第8章 超声图像伪影及质量
超声成像技术及伪差

散射失真
总结词
散射失真是指超声波在传播过程中,遇到小颗粒或微小结构时发生的散射现象,导致图像的减弱或畸 变。
详细描述
散射失真通常是由于组织内的小颗粒、气泡或微小结构引起的。这些散射体会使超声波发生散射,导 致部分能量损失,并改变超声波的传播方向,从而影响图像的质量和清晰度。散射失真在低频超声成 像中较为明显,尤其是在观察软组织或深部器官时。
超声弹性成像技术
利用超声波在组织中的传播特性,对组织内部的弹性分布进行成 像,有助于对病变组织进行更准确的诊断。
超声光谱成像技术
通过分析超声波在组织中的频谱特性,实现对组织成分的定量分析, 提高诊断的准确性。
超声光声成像技术
结合光学和超声成像的优势,实现高分辨率和高对比度的成像,有 望在医学影像领域取得突破。
超声成像技术及伪差
• 超声成像技术概述 • 超声成像技术的基本原理 • 超声成像技术的伪差来源 • 伪差对超声成像的影响 • 伪差抑制与校正方法 • 未来展望与研究方向
01
超声成像技术概述
超声成像技术简介
超声成像技术是一种利用超声波进行信息获取和图像呈现的技术。
超声波是一种机械波,具有频率高、波长短、穿透力强等特点,能够穿透不同介质, 并在遇到不同介质的界面时发生反射、折射和散射等现象。
的对比度。
组织差异
02
不同组织对超声波的吸收和散射能力不同,导致回声强度和分
布不同,影响图像的对比度。
动态范围
03
超声成像系统的动态范围有限,当回声信号超出动态范围时,
会导致图像对比度降低。
05
伪差抑制与校正方法
声速校准
总结词
声速校准是超声成像中常用的伪差抑制 方法,通过对声速的精确测量和校准, 减小因声速不准确引起的图像畸变。
医学影像学的超声图像质量

医学影像学的超声图像质量超声影像是医学影像学中一种非常重要的诊断工具,具有无创、便携、实时性等特点,能够提供丰富的解剖信息和病变表现。
超声图像的质量直接关系到医生对病变的准确判断和诊断,因此提高超声图像的质量对于临床工作具有重要的意义。
本文将从超声图像的产生原理、影响超声图像质量的因素以及优化超声图像质量的方法等方面进行探讨。
一、超声图像的产生原理超声是一种机械波,其频率高于人耳可听到的声音,一般在2-20MHz之间。
超声图像的产生是通过超声波在人体组织中的反射和传播形成的。
当超声波传播到组织之间的界面上时,会发生部分反射和部分传播。
通过接收器接收反射回来的超声波信号,并经过信号处理和图像重建,最终形成超声图像。
二、影响超声图像质量的因素1.探头的选择和使用:超声图像质量的好坏与探头的性能有着密切的关系。
不同类型的探头具有不同的频率和敏感度,医生需要根据具体情况选择合适的探头。
此外,在使用探头的过程中,要注意探头与皮肤之间的贴紧度和角度,以避免产生空气泡影响图像质量。
2.扫查技术:扫查技术是超声医生获得良好超声图像的关键。
医生需要熟练掌握扫查技术,包括调整扫查深度、角度和位置等,以获得最佳的超声图像。
同时,医生要注意手法的稳定性和扫查的速度,以保证图像清晰和连贯度。
3.声速补偿:超声波在组织中的传播速度是固定的,而不同组织的声速并不相同。
因此,在进行超声检查时,医生需要根据不同的组织类型,进行相应的声速补偿。
声速补偿的不准确会导致图像失真和位置偏移。
4.深度和增益设置:超声图像的深度和增益设置直接影响到图像的清晰度和对比度。
合理地设置超声图像的深度和增益,能够提高图像的质量,避免过深或者过浅导致的信息丢失或者噪声干扰。
三、优化超声图像质量的方法1.定期维护和校准:对超声设备进行定期的维护和校准,可以保证设备的正常运行和图像的准确性。
