b型超聲成像基本原理

1、B型超聲成像基本原理 冀 敏 復旦大學物理系第一節(jié) 輝度(Bright)顯示第二節(jié) 圖像形成的基本原理第三節(jié) B型超聲成像儀基本結構第四節(jié) M型超聲顯像基本原理第五節(jié) 超聲多普勒診斷儀簡介其它: 圖像質量指標和偽影 第一節(jié) 輝度(Bright)顯示 B型超聲顯像是將脈沖回聲電信號加在示波管的控制柵極上,利用改變陽極和柵極之間電壓的方法改變單位時間打在熒光屏上的電子數(shù)目,從而改變光屏上光點的輝(亮)度. 即即B型顯示型顯示. 回聲電信號強回聲電信號強,光點就亮光點就亮, 回聲電信號弱回聲電信號弱,光點就暗光點就暗 http:/ 圖像形成的基本原理 1.均勻光柵形成均勻光柵形成 矩形光柵: 在示波

2、管垂直偏轉板上加掃描電壓(波形?), 水平偏轉板上加被調制的掃描電壓(波形?), 掃描周期T水平=nT垂直. n為掃描線的條數(shù). 若掃描頻率足夠大,n足夠大,且保持柵極電壓不變,即可得到穩(wěn)定均勻光柵.(相當一張作圖的白紙) 扇形光柵: 垂直偏轉板加掃描電壓, 水平偏轉板所加電壓的形狀?第二節(jié) 圖像形成的基本原理 2.超聲束的掃描(或旋轉) 超聲探頭沿皮膚表面的往復直線移動,即超聲束掃描.移動速度與示波屏上光點掃描速度相適應,探頭掃描(或旋轉)一程所用時間等于幀周期. 3.B超圖像形成的基本原理 超聲回波電脈沖信號的幅值隨媒質改變,把該信號轉變?yōu)殡S探測深度(對應媒質性質)變化的電壓,按聲束掃描順

3、序加在顯像管柵極上,調制光屏上對應掃描線的亮度,若在垂直,水平偏轉板上加相應掃描電壓,并使超聲回波電脈沖序列的周期與垂直掃描周期相等,且兩信號同步,即可在光屏上顯示出超聲束掃過的媒質斷面的圖像.第三節(jié) B型超聲顯像儀基本結構 一.基本組成部分和作用 高頻脈沖電路: 產(chǎn)生大于20KHz的高頻脈沖信號; 同步電路: 產(chǎn)生一對正負脈沖信號; 垂直及水平掃描電路: 分別產(chǎn)生垂直掃描信號和水平掃描信號 接收電路:對回波脈沖放大,檢波,深度補償及抑制 顯像管: 顯示斷面圖像 (液晶顯示器) 超聲探頭: 發(fā)出超聲脈沖和接收回波信號 其它: 探頭控制,尺寸測量,模/數(shù)轉換, 數(shù)/模轉換 圖像存儲及輸出,二 B

4、超結構框圖三. B型超聲顯像儀的工作原理 由垂直水平掃描電路發(fā)出的信號分別加在顯象管的垂直/水平偏轉板上,形成均勻光柵. 超高頻脈沖信號加在探頭上,發(fā)出的脈沖超聲細束沿體表直線移動,同時探頭接收回波脈沖. 回波電脈沖經(jīng)放大,檢波,深度補償后按順序加在顯象管的柵極,調制光屏上深度掃描線上對應點的亮度,形成自上而下的光點群,同步脈沖使探頭的發(fā)射深度掃描柵極回波三信號同步,若掃描線足夠多,幀頻足夠大,即可在光屏上顯示一幅斷面圖像.B超膽囊腎斷面圖像四. 多元線陣電子掃描超聲顯像儀五. B型超聲成像的圖像處理1.像素亮度后處理 灰階以及窗口技術 2.空間后處理 圖像局部放大, 圖像反轉3.圖像凍結 原

5、有圖像信號循環(huán)輸出, 達到凍結顯示作用 以便仔細觀察和測量等 六. 探測深度與行數(shù)及幀頻的關系超聲波傳播1cm往返所需時間: 13s R :幀頻 N:掃描線數(shù) h:探測深度 R h N77103 (s-1)-常數(shù) 若R (穩(wěn)定性提高),則h ,N必須減小; 若h (探測深度增加),則R ,N必須減小; 若N (橫向分辨率增加),則 h,N必須減小.膽囊結石B超圖像第四節(jié) M型超聲顯像基本原理特點特點 單個壓電晶片, 探頭不動,輝度顯示.顯示深度方向各個動點的運動位移隨時間的變化曲線.用于心臟檢查 工作原理 垂直偏轉板加慢掃描(鋸齒)電壓,水平偏轉板加調制掃描電壓.回波電脈沖放大檢波后加在顯象管

6、柵極上調制水平掃描線的亮度,即可在光屏上看到深度方向一組動點的位移隨時間的變化圖形. 基本結構? M型超聲心動圖片第五節(jié) 超聲多普勒診斷儀簡介 一.Doppler效應 發(fā)聲體與接收者有相對運動時,接收者接收到的頻率與發(fā)聲體發(fā)出的頻率不同的現(xiàn)象. 聲速方向與運動方向同一直線: f=(cv)f0/(c-+u) f0發(fā)射頻率; f為接收頻率. 聲速方向與運動方向有夾角: f=(cvcos1)f0/(c-ucos 2) C:聲速 u: 發(fā)聲體運動速度 v: 接收者運動速度頻率隨波源與觀測者運動而改變的現(xiàn)象叫多普勒效應多普勒效應。 二.多普勒頻移公式: fD=2vf0cos/c fD =f-f0 設法測

7、出fD,可求出運動速度V 三.彩色多普勒超聲診斷儀 特點: 在B型圖像上疊加血流速度信息,流速快慢用不同顏色標記. 紅色: 血流方向向外; 藍色:血流方向向內; 綠色及亮度:表示血流速度分布的分散程度. 黃色:流向朝外速度分散 青色:流向朝內速度分散 配湍流聲響彩色多普勒圖像(子宮縱斷面)圖像質量指標 空間分辨率(橫向縱向) 對比度(密度)分辨率 在低對比度條件下,鑒別軟組織類型和分清細微組織結構的能力. (與掃描線數(shù),灰階數(shù),像素數(shù)有關). 圖像均勻性 提供均勻分布的分辨率和清晰度的能力.超聲偽影1. 聲影 出現(xiàn)在界面組織聲阻抗差較大時.超聲偽影2. 后方回聲增強 前方臟器或病灶聲衰減甚小時,后方回聲強于同深度的周圍組織. 但有一個前提: 后方必須有足夠的散射體存在. 例: 囊腫和膽囊等液性結構易出現(xiàn)后方回 聲增強. 超聲偽影3.混響 聲束垂直入射時,聲束在探頭與界面之間來回反射或散射,出現(xiàn)等距離多條回波. 易發(fā)生在表淺部位,如:膀胱,腎臟等部位.4.切片厚度偽影(或稱部分容積效應) 聲束寬度較大引起.如膽囊內的”假膽泥”. (識別: 改變體位,假膽泥不會向重力方向移動) 超聲偽影5. 鏡面?zhèn)斡?條件: 在中前深度部位有垂直聲束的較大界面.6.透鏡效應偽影 條件: 聲束方向有類似透鏡截面的兩個彎曲界面.(在”透鏡”下方出現(xiàn)