医学超声学课件第4章
医学超声学课件第4章

(三)系统基频:它是系统工作周期的倒数。对于脉冲回波 法仪器称为PRF;对于伪随机相位编码连 续波超声仪器称为基频。
1.脉冲重复频率PRF
下限频率FL选择:即重复频率大于最高运动频率Fm的两倍,FL≥2Fm。心 脏二尖瓣运动频率最高=100Hz,所以FL≥200Hz。 上限频率FH选择:取决于最大探测深度ld与界面对次反射衰减的时间,即: FH≤c/2ld。(主要决定参数) 例:探测深度20cm,c=1520m/s,FH=3800Hz,TH=263us。 脉冲Doppler中:PRF≥2fdmax。Fdmax是最大多普勒频移。
其中:p(t)是幅度、宽度和周期分别为A、tc和T的脉冲信号。 2.功率谱:如图4.2(b)所示。数学表示式是:
⎡ At c sin π ft c ⎤ p( f ) = ⎢ ⎥ π ft c ⎦ ⎣ T
2
n = −∞
∑
+∞
δ( f − f0 − n
1 ) T
3.自相关函数:如图4.3所示。
1 R (0) = T
−∞ +∞
∫
x( t )x( t + τ )dt
根据积分变换中的乘积 定理: f1 ( t )f 2 ( t )dt =
−∞
∫
+∞
1 2π
−∞
∫
+∞
F1 (ω )F2 (ω )d ω =
1 2π
−∞
∫
F2 (ω )F1 (ω )d ω
根据位移性质:£[f(t± t 0)]= e ± jωt£[ f ( t )] , 得:
∫
R xx (τ ) h ( t − τ ) d τ
若 R xx ( t )为 δ ( t ) 冲击函数,则有:
第四章 核磁共振成像技术ppt课件

S1PPRS2PRP S1P1 R1P1 S2P2 R2P2
∴R1P1=R2P2 且P1、P2在胶片中心位置不 变 ∴R点的影像即R1R2位置也 不变,即可获得清晰的断 层图像。
1、 NMR现象的发现(属于原子核物理研究范畴)
1945年12月,哈佛大学的 Purcell和他的小组, 在石蜡样品中观察到质子的核磁共振吸收信号
不仅为MRI奠定了基础,而且鼓舞了这一 领域的学者。
1988年Damadian和Lauterbur获美国最高科 技奖(总统奖)。
Lauterbur和英国Mansfield共同获2003年 Nobel医学及生理学奖。
2003 Nobel Prize in Physiology or Medicine
(2)奇偶核:质子数是奇数,中子数是偶数;或 质子数是偶数,中子数是奇数的核,自旋量子数 I=1/2,3/2,5/2…等半整数;
(3)奇奇核:质子数是奇数,中子数也为奇数的 核,I=1,2,3…等正常数。
只有自旋量子数 I 0 的原子核要进行自旋运动,原 子核的自旋运动用自旋角动量L描述,L的方向与自旋 轴重合。
原子核的一般特性 核中的质子数核的电荷; 核中的质子数目(Z)+中子数(N)核的质量(A)
2、核素
Z、N相同且有相同能量状态的一类原子核称为核素; 或Z、A相同且有相同能量状态的一类原子核称为核素;
4.1.2 原子核的电荷
原子核带正电荷,其电荷量Q=Ze 即核中的质子数核的电荷;
4.1.3 原子核的质量
RF信号包含人体内组织空间的定位信息, MR图像就是一个显示来自人体层面内每个体 素RF信号强度大小的象素陈列。图像象素的亮 度取决于相应体素所发射的RF信号的强度,而 RF的强度又取决于组织的性质。
超声诊断学教学课件(图文版)

基本检查方法: A型、B型、D型、M型、
超声成像(ultrasonograghy) 定义:
利用超声波的物理特性和人体组织器官 的声学特性相互作用而产生的信息,经处理 后形成图形和曲线,借此进行疾病诊断的一 种物理检查方法。
40年代 探索阶段 50年代 A型、M型超声仪 70年代 灰阶实时超声(B型)
低回声 生理:心肌 病理:甲减 高回声 生理:包膜 病理:葡萄胎 强回声 生理:气体 病理:结石
腹水 胆汁
液性无回声
结石 声影 衰减性无回声
均质性无回声 淋巴瘤
低 回 声
高 回 声
集合系统 强 回 声
超声诊断学的内容
1.形态学诊断 2.功能性检测 3.介入性超声
USG 分 析 与 诊 断
1. 外形 2. 边界和边缘回声 3. 内部结构 4. 后壁及后方回声 5. 周围回声强度 6. 毗邻关系 7. 量化分析 8. 功能性检测
特点:一维-时间运动曲线图 用途:分析心脏和大血管的运动幅度
三维(three-dimensional ultrasound imaging)
用机械或电子方法采 集一系列B型超声图像, 由计算机重建三维 (立体)像,有表面 三维、血管树三维、 透视三维和多平面重 投影等多种显示方法。 三维成像提供直观的 立体信息,比二维的空 间信息更丰富.