医院和临床部门应当建立完善的设备管理制度,并按照制度要求进行维护和校准工作。
超声波的伪差

超声伪像
一.概念:声像图伪像(伪差,artifact)是指超声显示的断层 图像与其相应解剖断面图像之间存在的差异。这种差异表现 为声像图中回声信息特殊的增添、减少或失真。伪像(伪差) 在声像图中十分常见。理论上讲几乎任何声像图上都存在一 定的伪像(伪差)。而且,任何先进的现代超声诊断仪均无 例外,只是伪像在声像图上表现的形式和程度上有差别而已。 识别超声伪像是很重要的。一方面,可以避免伪像可能 引起的误诊和漏诊;另一方面,还可以利用某些特征的伪像 帮助诊断,提高我们对于某些特殊病变成分或结构的识别能 力。我们不仅善于识别超声伪像的种种表现,还有必要了解 这些伪像产生的物理基础。
12 其他
四.彩色多普勒超声成像(CDFI)和频谱图的常见伪像及识别
1、探头选择不当,引起多普勒血流信号过低(伪像)。例如,为 了敏感地显示乳腺癌或甲状腺肿物内彩色血流信号并测速,应 选择至少 7 ~ 7.5MHz 的线阵探头;为了显示人肝内门静脉彩色 血流信号,可采用3~3.5MHz凸阵探头;为了显示心脏及大血管 高速血流信号,宜选用2.5~3.5MHz探头。 2、角度依赖性血流信号减少伪像。由于CDFI的显示有明显的角 度依赖性( Cosθ 90 。=0),因此在显示诸如主动脉血流时,应 尽可能使探头声束不要垂直于血流方向(使θ <60。),否则易 产生少血流或无血流信号的假像。 3、镜面伪像:举例,当CDFI显示阴囊精索静脉曲张彩色血流时, 在阴囊壁的外面(皮肤 — 空气界面)出现对称性的彩色血流伪 像。用频谱多普勒测量可能发现基线上、下同时出现对称性静 脉血流。此类伪像通常并无重要临床意义。 4、其它:尚有操作不当所致血流信号过强(彩色增益过大引起 “血流溢出血管壁外”)和信号过低(彩色增益过小)以及彩 色混叠等(非高速湍流引起)的伪像等。限于篇幅,在此从略。
超声中出现的伪影

5.超声斑伪影 超声波通过非均匀媒质传播时,当反射体 颗粒度比声波波长小得多时,形成散射, 散射的声波均匀地分布在所有方向上。 在不同深度不同方向一次或多次散射反射, 最后抵达换能器的声波,实际上是一个复 杂的干涉波。
干涉现象使超声场呈现出复杂的随机声压
分布,以此成像就产生了颗粒状的灰度起 伏噪声团象,这就是如肝脏、胎盘等内部 结构所呈现的那种常见图像。 这种颗粒性图案的灰阶并不真实地反映被 检体非均匀声学边界的回波强弱。
以上这些由于声学特性而造成的伪影,虽
然不能用改进仪器设计来加以改善,但如 能在检查前、检查中辅以一定的临床措施 是有可能减少它的影响。 如使用声造影剂增强对心脏、胃的显示; 在做盆腔检查时为有一个良好的声窗,检 查前让病人多喝些水以使膀肮适度充盈;
在检查过程中注意操作方法、变换受检者
由声束特性不理想而造成的伪影
1.部分容积效应伪影
2.旁瓣效应伪影
由扫描方法和显示而形成的伪影
1.动态伪影
对运动脏器 ( 如心脏 ) 扫查及在移动换能器扫 查静止脏器过程时出现“动画”效应。 这是一种显象时间与动态扫查不匹配的失真伪 影,
由超声传播特性而造成的伪影
这类伪影不同程度地存在于实际的扫查显
3.回声增强伪影 在内部衰减比旁邻组织小许多的囊腔或一些正常 组织下方常伴随有“回声增强”伪影 主要是因为声束通过上方这部分衰减较小的媒质 后到达该深度,必然比附近其它正常衰减的部位 有相对高的声强,而超声诊断设备的增益及分段 增益 TGC 曲线在正常调节时在此深度又有较高 增益,即相对这部分较强声强的回声有过补偿的 缘故,从而产生了图像上的所谓“回声增强”伪 影。
