超声成像新技术及其临床应用

乳腺超声诊断弹性成像概述

乳腺疾病的超声弹性成像（一）概述生物组织的弹性与病灶的生物学特性紧密相关，在很大程度上依赖于组织分子构成、组织构成形式，以及ROI与周围组织的关系。某些正常组织和病理组织之间存在着较大的弹性差异。临床医师通过触诊发现乳腺肿瘤，就是利用手指的触觉定性地判断正常乳腺组织与肿瘤组织之间的弹性差异，从而判断有无肿块，以及进一步判断肿块的良恶性。因此，乳腺组织的弹性信息对于乳腺疾病的诊断具有重要意义，但是传统的成像模式如CT、MRI和二维或彩色多普勒超声都无法直接提供组织弹性这一基本的力学属性信息。近年来，弹性成像发展迅速，尤其是超声弹性成像技术，提供了一种崭新的半定量或定量研究组织弹性信息的方法，引起了广泛关注。1991年Ophir首先报道了定量测量软组织应变与弹性模量的方法。Krouskop等研究显示乳腺显微组织的硬度是脂肪组织的10~100倍，而浸润性导管Ca的硬度则远远超过了正常乳腺组织的硬度。为了更好的理解超声弹性成像的原理，首先介绍一些弹性成像中的基础术语。(1)应力与应变应力(stress)是指力作用于物体，当作用力与弹性平衡时弹性体所呈现的力。应变(strain)是指外力作用于物体，产生形态或提及的改变。应力与应变式描述物体弹性(elasticity)的基本物理量。 (2)弹性系数(modulus of elasticity) 弹性系数(modulus of elasticity)为一常数，为应力与应变之比(应力/应变)。在弹性成像中，通常采用杨氏系数(Young’s modulus, 线性伸长系数)。杨氏系数=应力/应变=F×L/A×△L(F:外力；L:线原长；A:截面积；△L:伸长长度)。组织被压缩时，只内所有的点都会产生一个纵向(压缩方向)的应变，如果组织内部弹性系数分布不均匀，组织内的应变分布也会有所差异。弹性系数大的区域，引起的应变比较小；反之，弹性系数小的区域，相应的应变比较大。弹性成像的基本原理为弹性成像通过收集被测体的磨时间段内的信号，利用自相关技术(combined autocorrelation method，CAM)，对压缩前、后的射频信号进行分析，估计组织内部不同位置的位移，从而计算出组织内部的应变分布情况。然而组织内部的应变不仅分别与组织的弹性模量分布有关，海域组织的形状和边界等因素有关。因此，应变图像的结果不能完全反映组织弹性模量的差异。目前理论方面的研究主要是通过逆问题的求解，由组织内部的应变分布和边界条件的假设，重建其弹性系数，以便于更准确的反映组织内内在弹性性质。（二）应用 (1)操作方法加压手法分为徒手加压(free-hand)与振动器加压两类。在徒手加压时，手持探头在病灶部分做微小、中等速度的振动(加压-减压)，尽量保持振动方向与胸壁垂直。由于组织受压产生的应变与位移，与加压的压力大小有关，亦可因压放的频率高低而不同，因此在部分仪器的显示屏上，可显示一个综合指标----施加的外力、施加外力的频率，以数字1~7表示。临床实际操作时，一般使仪器显示屏上的压力数字控制在2~3级为宜。弹性图像的取样框应稍大于病灶范围，应包括皮下组织、腺体组织和部分胸肌组织，尽量使病灶居于取样框的中央部位。弹性图可以灰阶或彩色编码成像。 (2)弹性硬度分级

超声诊断仪基本原理及其结构

江西中医学院计算机学院08生物医学工程2班黄月丹学号2 超声诊断仪原理及其基本结构超声成像检查技术是指运用超声波的物理特性，通过高科技电子工程技术对超声波发射、接收、转换及电子计算机的快速分析处理和显像，从而对人体软组织的物理特性、形态结构与功能状态作出判断的一种非创性检查技术。超声诊断技术的发展历程 20世纪50年代建立，70年代广泛发展应用的超声诊断技术，总的发展趋势是从静态向动态图像(快速成像)发展，从黑白向彩色图像过渡，从二维图像向三维图像迈进，从反射法向透射法探索，以求得到专一性、特异性的超声信号，达到定量化、特异性诊断的目的。80年代介入性超声逐渐普及，体腔探头和术中探头的应用扩大了诊断范围，也提高了诊断水平，90年代的血管内超声、三维成像、新型声学造影剂的应用使超声诊断又上了一个新台阶。二．超声诊断仪的种类 (一) A型这是一种幅度调制超声诊断仪，把接收到的回声以波的振幅显示，振幅的高低代表回声的强弱，以波型形式出现，称为回声图，现已被B型超声取代，仅在眼科生物测量方面尚在应用，其优点是测量距离的精度高。(二) B型这是辉度调制型超声诊断仪，把接收到的回声，以光点显示，光点的灰度等级代表回声的强弱。通过扫

