医学影像设备学第7章 超声成像设备
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第七章-超声成像设备
（二）与普通声波比较的优势：
①由于超声波的频率高，因而波长很短，它可以像 光线那样沿直线传播，使我们有可能只向某一确 定的方向发射超声波；
②由于超声波所引起的媒质微粒的振动，即使振幅 很小，加速度也很大，因此可以产生很大的力量。
超声波的这些特性，使它在近代科学研究、工业生产和 医学领域等方面得到日益广泛的应用。例如：我们可以利用 超声波来测量海底的深度和探索鱼群、暗礁、潜水艇等。在 工业上可以用超声波对金属内部的气泡、伤痕、裂缝等缺陷 进行无损检测。在医学领域可以进行超声灭菌、超声清洗、 超声雾化等。更重要的是做成各种超声诊断仪器和治疗仪器。
3、实时成像 能高速实时成像，可以观察运动的器官，并节省 检查时间。
4、使用方便，费用较低，用途广泛。
第一节 概述 医学超声设备根据工作原理的不同，主 要分为三类： 一、脉冲回波法 ➢诊断信息来源于组织界面的反射和散射。 ➢根据显示方式分为：A型、M型、和A超：幅度调制型 它采用单探头发射单束超声脉冲，将所获得的由各
M型超声诊断仪
皮肤
探头
深度
时间
33
M型超声诊断仪成像原理的特点：
1. M超众的深度扫描信号（锯齿波信号）不像A 超那样加到X偏 转板，而是加到Y轴偏转板上，于是扫描线是从上向下扫描， 回波信号（亮度）距顶部的距离表示被探查组织界面的深度。
2. 接收电路的输出信号不是加到X或Y偏转板，而是加到亮度调 至栅极。当有回波信号出现时，并不像A超那样显示波形而是 显示亮点，亮点的强弱代表回波信号的幅度，多个界面的回 波形成一系列垂直亮点。
因此，在声波的传播过程中，当遇到两种 不同媒质的界面时，要发生发射、折射， 他们遵守反射、折射定律。
• 反射波强度与入射波强度 之比，为反射系数，用air表 示。
超声成像设备介绍PPT课件
❖ 在探头方面，新型材料、新式换能器不断推出， 如高频探头、腔体探头、高密度探头相继问世， 进一步提高了超声诊断设备的档次与水平。
二、超声诊断的临床应用特点
❖ 超声波成像优点 ❖ 无损伤，无痛苦，无电离辐射，可反复进行，尤
其适合软组织诊断，有较高灵敏度和分辨率，是 目前唯一能实时观察心脏内部结构的临床检查方 法。 ❖ 超声波成像特点 ❖ （1）有高的软组织分辨力。 ❖ （2）具有高度的安全性。 ❖ （3）实时成像。
⑶破碎能力强 ①杀菌、消毒
②清洗精密零件
③将不可混合液体混合如油和水
⑷缩短种子发芽时间，提高发芽率；促进植物生长
⑸超声加工如金刚石、玻璃等
⑹超声除尘如烟囱里冒的黑烟
❖ 医学方面: ❖ 1、超声治牙 ❖ 2、超声诊断仪（B超） ❖ 3、人体内结石击碎 ❖ 4、超声波加湿器（雾化） ❖ 5、医疗器械杀菌、消毒
波形显示
横坐标：超声波传播时间，探测深度
纵坐标：回波脉冲的幅度
（2）M型超声
❖将A型超声获取的回波信息，用亮度调 制方法加于显示器内阴极摄像管（CRT） 阴极或栅极上，并在时间轴上加以展开， 最终显示的是被探测界面运动的轨迹
❖能反应心脏各层组织界面的深度随心脏 活动时间的变换情况。
（3）B型超声诊断仪/B超 ❖ 是当今世界使用最广泛的超声诊断仪。 ❖ 它采用回波信号的幅度调制显示器亮度。它以明暗
第二节 超声换能器
❖ 超声探头（ultrasonic probe）又叫超声换能 器，是超声成像设备 必不可少的关键部位， 它是将电信号变化为 超声波信号，又将超 声波信号变换为电信 号，即具有超声发射 和接受双重功能。
二、压电材料
❖ 超声探头的主体-压电振子是由压电材料制成的， 它能实现电能与声能的相互转换。具有压电效应性 质的材料，称为压电材料。按物理结构分为四大类： 压电单晶体、压电多晶体、压电高分子聚合物、复 合压电材料。
《医学影像设备学》医学类课程标准
《医学影像设备学》课程标准课程编号：18020011课程学时：40节学分：3学分一、课程性质、目的和要求医学影像设备学简要介绍了学影像设备的发展历程和分类，使学生对该领域的历史和现状有概括的了解。