超声图像质量评价标准

超声图像质量评价标准超声图像质量评价是超声医学影像学中的重要环节,对于临床诊断和治疗具有重要的指导意义。
超声图像质量的好坏直接影响到医生对患者病情的判断,因此建立科学的评价标准对于提高超声图像质量具有重要意义。
首先,超声图像质量的评价应包括图像的清晰度、分辨率、灰度表现、噪声和伪影等多个方面。
其中,图像的清晰度是评价超声图像质量的重要指标之一。
清晰度好的图像能够更准确地显示被检查组织的细微结构,有助于医生做出更准确的诊断。
分辨率则是评价图像显示能力的重要指标,它决定了图像中细小结构的显示能力。
另外,灰度表现的好坏直接影响到图像对比度的显示,良好的灰度表现有助于医生更准确地判断组织的性质。
此外,噪声和伪影是影响超声图像质量的两个主要因素,它们会干扰医生对图像的观察和判断,因此需要合理的评价标准对其进行评价。
其次,超声图像质量的评价标准应该具有客观性和可操作性。
客观性是指评价标准应该具有科学性和客观性,能够准确反映图像质量的真实情况。
可操作性则是指评价标准应该具有实用性,能够方便医生在临床实践中进行评价。
因此,评价标准的建立需要充分考虑到实际临床操作的便利性和准确性,避免主观因素对评价结果的影响。
最后,超声图像质量的评价标准应该具有较高的一致性和稳定性。
一致性是指在不同的医生和不同的设备下,评价结果应该具有较高的一致性,避免因人为因素对评价结果的影响。
稳定性则是指在不同的环境和条件下,评价结果应该具有较高的稳定性,能够准确反映图像质量的真实情况。
综上所述,建立科学的超声图像质量评价标准对于提高超声医学影像学的诊断和治疗水平具有重要意义。
评价标准应该包括图像的清晰度、分辨率、灰度表现、噪声和伪影等多个方面,具有客观性和可操作性,具有较高的一致性和稳定性。
只有这样,才能更好地指导临床实践,提高超声图像质量,为患者提供更好的诊断和治疗服务。
B超伪像类型

狭窄率的测量和计算方法:用刻度最小值为1 mm的两脚规测,管腔狭窄程度计算方法为CC法,管腔狭窄率(%) =(颈动脉管径- 最小残存管径)/颈动脉管径×100%。
按北美症状性颈动脉内膜切除试验(NASCET)法[2]确定血管狭窄程度:狭窄度=(D-d)/d×100%。
其中D为原管腔直径,d为狭窄处剩余管腔直径。
轻度狭窄为0%~29%,中度狭窄30%~69%,重度狭窄70%~99%,闭塞100%。
1、混响伪像 (reverberations):镜面型大界面如其两侧声阻抗差别较大,而第一界面中物质的衰减甚小或厚度甚小时最易发生,形成多次反射(界面上)。
消除或鉴别:侧动探头或加压探测。
混响伪像2、多次内部混响(振铃效应):超声在靶内部来回反射,形成彗尾征,利用子宫内彗尾征可以识别金属节育环的存在。
振铃效应?3、部分容积效应(厚度伪像):因声束具有一定厚度,把邻近靶区结构的回声一并显示在声像图上,小囊肿、小淋巴结进行穿刺时,尤其对于位置较深的小病变,要特别提防部分容积效应所至伪像(以为“针尖刺入靶标”),可以旋转探头横切。
厚度伪像4、?旁瓣伪像(side lobe artifact):由超声束的旁瓣回声造成,在结石等强回声两侧出现,呈“狗耳”或“披纱”样改变旁瓣伪像5、声影(acoustic shadow):有强反射或声衰减甚大的靶存在,使超声能量急剧减弱或消失,致其后方没有超声到达,当然也检测不到回声,称为声影,声影可以作为结石、钙化和骨骼等存在的诊断依据。