描电路，最后显示为断层图像，称为声像图。B型超声诊断仪由于探头和扫描电路的不同，显示的声像图有矩形、梯形和扇形。矩形声像图和梯形声像图用线阵探头实现，适用于浅表器官的诊断；扇形声像图用的探头有多种，机械扇扫探头、相控阵探头和凸阵探头均显示扇形声像图。前二种探头可由小的声窗窥见较宽的深部视野，适用于心脏诊断；后一种探头浅表与深部显示均宽广，适用于腹部诊断，有一种曲率半径小的凸阵探头，也可用小的声窗，窥见深部较宽的视野。 (三) M型 M型超声诊断仪是B型的一种变化，介于A型和B型之间，得到的是一维信息。在辉度调制的基础上，加上一个慢扫描电路，使辉度调制的一维回声信号，得到时间上的展开，形成曲线。用以观察心脏瓣膜活动等，现在M型超声已成为B型超声诊断仪中的一个功能部分不作为单独的仪器出售。(四) D型在二维图像上某点取样，获得多普勒频谱加以分析，获得血流动力学的信息，对心血管的诊断极为有用，所用探头与B型合用，只有连续波多普勒，需要用专用的探头。超声诊断仪兼有B型功能和D型功能者称双功超声诊断仪。(五) 彩色多普勒超声诊断仪具有彩色血流图功能，并覆盖在二维声像图上，可显示脏器和器官内血管的分布、走向，并借此能方便地采样，获得多普勒频谱，测得血流的多项重要的血流动力学参数，供诊断之用。彩色多普勒超声诊断仪一般均兼有B型、M型、D型和彩色血流图功能。(六) 三维超声诊断仪三维超声是建立在二维基础上，在彩色多普勒超声诊断仪的基础上，配上数据采集装置，再加上三维重建软件，该仪器即有三维显示功能。(七) C型C型超声仪也是辉度调制型的一种，与B型不同的是其显示层面与探测面呈同等深度。超声诊断仪基本原理

五大常规无损检测技术之一：超声检测(UT)的原理和特点

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 五大常规无损检测技术之一：超声检测(UT)的原理和特点五大常规无损检测技术之一：超声检测(UT)的原理和特点五大常规无损检测技术之一：超声检测（UT）的原理和特点超声检测（Ultrasonic Testing），业内人士简称 UT，是工业无损检测（Nondestructive Testing）中应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术，可以用于产品制造中质量控制、原材料检验、改进工艺等多个方面，同时也是设备维护中不可或缺的手段之一。超声检测主要的应用是检测工件内部宏观缺陷和材料厚度测量。按照不同特征，可将超声检测分为多种不同的方法：（1）按原理分类：超声波脉冲反射法、衍射时差法（Time of Flight Diffraction，简称 TOFD）等。（2）按显示方式分类： A 型显示、超声成像显示（B、C、D、P 扫描成像、双控阵成像等）。 A 型显示的超声波脉冲反射法是五大常规无损检测技术之一，其他四种是：射线检测（Radiographic Testing）：射线照相法、磁粉检测（Magnetic Particle Testing）、渗透检 1 / 5

测（Penetrant Testing）、涡流检测（Eddy Current Testing）。超声检测原理超声检测，本质上是利用超声波与物质的相互作用：反射、折射和衍射。（1）什么是超声波？我们把能引起听觉的机械波称为声波，频率在 20-20190Hz 之间，而频率高于 20190Hz 的机械波称为超声波，人类是听不到超声波的。对于钢等金属材料的检测，我们常用频率为 0.5~10MHz 的超声波。（1MHz=10 的六次方 Hz）（2）如何发出和接收超声波？超声检测用探头的核心元件是压电晶片，其具有压电效应：在交变拉压应力的作用下，晶体可以产生交变电场。当高频电脉冲激励压电晶片时，发生逆压电效应，将电能转换成声能（机械能），探头以脉冲的方式间歇发射超声波，即脉冲波。当探头接受超声波时，发生正压电效应，将声能转换成电能。超声检测所用的常规探头，一般由压电晶片、阻尼块、接头、电缆线、保护膜和外壳组成，一般分为直探头和斜探头两个类别，后者的话通常还有一个使晶片与入射面成一定角度的斜锲块。下图为典型的斜探头结构图（图片来源于网络）。下图为斜探头的实物图：该探头型号:2.5P8*12 K2.5，其参数为： a）2.5 代表频率 f：

超声波无损检测基础原理

第1章绪论 1.1超声检测的定义和作用指使超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。作用：质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产率 1.2超声检测的发展简史和现状利用声响来检测物体的好坏利用超声波来探查水中物体1910‘ 利用超声波来对固体内部进行无损检测 1929年，前苏联Sokolov 穿透法 1940年，美国的Firestone 脉冲反射法 20世纪60年代电子技术大发展 20世纪70年代，TOFD 20世纪80年代以来，数字、自动超声、超声成像我国始于20世纪50年代初范围专业队伍理论及基础研究标准超声仪器差距 1.3超声检测的基础知识次声波、声波和超声波声波：频率在20～20000Hz之间次声波、超声波对钢等金属材料的检测，常用的频率为0.5～10MHz 超声波特点：方向性好能量高能在界面上产生反射、折射、衍射和波型转换穿透能力强超声检测工作原理主要是基于超声波在试件中的传播特性声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。超声检测工作原理脉冲反射法：声源产生的脉冲波进入到试件中——超声波在试件中以一定方向和速度向前传播——遇到两侧声阻抗有差异的界面时部分声波被反射——检测设备接收和显示——分析声波幅度和位置等信息，评估缺陷是否存在或存在缺陷的大小、位置等。通常用来发现和对缺陷进行评估的基本信息为： 1、是否存在来自缺陷的超声波信号及其幅度； 2、入射声波与接收声波之间的传播时间； 3、超声波通过材料以后能量的衰减。超声检测的分类原理：脉冲反射、衍射时差法、穿透、共振法显示方式：A 、超声成像（B C D P）波型：纵波、横波、表面波、板波