并分章节分别介绍了诊断用 x线机、数字x线摄影、CT、磁共振、核医学等成像设备的基本结构、功能和应用特点，为学习相关课程和将来从事临床实践谁备必要的基础知识，并使学生能熟悉各种仪器设备的结构和一般维修方法。
二、本课程的基本内容课时分配表第一章医学影像设备学概论 4课时第一节医学影像设备发展历程（1）课时（一）教学目的与要求了解医学影像设备发展历程及分类（二）教学的重点与难点医学影像设备发展历程（三）课时安排：1学时（四）主要内容l、常规 X线设备及 X线 X机的发展2、现代医学影像设备体系的建立3、我国医学影像设备发展简况第二节医学影像设备分类（2）课时（一）教学目的与要求了解医学影像设备的分类（二）教学的重点与难点医学影像设备的分类（三）课时安排：2学时（四）主要内容1、医学影像诊断设备：X线成像；磁共振成像、B声成像；核医学成像；热成像；光学成像2、医学影像治疗设备：介人放射学系统，立体定向放射外科学系统第三节图像存储、传输系统和远程放射学系统（1）课时（一）教学目的与要求了解图像存储、传输系统和远程放射学系统的发展和应用（二）教学的重点与难点图像存储、传输系统和远程放射学系统的发展和应用（三）课时安排：1学时（四）主要内容1、图像存储、传输系统：图像输人装置；图像数据库；数据通信网络；显示工作站2、远程放射学系统：低速、窄带；中速远程；宽带高速第二章诊断用X线机 8课时第一节概述（1）课时（一）教学目的与要求了解诊断用X线机的发展史及分类（二）教学的重点与难点诊断用X线机的发展史及分类（三）课时安排：1学时（四）主要内容诊断用X线机发展史与现状；诊断用X线机的组成第二节诊断用x线机各论（2）课时（一）教学目的与要求熟悉各类诊断X线机的基本结构（二）教学的重点与难点各类诊断X线机的基本结构（三）课时安排：2学时（四）主要内容l、透视用X线机：影像增强及电视系统；诊视床；遮线器2、普通摄影用X线机：X线管头支持装置；摄影床；滤线器3、消化道造影用X线机：有暗盒式；无暗盒式4、胸部摄影用X线机：胸片架；荧光缩影装置5、心血管造影用X线机：高压注射器，导管和心血管造影专用X线管头支架；X 线电影及录像6、其他诊断用X线机第三节诊断用X线管与高压发生装置（1）课时（一）教学目的与要求1、掌握x线管的基本结构及其规格。
超声成像设备xsqPPT课件
工作原理
01
02
03
超声波发射
设备通过高频电信号激励 压电晶体，产生超声波束。
声波传播与反射
超声波束进入人体后，遇 到不同组织界面会发生反 射和折射，形成回波。
信号接收与处理
回波被探头接收后，经过 信号放大、处理和数字化， 形成超声图像。
分类与应用
分类
根据应用领域和功能，超声成像设备 可分为医用超声成像设备和工业超声 成像设备。
动态心脏超声
用于监测心脏动态变化，评估心脏收缩和舒 张功能。
心腔内超声
用于实时监测心脏内血流情况及评估心脏介 入治疗效果。
血管超声
颈动脉超声
用于检测颈动脉粥样硬化斑块及狭窄 程度，评估脑卒中风险。
腹主动脉超声
用于检测腹主动脉瘤、腹主动脉夹层 等血管病变。
下肢动脉超声
用于诊断下肢动脉粥样硬化及下肢动 脉血栓形成。
超声成像设备与计算机技术的结合，实现了数字化存储、远程诊断和人工智能辅助 诊断等功能，提高了诊断的智能化水平。
临床应用拓展
超声成像技术在临床应用中不断拓展， 不仅用于腹部、心脏、妇产科等传统 领域，还逐渐应用于肌肉骨骼、泌尿 系统、肿瘤等领域。
超声引导的介入诊疗技术也得到了广 泛应用，如超声引导下的穿刺活检、 置管引流、肿瘤消融等技术，提高了 诊疗效果和安全性。
内膜异位症等。
卵巢超声
用于检测卵巢形态、大小及病 变，如卵巢囊肿、多囊卵巢综
合症等。
早孕超声
用于诊断早期妊娠，观察胚胎 发育情况及排除宫外孕。
产后复查超声
用于评估产后子宫恢复情况及 排除并发症。
心脏超声
常规心脏超声
用于评估心脏形态、大小及心功能，诊断心 脏瓣膜疾病、心肌病等。
超声成像设备-概述
1950年代
开始应用于医学领域，主要用 于心脏检测。
1970年代