声影6、后方回声增强 (enhancement of behind echo):当病灶或靶的声衰减甚小时,其后方回声将强于同等深度的周围回声,称为后方回声增强,囊肿和其他液性结构的后方会出现回声增强,可利用它作鉴别诊断。
后方回声增强7、折射声影 (refractive shadow):有时在球形结构的两侧壁后方会各出现一条细狭的声影,称为折射声影,这是因为超声从低速介质到高速介质,入射角超过临界角,产生全反射,没有反射回波信号。
超声伪像鉴别
2.声影(sound shadow)
声影伪像常由显著的声衰减引起,见于 结石、瘢痕、骨骼、软骨等介质。
超声伪像
声像图伪像(伪差,artifact)是指超 声显示的断层图像与其相应解剖断面图像 之间的差异。广义来说,声像图表现与其 相应断面之间存在的任何不实际的差别, 皆属伪像(伪差)的范围。
超声伪像是普遍存在的。一方面它会引 起误诊或漏诊,另一方面,我们可以根据 特征性的伪差来获取有用信息。
临床常见的声像图伪像
厚层脂肪和肌肉作为散射体,从而产生 常见的雾状散射伪像。散射伪像也多见于 经颅超声检查。
11.近场盲区伪像
相控阵式探头和单晶片制成的探头,由 于近场盲区存在旁瓣,其声能分布不均故 引起该部位图像模糊不清。
谢谢
成的倾斜界面时,会发生折射。
8.回声失落伪像 (echodrop-out artifact)
亦称临界角折射伪像。
9.声速引起的伪差或伪像
一般超声仪器测量是按照平均软组织声 速1540m/s设置的,但一些组织如角膜、 晶状体、骨骼等,如利用普通仪器盲目测 量,则会产生误差。
10.散射伪像(satteror artifact)
3.后方回声增强(透声性,translucency)
当介质声衰减值低于假定声衰减值时, 出现透声现象。例如,囊肿后壁及其后方 组织回声显著增强。
4.部分容积效应(partial volume effect)伪像
亦称为断层厚度(切片)伪像(slide artifact)。
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血管壁本身就是一个强反射界面,如果超声波入射角度不合适或血管壁
存在钙化等情况,可能会导致血管壁回声过强或产生伪影。
02 03
血流信号干扰
在血管超声图像中,血流信号是一个重要的观察指标。然而,如果血流 速度过快或过慢、血流方向与声束方向夹角过大或存在涡流等情况,都 可能导致血流信号显示不准确或产生伪影。
伪影产生原因及影响因素
伪影的产生与超声设备性能、操作技术、患者因 素及环境因素等密切相关。
常见超声图像伪影类型
包括声影、混响、镜像伪影、旁瓣伪影、多普勒 效应伪影等。
伪影识别与评估方法
通过观察图像特征、分析超声信号及对比其他影 像学表现等方法进行伪影的识别与评估。
当前存在问题和挑战剖析
超声设备性能局限
回声失落
当超声波遇到心脏内的大血管或心肌肥厚等强反射界面时, 可能会产生回声失落现象,导致图像中部分结构显示不清。
彩色多普勒伪影
在使用彩色多普勒超声心动图检查时,如果血流方向与声 束方向夹角过大或血流速度过快,可能会导致彩色血流信 号显示不准确或产生彩色多普勒伪影。
血管超声图像中伪影案例
01
血管壁回声
03
深度学习模型
利用深度学习技术训练模 型,使其能够自动识别和 分类超声图像中的伪影。
特征提取与选择
通过提取图像中的特征, 并选择对伪影识别具有重 要性的特征,可以提高识 别的准确性和效率。
辅助诊断系统
结合人工智能技术和医学 知识,开发辅助诊断系统, 为医生提供关于伪影的自 动识别和建议。
03
各类伪影特征分析及处理策略
混响伪影
当超声波在肝脏内部遇到强反射界 面时,会产生多次反射,形成混响 伪影,表现为平行于声束的条状回 声。