三维超声成像的发展现状及若干关键技术分析

生物医学工程学杂志 J Biomed Eng 　1998∶15(3)∶311～316 三维超声成像的发展现状及若干关键技术分析郝晓辉　高上凯　高小榕　综述　杨福生　审校 (清华大学电机系,北京100084) 内容提要　介绍三维超声成像的意义,不同的实现方案,并详细剖析了三维超声成像中遇到的图像定位、三维准确重构、不规则采样平面处理以及三维超声图像的分割问题。讨论了现有的发展水平及未来的发展方向。关键词　三维超声成像分割准确重构 Development Condition of Three Dimensional Ultrasonic Imaging and Analysis of Some Key Technologies Hao Xiaohui　Gao Shangkai　Gao Xiaorong　Yang Fusheng (Depar tment of Electr ical Engine ering,Ts inghua Uni ver sity,Beij ing　100084) Abstract　This paper introduces the value of three-dimensional ultrasonic imaging and it′s different realizing ap-proaches.It deliberately analyzes the key techniques used in three-dimensional ultrasonic imaging.These techniques include registration of two-dimensional i mages,accurate reconstruction of three-dimens ional volume,projection of ir-regularly sampled plane and segmentation of three-dimensional image.The development status and future trend are al-so given in this paper. Key words　Three dimensional ultrasonic imaging Segmentation Accurate reconstruction 1　三维超声成像概述 1.1　回顾三维超声成像的概念最初由Baun和Gree-wood[1]在1961年提出。他们在采集一系列平行的人体器官二维超声截面的基础上,用叠加的方式得到了器官的三维图像。在这之后,很多人进行了这方面的研究工作,试验了各种方法。诸如Dekker[2]在1974年采用的机械臂方法,1976年Moritz提出的回声定位方法,1979年首次被Raab应用的电磁定位方法[2],以及Duke大学Vonn Ra mm[7]等人研制的二维面阵探头体积射束方法等等。这些方法都着眼于获取进行三维重建的超声体积数据。成像方面, Dekker在1974年完成了首例心脏三维重建。1986年,Martin利用经食道超声探头(IEE)获得了静态的三维图像。1990年,Wollschlge用回拉式IEE探头重建了动态心脏三维超声图像。胎儿三维形体的重构[3]与血管的三维超声成也有许多人在研究,并取得了不少成果。 1.2　临床价值和意义传统的B型超声成像系统所提供的是人体某一断面的二维图像,医生必须根据自己的经验对多幅二维图像在大脑中进行合成以理解其三维解剖结构。这一过程需要长时间的训练和相当的熟练程度,对医生提出了很高的要求,

超声波无损检测概述

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 超声波无损检测概述

2.2 国内研究情况 20 世纪50 年代，我国开始从国外引进模拟超声检测设备并应用于工业生产中。上世纪80 年代初，我国研制生产的超声波探伤设备在测量精度、放大器线性、动态范围等主要技术指标方面已有很大程度的提高[3]。80 年代末期，随大规模集成电路的发展，我国开始了数字化超声检测装置的研制。近年来，我国的数字化超声检测装置发展迅速，已有多家专业从事超声检测仪器研究、生产的机构和企业（如中科院武汉物理研究所、汕头超声研究所、南通精密仪器有限公司、鞍山美斯检测技术有限公司等）[1]。目前，国内的超声超声检测装置正在向数字化、智能化的方向发展并且取得了一定的成绩。另外，国内许多领域（如航空航天、石油化工、核电站、铁道部等）的大型企业通过引进国外先进的成套设备和检测技术（如相控阵超声检测设备与技术和TOFD 检测设备与技术），既完善了国内的超声检测设备，又促进了超声无损检测技术的发展[5]。 2.3 超声波无损检测技术发展趋势超声检测技术的应用依赖于具体检测工件的检测工艺和方法，同时，超声检测还存在检测的可靠性，缺陷的定量、定性、定位以及缺陷检出概率、漏检率、检测结果重复率等问题，这些对超声检测仪器的研制提出了更高要求。为克服传统接触式超声检测的不足，人们开始探索非接触式超声检测技术，提出了激光超声、电磁超声、空气耦合超声等。为提高检测效率，发展了相控阵超声检测。随着机械扫描超声成像技术的成熟，超声成像检测也得到飞速发展。目前，超声检测仪器已明显向检测自动化、超声信号处理数字化、诊断智能化、多种成像技术的方向发展[5-7]。 3.超声波检测的基本原理 3.1超声波无损检测基本介绍超声检测（UT）是超声波在均匀连续弹性介质中传播时，将产生极少能量损失；但当材料中存在着晶界、缺陷等不连续阻隔时，将产生反射、折射、散射、绕射和衰减等现象，从而损失比较多的能量，使我们由接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形或频率发生了相应的变化，测定这些变化就

超声波技术在医疗上的应用

超声波技术及其应用报告超声波技术在医疗上的应用硕士研究生：学号：学科：报告日期：

超声波技术及其应用报告摘要频率高于可听声频范围（20KHZ以上）的机械波，称为超声波（ultrasonic)，简称超声。它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。本文主要介绍超声波技术在医疗上的应用。主要由超声波在医疗检测上的应用和超声波在治疗上的应用两部分组成。主要内容包括B超，彩超，超声全息影像技术，超声波手术刀，超声波碎石技术。文章论述了这些超声波技术的基本原理，相比于传统技术的优缺点，存在的局限和发展前景，以及超声波技术要突破的一些技术瓶颈和将来的发展方向。由于篇幅及理论基础有限，本文避免了难以理解的公式推导和证明，只是定性地，原理性地介绍了超声波在医疗上应用的这些技术。关键词：超声检测；手术刀；超声全息影像技术；超声碎石；超声理疗 - -I

