超聲波原理醫(yī)療超聲基礎ppt課件

1、超聲影像發(fā)展50年代 A型、M型超聲儀70年代 灰階實時超聲B型） 雙功能超聲儀（ B型+頻譜）80年代 彩色多普勒超聲儀 （ B型+ 彩色+頻譜）90年代 新技術 （超聲造影、諧波成像、 超高頻探頭、三維超聲等）常見超聲成像模式 A型 ：信號顯示為振幅高低不同的波型 M型：以灰階亮度顯示界面回聲的強弱，同時在 時間軸上展開以顯示這些光點的運動軌跡， 反映一維線上組織結構和運動信息 B型 ：顯示輝度不同的點狀回聲，而組成圖象 D型：多普勒成像，彩色血流成像A型超聲示意圖型超聲示意圖間隔間隔振幅振幅A A型超聲實例型超聲實例Aamplitude型超聲掃描法）v機理：以單聲束取樣，獲得活動界面回聲

2、v特點：一維時間運動曲線圖v用處：分析心臟和大血管的運動幅度M M型曲線圖型曲線圖型超聲顯象v機理：v 不同的光點反映回聲變化，v 用切面顯示正常組織與異常組織 v特點：二維斷面圖像，實時顯示，直觀v 彩色多普勒血流 機理：多普勒原理，在二維圖像基礎上疊加彩色血流的信息。 特點：可以檢測血流、臟器血液灌注、鑒別診斷等 應用范圍：消化系統(tǒng)，心血管系統(tǒng)，婦產科，外科學，眼科學，神經學，泌尿科，皮膚病學 優(yōu)勢：應用廣泛，無創(chuàng)傷，操作簡便，費用低，實時顯像什么是超聲波 超聲波是聲波，一種機械波 超聲的頻率、聲速和波長 ：c=f 頻率超出了人耳聽覺的上限20，000Hz 醫(yī)用頻率120MHz(常用2.5

3、 5MHz) 人體軟組織平均聲速為：1540m/spressuretimePeriod 聲波的傳播聲音與聽覺超聲的物理特性 指向性 反射、折射、散射和繞射 吸收與衰減 分辨力與穿透力 多普勒效應超聲的三個基本物理參數(shù)頻率( f): 聲波每秒振動次數(shù)，Hz。波長(): 聲波在一個振動周期內所通過的距離，mm聲速(C): 聲波在介質中每秒傳播的距離，m/s=f Cm/s）人體軟組織聲速平均為人體軟組織聲速平均為1540m/s1540m/sTf1頻率越高，周期越短頻率越高，周期越短頻率越高，波長越短。頻率越高，波長越短。fc 超聲波的反射和折射反射 1.聲阻抗(z)=介質密度()聲速(c) Z0.1

4、%即可產生反射 2.聲阻抗差大，反射強折射 兩種介質內聲速不同可產生 折射現(xiàn)象 結果：導致入射聲束的偏轉 人體組織的聲學特征無回聲 （無反射型）膽汁、尿液、血液低回聲 （少反射型）肝、脾強回聲 （多反射型）血管壁、結石極強回聲全反射型）肺、胃腸道回聲類型肝肝膽汁膽汁膽囊壁膽囊壁超聲波的散射超聲波的散射 遇界面遠小于波長的微小粒子或者粗糙的遇界面遠小于波長的微小粒子或者粗糙的界面，超聲波將產生散射，人體內的散射源界面，超聲波將產生散射，人體內的散射源為紅細胞和臟器內的細微結構。為紅細胞和臟器內的細微結構。 超聲波的繞射超聲波的繞射 目標大小約為目標大小約為1 1 22或稍小，超聲波將或稍小，超聲

5、波將繞過該靶目標繼續(xù)前進，很少發(fā)生反射。繞過該靶目標繼續(xù)前進，很少發(fā)生反射。 超聲波的吸收與衰減v聲衰減定義：v 是指聲能隨著傳播距離而減弱的現(xiàn)象 v 衰減量=頻率深度v頻率高，衰減重 v 原因：吸收損耗、聲束擴散、反射和折射人體組織器官的聲阻抗組織器官 密 度 g/cm3聲 速 m/s聲阻抗（105 瑞利）大 腦 1.0381540 1.588脂 肪0.95514761.410 軟 組 織 1.01615001.590肌 肉1.07415681.648肝 臟1.05015701.648血 液 1.05515701.656 顱 骨1.65833605.570肺及腸腔氣體0.001293320.