双功能超声仪( B型+频谱) 80年代 彩色多普勒超声仪
( B型 + 彩色 + 频谱) 90年代 新技术
(超声造影、谐波成像、超高频探头、 三 维超声等)
A超(Amplitude mode)
即幅度调制型。此法以波幅 的高低代表界面反射信号的 强弱,可探测脏器径线及鉴 别病变的物理特性。由于此 法过分粗略,目前巳基本淘 汰。
2024年超声医学基础学习课件

超声医学基础学习课件一、引言超声医学是医学领域的一个重要分支,它是利用超声波在人体组织中的传播特性,对人体内部结构进行成像和诊断的一种无创检查方法。
随着科学技术的不断发展,超声医学在临床诊断和治疗中的应用越来越广泛。
本课件旨在为初学者提供超声医学的基础知识,帮助大家更好地理解和掌握超声医学的基本原理和技术。
二、超声波的物理基础1.超声波的传播特性超声波是一种机械波,具有频率高、波长短、传播速度快的特点。
在生物组织中,超声波的传播速度与组织的密度和弹性有关。
一般来说,超声波在固体和液体中的传播速度大于在气体中的传播速度。
2.超声波的反射和折射当超声波遇到不同介质的界面时,会发生反射和折射现象。
反射是指超声波遇到界面时部分能量返回原介质,折射是指超声波穿过界面进入另一种介质。
通过分析反射和折射的超声波信号,可以获取人体内部的解剖结构信息。
3.超声波的衰减超声波在传播过程中,由于与生物组织的相互作用,会发生能量的衰减。
衰减程度与超声波的频率、组织的吸收系数和散射系数有关。
通过分析衰减特性,可以评估组织的性质和病变情况。
三、超声成像原理1.A型超声成像A型超声成像是一种一维成像方法,通过将超声波在组织中的传播时间转换成距离,得到组织结构的深度信息。
A型超声成像具有操作简单、成本低廉的优点,但在成像分辨率和视野范围方面存在一定的局限性。
2.B型超声成像B型超声成像是一种二维成像方法,通过扫描超声波在组织中的反射信号,得到组织结构的二维图像。
B型超声成像具有分辨率高、视野范围广的优点,广泛应用于临床诊断。
3.彩色多普勒超声成像彩色多普勒超声成像是一种基于多普勒效应的超声成像方法,通过检测超声波在组织中的反射信号频率变化,得到血流速度和方向信息。
彩色多普勒超声成像在心血管疾病、肝脏疾病等领域具有重要作用。
四、超声诊断技术1.超声诊断仪器的组成超声诊断仪器主要由发射器、接收器、扫描器、信号处理系统和图像显示系统组成。
第四章 超声成像(第一节至第四节)

半间距飞跃组合扫描示意图
二、B型超声成像中的电子扫描
(6)1/4间距扫描
¼间距扫描示意图
二、B型超声成像中的电子扫描
2.相控阵扇形性扫描
利用线(或面)阵式换能器阵元发射时有一定的相位延迟,
使合成声束的轴线与线阵平面中心线有一夹角,随夹角的 变化可实现扇形扫描。
d:晶片中心距离; t:延迟时间; :合成声束偏转角度
二、B型超声成像中的电子扫描
1.电子线性扫描 以电子开关或全数字化系统控制由若干个晶片并联
起来组成的探头阵元组顺序发射来实现。
(1)常规扫描 n个阵元构成阵元组 m个阵元构成线阵 (m一n+1)条扫描线组 成一帧线性扫描图像
常规扫描示意图(m=5)
二、B型超声成像中的电子扫描
(2)隔行扫描 防止前一次回波对后一次扫描干扰 相邻阵元组错开两个阵元 第一声束是1、2、……n
PRF 2 f d max
(4)脉冲重复频率对血流测量的限制
2 vcos 由 fd f0 c
得
vmax Rmax
c2 8 f 0 cos
四、B超图像及质量评价
4.时间分辨力
单位时间成像的幅数,即帧频,表示时间分辨力 帧频越高,获取图像的时间越短,即成像速度越快, 其时间分辨力越高 时间分辨力的极限