超声波技术及其应用报告 - - II 目录摘要 ....................................................................................................................... I 1.1 技术应用的领域 (3) 1.2 技术应用特点及原理 (3) 1.3 国内外情况分析 (6) 1.3.1 国外情况 (7) 1.3.2 国内情况 (7) 1.4 系统组成 (7) 结论 (10) 参考文献 (11)

三维超声成像的新技术及其临床应用

【摘要】随着医学影像技术的发展，超声成像已经成为临床上应用最广泛的医学成像模式之一。近年来，随着电子技术、计算机技术的发展，超声成像设备在成像方法和技术等层面上不断得到改进，临床诊断能力也得到进一步提高。本文主要介绍三维超声成像的新技术及其临床应用。【关键词】超声成像；临床应用【中图分类号】r 445.1 【文献标识码】a 【文章编号】1004-7484（2012）12-0440-02 随着社会科学技术的进步与人们生活水平的提高，医学影像学作为医生诊断和治疗重要手段已成为医学技术中发展最快的领域之一，它使得临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰，确诊率更高。而超声成像技术在医学成像领域中以其特有的优势发挥了巨大的作用，在临床上得到了广泛的应用。20世纪40年代初就已探索利用超声检查人体，50年代已研究、使用超声使器官构成超声层面图像，70年代初又发展了实时超声技术，可观察心脏及胎儿活动。三维超声成像技术与传统二维超声成像相比，具有明显的优势：首先三维超声成像技术能直接显示脏器的三维解剖结构；其次还可对三维成像的结果进行重新断层分层，能从传统成像方式无法实现的角度进行观察；再有还可对生理参数进行精确测量，对病变位置精确定位。因此，近几年来三维超声成像已经成为医学成像领域备受关注的方面。 1 三维超声的成像技术可靠的数据提取是得到精确三维超声图像的前提。采用二维面阵超声探头，使超声束在三维扫查空间中进行摆动，即可直接得到三维体数据。但二维面阵换能器的制作工艺限制了阵元数，使得三维图像的分辨率受到了一定的限制。目前已有使用二维阵列的超声成像系统面世。目前三维超声数据的提取仍广泛采用一维阵列探头。用一维阵列探头提取三维超声数据，需要外加定位装置，如目前临床广泛采用的一体化探头。该探头是将一个一维超声探头和摆动机构封装在一起，操作者只要将该探头放在被探查部位，系统就能自动采集三维数据。还有一种新型探头专门用于解决定位问题。该探头有三个阵列，中间的主阵列用于超声成像，与主阵列垂直的两个侧阵列用于提取定位图像。由于探头移动的连续性，所以定位图像两两重叠部分很大，可以通过两侧的定位图像确定两次采样间的位移、旋转，从而确定图像的空间位置。此外，还有一些文献提供了通过相邻图像的相关和图像的斑点噪声统计规律来确定探头侧向位移的方法。 2 三维超声的临床应用 2.1 三维超声在空腔脏器中的应用 2.1.1 胃、肠道疾病嘱受检者适量饮水或灌肠后可建立良好的透声窗。清楚显示胃肠道隆起性病变与溃疡的大小、深度、边缘形态，观察恶性肿瘤的浸润深度、范围及与邻近组织、血管的立体位置关系，进行术前tnm分期，对协助临床制定相应的治疗方案，具有重要意义。3d-cde对溃疡出血和胃底静脉曲张的诊断，也可提供较大的帮助。 2.1.2 膀胱疾病膀胱充盈后可形成极佳的透声窗，三维超声与二维超声一样清晰显示病变的形态、大小、数目、内部回声，同时三维超声还能显示病变的整体、表面形态及肿瘤对膀胱壁的浸润情况，从而提高了其诊断的准确性，并有助于肿瘤术前方案的抉择。对慢性膀胱炎症、憩室、结石、凝血块等膀胱疾病的诊断，也显示出优越性。 2.2 在实质性脏器中的应用肝脏疾病肝囊肿与肝脓肿二维超声诊断准确性较高，而肝癌与肝内其它性质占位性病变相互间的鉴别有时较为困难。三维超声可从不同方位观察肝表面和边缘轮廓，肿三维超声成像在临床上有广泛的应用前景。可用于精确测量和定位在产科临床上，三维超声成像可用于鉴别早期胎儿是否存在畸形以及检查各个孕期胎儿的生长发育情况；在心血管疾病诊断中，可用于多种心脏疾病以及血管内疾病的检查。随着实时三维超声成像（一般要求帧频必须大

超声剪切波弹性成像关键技术及应用中国科学院深圳先进技术研究院

超声剪切波弹性成像关键技术及应用二、推荐单位意见医学超声既是临床疾病诊断的重要手段，也是医疗影像设备产业中的主要支柱。该项目针对肝硬化和乳腺癌早期无创诊断的重大需求和技术瓶颈，发明了基于超声波力学效应的超声剪切波弹性成像技术，实现了剪切波弹性成像理论创新、技术突破和仪器研制。核心技术与器件经过临床测试和转化，形成了具有自主知识产权的专用超声弹性成像以及融合弹性成像的高端超声影像产品，广泛用于临床诊断，取得了突出的经济效益和社会效益。该项目受到专家和行业的高度评价，是源于基础、技术创新开发和产业转化的链条式重大创新成果。该项目曾获得2015年度“广东省科学技术奖技术发明一等奖”和“中国科学院科技促进发展奖”。中国科学院决定推荐该项目申报2017年度国家技术发明奖。推荐该项目为国家技术发明奖二等奖。

