生物醫(yī)學(xué)工程導(dǎo)論31509

1、 中國(guó)超聲診斷四十年中國(guó)超聲診斷四十年 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域基礎(chǔ) 生物學(xué) 物理學(xué)(生物醫(yī)學(xué)物理學(xué)） 醫(yī)學(xué) 生物醫(yī)學(xué) 工程 生物 化學(xué) 信息科學(xué) 電子與現(xiàn)代工程技術(shù) 1%以下 診斷X線波長(zhǎng)范圍為0.008 0.031nm(40150kV） 熒光效應(yīng) 攝影效應(yīng) 電離效應(yīng) X線機(jī)主要部件示意圖線機(jī)主要部件示意圖 X射線 X射線 像物體 A B C A B C D E F D E F G H I G H I I1 O1 I2 I3 I4 O2 O3 O4 I1-O1=H+E+B I2-O2=G+E+C I3-O3=D+E+F I4-O4=A+E+I X X射線源射線源 檢測(cè)器檢

2、測(cè)器 X光機(jī) (1895年) 頭部CT 全身CT 螺旋CT、 超高速CT 常見病診斷：肺 炎、骨折 腦部腫瘤、出血， 顱骨外傷 內(nèi)臟器官占位性 病變 腫瘤早期診斷、 心血管病變 計(jì)算機(jī)、軟 件技術(shù)等 造影劑等 滑環(huán)技術(shù)、 快速攝影技 術(shù)等 回波的反射、折射回波的反射、折射 幅度信息提取幅度信息提取 1.垂直入射到兩層相鄰的介質(zhì) 反射系數(shù) 反射波聲強(qiáng) 入射波聲強(qiáng) 2 12 12 ZZ ZZ 折射系數(shù) 折射波聲強(qiáng) 入射波聲強(qiáng) 2 12 21 4 ZZ ZZ Z2 Z1 反射 入射 折射 聲強(qiáng) 聲強(qiáng) 聲特性阻抗聲特性阻抗Z Z Z = C 密度密度C聲速聲速 空氣 0.000429105瑞利 PZT

3、-533.7105瑞利 水1.513105瑞利 肝1.648105瑞利 骨5.57105瑞利 幅度信息幅度信息啟示啟示 1.反射和折射所產(chǎn)生的各層回波給我 們帶來(lái)了人體內(nèi)部各層組織的幅度信息 ，使我們可以利用這些信息及其變換進(jìn)行 超聲診斷：A超，B超，M超等。 A型型：(A Scope)超聲回波幅度為縱坐標(biāo)，超聲傳 播時(shí)間為橫坐標(biāo)的顯示方式。 超聲多普勒效應(yīng)超聲多普勒效應(yīng)速度信息的提取速度信息的提取 1842奧地利數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家C. Doppler 在觀察天體運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種物理現(xiàn)象,當(dāng)星球朝 向地球或背離地球運(yùn)動(dòng)時(shí)，來(lái)自星球的光色發(fā)生了變化 ，即光波發(fā)射與接收的頻率差頻率差和光源與接收器之

4、間相對(duì)相對(duì) 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。這種物理現(xiàn)象我們稱之為多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)。 日常生活： 如火車?guó)Q笛而來(lái)，音調(diào)增高；呼嘯而去 ，音調(diào)降低。這種頻率變化稱多普勒頻移。 超聲多普勒效應(yīng)超聲多普勒效應(yīng)速度信息的提取速度信息的提取 胎心、瓣膜、血管壁、血流等都是人體中 的運(yùn)動(dòng)體，當(dāng)超聲照射到它們時(shí)會(huì)產(chǎn)生多普 勒效應(yīng) 體外檢測(cè)由體內(nèi)運(yùn)動(dòng)體產(chǎn)生的多普勒頻 移信號(hào)就可達(dá)到無(wú)創(chuàng)傷地檢測(cè)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀況 的目的。 超聲多普勒效應(yīng)超聲多普勒效應(yīng)速度信息的提取速度信息的提取 醫(yī)學(xué)超聲多普勒效應(yīng)的基本測(cè)速公式醫(yī)學(xué)超聲多普勒效應(yīng)的基本測(cè)速公式 COS C Vf f d 0 2 超聲多普勒效應(yīng)超聲多普勒效應(yīng)速度信息的提取速度信息的

5、提取 Sx() 0-0 正向流 反向流 0d 0- d 多普勒信號(hào)特點(diǎn)：多普勒信號(hào)特點(diǎn)： *窄帶隨機(jī)信號(hào) * 0 d 信號(hào)合成譜分析器 放大 多普勒回波信號(hào) 0d 2sinot 低通濾波 高通濾波 d NyquistNyquist采樣頻率限制采樣頻率限制 即 連續(xù)多普勒特點(diǎn)：連續(xù)多普勒特點(diǎn)： 連續(xù)多普勒方法與脈沖多普勒不 同之處除了系統(tǒng)不同外，探頭也 不同，它采用兩組探 頭，一組 連續(xù)發(fā)射脈沖，一組不斷接收回 波。所以不可能有距離選通功能 。因?yàn)椴淮嬖赑RF,故原理上可測(cè) 速度不受限制。但由于具體線路 限制，一般機(jī)器給出最大可測(cè)血 流速度在7m10m/S之間。 fPRF d max 1 2 CASE #2 Echo Lab U of C 1 mm Curved Array Single Elements of the Arrays Multi Element Transducer Curved Array CASE #2 Echo Lab U of C 超聲諧波技術(shù)超聲諧波技術(shù) 2001年全球市場(chǎng)銷售額 美國(guó) 43% 德國(guó) 11% 法國(guó) 4% 日本 14% 其余 28%美國(guó) 德國(guó) 法國(guó) 日本 其余 制造 幅度信息幅度信息啟示啟示 1.反射和折射所產(chǎn)生的各層回波給我 們帶來(lái)了人體內(nèi)部各層組織的幅度信