超声成像原理与技术
超声成像原理
成像基本原理
PAGE 5
（二）超声成像的类型和显示方式 超声成像的主要类型有二维、M型和D型。其间成像技术和显示方式有所不同，分
述如下。 1.二维超声：常简称为B型超声。其采用多声束对选定切面进行检查，并以每条声
束的所有回声依各自的回声时间（代表深度)和强弱，重新组成检查切面的二维图像。 图像上的纵坐标代表回声时间即回声深度，而回声的强弱则用不同辉度的光点来表示， 故属于辉度调制型显示。在二维声像图上，根据组织内部声阻抗及声阻抗差的大小， 将人体组织器官分为四种声学类型
M型超声主要用于检查心脏和大血管。通过评估距离一时间曲线，可以检测房室和主 动脉径线，左右室壁和室间隔厚度，瓣膜运动幅度和速度以及左右室收缩功能等。
超声检查方法
PAGE 18
（四）超声成像的新技术
①组织多普勒成像：是应用多普勒效应，以频谱方式定量分析心肌局部运动的检查技术； ②彩色多普勒能量图：成像参数为血流中与散射相对应的能量信号，主要与红细胞相对数 量有关，从而为评估病变内血管和血流灌注提供重要信息； ③声学造影：原理是人为向血流内注人与血液声阻抗不同的微气泡，致血液的散射增强， 呈云雾状回声，从而为疾病的超声诊断提供新的信息； ④声学定量(AQ）：可实时自动检测血液与组织界面，主要用于心功能评估；应用AQ原理， 还可获得不同时相心内膜运动不同色彩的编码图，即彩色室壁动态分析图，用于检测室壁运动 异常；
成像基本原理
（二）超声成像的类型和显示方式
PAGE 9
超声设备与超声成像性能
PAGE 10
（一）超声设备
超声设备主要由换能器(常称为探头）、主机和信息处理系统、显示和记录系统组成。 换能器(探头)兼有超声波发生和回声接收功能。 按应用分类方式分类：有体外探头、体内探头、穿刺活检探头之分 按探头中换能器所用振元数目分类：有单元探头和多元探头之分； 按波束控制方式分类：则有线扫探头、相控阵探头、机械扇扫探头和方阵探头等； 按探头的几何形状分类：用在不同诊则有矩形探头、柱断部位的各型探头、弧形探头 类超生探头（又称凸型）、圆形探头等； 主机和信息处理系统负责设备运转，包括超声波的发射、接收，信息采集和处理。 显示和记录系统用于实时显示图像和资料保存。由显示屏(荧屏）、打印机、照相机、录 像装置组成。
医学影像技术中的超声成像原理与应用
医学影像技术中的超声成像原理与应用超声成像是医学影像技术中常用的一种手段，它通过对人体或动物体内部组织和器官进行超声波的扫描和接收反射信号来生成图像。
目前，超声成像已经广泛应用于临床医学中，包括妇产科、心脏病学、肝脏病学、肾脏病学等多个领域。
超声成像技术的原理是利用超声波在组织间的传播和反射规律。
当超声波传入人体组织后，会产生多次反射和散射，这些反射和散射以不同的强度传回超声波发射器，然后由接收器接收。
基于此原理，超声成像系统通过对不同时间内超声波的接收和记录，将其转化为一个二维或三维图像，从而呈现出被扫描组织或器官的形态和结构。
超声成像技术与传统放射性医学成像技术相比具有许多优点。
首先，超声成像无辐射，安全性高，适用于各个年龄层。
其次，超声成像可以实时观察组织和器官的运动和变化，对血流动力学和心肌收缩也可以进行观察和评估。
此外，超声成像设备相对便携，易于携带和应用于临床。
在妇产科领域，超声成像被广泛应用于孕妇的孕期检查和胎儿观察。
妇产科超声检查可以观察胎儿的发育情况、胎盘位置以及子宫内腔的异常情况。