项目属生物医学工程学领域。肝脏和乳腺疾病是危害数以亿计国民健康的重大公共卫生问题，尤其是肝硬化和乳腺癌会引起很高致死率，早期诊断是提高治愈率和改善预后的关键。医学超声是肝脏和乳腺重大疾病早期影像筛查的首选方法，但传统B超成像存在肝硬化检测敏感性差、乳腺癌检测特异性差的瓶颈。超声弹性成像利用超声波力学效应实现对人体组织生物力学参数的无创定量测量，是超声影像技术的重大革新，可以为肝硬化和乳腺癌等疾病的临床早期诊断提供关键依据。研发符合我国国情的新一代超声弹性成像技术和装备，推动新型医疗检测诊断技术的广泛应用，对创制高端医疗设备和提高我国重大疾病防治水平均具有重大意义。该项目在国家自然科学基金和科技支撑计划等支持下，历经八年攻关，率先在我国创建了具有完全自主知识产权的“超声剪切波弹性成像关键技术及应用体系”，取得主要技术发明点如下： 1．发明了声辐射力诱导剪切波及定量超声弹性成像理论和方法，为成像设备研发提供理论基础和核心技术支持。首创基于时域有限差分法结合动量张量理论的生物组织中声辐射力计算方法，实现了对声辐射力诱导剪切波的精准控制；建立了基于剪切波传播速度的生物力学参数测量模型；发明了利用尺度不变特征点和希尔伯特变换的实时弹性成像方法，弹性模量测量精度可达±0.5kPa。 2．研制了剪切波超声弹性成像专用核心部件和系列产品，实现了国内自主创新高端超声设备的跨越发展。发明了“声辐射力-成像”双模超声探头，研制了新型快速散热结构，解决了探头在产生声辐射力时温度高、寿命短的难题；发明了低频振荡复合超声探头，解决了振动源干扰回波信号的难题，测量深度达15cm；研制了基于外源式和内源式剪切波的超声弹性成像原理样机；自主研发了具有弹性成像功能的新型超声肝硬化检测仪和彩色超声成像仪两大系列产品。 3．建立了利用超声弹性成像技术检测肝硬化和乳腺癌的方法和体系，为该类重大疾病的早期筛查和诊断开辟了新途径。通过产学研协同技术创新和推广应用，创建了基于超声弹性成像新技术的两种重大疾病早期筛查和诊断评估体系：面向中国人特征的肝硬化早期诊断标准和量化分级体系，及结合病变组织和其浸润边界硬度信息的乳腺癌判别体系，诊断准确率均达到90%以上。该项目成果获知识产权56项，其中PCT专利5项，发明专利36项，实用新型10项，外观设计3项，软件著作权2项；发表SCI论文30余篇；起草国家标准1项；获2015年广东省科学技术奖一等奖、2015和2016年中国专利优秀奖和2014年中国产学研合作创新成果奖；完成人获2013年国家杰出青年科学基金和2014年陈嘉庚青年科学奖。该项目产品取得国家三类医疗器械注册证、FDA和CE认证，被评为国家战略性创新产品；近3年累计销售约3800台，其中500余台进入三甲医院，出口1600余台，实现8.74亿元销售额和2.99亿元利润；在国内外1000余家医院推广应用，累计检查3000余万人次，诊断患者近20万人次。项目成果取得了显著的经济效益和社会效益，使我国高端医学超声设备步入世界前列。

浅谈超声弹性成像发展最终改动版

浅谈超声弹性成像发展何为弹性成像？这是一个超声成像术语，顾名思义这种成像模式旨在评估组织的弹性大小，提供更全面的疾病信息。弹性是物质的一种固有属性，同密度、硬度、温度等一样，反映物质的一个特性。日常生活中人们粗略评估物质的弹性主要看给一种物质施压外压后物质的形变大小，例如海绵与金属：施加大体相同的压力后海绵发生巨大的形变，人们认为它是软的；而金属受压后无明显的变化，人们认为它是硬的。物质的硬度越大，其弹性越小；硬度越小，弹性越大。为何要测量物质的弹性？正常组织中不同的解剖结构之间会存在弹性差异。例如,在正常乳腺中,纤维组织通常比乳腺腺体组织硬,而乳腺腺体组织又比脂肪组织硬。绵羊肾脏的肾实质与肾髓质或者肾锥体的弹性系数差异大约为 6dB。不同组织弹性模量的差别能达到几个数量级之上（如表1）。

表1 人体不同组织的弹性值传统的超声成像中，不同组织的回声强度差异大小主要取决于组织的声阻抗，而其弹性系数差异却远较声阻抗差大（如表2）。

表2 不同人体组织及介质的声阻抗及密度这决定了超声弹性成像对不同组织、同一组织的不同病理状态的分辨力较传统超声成像灰阶图高。换言之，同一组织中弹性的变化通常与其病理现象有关，正常组织与病变组织之间存在巨大的弹性差异。例如,恶性的病理损害,例如乳腺硬癌、

