(医药卫生)超声机器原理介绍

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1、超声诊断仪超声诊断仪的主要参数(一)声学系统参数：(1)声输出强度：总功率等；(2)超声场的时频特性：如波型、持续时间、脉冲重复频率、脉冲形状、频率、脉冲带宽等；(3)声场分布特性：如换能器类型、波束形状、聚焦特性、景深等。(二)图象特性参数:(1)分辨力；(2)位置记录精度；(3)深度测量精度；(4)帧频；(5)储存器容量；(6)系统的带宽等。(三)电气特性参数：(1)灵敏度；(2)增益及TGC指标；(3)系统的带宽；(4)压缩特性及动态范围；(5)显示器的动态范围等。一、分辨力成像系统分辨空间尺寸的能

2、力，即把两点区分开来的能力。1.横向分辨力（也称侧向分辨力）⑴定义：垂直于声束轴方向的分辨力。⑵相关因素：超声波束直径，显示器光点尺寸。设有两个目标(如图):(a)波束直径很细，容易区分。(b)波束直径加大，刚能区分，此时目标间距离就是系统的分辨力。(c)波束直径更大，无法区分，系统只能把它们当作一个目标，只显示一点。⑶与波束直径有关的因素Ⅰ.非聚焦方式：①近场区，波束直径约等于换能器直径。②远场区，波束发散。波束直径d＝2θ0r＝2×0.61λr/a＝2.44cr/fD式中：r－距离，f－频率，D=2a

3、－换能器直径故横向分辨力与r、f、D有关。Ⅱ.聚焦方式：理论上焦点(r=F)处波束直径df＝2.44λF/D＝2.44cF/fD在焦距F内，声束变细，并与F，f，D有关。在焦距F外，声束增粗，横向分辨力比不聚焦更差。2.纵向分辨力（又称轴向分辨力或距离分辨力）⑴定义：在声束轴方向上的分辨力。⑵相关因素：①超声频率。理论极限是声波的半波长。②主要取决于脉冲有效持续时间。脉冲越窄，越好。⑶脉冲有效持续时间相关因素：①发射电脉冲宽度②换能器阻尼③仪器的增益④发射超声强弱因通带有限,故脉冲前后沿不陡,⑤目标反射强

4、弱信号大小不同,即脉冲宽度不同。⑥目标距离一般说来，纵向分辨力总是优于横向分辨力二、作用距离（探测深度）(P)1．定义：超声诊断仪图象能显示的被测介质最大深度。2．相关因素：(1)工作频率工作频率↓→作用距离↑，但受分辨力限制。∵I=I0e-2αX,α=βf,∴f↓→衰减趋缓。(2)接收灵敏度接收灵敏度↑→作用距离↑，但受噪声限制。(3)发射功率发射功率↑→作用距离↑，但受安全性限制。3．临床要求：腹部：P＝20cm，　眼部：P＜10cm三、工作频率(f)1．定义：辐射出去的超声波中心频率。2．与其它参数

5、的关系：⑴横向、纵向分辨力↑f↑⑵探测深度↓例如：眼科：深度小，结构细，可用高f。如:f=10MHz。腹部：深度大，脏器大，可用低f。如:f=3.5MHz。许多超声仪，配备多个不同频率的探头，可供选用。矛盾，酌情选取四、帧频(F)1．定义：成像系统每秒钟成像的帧数。2．相关因素(直接成象法)：如图，P－探测深度，c－声速，N－扫查线数,Fs－扫查帧频直接成象时：F＝Fs∵一条扫线需时间（超声P内来回)：Tl＝2P/c∴帧周期——N条扫线所需时间：T＝NTl＝2NP/c∴F＝Fs＝1/T＝c/2NP或者：P

6、NF＝c/2可见：P、N、F三者之积是常数，若要提高一个，必须以减小其它两个为代价。cPN线阵Fs3．帧频与像质的关系：4.数值分析：因人体软组织中声速c=1540m/s如果：P=10cm,F=30Hz,则N=c/2FP=256.6线或者：N=500线,P=20cm,则F=c/2NP=7.7Hz可见：难于同时取得满意的数值。F(Hz)＜1010—2424—48＞48动感静态准实时实时实时亮度闪烁闪烁闪烁不闪烁五、脉冲重复频率（Fc）1．定义：每秒钟重复发射超声脉冲的次数。2.与其它参数的关系：①最大探测距

7、离Dmax，和探测深度PDmax＜c·T/2＝c/2Fc式中：T=1/Fc——两次发射间的时间而：P＜Dmax故：Fc↓→Dmax↑→P↑②帧频F，或线密度dLFc↓→F↓,或dL↓通常取：Fc＝2～4KHz。矛盾，酌情选取六、动态范围（LD）1.定义：①仪器的动态范围：仪器能不失真地处理的，输入信号的变化范围。不失真——信号既不被噪声淹没，也不饱和。②信号的动态范围：有意义的信号的变化范围。2.表征：LD＝Umax/Umin常表示为：LD＝20lg(Umax/Umin)(dB)3．超声仪器的LD值：①超

8、声回波信号有：LD＞100dB②显象管亮度有：LD＝20－30dB。扫查方式1.扫查定义：为形成二维图象，声线与人体之间作的相对运动。相对运动——声线位置或方向按一定规律变化2.B型超声仪按扫查方式分类：波束控制波束扫查方式成像速度成像效果手动式低速静态机械式线形、弧形、复合扫查低速静态扇形、径向、线形扫查高速实时电子式线形、扇形扫查高速实时一、简单扫查与复合扫查1.简单扫查定义：声线在扫查区内不相交。(1)线形扫查：声线：平