随着计算机技术的发展，超声 成像技术逐渐成熟，广泛应用
于医学诊断领域。
2000年代
随着数字化技术的普及，数字 化超声成像设备逐渐取代了模
拟设备，成为主流产品。
02
不同类型的超声成像设备
医用超声成像设备
诊断型超声成像设备
用于对人体内部进行无创、无痛、无 辐射的检查，提供高清晰度的二维图 像，帮助医生诊断各种疾病。
随着技术的进步，超声波的频率有望 进一步提高，这将有助于获取更精细 的图像。
实时三维成像
实时三维超声成像技术将得到进一步 发展，提供更全面的立体信息，有助 于医生更准确地判断病情。
人工智能与机器学习
人工智能和机器学习技术将被引入到 超声成像设备中，以提高图像质量和 诊断准确性。
应用像设备
利用超声波的物理特性，对病变组织 进行热疗、机械效应治疗等，以达到 治疗目的。
工业用超声成像设备
检测型超声成像设备
用于检测材料内部的结构和缺陷，广泛应用于金属、陶瓷、复合材料等领域的 检测。
清洗型超声成像设备
利用超声波的振动和空化作用，对物体表面进行高效清洗，广泛应用于机械、 电子、化工等领域。
固。
定期对设备进行除尘，保持设 备内部清洁。
定期对探头进行清洁和保养， 以保证图像质量。
常见故障与排除方法
1 2 3
设备无法开机
检查电源线是否连接良好，如有问题及时更换或 修复。
图像质量差
检查探头是否正常工作，如有问题及时更换或修 复；同时检查设备设置是否正确，如对比度、亮 度等参数是否合适。
设备无法与电脑连接
分辨率有限
第7章 超声成像设备
（2）M型超声 将A型超声获取的回波信息，用亮度调 制方法加于显示器内阴极摄像管（CRT） 阴极或栅极上，并在时间轴上加以展开， 最终显示的是被探测界面运动的轨迹 能反应心脏各层组织界面的深度随心脏 活动时间的变换情况。
（3）B型超声诊断仪/B超 是当今世界使用最广泛的超声诊断仪。 它采用回波信号的幅度调制显示器亮度。它以明暗 不同的光点反映回声变化，在影屏上显示9-64个等 级的灰度图象强回声光点明亮，弱回声光点黑暗 按扫描线逐行显示随深度变换的回波信号即构成一 幅二维断面图象
一方面是价格低廉的便携式超声诊断仪大量进入 市场 另一方面是向综合化、自动化、定量化和多功能 等方向发展，介入超声、全数字化电脑超声成像、 三维成像及超声组织定性不断取得进展，使整个 超声设备和诊断技术呈现出持续发展的热潮。
在探头方面，新型材料、新式换能器不断推出， 如高频探头、腔体探头、高密度探头相继问世， 进一步提高了超声诊断设备的档次与水平。
+
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+ ---------
（二）、医用电材料 压电晶体 俗称振元或振子，是探头的核心部分 超声探头的主体-压电晶体是由压电材料制成的，它 能实现电能与声能的相互转换。
一、压电效应 超声探头的核心是压电晶体或复合压电材料。
早期用于超声探头的换能器是具有压电效应的晶
体，采用高分子聚合物压电材料作为换能器，它
具有频率带宽、低阻抗、柔软易加工的特点。当
前探头已开始采用陶瓷与高分子聚合物合成的复 合材料。
压电晶体 自然界中存在着某些特殊晶体，
+ +
当受到外力的作用产生形变时，
医学超声影像设备与应用
换能器
A型超声诊断设备最有代表性的应用是脑中线位置的测量一般正常人脑中线位置通过颅骨的几何中心，最大偏差≤0.3cm。测量后若脑中线偏移>0.3cm，则应考虑有占位性病变。此法检查无痛苦，准确性高。
A型超声
2.B型超声诊断设备
B型超声诊断设备是辉度调制型设备，因brightness modulation 词组的第一个字母为B，所以称为B型超声诊断设备。B超向人体发射一组超声波,按一定的方向进行扫描。根据监测其回声的延迟时间,强弱就可以判断脏器的距离及性质。经过电子电路和计算机的处理, 形成了我们今天的B超图像。它以不同辉度的光点强弱显示病变。三维超声成像也是在B型超声的基础上进行了计算机图像重建处理而生成的图像。
维超声胎儿成像25周 三维超声胎儿成像28周
宽频带化
01
数字化
02
信息化