通过超声成像，医生可以及时发现和判断出胎儿的形态畸形和结构异常，提供临床治疗和干预的依据。
在心脏病学领域，超声成像可以用于评估心脏的结构和功能。
心脏超声成像可以观察心脏的收缩和舒张过程，可以测量心脏的尺寸、腔室容积和壁运动情况。
此外，心脏超声成像还可以通过多普勒技术来评估血液流动情况，包括心脏瓣膜狭窄、反流和房室间隔缺损等问题。
在肝脏病学领域，超声成像可以帮助医生评估肝脏的形态和结构，包括肝脏大小、肿瘤的位置和大小等。
此外，超声成像可以通过彩色多普勒技术来评估肝脏的血流情况和血管的异常，如肝动脉血流量、门脉血流速度等。
在肾脏病学领域，超声成像可以用于评估肾脏的形态和结构，包括肾脏大小、异位和肿瘤等病变的检测。
此外，超声成像还可以通过多普勒技术来评估肾脏的血流情况和血管的异常，如肾动脉血流量、肾血流速度等。
超声成像原理和技术
超声成像原理和技术
第22页
六、质量指标－－探头性能参数(书172页）
居里点: 压电材料发生压电效应临界温度。 频率常数fc: 确定晶片几何尺寸主要参数。谐振状态。 电容常数 : 表示晶片介电性能参数。极间电容越小越好。 发射系数D: 电能转变成机械能，压力恒定时，单位电场强度
改变引发应变改变。 接收系数G: 机械能转变成电能，电位移恒定，单位压力引发
超声成像原理和技术第16页源自（三）成像原理1、雷达测距原理 界面位置判定:L=Ct/2 t－超声波在人体往返距离回波时间，表示界面位置， C－超声波在人体组织中传输速度 2.回波大小与界面出组织声阻抗或密度相关，界面一定反
射超声波大小一定，能够依据回波强弱判定界面处参数； 只要密度有改变地方有反射，能够探测，设备质量高， 低决定能否识别微小改变回波大小表示介质声阻抗改变 （密度改变）。
超声成像原理和技术
第14页
3.超声波在介质中传输规律
反射：反射系数=（Z2-Z1）/（Z2+Z1）
全反射 与 反射强烈
折射：
衍射：
干涉 与 驻波
散射：
声学界面：声阻抗不一样两组织形成。
条件：声学界面几何尺寸与超声波波长比较。
声阻抗Z：与介质密度 和超声波传输速度C相关， 人体组织按声阻抗分类（低，中，高）。
合理选择荧光屏余辉时间。 人体器官组织解剖图像展示在荧光屏上。
超声成像原理和技术
第39页
显示器参数书（178页）
象素，灰阶，扫描线性是显示器 质量参数。 亮度 对比度与灰阶 分辨率 几何尺寸: 对角线
超声成像原理和技术
第40页
彩色显像原理与彩色显象管
彩色显像管: 三基色原理:
超声成像原理和技术
超声成像技术的原理与应用
超声成像技术的原理与应用超声成像是一种通过声波的反射来获取生物组织图像的成像技术。
该技术已被广泛应用于医学、工业等领域，在医疗领域中，超声成像的使用频率极高，成为了常规医疗检查的一项重要手段。
本文将介绍超声成像技术的原理和应用。
一、超声成像的原理超声成像是利用超声波在物体内部传播的特性进行成像。
超声波是一种高频声波，它的频率一般在1-20MHz之间。
当超声波从一个介质传播到另一个介质时，会发生反射、透射和折射。
这种反射现象可以用于成像。
超声波在不同组织之间的反射能够提供关于组织内部形态和结构的信息。
超声波在不同组织中传播的速度不同，反射强度也不同，这些信息被接收器接收到后，经过信号放大、滤波、数字化处理等步骤，就可以在屏幕上显示出一幅组织的图像。
二、超声成像的应用1. 临床医疗中的应用超声成像是医学界最常用的成像技术之一。