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产生原因
声影主要产生于高密度的组织或 结构,如钙化、结石、气体等, 这些物质对超声波的散射和吸收 作用较强,使得声波无法穿透到
其后方区域。
识别方法
声影表现为病灶后方出现明显的 无回声或低回声区域,边界清晰 ,可根据其形态、位置和大小等
特征进行判断。
镜像伪影
01 02
定义
镜像伪影是指在超声波传播过程中,由于遇到强反射界面(如胸膜、腹 壁等)而产生的镜面反射现象,导致在图像上出现与真实结构相似但位 置颠倒的虚假图像。
产生原因
侧边声束伪影主要产生于探头边缘处的声束折射和散射, 这些折射和散射的声波在图像上形成虚假的高回声区域。
识别方法
侧边声束伪影表现为条状或带状的高回声区域,通常出现 在探头边缘处,可通过观察其形态和位置进行识别。
多次反射伪影
定义
多次反射伪影是指在超声波传播过程中,由于声波在组织内部多次 反射而产生的虚假图像,通常表现为重复出现的结构或回声增强区 域。
产生原因
多次反射伪影主要产生于声波在组织内部多次反射,这些反射的声 波相互叠加形成虚假图像。
识别方法
多次反射伪影表现为重复出现的结构或回声增强区域,可通过观察其 形态、位置和与周围结构的关系进行识别。
03
声影识别与应对策略
声影识别方法
观察声影形态
声影通常表现为均匀或不 均匀的暗区,形态多样, 可根据声影形态进行初步 识别。
特点:多次反射伪影 通常出现在超声图像 的深部,表现为与主 声束平行的多重回声 。这种伪影可能是由 于声束在体内组织中 多次反射造成的。
处理方法:为了减少 多次反射伪影,可以 采取以下措施
调整增益设置,降低 图像的深度增益,从 而减少深部组织的回 声强度。
超声伪像
超声伪像伪像(artifact)又称伪差,在超声成像中常会出现多种伪像,诊断者和声像图阅读者不仅要识别伪像,避免误诊,而且要利用伪像,帮助诊断。
(一) 混响(reverberations)超声照射到良好平整的界面而形成声在探头与界面之间来回反射,出现等距离的多条回声,其回声强度渐次减弱。
腹部探测时,腹壁的筋膜和肌层都是平整的界面,常出现混响伪像,出现在声像图的浅表部位,尤其在胆囊和膀胱等液性器官的前壁,更为明显(图1-4-1)。
图1-4-1 膀胱横切面声像图示膀胱内混响幻象是膀胱前壁显示不清(二) 多次内部混响(multiple internal reverberations)超声在靶(target)内部来回反射,形成彗尾征(comet tail sign),利用子宫内彗尾征可以识别金属节育环的存在(图1-4-2)。
(三) 部分容积效应(partial volume effect)又称切片厚度伪像(slice artifact),因声束宽度引起,也就是超声断层图的切片厚度较宽,把邻近靶区结构的回声一并显示在声像图上,例如在胆囊内出现假胆泥伪像(图1-4-3)。
图1-4-3 部分容积效应使膀胱后壁显示不清(四) 旁瓣伪像(side lobe artifact)由超声束的旁瓣回声造成,在结石等强回声两侧出现“狗耳(dog ear)”样图形(图1-4-4)。
图1-4-4 结石两侧旁瓣伪像(SL)(五) 声影(acoustic shadow)由于具有强反射或声衰减甚大的结构存在,使超声能量急剧减弱,以致在该结构的后方出现超声不能达到的区域,称为声影区,在该区内检测不到回声,在声像图中出现竖条状无回声区,紧跟在强回声或声衰减很大的靶体后方,称为声影。