03
多维化
04
智能化
05
7.4.2 超声影像设备展望
胃肠超声检查：雾里看花
因胃不舒服去医院就诊，医生通常会建议患者做一次胃镜，但总有不少人因为害怕做胃镜时的“难受”而拒绝。时下，不少民营医院打出了胃肠超声检查的广告，宣称做超声也能检出诸如胃炎、胃溃疡、肠炎等众多消化病，吸引了不少害怕做内镜者前去检查。胃肠超声真如广告上说的那么好吗？它果真能代替内镜检查吗？ 广告语：我院引进最新胃肠超声仪，能检查胃炎、胃溃疡、肠炎等各种疾病。 点评：医学上所谓的胃肠超声检查主要有经腹壁超声、超声造影和超声内镜等。由于胃肠是含气脏器，当超声波遇到脏器内气体时会被反射，难以达到满意的显像目的，超声效果不如肝、胆、脾等实体器官。近年来，经过众多学者的研究探索，发现通过利用某种物质充盈胃肠腔，减少超声束的反射，可使胃肠结构显示得更加清晰，这种方法称为胃肠超声造影，即所谓的“胃肠超声”。在造影剂充盈良好的情况下，超声能够显示胃肠腔的完整形态、结构，对胃肠腔内的突起性病变、胃肠壁的增厚性病变，显像效果较佳。
超声成像设备PPT课件
1989年以后是彩超技术发展的第二阶段——改进和提高阶段， 在这段时间，彩超的临床应用得到很大的发展，成为超声医学 的重要阶段——彩色多普勒时代。
1990年以来，重要特征是以数字化技术为代表这是彩超发展的 第三阶段———由模拟数字混合处理到全数字化处理的发展阶 段——即步入数字化时代。
超声成像设备
超声诊断设备的发展历史
为什么超声可以成像
超声成像是依靠超声波在人体内传播， 遇到不同的组织和器官时，会因其声特 性阻抗不同而产生声强有差异的回波 （超声在人体组织上的反射波或背向散 射波）来建立影像的。
超声成像设备
超声成像有自己独特的优点
是其他成像所不能代替的
1．有高的软组织分辨力组织只要有1％。的声阻抗差异， 仪器就能检测出并显示其反射回波。目前，超声成像已能 在近二十厘米的检测深度范同，获取优于1毫米的图像空 间分辨力。
超声成像设备
超声设备的发展方向
一维→二维→三维
幅度成像→实时灰阶 →彩色血流显像
模拟时代→数字化时代 →全数字多功能智能化
定性诊断技术→ 半定量诊断技术→ 定量诊断技术
A型→M型→B型→D型 → 彩色多普勒→造影谐波, 组织谐波成像。
超声成像设备
超声探头
超声探头（ultrasonic probe）是超声成像设备 必不可少的关键部位，它是将电信号变化为超声波 信号，又将超声波信号变换为电信号，即具有超声 发射和接受双重功能。
超声成像设备
B型超声成像设备（B型超声诊断器）
• B型超声诊断仪是第二代超声诊断仪，也是 当今世界使用最广泛的超声诊断仪。
• 它采用回波信号的幅度调制显示器灰度， 故又称灰度调制式。它以明暗不同的光点 反映回声变化，在影屏上显示9-64个等级 的灰度图象强回声光点明亮，弱回声光点 黑暗
1990年以来，重要特征是以数字化技术为代表这是彩超发展的 第三阶段———由模拟数字混合处理到全数字化处理的发展阶 段——即步入数字化时代。
超声成像设备
超声诊断设备的发展历史
为什么超声可以成像
超声成像是依靠超声波在人体内传播， 遇到不同的组织和器官时，会因其声特 性阻抗不同而产生声强有差异的回波 （超声在人体组织上的反射波或背向散 射波）来建立影像的。
超声成像设备
超声成像有自己独特的优点
是其他成像所不能代替的
1．有高的软组织分辨力组织只要有1％。的声阻抗差异， 仪器就能检测出并显示其反射回波。目前，超声成像已能 在近二十厘米的检测深度范同，获取优于1毫米的图像空 间分辨力。
超声成像设备
超声设备的发展方向
一维→二维→三维
幅度成像→实时灰阶 →彩色血流显像
模拟时代→数字化时代 →全数字多功能智能化
定性诊断技术→ 半定量诊断技术→ 定量诊断技术
A型→M型→B型→D型 → 彩色多普勒→造影谐波, 组织谐波成像。
超声成像设备
超声探头
超声探头（ultrasonic probe）是超声成像设备 必不可少的关键部位，它是将电信号变化为超声波 信号，又将超声波信号变换为电信号，即具有超声 发射和接受双重功能。
超声成像设备