它可以对人体各部位进行检查，如心脏、肝脏、肾脏、乳腺、甲状腺、骨骼等，在临床上有着广泛应用。
例如，心脏超声可以检测心肌和瓣膜的功能，是最常用的心脏疾病诊断方法之一；乳腺超声可以检测女性乳腺的异常组织，是乳腺癌早期诊断的重要手段。
此外，超声成像还可以用于产前检查，通过检查胎儿的心脏、脑部、肢体等器官的发育状况来判断胎儿是否存在异常情况。
2. 工业领域中的应用除了应用于医学领域，超声成像技术还有广泛的应用于工业制造中。
例如，在汽车制造过程中，超声成像可以用于检测轮轴、发动机零部件的内部缺陷和质量问题；在飞机制造中，超声成像则可用于检测航空发动机的叶片、涡轮、轴等重要部件，确保其安全性。
超声成像还可以应用于材料检测、无损探伤等行业，发挥着重要的作用。
三、超声成像技术的发展趋势随着科学技术的不断进步，超声成像技术也在不断改进和发展。
现代超声成像已经不仅仅只是对结构的检测，而是涉及到对功能、代谢等更多的方面的探测。
例如，现代超声心动图的应用已经不仅仅是对心脏结构的扫描，而是涉及到心肌活动、心脏血流动力学、器官灌注等多方面的检测。
超声波成像技术的原理与应用
超声波成像技术的原理与应用随着科技的发展，人们对于身体健康的重视程度越来越高。
而超声波成像技术就是一种能够通过声波来“看到”人体内部结构的方法。
它在医疗领域中被广泛应用，成为了临床上必不可少的工具之一。
那么，什么是超声波成像技术？它的原理又是什么？本文将对此进行探讨。
一、什么是超声波成像技术超声波成像技术是利用特定频率的声波，通过在人体内部进行反射、吸收和传播，来获取人体内部结构或器官的一种高分辨率的成像技术。
它利用超声波在体内的传播速度、反射能力等物理特性，对身体内部结构进行成像展示，从而可以对人体各种病理状态进行诊断。
该技术已经广泛应用于妇科、儿科、泌尿外科、普外科、心脏检查和体育运动医学等方面的诊断。
二、超声波成像技术的原理超声波成像技术是通过将超声器（也称探头）放在人体表面，通过各种角度及方向向身体内部扫描，产生一系列的连续图像，然后将这些图像传输到计算机上进行数据重组和图像处理，最终生成高质量的人体结构图像。
超声波成像技术的原理是利用超声波在不同组织结构中反射或吸收的程度不同，从而产生回音的差异，通过在人体内部心胸腔内部形成一定的干涉图案，最终形成高分辨率的图像。
此外，发射超声波探头内的压电晶体可以将电能转换为一定频率的声能，通过人体组织传播并返回，然后由同一探头从接收到反射的超声信号并将其转换成电能。
不同深度的回声通过相应的回声电压显示为不同的图像，从而呈现完整的人体结构。
三、超声波成像技术的应用超声波成像技术在医学领域中已经被广泛使用。
以下是一些常见的应用领域：1. 产科和妇科超声波成像技术在产前检查中非常常见，可以对胎儿进行检查，确保胎儿正常发育，诊断产前遗传病和胎儿畸形。
同时，在妇科领域中，超声波成像技术也是常见的检查方法。
它可以检测排卵情况，卵巢囊肿和子宫肿瘤等问题，可以及早发现和治疗妇科疾病。
2. 泌尿外科超声波成像技术可以检测泌尿系统的疾病，如肾脏结石、肿瘤、先天异常等，有助于诊断和治疗这些疾病。
超声成像基本原理
超声成像基本原理
超声成像是利用超声波在物体内部传播、反射和散射的原理来形成图像的一种医学影像技术。
其基本原理是利用超声发生器产生的高频声波经由探头传入人体组织，并在组织内部发生反射和散射，然后由探头接收到反射和散射回波。