声影可以作为结石、钙化灶和骨骼等的诊断依据(图1-4-5)。
图1-4-5 胆囊纵断面图示胆囊结石后方声影(六) 后方回声增强(enhancement of behind echo)当病灶或组织的声衰减甚小时,其后方回声将强于同等深度的周围回声,称为后方回声增强。
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第8章 超声图像伪影及质量§8.1、超声图像伪影定义超声图像的伪影是一个颇为复杂而必须面对的问题,正确认识伪影及其产生原因、条件,有助于正确评价用各种不同设备得到的各种声图像。
以便去伪存真地判读超声图像,得出正确的医学诊断。
而超声医学工程人员则可能借此改进超声诊断设备的设计。
超声图像伪影的定义:伪影是指任一回波信号被超声诊断设备所显示的位置与被检体内回波界面的实际位置不符,或被显示的信号振幅、灰度变化不与被显示的回波界面特性变化相关。
§8.2由声束特性不理想而造成的伪影及其控制8.2.1. 部分容积效应伪影理想声束是指单指向性的、声束宽度但定为一个波长且穿透性极强的声束。
实际的声束只在焦区处可获得较细的声束,离开焦区声束明显变粗,直径可达数毫米到1厘米。
垂直于扫描面方向的聚焦特与沿扫描面方向的聚焦特性往往也不一样,前者由于大多仅采用固定声透镜聚焦。
其聚焦特性更不理想,结果声束的扫描线并非—条细线,其扫描面亦非一层很薄的断层切面。
尤其在近场区更差。
在轴向,声束由—定脉宽的声脉流形成,这样所显示的切面图像,实际上是由有—定体积的分辨元扫描被检体而被模糊了的声图像。
如有—直径小于该处切片厚度的病灶为声束所切割,则声图像上所显示为病灶区的回波与病灶区周围的回波所叠加的图像。
同样,不在一平面上的声反射结构,可同时叠加在包含一定厚度的一个声图像上显示出来,如图8-1所示。
部分容积效应可导致分辨力降低,并造成分析错误,如小囊肿内部并非纯粹暗区,却可存在细小回声,如不考虑鉴别,可误认为“实质性”。
在彩色178血流显象中采样点是有一定容积的,同样也存有部分容积效应伪影的问题。
对于这种伪影,目前主要通过对换能器材料和工艺过程的研究改进,采用新型高分子压电材料、声透镜、高反射镜、高斯型电极、费涅尔分布电极等自聚焦方式来改善声学特性。
图8-1部分容积伪影8.2.2旁瓣效应伪影声源发射的能量主要集中在主瓣声束内,而在其它方向的旁瓣内也分布有相当能量,其中尤以第一旁瓣的声振幅最大,约为主瓣的21%,位于主瓣声轴的±10°~±20°之间。
第二旁瓣约为主瓣的13%。
当主瓣声束扫描物体时,旁瓣也同样在进行扫查,但它们的扫查方向与主瓣声束不一致、它所接收到的回波信号被完全归属在主瓣声束的回波信号上,同时被诊断设备显示在同一声图像上。
超声探头无法区分主、旁瓣声轴的回波信号,超声诊断设备又不能分别显示不同方向的主旁瓣声象,因为任何方向的回波源,均被假定为沿换能器声束的轴向方向,其结果有如部分容积效应那样的叠加模糊伪影。
这种回波重叠,常组成反射结构的后缘面上方的浅淡浅弧状线条。
检查充盈膀胱下的子宫时,常见此种伪影发生。
在旁瓣声束遇到强反射结构,而主瓣声束处于低回声区时才明显反映出来,如图8-2所示。
由于旁瓣的存在还降低了对低回声信号的对比度分辨力,使图像质量变差。
179图8-2旁瓣效应伪影8.2.3分辨性伪影由于声束不是全程细小,扫描面内扫查声束密度(单位宽度的声扫描线数)有限,结果不但造成以上两种伪影,还使焦区外的图像细微结构丧失或模糊失真,分辨力低下,整幅图像的均匀一致性不良。
超声图像的空间分辨力可利用分辨力单元来定义。