B型超声成像设备（B型超声诊断器）
• B型超声诊断仪是第二代超声诊断仪，也是 当今世界使用最广泛的超声诊断仪。
• 它采用回波信号的幅度调制显示器灰度， 故又称灰度调制式。它以明暗不同的光点 反映回声变化，在影屏上显示9-64个等级 的灰度图象强回声光点明亮，弱回声光点 黑暗
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组合顺序扫描示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（四）组合扫描 2.组合间隔扫描 ---d/2扫描 ---d/4扫描
组合间隔扫描示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（五）声束的聚焦---聚焦是诊断和治疗的需要，在诊断中聚
焦可以提高横向分辨力，在治疗中往往将超声波能量集中在肿瘤上 或体内结石上。
1.声学聚焦
---正压电效应：施力产生电。 ---负压电效应：加电产生力（振动）。
－+－ +－+
－+－ +－+
+
－
－
++ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
－
压电效应示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（二）基本结构 1.柱形单振元探头 主要用于A超、M超。
电极引线
外壳
声学绝缘层
垫衬吸声材料
压电晶体 保护面板
电极
柱形单振元探头示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
医学影像设备学
第七章 超声成像设备
重点难点
❖ 医用超声探头基本结构与工作原理 ❖ B超的基本结构与工作原理 ❖ 超声多普勒成像技术 ❖ 三维超声成像技术 ❖ 超声谐波成像技术 ❖ 超声弹性成像技术
第一节 概述
一、发展简史
20纪初，物理学家朗 之万（langevin）首 次研制成了石英晶体超 声发生器。
矩形探头外观及振元排列示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（三）超声场---超声能量作用的弹性介质空间 1.单晶圆形声源的超声场---活塞往复运动
圆晶片超声场指向性与轴向声场分布图
第二节 B超基本结构与工作原理
2.矩形声源的超声场
单个与多个矩形换能器超声场示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（四）组合扫描 1.组合顺序扫描 用电子开关顺序切换 方式，将相邻m个振元 构成一个组合，接入发 射/接收电路的振子， 使之分时组合轮流工作 ，产生合成超声波束发 射并接收。
（二）基本结构 2.机械扇扫探头 早期用于B超。
机械扇扫探头示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（二）基本结构 3.电子线阵探头 现代常用。
外壳
阻尼垫衬
二极管开关 控制器
多元换能器
声透镜
电子线阵探头示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
声透镜
匹配层 压电振子
电极引线
垫衬 电子线阵探头前端示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
1946年，出现A 型超声反射法探 测疾病。
1955年，出 现M型超声 诊断方法。
20世纪60年代中 期，开始研究机 械式或电子的快 速实时成像法。
20世纪80 年代，彩 色多普勒 超声用于 临床
20世纪90年代以来，全 数字化技术、三维超声 成像技术等技术的出现 和不断发展，
第一节 概述
二、分类
电子聚焦示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
3.动态电子聚焦 aim： 在整个探测深度范围内，波束都能有良好的会聚。 method：发射波在动态触发脉冲的控制下形成动态聚焦。