c N RF 2
多声束技术可突破上式的极限
合理选择R、F和N
四、B超图像及质量评价
5.清晰均匀性 (1)对比清晰度
显示相似振幅、不同灰阶细微差别回声的能力 低对比度条件下、鉴别软组织和细微结构的能力 (2)图像均匀性 整个显示画面的均匀程度
识别方法:侧动探头、加压探测
四、B超图像及质量评价
3)旁瓣伪像 旁瓣和主瓣同时检测物体,两者回声重复造成
超声医学基础学习课件课件最新版

超声医学在现代医学领域中扮演着越来越重要的角色,为临床诊断和治疗提供了 丰富的信息。
超声医学发展历程
超声医学的发展经历了多个阶段。
20世纪50年代,医学界开始将超声波应用于临床诊断 ,开启了超声医学的先河。
患者女性,35岁,常规体检时发现甲状腺结节。
超声图像
甲状腺右侧叶可见一个低回声结节,边界清晰,形态规则,周边 可见环状血流信号。
诊断结论
考虑诊断为甲状腺结节,建议进一步检查以排除恶性病变。
06 超声医学发展趋 势与展望
超声医学展,超声成像的分辨率越来越高,能够提供 更清晰、细致的图像,为临床诊断提供更准确的信息。
与其他医学影像技术结合
超声医学将会与其他的医学影像技术结合,如MRI、CT 等,形成更加全面、准确的诊断方法。
教育和培训
加强超声医学专业人才的培养和培训,提高从业人员的 专业素质和服务能力,推动超声医学事业的持续发展。
THANKS
感谢观看
超声波的传播特性
传播速度
超声波在人体组织中的传播速度大约为1540米/秒。在传播过程中,超声波会发生反射、 折射和散射等现象。
反射和折射
当超声波遇到不同密度的组织或介质时,会发生反射和折射现象。反射是声波从高密度组 织向低密度组织传播时发生的反射,而折射是声波从低密度组织向高密度组织传播时发生 的折射。这些现象对于超声成像和诊断非常重要。
根据检查部位选择合适体 位,涂抹耦合剂,选择合 适探头进行检查。
图像记录与分析
实时记录并储存图像资料 ,进行图像分析,评估病 情并出具诊断报告。
超声医学PPT演示课件

腹部脏器领域应用
肝脏疾病诊断
超声可以检测肝脏的大小 、形态、回声等,对肝炎 、肝硬化、肝肿瘤等疾病 进行诊断。
胆道系统疾病诊断
超声能够清晰显示胆囊、 胆管等胆道系统结构,发 现胆结石、胆囊炎等疾病 。
胰腺疾病诊断
超声可以观察胰腺的形态 、大小及回声情况,对胰 腺炎、胰腺肿瘤等疾病进 行诊断。
浅表器官领域应用
甲状腺疾病诊断
超声可以准确测量甲状腺的大小 、形态,发现甲状腺结节、甲状
腺炎等疾病。
乳腺疾病诊断
通过超声检查可以观察乳腺的结构 层次、回声情况等,对乳腺增生、 乳腺肿瘤等疾病进行诊断。
淋巴结疾病诊断
超声能够检测淋巴结的大小、形态 及内部回声情况,对淋巴结炎、淋 巴瘤等疾病进行诊断。
05
超声医学新技术与新进展
部无回声等特征。
胆囊结石
02
展示胆囊结石在超声下的表现,如强回声光团、后方声影等,
并介绍其与胆囊息肉的鉴别诊断。
肾结石
03
通过超声图像展示肾结石的位置、大小及数量,并分析其与肾
盂积水的关系。
复杂病例超声诊断思路分享
肝脏占位性病变
详细分析肝脏良恶性占位的超声表现,如回声强度、边界 清晰度、血流信号等,并结合患者病史及实验室检查进行 综合判断。
提高碎石效率、降低复发率、 拓展应用领域至胆道结石等领
域。
04
超声医学在各领域应用
妇产科领域应用
01
02
03
孕早期胎儿评估
通过超声检查可以准确判 断胎儿的大小、胎位、胎 心搏动等情况。
胎儿畸形筛查
利用高分辨率超声技术, 对胎儿的颜面部、四肢、 内脏器官等进行详细检查 ,以发现可能的畸形。