通过衡量回波的时间和强度等信息，计算机可以重建出组织的内部结构和形态。
超声波在组织内的传播速度和密度变化会导致声波在组织内的传播路径发生弯曲和折射。
当超声波遇到组织间界面时，部分能量会被反射回来，有一部分能量继续传播至下一个界面。
探头接收到的回波信号经过放大和电信号转换后，被传送至计算机进行处理。
计算机对回波信号进行时序分析，通过测量发射和接收的时间差，可以得到超声波从发射至接收的时间。
结合探头发射时的频率和声速的已知值，计算机可以计算出声波在组织内的传播路径长度。
进一步结合回波信号的强度信息，计算机可以将这些回波点按照位置和亮度加权，形成生物组织的轮廓和纹理图像。
超声成像具有无创、实时、可重复、无辐射等优点，广泛应用于医学领域，如检查妊娠、肝脏、心脏、肾脏、乳房等。
然而，超声成像的分辨率受制于超声波的频率和信号噪声，对于深部组织的成像效果较差。
因此，不同类型的超声成像仪在应用上有一定的局限性。
超声成像的原理和应用图
超声成像的原理和应用图一、超声成像的原理超声成像是一种利用超声波在物体内部的反射和散射特性，通过超声探头发射和接收超声波，来获取物体内部结构和组织信息的非侵入性成像技术。
超声成像的原理主要包括以下几个方面：1. 超声波的产生超声波是一种频率高于20kHz的声波，它是通过压电晶体或磁致伸缩材料的压电效应或磁致伸缩效应产生的。
压电晶体或磁致伸缩材料在施加电场或磁场时，会发生形变，从而产生超声波。
2. 超声波的传播超声波在物体内部的传播受到物体的声阻抗差异影响，当超声波从一个介质传到另一个介质时，会发生反射、折射和散射。
这些声波的传播特性会被超声探头接收并转化成电信号。
3. 超声波的接收与处理超声波在物体内部传播后，由超声探头接收。
超声探头将接收到的声波转化为电信号，并经过放大、滤波等处理后，通过计算机进行图像重构和显示。
二、超声成像的应用图超声成像技术在医学、工业、材料科学等领域有着广泛的应用。
以下是一些超声成像应用的示意图：1. 医学应用•超声心动图：用于心脏病的诊断和监测。
•超声乳腺成像：用于乳腺疾病的检查和筛查。
•超声肝脏检查：用于肝脏疾病的诊断和治疗。
•超声孕妇监护：用于孕妇胎儿的监测和评估。
2. 工业应用•超声无损检测：用于材料的内部缺陷和结构的检测，如焊接缺陷检测。
•超声测厚仪：用于测量物体的厚度，如涂层的厚度测量。
•超声清洗：利用超声波的高频振动效应进行物体表面的清洁和去污。
3. 材料科学应用•超声弹性成像：用于材料的力学性能研究和评估。
•超声相控阵成像：用于材料内部结构的成像，如焊缝的检测和评估。
结论超声成像作为一种非侵入性的成像技术，具有广泛的应用前景。
通过了解超声成像的原理和应用，我们可以更加深入地了解这一技术在医学、工业和材料科学等领域的重要价值，并为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
超声成像原理与技术
超声成像与其他医学影像技术（如X射线、CT、MRI等）的结合，可以发挥各自的优势， 实现多模态成像。这种多模态成像方法能够提供更全面的疾病信息，提高诊断的准确性 和可靠性，为医生制定治疗方案提供有力支持。同时，这种结合也有助于推动医学影像
技术的发展和创新。
06
参考文献
参考文献
01
[1] 张丽娟, 王颖. 超声成像原理与技术[M]. 北京: 科学出版 社, 2018.
