《超声波成像》PPT课件

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1、第九章超声波成像技术【医学影像系统】超声成像系统B型超声诊断仪的结构框图B型超声波诊断仪超声扫描声束的形成B型超声的声束扫描方式及扫描线的形成两种扫描方式：机械扫描和电子扫描机械扫描：摆动式和转子式电子扫描：线阵电子扫描和相控阵电子扫描各种声束扫描换能器探头时间增益控制超声波诊断仪接收的是各个组织界面上的发射信号，各界面的声阻抗差不同造成发射信号幅度相差很大。信号不断被组织反射、散射再加上扩散和吸收的损失，强度衰减很快，使得在整个纵向扫描过程中接收信号强度变化起伏很大。随着扫描距离的增加，信号幅度不是单调下降的，而是有些区域信号强，有些区域信号弱。为了在整个画面上能获取合适的对比度，能

2、显示各部分的细节，要求在不同深度（距离）上有不同的增益，以进行衰减补偿。波束形成器经时间增益控制动态压缩后的多路信号被送入波束形成器。最简单的波束形成器是求和放大器。波束形成器产生的波束是逐渐扩张的。随着纵向扫描距离的增加，分辨力将逐渐下降。需要对接收声波聚焦。方法：采取延时技术和动态加权束控、动态聚焦。回波信号的加权束控技术形成波束动态计算聚焦技术扇形扫描B型超声诊断仪扇形扫描超声诊断仪分为机械扇形扫描和相控阵扇形扫描两大类。其主要特点是探头尺寸较小，可以置于胸部肋骨之间，特别适用于胸腔的诊断成象。也可以用于腹部或其他部位，其缺点是近场视野较小。换能器与波束形成技术换能器的性能及工作

3、模式将直接影响超声图像的分辨力换能器发射的超声脉冲实际上是一个拖着尾巴的持续一定时间的信号，并非理想的脉冲由于换能器固有的尺寸影响，使声束也具有相应尺寸声束从整体上看，类似于一颗“子弹”。在超声成像系统中，子弹的大小称为采样体积。采样体积的长度将决定系统的轴向分辨力，宽度将决定系统的侧向分辨力。超声成像系统的采样体积换能器波束的聚焦机械聚焦：凹形换能器、声透镜相控阵电聚焦：环阵技术、动态聚焦、动态加权束控、动态孔径声束的发散情况声束的聚焦声透镜。可实现声聚焦，使声束变细，特别是焦点附近的声束特性可明显改善。可提高系统的侧向分辨力。但是焦距不可变，且聚焦范围小。一维电子聚焦。人为改变各个

4、换能器单元的电激励时间差（即相位），可以获得较好的声束聚焦特性，其焦点位置可由电激励信号调节，获得全程聚焦效果，即“动态聚焦”。硅橡胶材料制作声透镜及聚焦特性一维电子相控阵聚焦原理一维动态聚焦的缺陷只能解决沿换能器阵元排列方向上的聚焦。不能实现真正意义上的超声聚焦。环阵技术可实现二维聚焦。使超声能量聚焦在细长的区域内。提高了回波的信噪比，改善了图像质量。同时，由于能量的集中提高了声束的穿透能力，可获得较好的轴向分辨力。环阵技术原理示意图动态孔径小孔径换能器在近场的声束较细，但远场发散严重。大孔径换能器在近场声束较粗，但在远场发散相对较小，优于小孔径换能器。根据探测部位的不同，采用不同的

5、换能器孔径，就可以实现较好的成像效果。即“动态孔径”技术。动态孔径可以采用激励圆环阵换能器的部分或全部阵元的方式实现。动态孔径技术原理动态频率扫描提高超声波的频率可以改善成像的轴向分辨力，但超声波在人体组织中的衰减随其频率增高而加强，过高的频率导致超声波的探测距离缩短。动态频率扫描可以采用电子学方法，根据不同的探测距离选用适当的发射频率，从而获得最佳成像效果。数字扫描变换器digitalscanconverter,DSC扫描格式变换扫描速度变换由图像存储器和相应的坐标变换电路组成线阵扫描的DSC原理比较简单。线阵探头中的阵元按顺序发射和接收超声波。扫描线对应图像存储器的列地址，每条扫描

6、线上的采样点对应图像存储器的行地址，采样值按列依次写入图像存储器的行地址，显示时按行依次从行存储器中读出数据。具有DSC功能的B型超声系统扇形扫描的DSC方式特点：其回波信号呈极坐标形式，信号样本点与显示象素点的位置不是一一对应。需要进行坐标变换和数据插补。回波信号采样点与显示象素点之间的位置关系坐标变换方法：大图像存储器方案坐标变换电路完成从极坐标（R,θ）到直角坐标（x,y）的变换，回波数据按照给出的（x,y）地址写入一个与显示象素一一对应的图像存储器中，然后在视频同步信号的控制下逐行读取图像存储器，经过数据插补后，将数据送往监视器显示。缺点：占用存储器大、图像后处理灵活性差、数据

7、插补精度不高。超声多普勒成像系统工作原理：多普勒效应基本过程：发射固定频率的脉冲或连续超声波；提取频率已经变化的回波信号（差频回声，差频回声强度）；将回波信号与发射信号比较，提取两者的频率差值及正负值。主要类型：频谱多普勒和彩色多普勒血流成像。多普勒系统的结构框图超声多普勒成像工作原理——信号处理过程多普勒频移信号的解调：由于接收换能器接收到的回波信号除了有运动目标的多普勒频移信号之外，还有静止目标或慢速运动目标等产生的杂波信号，所以需要从复杂