2024年超声医学基础学习课件共88张PPT

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发展历程
自20世纪50年代超声技术应用于医学 领域以来,经历了A型、B型、M型、 D型等超声技术的发展,逐渐成为现 代医学影像技术中不可或缺的一部分 。
超声诊断原理及技术应用
超声诊断原理
利用超声波在人体组织中的反射 、折射、散射等物理现象,通过 接收和处理回声信号,获得人体 内部结构和病变的信息。
彩色多普勒超声的检查方法
在B型超声的基础上,启用彩色多普勒功能,将超声束照射在血流丰富的区域,通过测量 回声信号的多普勒频移和相位差异,得到血流的速度和方向信息,并以彩色编码的方式叠 加在二维图像上。
彩色多普勒超声的临床应用
广泛应用于心血管系统、腹部脏器、妇产科等部位的诊断,如检测心脏血管病变、评估脏 器血流灌注情况、观察胎儿脐带血流等。
具有实时动态显示、无创无痛、可重复性好等优点,能够提供人体内部结构和病变的详细信息,为临床诊断和治 疗提供重要依据。同时,随着技术的不断发展,超声设备的功能也在不断完善和扩展,如超声造影、弹性成像等 新技术不断涌现。
超声诊断基础
02
人体组织声学特性分析
01
组织密度与声速关系
组织密度越大,声速越快,反之则慢。
心血管系统领域应用实例分析
心脏结构与功能评估
01
超声心动图可清晰显示心脏各腔室大小、室壁厚度及运动情况
,评估心脏整体和局部功能。
心脏瓣膜病诊断
02
通过超声可观察心脏瓣膜形态、活动度及反流情况,对心脏瓣
膜病进行准确诊断。
血管疾病检测
03
超声可检测血管内径、血流速度及血管壁情况等,对动脉硬化
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2.伪随机序列基频FB
FB = 1/ptc,p为码长;t为子码宽度,即时钟周期。 若使FB不发生距离混叠,又使可检测的血流速度越大,则:
2 fd
max
≤ FB
c ≤ 2 R max
(四)帧频:成像系统中,每秒钟内可成像的帧数叫做帧 频,或场频,记为Fve。存在以下制约关系:
T
∫
0
A2 2 s ( t ) dt = T
tc
A 2tc ∫ dt = T 0
(二)单频连续波信号 在连续波超声多普勒血流仪中,常采用单频正弦波信号:cos(2πf0t), 具有很高的信噪比和灵敏度。 (三)随机噪声信号 它是一种任何时刻的取值都不能先验确定的随机变量。两两不相关, 数学期望值为零(互相关为“0”,自相关为“1”),称为白噪声。 功率谱在整个频带上为一恒定值,自相关函数为δ函数。 (四)伪随机相位编码连续波信号 1. m序列产生与波形:图4.5是p=15的4级m序列产生器。图4.6是其波形。 2.自相关函数和功率谱:书117页(4.10)是其自相关函数,相关曲线如图 4.7(a)所示。R(τ)具有逼近δ(τ)的特性。 (4.11)公式为m序列的功率谱。 3.伪随机连续波调相:整个功率谱被搬移到以f0为中心的两边。
+∞
R (τ ) =
1 2π
−∞ +∞
∫
+∞
S (ω )S (ω )e jωτ d ω =
1 2π
−∞
∫
+∞
S (ω ) 2 e jωτ d ω =
1 2π
−∞
∫
Φ (ω )e jωτ d ω
反之: Φ (ω ) =
−∞
∫
R (τ )e − jωτ d τ
结论:自相关函数 R(τ)与其能量谱密度 Φ ( ω )构成一对傅氏变换。
以声压形 式传播 以电压形 式传输
Vin ( t )
Vout ( r , t )
gT ( t )
