医学影像设备学第7章 超声成像设备

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1、医学影像设备学第七章超声成像设备重点难点医用超声探头基本结构与工作原理B超的基本结构与工作原理超声多普勒成像技术三维超声成像技术超声谐波成像技术超声弹性成像技术第一节概述目录一、发展简史二、分类三、医用超声成像技术第一节概述一、发展简史20纪初，物理学家朗之万（langevin）首次研制成了石英晶体超声发生器。1946年，出现A型超声反射法探测疾病。1955年，出现M型超声诊断方法。20世纪60年代中期，开始研究机械式或电子的快速实时成像法。20世纪80年代，彩色多普勒超声用于临床20世纪90年代以来，全数

2、字化技术、三维超声成像技术等技术的出现和不断发展，第一节概述二、分类（一）A型：是利用超声波的反射特性来获得人体组织内的有关信息，从而诊断疾病的。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，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。A型成像显示图第一节概述A超基本结构与工作原理A超基本结构与工作原理图第一节概述（二）B型：借助于换能器或波束的动态扫描，获得多组回波信息，并把回波信息调制成灰阶显示，形成断面图像，因此也称断面显像仪。B超显示

3、图第一节概述（三）M型：M型超声诊断仪是一种单轴测量距离随着时间变化的曲线，用于显示心脏各层的运动回波曲线。图像垂直方向代表人体深度，水平方向代表时间。M超显示图第一节概述三、医学超声成像技术近10年以来,随着临床医学的发展和科学技术的进步,超声影像技术在成像方法、探头、信号检测与处理方法及临床应用软件等方面都取得了长足的进步,使图像质量和分辨率越来越高。各类超声图第一节概述（一）换能器技术的发展---高密集、小曲率、高频率。（二）计算机平台技术---电脑化超声诊断仪。（三）宽频带成像技术---全面采集回波

4、中隐含的丰富信息。（四）超声造影成像技术---突出感兴趣区域的图像。超声探头与工作站第二节B超基本结构与工作原理目录一、医用超声探头二、模拟B超三、全数字B超第二节B超基本结构与工作原理（一）换能原理（二）基本结构（三）超声场（四）组合扫描（五）声束的聚焦一、医用超声探头（一）换能原理---压电效应1880年法国科学家居里兄弟发现。---正压电效应：施力产生电。---负压电效应：加电产生力（振动）。－+++－－－+++－－－+++－－第二节B超基本结构与工作原理压电效应示意图外壳压电晶体保护面板电极垫衬吸声

5、材料声学绝缘层电极引线（二）基本结构1.柱形单振元探头主要用于A超、M超。第二节B超基本结构与工作原理柱形单振元探头示意图第二节B超基本结构与工作原理（二）基本结构2.机械扇扫探头早期用于B超。机械扇扫探头示意图二极管开关控制器外壳阻尼垫衬多元换能器声透镜（二）基本结构3.电子线阵探头现代常用。第二节B超基本结构与工作原理电子线阵探头示意图电极引线垫衬压电振子匹配层声透镜第二节B超基本结构与工作原理电子线阵探头前端示意图（二）基本结构4.凸形探头凸形探头的结构原理与线阵探头相同，只是振元排列成凸形。但相同振

6、元结构凸形探头的视野要比线阵探头大。第二节B超基本结构与工作原理凸形探头外观图第二节B超基本结构与工作原理（二）基本结构5.相控阵探头相控阵探头示意图第二节B超基本结构与工作原理（二）基本结构6.矩阵探头矩阵探头是近几年出现的多平面超声探头，主要应用于实时三维超声成像。矩形探头外观及振元排列示意图（三）超声场---超声能量作用的弹性介质空间1.单晶圆形声源的超声场---活塞往复运动第二节B超基本结构与工作原理圆晶片超声场指向性与轴向声场分布图第二节B超基本结构与工作原理2.矩形声源的超声场单个与多个矩形换能

7、器超声场示意图（四）组合扫描1.组合顺序扫描用电子开关顺序切换方式，将相邻m个振元构成一个组合，接入发射/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。第二节B超基本结构与工作原理组合顺序扫描示意图（四）组合扫描2.组合间隔扫描---d/2扫描---d/4扫描第二节B超基本结构与工作原理组合间隔扫描示意图（五）声束的聚焦---聚焦是诊断和治疗的需要，在诊断中聚焦可以提高横向分辨力，在治疗中往往将超声波能量集中在肿瘤上或体内结石上。1.声学聚焦第二节B超基本结构与工作原理声学聚焦示意图2.

8、电子聚焦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振元，使得这些振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，而在另一区域内产生相消干涉，使各阵元发射的超声波在焦点处会聚，换能器辐射的波阵面等效一个凹面发射源。第二节B超基本结构与工作原理电子聚焦示意图3.动态电子聚焦aim：在整个探测深度范围内，波束都能有良好的会聚。method：发射波在动态触发脉冲的控制下形成动态聚