02
超声成像原理
超声波的性质
频率高
超声波的频率通常在20kHz以上，属于高频声波。
穿透能力强
超声波在介质中传播时，能量衰减较小，具有较 好的穿透能力和方向性。
界面反射和折射
超声波在不同介质的界面上会发生反射和折射现 象，可以利用这一特性进行成像。
超声波的产生与接收
压电效应
超声波通过压电效应产生，利用 某些材料的压电特性，将电信号 转换为声信号。
超声成像原理与技术
• 引言 • 超声成像原理 • 超声成像技术 • 超声成像的局限性与优化 • 未来展望与研究方向 • 参考文献
01
引言
主题简介
超声成像是一种无创、无痛、无辐射 的医学影像技术，通过高频声波显示 人体内部结构，为临床诊断和治疗提 供重要依据。
超声成像技术广泛应用于医学领域， 包括腹部、心脏、妇产科、儿科等多 个科室，尤其在产前诊断和心血管疾 病诊断方面具有重要价值。
流速度和方向。
应用
主要用于血管和血流状态的检 测。
优点
无创、无痛、无辐射，可实时 监测血流状态。
缺点
对血流速度的测量受声束方向 和血管夹角的影响，对低速血
流检测效果不佳。
三维超声成像
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
可编辑ppt
8
一维超声波的数学表达式
声压p
pcAsin(tx)
c
介质密度，超声波传播速度C，振幅A 角频率＝2，超声波传播时间t
可编辑ppt
9
可编辑ppt
10
可编辑ppt
11
可编辑ppt
12
可编辑ppt
可编辑ppt
16
（三）成像原理
1、雷达测距原理
界面位置判定:L=Ct/2
t－超声波在人体来回距离回波时间，表示界面位置，
C－超声波在人体组织中的传播速度
2、回波大小与界面出组织声阻抗或密度有关，界面一定 反射超声波的大小一定，可以根据回波强弱判定界面处 的参数；只要密度有变化的地方有反射，可以探测，设 备质量高，低决定能否识别微小变化回波大小表示介质 声阻抗变化（密度变化）。
超声治疗：主要利用生物体吸收超声波的特性、也即利 用超声波的生物效能和机理，达到治疗的目的。
可编辑ppt
3
超声成像设备分类（上）
一、按超声波型分类
连续物理特性分类
回波式超声诊断仪
透射式超声诊断仪
三、按设备的结构分
A超：是一种最基本的显示，示波器上横坐标表示超声波
1921年 声纳 1942年 奥地利科学家 A超，探测头颅 1952年 美国科学家 B超 1954年B超临床 1956年 日本科学家 多普勒超声 探测心脏 1967年 电子探头 1968年 TGC 1968年 研究计算机用于B超设备，DSC数字扫描 1973年C超，1978年F超 1983年彩色学流图（CFM），1990年3D扫描研制 1991年数字化超声成像系统不步入新的发展阶段 CDTI CDE DPA CHI THI
可编辑ppt
6
三、超声波基础知识简介
（一）超声波
1、是频率超过2万Hz的机械波，在空气中传播 平均速度为340m/s，在人体软组织，液体中约 1540m/s，在颅骨中3860m/s。
2、描述超声波的物理量:
周期T,频率f，波长 ，波速C，
相位=(t)
介质特征声学参数－声阻抗 Z= C (单位瑞利)
医学超声：超声物理学、超声工程学，与医学超声诊断 与治疗。
超声物理：振动和波是理论基础，研究超声波在生物组 织中的传播特性和规律。
超声工程学:电子技术、计算机技术为基础，依靠超声物 理的结论。设计研制医学诊断设备和治疗设备。