hT ( r , t ) s( t )
散射脉冲响 应是一个统 计函数形式
gR ( t )
hR ( r , t )
人体
超声波 换能器
第4.3节 超声信号与系统的主要指标
一. 动态范围
(一)原始定义:
U max DR = 20 lg U min
=
−∞
∫
+∞
x ( t 1 ) dt 1
−∞ +∞
∫
h (τ ) x ( t 1 + t − τ ) d τ =
即: R xy ( t )=
−∞
∫
−∞ +∞
∫
x ( t 1 ) y ( t + t 1 ) dt 1 = R xy ( t )
h (τ ) R xx ( t − τ ) d τ =
−∞ +∞
p + 1 sin π ft c 2 +∞ n a2 ] ∑ δ (f − f 0 − ) + 2 δ (f − f 0 ) P ( f ) = a ( 2 )[ p π ft c pt c p n = −∞ , n ≠ 0
2
(五)线性调频脉冲信号 1.波形 信号的瞬时频率f为:f(t) = f1+rt 信号的瞬时相位为:
−∞ +∞
∫
x( t )x( t + τ )dt
根据积分变换中的乘积 定理: f1 ( t )f 2 ( t )dt =
−∞
∫
+∞
1 2π
−∞
∫
+∞
F1 (ω )F2 (ω )d ω =
1 2π
−∞
∫
F2 (ω )F1 (ω )d ω
根据位移性质:£[ t ± t 0]= e ± jωt£[ f ( t )] 得: ,
超声波在人体中传播的信号表示:
⎡ ∂Vin ( t ) ⎤ Vout ( r , t ) = ⎢ − ρ * gT ( t )* hT ( r , t )* s( t )* hR ( r , t )* g R ( t )⎥ ∂t ⎣ ⎦ ⎡ ∂Vin ( t ) ⎤ = ⎢− ρ * g ( t )* g ( t )* s( t )* h ( r , t )* h ( r , t )⎥ T R T R ∂t ⎣ ⎦
对于冲击响应为h(t)的线性系统: Rxy(t)=h(t)*Rxx(t) 当Rxx(t)=δ函数时,Rxy(t)=h(t)
S (ω ) =
∫ s ( t )e
− j 2 π ft
dt
P (ω ) = | S (ω ) |
3.相关函数
2
结论证明:自相关函数和其功率谱密度函数是一对傅氏变换。
+∞
证:由定义式得: R (τ ) =
第4.1节 概述
换能器 阵元
医学超声诊断设备的物理通用模型如图4.1所示,采用脉冲回波法。
超声波信号 发生器
发射电路与 功率放大器
目标
波形与图像 显示
信号接收与 处理单元 图4转换、声波发射传播、声波接收传播、声 电转换、接收处理、显示单元等7个部分。 医学超声设备分为治疗与诊断两类,但这里仅讨论诊断设备。
∫
R xx (τ ) h ( t − τ ) d τ
若 R xx ( t )为 δ ( t ) 冲击函数,则有:
R xy ( t ) =
−∞
∫δ τ
( )h ( t − τ )d τ = h ( t )
二. 超声信号(Burst)分类 脉冲信号:单载频(脉冲DOPPLER)、 δ(t)冲击函数(A、B、M超) 调频脉冲信号:线性、阶梯 、非线性 调频(双曲线调频)(调频DOPPLER) 超 声 信 号 规则信号 编码脉冲信号:相位编码、频率编码 幅相编码 正弦波连续信号(连续波DOPPLER) 相位编码连续波信号 非规则信号:噪声信号、伪随机信号(拟噪声) (伪随机编码DOPPLER)
ψ (t ) =
∫
0
t
2 π f ( t ) dt
= 2 π f 1 t + π rt
