超声成像设备的发展趋势

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1、超声成像设备的发展趋势一．引言超声(Ultrasound，简称US)医学是声学、医学、光学及电子学相结合的学科。凡研究高于可听声频率的声学技术在医学领域中的应用即超声医学。包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程，所以超声医学具有医、理、工三结合的特点，涉及的内容广泛，在预防、诊断、治疗疾病中有很高的价值。超声成像是利用超声声束扫描人体，通过对反射信号的接收、处理，以获得体内器官的图象。常用的超声仪器有多种：A型（幅度调制型）是以波幅的高低表示反射信号的强弱，显示的是一种“回声图”。M型（光点扫描型）是以垂直方向代表从浅至深的空间位置，水平方向代

2、表时间，显示为光点在不同时间的运动曲线图。以上两型均为一维显示，应用范围有限。B型（辉度调制型）即超声切面成象仪，简称“B超”。是以亮度不同的光点表示接收信号的强弱，在探头沿水平位置移动时，显示屏上的光点也沿水平方向同步移动，将光点轨迹连成超声声束所扫描的切面图，为二维成象。至于D型是根据超声多普勒原理制成．C型则用近似电视的扫描方式，显示出垂直于声束的横切面声象图。近年来，超声成象技术不断发展，如灰阶显示和彩色显示、实时成象、超声全息摄影、穿透式超声成像、超声计并机断层圾影、三维成象、体腔内超声成像等。超声成像方法常用来判断脏器的位置、大小、形态，

3、确定病灶的范围和物理性质，提供一些腺体组织的解剖图，鉴别胎儿的正常与异常，在眼科、妇产科及心血管系统、消化系统、泌尿系统的应用十分广泛。二．超声设备的基本原理2.1脉冲回波原理人体组织和脏器具有不同的声速和声阻抗，声波在传播途中，遇到不同介质的界面时会反射声波，称为回波。超声脉冲回波成像法：发射超声脉冲，遇界面反射，接收回波，检测出其中所携带的信息；由于界面两边声学差异并不是很大，大部分声波穿过界面继续向前传播，到达第二个界面时又产生回波，并仍有大部分声波透过该界面继续前进；将每次回波信号接收放大，并在显示器上显示。2.2超声成像的物理基础2.2.1

4、超声波应用范围20～100KHz很多动物都用超声波进行交流、导航及追捕它们的猎物。100KHz（105Hz）～1MHz（106Hz）超声波最重要的应用就是声呐（声音导航及测距）。2.5MHz～5MHz用于心脏、腹部及软组织成像。这些频率能穿透组织可到达20-15cm的深度。5～10MHZ用于对小器官的成像，例如：腮腺、甲状腺、颈部血管及眼睛显像，它只需要4-5cm的穿透深度。10～30MHz用于皮肤及血管内检查，可以获得高分辨力的图像。40～100MHz用于生物显微镜成像，对眼活组织的显微诊断。医学诊断常用的超声频率是2—10MHZ之间，对于浅表器官

5、多采用>7MHZ,对于腹部和心脏分别采用3.5—5MHZ和2—3MHZ2.2.2描述超声波的基本物理量声速：单位时间内，超声波在介质中传播的距离称为声速，用符号“c”表示。单位为米/秒（m/s）声速是由传播介质所决定，不同人体组织器官的声速不同，平均声速为1540米/秒，其中空气最小（350米/秒），骨骼最大（3850米/秒）。频率：单位时间内质点振动的次数，用符号“f”表示由探头中压电材料决定，在2～10兆赫兹范围。波长：声波在传播时，同一波线上相邻两个同相位质点之间的距离称为波长，用符号“λ”表示。超声波长与声速和频率满足以下关系式：C=λ×f2

6、.2.3声速、波长与介质的关系1、声速与介质的关系（1）同一介质不同频率的超声波在同一介质中传播时声速基本相同。所以用不同频率的探头检查肝脏时，声速基本相同。（2）不同介质同一频率的超声波在不同介质中传播的声速是不同的。例如：1MHz超声波在0℃的水中为1500m／s；在0℃的钢材中为6000m／s；在人体软组织中平均声速为1540m／s。人体软组织的声速分布在1500m/s～1680m/s之间,利用超声方法对软组织测距存在一定的误差。而骨组织的声速则高于2800m/s、肺组织的声速大约在1200m/s以下。2、波长与介质的关系（1）同一介质不同频率

7、的超声波，在同一介质内传播时其波长与频率成反比。1MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为1.5mm。3MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.5mm。5MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0.3mm，所以频率越高的超声波在同一脏器组织中传播其波长愈短。例如：用高频率的探头检查肝脏其波长也愈短。（2）不同介质同一频率的超声波，在不同介质内传播，因传播声速不同，则波长也不相同。频率为3MHz的超声波在人体软组织中传播时，其波长为0．5mm，而在空气中传播，其波长为0.114mm。所以用同一种探头检查人体不同的组织时，由于声速存在差异

8、，所以波长也是不相同的。2.3超声的物理特性⒈指向性⒉反射、折射、散射和绕射⒊吸收与衰减⒋分辨力与穿透力⒌多