前列腺癌、甲状腺癌及肝癌等,通常表现为硬的小结节。越硬的物质受到外压时应变越小，硬度可反映物质的弹性大小。一些弥散性的疾病例如肝硬化也会使得肝组织的硬度显着增大。此外脂肪过多或者胶原质沉积也会改变组织的硬度。什么是物质弹性的基本参数？杨氏模量（E），亦称弹性模量／弹性系数。工程物理学上评估机械材料弹性大小的基本包括杨氏模量、刚性指数等，其实反映的都是物质的弹性。杨氏模量，1807 年由英国科学家young thomas提出，反映物质弹性与硬度的基本参数，单位为Kpa。此弹性模量（杨氏模量）与人们日常生活中提到的弹性（好／不好）不同，超声弹性成像中用到的杨氏模量值与硬度呈正比。即物质越硬，物质受压时产生的形变越小，弹性模量（杨氏模量）值越大。如海绵与金属，施加同一大小的外力，海绵形变大而杨氏模量小，金属形变小而杨氏模量大。怎么计算杨氏模量？目前的几种超声弹性成像模式中应用的推算公式主要包括2种： 1.E＝S/e （E为应变大小，间接反映弹性系数；S为外加压力；e为物质受压后形变的大小。主要应用于静态型弹性成像以及定性型ARFI） 2. E = 3ρC s 2（E为弹性模量绝对值大小；ρ为组织密度；C s 为人体组织内剪切波的传播速度。主要应用于一维瞬时剪切波成像、点式剪切波速度测量法以

超声无损检测成像技术

超声无损检测成像技术摘要: 超声无损检测成像技术在现代工业的很多领域中都有很重要的用途，具有非常广阔的发展前景。对扫描超声成像、超声波显像、超声全息、ALOK 法成像、相控阵法、超声显微镜、SAFT 成像、TOFD 成像、超声CT 成像的发展、原理、特点和应用做了分析，可以更好地指导实际应用，并指出了超声无损检测成像技术的发展方向。 0 引言 So ko lov 于20 世纪30 年代提出了超声波检测的早期研究，在40 年代出现的脉冲回波探伤仪器成为超声波检测技术的重要标识。20 世纪50 年代初，真正用于医学诊断的超声装置问世。60 年代末，由于电子技术、计算机技术和信号处理技术的飞速发展，声成像研究恢复了生机。70 年代形成了几种较成熟的方法，大量商品化设备上市，在医学诊断中得到极其广泛的应用，在工业材料超声检测中也逐渐得到应用。现在,超声成像检测技术已经在很多领域发挥着重要的作用。 1 超声检测成像原理超声成像就是用超声波获得物体可见图像的方法。由于超声波可以穿透很多不透光的物体，所以利用超声波可以获得这些物体内部结构声学特性的信息，超声成像技术将这些信息变成人眼可见的图像。由声波直接形成的图像称为声像，由于生理的限制，人眼是不能直接感知声像的，必须采用光学的或电子学的或其他方式转化为肉眼可见的图像或图形，这种肉眼可见的像被称为声学像，声学像反映了物体内部某个或几个声场参量的分布或差异。反过来，对于同一物体，利用不同的声学参量，例如声阻抗率、声速或声衰减等，可以生成不同的声学像。 2 各种超声成像方法 2. 1 扫描超声成像扫描超声成像是超声检测数据的视图显示，最基本的超声扫描方式有A扫描，B扫描，C扫描，D扫描，S 扫描，P扫描等，它们分别是超声脉冲回波在荧光屏上不同的显示方式。表1 是以上扫描方式的显示方法和特点。表1 扫描超声成像技术

超声成像基础原理以及心脏超声

超声成像学习要求：掌握超声成像的基本原理（超声、超声的物理特性及其应用）、超声图像的特点了解超声波的产生、超声成像、超声检查技术与设备，超声诊断的方法学目的：理解超声诊断的临床应用超声成像的定义：利用超声波的物理特性和人体器官组织声学特征相互作用后所产生的信息,经信息处理形成图像的成像技术，借此进行疾病诊断的检查方法。一、超声波的物理特性（1）：波可分为：电磁波（包括可见光、无线电波、X线）和机械波（包括声波、水波、地震波）声波：20~20000 Hz 超声波：>20000 Hz 医用超声波：2.5~10 MHz 二、超声波的物理特征(2) 1.超声波的物理量（波长、频率、传播速度）及其关系: 物理量: 频率(f) : Hz 声速(c) : m /s 或cm/s 波长(λ) : m 介质密度(ρ) : g／cm3 声阻抗（Ｚ）：Ｚ＝ρ×ｃ(g／cm2．s) 关系: c2=K / ρ即声速取决于波长和频率, 并与介质中的弹性(K) 和密度(ρ) 密切相关c=f ×λ即同一介质中传播(C确定),频率越高则波长越短传播速度: 固体>液体>气体 2.束射性或指向性（超声波的直线传播）其方向性与超声频率、声源直径及后者与波长的比值有关扩散角越小,方向性越好 3.反射：超声在均质性介质传播中不出现反射反射条件: ①介质声阻抗差>0.1% ②界面大于波长声阻抗=介质密度与速度的乘积 4.散射