它是声场中可识别的最小体积,在最小识别单元中不可能提取出更有特异性的任何有用信号。
换能器的结构、检测点在声场中的位置、超声波在传输媒质中的传播扩束效应和脉冲展宽效应,均可影响该分辨力单元的体积。
体模中一根0.3mm的尼龙线反射靶的横截面,经非理想声束扫描而显示成数毫米到1厘米多长的相应伪影,这是侧向分辨力低下的表现。
同样,几根相互靠近的线束,其距离小于分辨力单元直径或短轴时亦不可能被分清。
一般轴向分辨力比侧向分辨力好些。
轴向分辨力低下使声场中层面结构的层次不清,结构粘连。
侧向分辨力低下使图像模糊、颗粒粗大,横向结构粘连,如图8-3所示。
图8-3分辨性伪影180§8.3由扫描方法和显示而形成的伪影及其控制8.3.1. 回声失落伪影采用脉冲回波法的超声显像系统,它所得到的回波信号依赖于反射结构与声束的角度关系。
当声束与反射结构面垂直,即入射角θ1=0时,回声声束沿发射声束相反的声径返回换能器晶片,得到由声特性阻抗不同所决定的该反射结构最强回声,否则就会降低返回换能器晶片的回声能量。
由于回声的反射角等于入射角,故在换能器静止的声扫查显象系统中必然就存在有相当—部分具有声照射但回声被偏向、减弱以致不能被换能器接收到,结果在显示的图像上产生回声失落伪影。
这种伪影尤其在较为均质而散射水平较弱的反射结构界面与声柬方向接近平行时为甚。
而且伪影不论在线阵、凸阵、环形相控阵扇扫、机械扇扫方式的扫查成像中均可产生,而在探头沿声扫查面移动、旋转一定角度的复合扫查中可得到弥补或改善。
另一种“边缘回声失落伪影”并非指圆形切面的两侧边缘之回声失落,主要发生在与相控阵换能器平行的大界面的边缘部。
由于相控阵换能器面不能总是与回声正交,在该大界面的边缘处入射角θ1增大,更易产生回声失落。
8.3.2不连续性伪影当换能器晶片单元密度不高时,图像的横向连续性差而形成的伪影。
这在早期的线阵成像设备中常见这种伪影,就象透过垂帘去观察景象—样。
后来在数字化回波信号处理中用插补法来改善不连续性伪影。
但插补毕竟不是真实扫描,虽然它平滑了扫描图像。
但只对图像进行了不增加信息的美化。
采用高密度换能器和高密度扫描(如微角偏转技术,多接收技术),再辅以插补处理,其实际效果可达到人眼察觉不到宏观图像的不连续伪影。
在扇形扫查(包括凸阵)的远场区,由于扫查声束的辐射状而显得不连续更为明显,目前改善的方法是采用图像的自适应象素显示。
自适应的象素在每一超声扫查线与显示的电视光栅扫描线的交点上重合—致。
而象素尺寸自适应于两条超声(扇形)扫查线之间的空间。
再加上象素密度的成倍数提高(例如从512 181×512增加到500×1500),结果显示中象素丢失减少,能产生平滑的组织结构和较尖锐的边缘.尤其在扇扫中有清晰的近场和远场显示,消除了远场的辐射形光栅。
超声显象设备中的图像数据,以一定的矩阵方式存贮、处理、显示,例如256×256、512×512等。
这种矩阵结构本身就是一种不连续结构,尤其是这种正交结构的矩阵在处理扇形、PPI型扫描信号时会产生空间位置的非线性(如锯齿形)失真,只有当信号的取样率足够高、量化后的矩阵及显示矩阵阵足够大时,才会减少不连续性的影响。
8.3.3动态伪影由于超声传播的速度及每帧显象需要一定密度的扫描线数,这样每帧图像大约需30ms左右的时间,即帧周期2NP=,Tc式中N为每帧扫描线数,P为设计的探查深度,c为声速。
一般来说这可满足生物体运动脏器扫查的要求。
单通道的显象设备采用多段动态聚焦时,会使显象帧频降低。
造成对运动脏器(如心脏)扫查及在移动换能器扫查静止脏器过程时出现“动画”效应。
这是一种显象时间与动态扫查不匹配的失真伪影,可用多通道的方法来改善。