6、000428超聲波的分辨力與穿透力v頻率高，分辨好，穿透差v頻率低，分辨低，穿透強v對應的臨床應用：v檢測淺表器官，采用高頻探頭v檢測深部臟器，采用低頻探頭多普勒效應聲源與接收體之間的相對運動引起聲波頻率發(fā)生改變的現(xiàn)象，頻率的變化稱為頻移fdfd = f- f0 = Vcosf0/c f0 為入射超聲頻率 f 為回聲頻率 V 為物體的運動速度 C 為聲速 cos為運動方向與聲束方向間的夾角 超聲診斷儀組成 探頭-超聲換能器 基本電路部分：通常由主控電路、發(fā)射電路、高頻信號放大電路、視頻信號放大和掃描發(fā)生器組成 顯示部分 用戶控制部分探頭-超聲換能器 超聲診斷儀的探頭里安裝著具有壓電效應性質的晶

7、體片。能將電能轉變?yōu)槁暷?，又能將聲能轉變?yōu)殡娔堋?醫(yī)用超聲診斷儀探頭有多種形式，基本結構一致。根據(jù)需要功能不同，超聲頻率，外形不同常用探頭超聲掃查方式示意圖超聲掃查方式示意圖線陣型線陣型扇型扇型凸弧型凸弧型主機逆壓電效應示意圖逆壓電效應示意圖+ + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + +-+發(fā)發(fā)射射超超聲聲正壓電效應示意圖正壓電效應示意圖+ + + + + + + + + + + + + + + + +

8、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + +正壓正壓負壓負壓接收超聲接收超聲Contrast, resolution, SNR Contrast Ability of distinguish an object from background (DI/I) Resolution The small distance between two points that can be imaged Signal to noise ratio (SNR) S/sI, (S = m

9、easured signal s = noise standard deviation) Similarly CNR = DI/sIDIIB型超聲的分辨力 軸向分辨力：超聲束軸線上，能分辨兩點間的最小距離。與波長有關。只有當兩點距離大于波長的1/2時，超聲才能分別產生兩個回聲。 側向分辨力：垂直于軸線平面上，能分辨相鄰兩點間的最小距離。與超聲束直徑有關，只有當超聲束直徑小于兩點距離時，才能把這兩點顯示出來。 橫向分辨力：又稱厚度分辨率與側向分辨力在一平面上，是相互垂方向軸線上的分辨力。 時間分辨力：幀頻，顯示圖象的實時程度。 As round-trip increases, reflector

10、s distance increases as well For c = 1540 m/s = 1.54 mm/ms:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1013 ms39 ms130 mscmB型成像型成像發(fā)射發(fā)射脈沖脈沖探頭探頭放大放大AD采集采集相位相位相加相加動態(tài)動態(tài)濾波濾波包絡包絡檢測檢測對數(shù)對數(shù)壓縮壓縮DSCB型型成像成像發(fā)射發(fā)射/接收接收B型超聲波臨床應用價值 檢測器官的大小、形狀、物理特性及某些功能狀態(tài)； 檢測心血管的結構、功能與血流動力學狀態(tài)； 鑒定占位病灶的物理特性及部分病理特性； 檢測有無積液存在，并初步估計積液量； 隨訪藥物或手術治療后各種病變的動態(tài)變化； 應用介入

11、性超聲進行輔助診斷或某些治療。B超應用的臨床領域 產科產科 確定是否妊娠、胎位、胎兒發(fā)育情況及有無畸形。 婦科婦科 檢查子宮和卵巢病變。 消化科消化科 檢查肝、膽、胰腺、脾臟病變。 泌尿科泌尿科 檢查腎、輸尿管、膀胱、前列腺病變。 心血管心血管 檢查心臟和外周血管病變。 胸科胸科 檢查胸壁病變及胸腔積液診斷、穿刺定位。 普外科普外科 檢查甲狀腺、乳腺、睪丸、附睪病變。 眼科眼科 測定眼軸，檢查眶內及眼球病變。 口腔口腔 檢查涎腺病變。 骨科骨科診斷骨及關節(jié)病變。超性能的衡量 軟件功能軟件功能 功能完善，界面簡潔直觀，操作簡便。功能完善，界面簡潔直觀，操作簡便。 可支持探頭類型，數(shù)量，以及穿刺功能可支持探頭類型，數(shù)量，以及穿刺功能 支持探頭類型和數(shù)量多，且方便探頭之間的切換。支持探頭類型和數(shù)量多，且方便探頭之間的切換。 發(fā)射接收通道數(shù)發(fā)射接收通道數(shù) 通道