超声波在介质中传播如遇不规则的小界面, 或界面小于波长时,则发生散射 5.衰减：超声波在介质中传播由于介质吸收(声能转化为热) 、反射、散射等原因,其振幅与强度逐渐降低,这种现象称为衰减。（振幅与强度的减小） 6.多普勒效应：声束在介质中传播时，如遇到运动的反射界面，其反射的超声波频率随界面运动的情况而发生改变的现象三、超声波的产生： 1、压电晶片(换能器) 2、压电效应：逆压电效应(电能转变为声能) 正压电效应四、超声成象基本原理 1、器官、组织中各种界面对超声波的不同反射和/或散射是构成图象的基础。 2、仪器将接收到的含有各种声学信息的回声，经过处理，在显示器上显示为波形、曲线、图象五、超声诊断的种类 1、A型---A mplitude 以波的形式显示出来,为幅度调制型 2、M型---M otion echocardiography 是B型超声中的一种特殊显示方式 3、B型---B rightness 以光点的形式显示出来,为辉度调制型扫查连续, 由点, 线而扫描出脏器的解剖切面, 是二维空间显示, 又称二维法 4、D型---D oppler ( pw、cw、color doppler) 彩色多普勒血流显像CDFI(color Doppler flow imaging)：将二维彩色血流信号重叠到二维B型扫描或M型扫描图上,实现解剖结构与血流状态两种图像结合的实时显像用红, 黄, 蓝三种基本颜色编码,显示不同血流方向颜色的辉度与血流速度成正比彩色多普勒血流显像不仅能清楚的显示心脏大血管的形态结构和活动情况,而且能直观和形象地显示心内血流的方向、速度、范围、有无血流紊乱及异常通路等 ——故有人称之为非损伤性心血管造影法。六、超声图像特点：

空气耦合式超声波无损检测技术的发展及展望_罗元国

空气耦合式超声波无损检测技术的发展及展望罗元国　王保良　黄志尧　李海青 (浙江大学控制科学与工程学系工业控制技术国家重点实验室　杭州　310027) 摘要　分析了空气耦合式超声波无损检测技术存在的主要困难,介绍了该技术的主要研究进展,并对其发展趋势进行了简要的分析。关键词　空气耦合　超声波　无损检测 Progress and Prospect of Air-coupled Ultrasonic Non-destructive Evaluation Luo Yuanguo　Wang Baoliang　Huang Zhiyao　Li Haiqing (N ational L abor atory of I ndustrial Contr ol T echnology,D ep artment of Contr ol Science&Engineer ing,Zhej iang University,H angz hou310027,China) Abstract　T he recent progress of air-coupled ultrasonic non-dest ructive evaluat ion is review ed.Some points of view about t he prospect of air-coupled ultrasonic non-dest ructive evaluat ion are present ed. Key words　Air-coupled　U lt rasonic　Non-destruct ive evaluat ion 1　引言超声波在无损检测领域有着广泛的应用,但传统的检测方法需要使用专门耦合剂或用水浸法来减少超声波在空气中传播的损失,限制了它的适用范围。空气耦合式超声无损检测技术较好地弥补了这方面的不足,其非接触、非侵入、完全无损的特点,特别是能够实现快速在线扫查,有着很好的应用前景,但传统的压电陶瓷的换能器无法作为空气耦合换能器,因此,研制以空气为耦合层的超声波换能器是该技术的研究重点。随着显微机械加工技术的发展以及高分子材料技术的进步,高效率、高灵敏度的空气耦合式超声波换能器的制作取得了较大的突破,加上低噪声,高增益的放大器的研制及计算机信号处理技术的发展,使空气耦合式超声波无损检测技术有了长足的进步,并在一些领域获得了较好的应用成果。文中对国际上在空气耦合超声波无损检测技术上的研究进展进行了介绍,并对其发展趋势进行了简单的分析。2　空气耦合式超声波检测技术的主要困难空气同检测对象之间巨大的特性声阻抗差以及空气对高频声波较大的吸收率,使普通压电陶瓷的换能器无法实现非接触检测。表1给出了超声波在几种常见介质中传输的特性声阻抗(Z)和传输系数(T),其中,特性声阻抗定义为Z=Q V,其单位为:kg/m2s,用Ray1表示。传输系数T表明了超声波从一种介质进入另一种介质中时能量损失的情况,是Z的函数:T= 4Z1Z2/(Z1+Z2)2,无量纲。表1　常见介质的特性声阻抗和传输系数[1] 介质I (Ray1) 介质II (Ray1) T 衰减dB (20logT) Z W:1.5M Z A1:17M0.3010 Z A:420Z A1:17M0.000180 Z W:1.5M Z S:45M0.1318 Z A:420Z S:45M0.00003788 注:表中下标W为水,A为空气,Al为铝,S为钢从表1中可以看出,超声波在从空气入射到被测试块,要损失大约80dB,当其再出射到空气中还要发生同样的衰减,大约要损失150dB以上。因此,巨大的特性阻抗差是空气耦合超声检测技术一个主要困难。第26卷第8期增刊仪　器　仪　表　学　报 2005年8月