超声诊断：主要是根据超声波在生物组织中传播规律、 组织特性、组织几何尺寸的差异使超声波的透射、反射、 散射、绕射及干涉等传播规律和波动现象也不同，从而 使接收信号的幅度、频率、相位、时间等参量发生不同 的改变，通过对这些参量的测量、成像来识别组织的差 异、判别组织的病变特征。
声压p，声压级Lp，声强I，声强级LI 声压反射系数，折射系数，
声强反射系数，声强折射系数
可编辑ppt
7
3、次声波、声波、超声波
4、超声波的特点 方向性好：定向发射。 能量高： 传输特性： 穿透能力：工作频率与发射功率 5、超声波的类型
纵波与横波：固体、液体、气体均可传播纵波。只能在固体传播横波，不能在 液体、气体传播横波。 表面波：延介质表面传播的波，是瑞丽1887年提出又叫瑞丽波 板波：在板厚与波长相当的介质中传播 平面波：波阵面互相平行的平面的波 柱面波：波阵面是同轴圆柱面的波 球面波：波阵面是同心球面的波
可编辑ppt
17
可编辑ppt
18
可编辑ppt
19
第二节 超声探头（换能器）
一、作用：机械能与电能相互转换完成发射或接收超声波的任务 二、结构：换能器、壳体、电缆、其它部件（如电机、位置检测器）等。主
可编辑ppt
15
（二）超声波在介质中的衰减
1、衰减：超声波强度随传播距离增加，减少的 现象，称为超声波的衰减。
2、衰减表现几种形式 扩散衰减：有距离造成与距离平方成反比。
散射衰减：与微粒作用改变超声波传播方向。
吸收衰减：摩擦内耗，与频率的关系较大， 高 频超声波衰减大，传播距离近，宜探测浅表组 织。
病、可与心电图、心音图、脉搏结合考虑分析，测量心血管的部 分大小、厚度，瓣膜的运动。
B型超声诊断设备：B超－切面显像仪。静止目标B型超声显像仪； 实时B型超声显像仪，数字扫描B型超声成像设备，代计算机的B 型超声成像设备四种。
C超与F型超声成像设备：横断面成像，曲面成像。
D超：脉冲回波D型超声诊断仪，连续波D型超声诊断仪。
彩超=B+D+M,多功能超声成像设备。彩色显示。CDFI 彩色血 流（低速)显像仪 CDTI(高速） CDE(彩色、幅度，大小）低速 血流的彩色多普勒能谱图，DPA(大小，方向）CHI,THI
超声全息诊断设备
超声显微镜
超声CT 超声外科设备 超声治疗设备
可编辑ppt
5
二、超声设备发展历程
1880年，法国科学家 皮尔和Jacques.居里 压电效应 。1917年法国 科学家保罗－郎之万 发现逆压电效应。
的传播时间（探测深度），纵坐标表示脉冲回波幅度
（Amplitutede),故称为A型显示，简称A超。临床运用测
量人体器官位置，尺寸、组织的声学特性、诊断疾病
可编辑ppt
4
超声设备分类（下）
M型超声诊断设备-M超－超声心动图仪：在荧光屏上得到组织器 官（心脏)许多曲线－构成超声心动图。反映不同介面不时间反射 超声波的强弱。是亮度调制型设备。临床主要用于研究心血管疾
医学超声原理与技术
可编辑ppt
1
课程安排
第一章 绪 论 第二章 医学超声物理基础 第三章 医学超声换能器与辐射场 第四章 医学超声脉冲回升技术总论 第五章 超声诊断仪基本结构A超 第六章 M型超声诊断仪原理及应用 第七章 B型超声显像诊断仪 第八章 医学超声多普勒技术
可编辑ppt
2
第一章 绪 论
13
可编辑ppt
14
3、超声波在介质中的传播规律
反射：反射系数=（Z2-Z1）/（Z2+Z1） 全反射 与 反射强烈
折射：
衍射：
干涉 与 驻波
散射：
声学界面：声阻抗不同的两组织形成。
条件：声学界面的几何尺寸与超声波波长比较。
声阻抗Z：与介质密度和超声波传播速度C有关，
人体组织按声阻抗分类（低，中，高）。