8.3.4空间定位伪影在手动接触式机械扫查及手动复合扫查方式中,换能器在同一扫查平面不同位置、角度对同一点状声靶扫查时,可能会显示不重合的回声点象,产生象的扩展,如图8-4所示。
这是—种显象设备的空间定位误差,应该减少到最低程度,否则会产生图像的边界和细微结构的模糊、粘连,并使分辨力、清晰度降低。
182图8-4空间定位伪影8.3.5显示性伪影高分辨力的声扫查不一定都能转换为高保真度的显示。
显示器的空间分辨力比目前超声诊断设备的声学分辨力要高些,尚不构成影响总体分辨力的障碍,但其显示对比度分辨力或对比清晰度的动态范围一般只有11~12级灰度,造成显示动态范围伪影,不是强回声图像层次不清,就是弱回声图像丢失。
目前所用的灰阶图像,是回波信号量化处理中的现象,对组织对比度分辨力有—定作用。
这种对图像的人为修饰,从模糊学观点看或许还是一个成功的例子。
但这种处理毕竟要牺牲部分图像信息,处理不当终究还是一个伪影源。
另外,显示器本身的桶形、枕形、垂直线性、水平线性失真均可使声图像产生空间和几何形象的畸变性伪影。
以前超声显象设备所用的电视光栅显示器,基本上均采用每帧525线或625线的分场隔行扫描制式,它的垂直清晰度比水平清晰度更差些,存在可见的光栅结构,尤其是在亮度较大及近距离观察时更为明显,存在爬行、行间闪烁、并行伪影现象。
现在采用双倍扫描行数的逐行扫描式高清晰度显示器系统,使显示器对图像的影响降到了最小。
仪器调节方面产生的伪影也应归属于显示性伪影,总增益和距离时间分段增益调节应当适当,因为它们的调节与声图像的动态范围密切相关,从而亦与图像的分辨力、信噪比、信息量、整幅图像的均匀性密切相关。
增益过低会丢失部分图像信息,并会使目标显示变小;增益过大会使杂散回声显示、有的层次模糊不清,并使同一目标显示扩大,分辨力降低。
图像的前处理、后处理如显示窗位、窗宽、处理曲线函数、空间平滑滤波等的使用不当,会183使图像的表现与正常图像有过多过强的差别。
还有—种显示性伪影,存在于对图像的局部放大处理显示中,这是由于原来局部采集存贮的回声信息量(象素数)不足在全屏幕放大显示而出现的图像模糊显现。
显示性伪影依赖于合理的图像处理设计、高质量的显示器以及正确合理的实时操作加以改善。
§8.4由超声传播特性而造成的伪影这类伪影与前两类伪影不一样,它不可能或不完全可能在现今成像机理中由工程技术措施来加以改善,这类伪影不同程度地存在于实际的扫查显象中。
要求操作人员熟悉正常图像,了解超声声学原理,并根据被检体的正常和病理解剖知识认真加以识别。
超声波有它本身的波动持性,作为超声媒质的生物组织又有其本身的声学特性。
具有一定波长、振幅、相位、声强等参数的超声波声束以一定方向、角度作用于具有不同密度、声速、声特性阻抗等参数的非均匀、各向异性的生物组织和复杂界面、不同颗粒度的声媒质中传播时,会产生声反射、折射、绕射、衍射、透射、散射以及衰减、吸收、频移、波型转换、非线性效应等复杂的物理现象。
这是超声显象的基础,也是产生声学伪影的原因。
由于目前B型超声的显象方法和设备不可能完全如实地反映接收到的全部回波倍息,亦不可能完全如实地跟踪描述声束在媒质中传播的真实途径和行为表现,而用扫描的直线性(即假设任何回波均来自声轴方向及回波延迟时间正比于换能器与回波源的距离)来重现曲折变化的脉冲声束传播特性,这就是产生声学伪影的最基本的根源。
在超声CT中亦存在类似的问题。
8.4.1多次反射伪影这是一种声学混响效应而产生的伪影。
如果声束传播中遇到一个与换能器平行的镜面型大界面,该界面两侧媒质的声特性阻抗有较大差别,使之产生了很强的反射波。