗区图右为组织谐波成像显示，液性暗区内出现大量细小回声细小回声 三、介入性超声成像技术三、介入性超声成像技术是在超声显像基础上，应用超声显像仪通过侵入是在超声显像基础上，应用超声显像仪通过侵入性方法达到诊断和治疗的目的可在实时超声引性方法达到诊断和治疗的目的可在实时超声引导下完成各种穿刺活检、导下完成各种穿刺活检、X线造影、抽吸、插管、线造影、抽吸、插管、局部注射药物等局部注射药物等影像和病理相结合，诊断和治疗相结合影像和病理相结合，诊断和治疗相结合” 四、超声层析成像检测系统（四、超声层析成像检测系统（UCT））CT应用超声波能量称为超声层析成像应用超声波能量称为超声层析成像U-CT，超，超声波在物体内部以直线传播，利用发射器到接收声波在物体内部以直线传播，利用发射器到接收器之间的时间延迟或振幅衰减，重建物体内部的器之间的时间延迟或振幅衰减，重建物体内部的声速、吸收特性等参数声速、吸收特性等参数 超声诊断仪的使用与维护一、使用注意事项（一）工作环境要求1-机房应具有良好的防尘、通风、采光和照明，显示器屏幕要避免强光直接照射天气干燥季节，操作者应穿纯棉工作服，以防止人体静电损坏设备。
2．机器的供电电源、接地装置应符合说明书规定的要求如电源条件不佳，应配备有足够功率余量的、工频输出方式的稳压电源，并按要求接地3．配备超声图像工作站时，应选用设备厂家推荐的产品，以防止因差频干扰而降低图像质量 （二）探头的使用超声诊断仪的核心部件是超声探头，因此，在使用时应着重保护好探头1．首先阅读探头使用说明书，严格按使用说明操作2．在使用过程中，应轻拿轻放3．探头的装拆都应关闭整机电源后进行4．在开机使用时，若检查患者暂停，应及时按冻结键，使仪器处于冻结状态 5．有些探头不允许接触某些有机溶剂6．应使用非油性、无腐蚀性的耦合剂7．非水密封探头不能浸水使用，以免损坏探头内部电路8．不得高温消毒9．使用前检查探头外壳有无破损，电缆有无破损断裂若有损坏应更换10.小心保护探头表面，防止划损使用完毕，及时用湿纱布或柔软的卫生纸擦净 一、日常维护保养为了减少和避免超声诊断仅发生故障，应做好日常保养和性能参数的定期校正一）日常保养在日常使用中，应注意保持诊断仪表面清洁每日使用完毕，用洁净的、潮湿纯棉布擦净灰尘币日汗渍等用洁净的毛刷清扫按键、开关缝隙内的灰尘超声探头的声透镜表面应用洁净的、潮湿的纯棉布轻擦去黏附的耦合剂。
探头与主机间的连接线保持自然放松的状态 经常检查电源电压是否在正常范围内，尤其是配有不间断电源的机器，注意一定要在不间断电源正常工作后再打开超声仪器电源异常时，应停止工作由于操作者和受检者都要直接接触超声仪器，为防止漏电伤及人员，必须定期检查各部分接地线是否连接正常，接地电阻应不大于4Ω 根据使用环境的卫生情况，定期清除机内灰尘和污物，特别是机内各通风口的滤网机内，除尘等清洁工作一般应由专业技师完成保养过程中，禁止随意扳动电路元件，不得随意改变可调元件或接线的位置实施保养时，严禁通电，确保仪器与人身安全，保养完成后检查不要有遗忘工具在仪器内，确认无误后方可通电超声探头应随时保持清洁，有污物时轻轻擦拭，不能用坚硬的物品擦拭超声探头不能跌落，避免剧烈震动检查并旋紧各固定螺丝，特别是主机脚轮，以免在移动中发生意外 （二）参数的定期校正超声诊断仪各成像参数以及包括显示器的主要参数都会影响成像质量，因此，要定期对机器的各参数进行校正对于显示器的对比度、亮度，饱和度等参数根据工作的需要随时调整外，对于探头的参数以及电路的主要参数应由专业技术人员或维修工程师进行调整，非专业人员禁止对各参数进行调整和校准，防止出现不必要的故障，造成成像质量降低。
本章小结回波式成像的超声诊断仪根据其所利用的超声物理特性不同，可分为回波幅度式和多普勒式回波幅度式超声诊断仪是利用回波幅度变化来获取组织信息的，主要提供组织器官解剖等结构和形态方面的信息它包括A型、M型、B型、C型、F型、3D型等 超声多普勒成像仪是利用多普勒效应，根据回波频率的变化来获取人体组织器官的运动和结构信息目前，临床所用的彩色多普勒超声诊断仪实际上是一个综合性的超声诊断系统，它是在B型超声图像上叠加彩色血流图，包含B型、M型、D型、CDFI和CDE等显像功能超声探头的基本结构包括换能器、外壳、连接电缆和其他部分等，换能器主要由声透镜、匹配层、压电晶体（或压电晶体阵列）和吸收块组成B型超声诊断仪和彩色多普勒超声诊断仪的工作原理（略）。