2
当 t = 0时 ⎧ A cos( s (t ) = ⎨ ⎩ 2 π f 1 + π rt 0
2
)
2.自相关函数与功率谱 线性调频信号的自相关函数是一个非常近似的δ函数。如图4.10(a) 所示,具体例子是调频收音机。4.10(b)图是功率谱。 (六)伪随机脉冲信号 与连续性m序列不同之处是:m序列脉冲信号周期为T,m序列长度 T1=ptc,p为码长,tc为子码宽度,T>T1。在T-T1时间段,信号为零。 它是在连续性m序列长频率宽带中截取所需带宽信号。
第四章 超声信号、信道与指标
本章提要:
• • • • • • 超声信号形式及其特性 超声信号与系统的主要指标 超声波发射方式和发射通道 超声波信号模拟接收处理通道 接收相关处理原理 各种显示管的原理
Chapter 4 Ultrasonic Signals ,Signal Channels and Index
二. 工作频率、频带宽度、信号基频与帧频 (一)工作频率:是指换能器与系统连接以后,所辐射的实 际超声频率。也指发射超声的载波频率。
超声波频率越高,分辨力越高,但声波能量衰减也越大。 应根据分辨力与探测深度综合考虑选择工作频率。表4.1是探测 不同组织诊断仪所使用的频率范围。
(二)频带宽度:即频谱的-3dB下降点,功率谱上的半功率 点带宽。
输入信号 动态范围
50dB 110dB 20dB
对数压缩 时间增益 补偿压缩
显示输出 动态范围
2)对于超声诊断仪显示器终端,由于动态范围DRo较小,A型显示:动 态范围为30dB;B型显示动态范围为20dB;存储显示器仅10dB。因 此一方面要求输入通道具有大的动态范围,另一方面,应使接收处理通 道输出动态范围与显示器终端装置的输入动态范围相匹配,才不会丢失 信号,因此CR>1。
L=c t/2
式中:c — 超声波传播速度;t — 从发射点发出超声波到界面,并反 射回到发射点的接收回波的一段时间,称之为渡越时间。上式是广泛 用于脉冲回波法测距的理论基础。
超声诊断的基本原理是以三个物理假设为前提的:
1.声束在介质中以直线传播; 2.在各种介质中声速均匀一致,c=1540 米/秒; 3.在各种介质中介质的吸收系数均匀一致(增益补偿的基础)。
其中:p(t)是幅度、宽度和周期分别为A、tc和T的脉冲信号。 2.功率谱:如图4.2(b)所示。数学表示式是:
⎡ At c sin π ft c ⎤ p( f ) = ⎢ ⎥ π ft c ⎦ ⎣ T
2
n = −∞
∑
+∞
δ( f − f0 − n
1 ) T
3.自相关函数:如图4.3所示。
1 R (0) = T
结论证明:输入x(t)与输出y(t)的互相关函数等于x(t)的自相 关函数与系统冲击响应的卷积。
+∞
证: h ( t ) ∗ R xx ( t ) =
+∞
−∞
∫
+∞
h (τ ) R xx ( t − τ ) d τ =
+∞
−∞
∫
+∞
h (τ ) d τ
−∞
∫
x ( t 1 ) x ( t 1 + t − τ ) dt 1
DR
i
U i max = 20 lg U i min
2. 输出动态范围:
U o max DRo = 20 lg U o min
CR = DR DR
i o
3. 动态范围压缩比CR:CR定义为系统输入和输出动态范围之比。
1)对于声电接收换能器,要求声—电动态范围DRd=DRi,转变成电信号 以后,与超声诊断仪的输入级相连之后,要求射频放大器的输入动态范 围应该为:DRri=DRd。即: DRri = DRd = Dri= 2αL(用TGC压缩) + SDR(用LOG压缩)