彩色多普勒超声(CDU)联合超声弹性成像(UE)、超声高精细血流成像技术(Fine-Flow)诊断小

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/1f1909461.html, 彩色多普勒超声(CDU)联合超声弹性成像(UE)、超声高精细血流成像技术(Fine-Flow)诊断小乳癌的临床价值观察作者：黄汉美来源：《健康必读（上旬刊）》2019年第05期【摘 ;要】目的：探究彩色多普勒超聲（CDU）联合超声弹性成像（UE）、超声高精细血流成像技术（Fine-Flow）诊断小乳癌的临床价值。方法：纳入232例患者作为研究对象，研究进行时间为2018年6月1日至2018年12月31日，在随机抽签分组的基础上，根据对其实施的诊断方法途径的不同，将其均等分为对照组（116例）和观察组（116例）。对照组患者通过单一的MR动态增强扫描进行诊断，观察组患者通过彩色多普勒超声（CDU）联合超声弹性成像（UE）、超声高精细血流成像技术（Fine-Flow）进行诊断。对比两组患者诊断的总阳性率，以及良性、恶性小乳癌的临床诊出率。结果：对照组患者中，有81例患者的检测结果为阳性，观察组患者中，有102例患者的检测结果为阳性，组间总阳性率差异显著（P 【关键词】彩色多普勒超声（CDU）;超声弹性成像（UE）;超声高精细血流成像技术（Fine-Flow）;小乳癌【中图分类号】R445.1 ;;;;;【文献标识码】A; ;;;;【文章编号】1672-3783（2019）05-0086-01 Clinical value of Color Doppler （CDU） combined with Ultrasonic Elastic Imaging （UE），Ultrasound High Fine Blood flow Imaging （Fine-Flow） in the diagnosis of small Breast Cancer Huang Hanmei Yanbian county traditional Chinese medicine hospital Panzhihua 617109， Sichuan 【Abstract】Objective： to explore the clinical value of color Doppler ultrasound （CDU）combined with （UE）， ultrasound hyperfine flow imaging （Fine-Flow） in the diagnosis of

超声波相控阵技术在无损检测中的应用

超声波相控阵技术在无损检测中的应用早在1959 年，Tom Brown和Hughes在Kelvin注册了一项超声波环形动态聚焦探头的专利技术，后来这项技术称为相控阵。在上世纪60年代，关于超声波相控阵的研究主要局限于实验室；60年代末70年代初期，医学研究者已将相控阵技术成功运用到人体超声成像方面。然而超声相控阵技术在工业方面的应用发展缓慢，主要是因为相控阵系统复杂而当时的计算机能力弱，缺乏对多晶片探头进行快速激发以及无法对扫查产生的大量数据文件进行处理的能力；另一个原因就是仪器费用高昂，很少有公司愿意在这方面花费巨额费用。随着计算机技术的快速发展，相控阵系统的复杂性和费用都大为降低。且相控阵技术相对于普通超声波检测有着明显的优势，令相控阵超声检测技术在工业领域逐渐兴起。已在多种材料的检测上进行了应用并取得了较满意的检测结果。 1 原理简介相控阵超声波检测技术基于惠更斯原理，所用探头由多个晶片组成，应用时按照一定的规则和时序对探头中的一组或者全部晶片进行激活（晶片的激活数量取决于相控阵仪器控制能力和检测需要）,每个激活晶片发出的超声波为次波，次波相互干涉，形成所需的新的波阵面传播开去成为超声波束对工件进行检测。对于相控阵检测仪器而言，基本上由两部分组成，一部分是普通的超声波检测部分，一部分是相控阵部分，其中普通的超声部分负

责发出压电脉冲信号，并对相控阵返回的信号进行显示处理；相控阵部分将压电脉冲信号根据预置规则进行不同的延时施加到要被激活的晶片上，从而产生出不同的波束，见图1。对晶片进行激活时所遵循的规则（即进行何种方式的延时的触发）称之为聚焦法则（focal law），不同的延时能发射出不同的超声波束，使超声波束具有相应的波形。并且聚焦在不同的深度（根据干涉原理仅能在近场区范围内聚焦），线性扫查无需聚焦。在一次扫查过程中，可以设置多组聚焦法则，也就是说可以设置多组波束进行扫查，提高扫查效率和保证扫查部位。这也是相控阵的一个显著优点。比较明显的优势是检测数据完整，可通过对原生数据进行成像来分析工件内部缺陷，定位定量准确，定性方面降低了对人员经验的依赖性，降低了人为因素的误差。另一方面相控阵利用时分复用技术

超声弹性成像

百胜超声弹性成像及定量分析(Real-time Elastography Imaging with Quantity ElaXto TM) 百胜超声弹性成像技术-ElaXto TM利用非相干的射频信号频谱应变估计法，分析肿瘤或其他病变区域与周围正常组织间弹性系数的差异、在外部压力作用下产生应变大小的不同，以黑白、伪彩或者彩色编码的方式显示，来判别病变组织的弹性大小，从而实现临床应用中的鉴别诊断。技术原理： ElaXto TM超声弹性成像技术，亦称实时应变成像技术Real-time Elastography Imaging，其基本原理为：根据不同靶组织（正常及病变）的弹性系数不同，在加外力或交变振动后其应变（主要为形态改变）的不同，收集靶组织在某时间段内的各个片段信号，通过主机处理，再以黑白、伪彩或者彩色编码的方式显示，最终通过对弹性图像的判读诊断靶组织的良恶性质或者组织的特性【图表1】。图表1：用不同的方式显示组织弹性在相同外力作用下，弹性系数大，引起的应变小；反之，弹性系数小，相应的应变大。也就是说在同等压力条件下柔软的正常组织变形超过坚硬的肿瘤组织。施加一个外力后，比较加压（用超声探头紧压病变）前后靶组织弹性信息的超声图像、前后病变的应变来说明靶组织的硬度，后者是鉴别病变性质的重要参数。超声弹性成像即是利用生物组织的弹性信息帮助疾病的诊断。弹性成像技术实现方法 1）弹性成像技术实现方法这一成像技术一般采用两种方法实现：相干法和非相干法。相干法：通过互相关技术对施压前、后的射频信号进行时延估计，可以计算出组织内部不同位置的移动，进而计算出组织内部的应变分布情况[1]。 Strain=(△t1-△t2)/△t1 =[(t1b-t1a)-(t2b-t2a)]/(t1b-t1a) 其中t1a，t1b表示没有加压前回波中相邻两个回波界面的回波位置（度量单