动态电子聚焦示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
二、模拟B超
（一）发射单元 （二）接收单元 （三）信号处理与图像形成单元 （四）系统控制单元
M超显示图
第一节 概述
三、医学超声成像技术
近10年以来, 随着临床医学的发展和科学技术的进步, 超声 影像技术在成像方法、探头、信号检测与处理方法及临床应用 软件等方面都取得了长足的进步, 使图像质量和分辨率越来越 高。
各类超声图
第一节 概述
（一）换能器技术的发展---高密集、小曲率、高频率。 （二）计算机平台技术---电脑化超声诊断仪。 （三）宽频带成像技术---全面采集回波中隐含的丰富信息。 （四）超声造影成像技术---突出感兴趣区域的图像。
（一）A型：是利用超声波的反射特性来获得人体组织内的有 关信息，从而诊断疾病的。当超声波束在人体组织中传播遇到 不同声阻抗的两层邻近介质界面时，在该界面上就产生反射回 声，每遇到一个界面，产生一个回声，该回声在示波器的屏幕 上以波的形式显示。
A型成像显示图
第一节 概述
A超基本结构与工作原理
A超基本结构与工作原理图
超声探头与工作站
第二节 B超
基本结构与工作原理
目录
一、医用超声探头 二、模拟B超 三、全数字B超
第二节 B超基本结构与工作原理
一、医用超声探头
（一）换能原理 （二）基本结构 （三）超声场 （四）组合扫描 （五）声束的聚焦
第二节 B超基本结构与工作原理
（一）换能原理---压电效应 1880年法国科学家居里兄弟发现。
（二）接收单元---接收单元是指探头接收到反射超声波，将其转换成
电信号输送开始到回波信号合成为止的单元电路。
接收单元框图
第二节 B超基本结构与工作原理
（三）信号处理与图像形成单元---信号处理与图像形成单元是
指回波信号合成后进行一系列处理，最后形成全电视信号的单元电路。
（二）基本结构 4.凸形探头 凸形探头的结构原理与线阵探头相同，只是振元排列成凸 形。但相同振元结构凸形探头的视野要比线阵探头大 。
凸形探头外观图
第二节 B超基本结构与工作原理
（二）基本结构 5.相控阵探头
相控阵探头示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（二）基本结构 6.矩阵探头 矩阵探头是近几年出现的多平面超声探头，主要应用于实 时三维超声成像。
声学聚焦示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
2.电子聚焦 电子聚焦实质是对各振元 采用延时激励，即使每一激 励脉冲，经不同的延时后到 达各振元，使得这些振元发 射的声场在某个既定的区域 内，因相位相同产生相长干 涉，而在另一区域内产生相 消干涉，使各阵元发射的超 声波在焦点处会聚，换能器 辐射的波阵面等效一个凹面 发射源。
第一节 概述
（二）B型：借助于 换能器或波束的动态 扫描，获得多组回波 信息，并把回波信息 调制成灰阶显示，形 成断面图像，因此也 称断面显像仪。
B超显示图
第一节 概述
（三）M型： M型超 声诊断仪是一种单轴 测量距离随着时间变 化的曲线，用于显示 心脏各层的运动回波 曲线。图像垂直方向 代表人体深度，水平 方向代表时间。
第二节 B超基本结构与工作原理
二、模拟B超
（一）发射单元；（二）接收单元； （三）信号处理与图像形成单元；（四）系统控制单元
B超结构框图
第二节 B超基本结构与工作原理
（一）发射单元---发射单元是指把控制单元给出的触发逻辑信号
（DP）调制成探头振元所需的激励脉冲信号的单元电路。
发射单元框图
第二节 B超基本结构与工作原理
第二节 B超基本结构与工作原理
（四）组合扫描 2.组合间隔扫描 ---d/2扫描 ---d/4扫描
组合间隔扫描示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（五）声束的聚焦---聚焦是诊断和治疗的需要，在诊断中聚
焦可以提高横向分辨力，在治疗中往往将超声波能量集中在肿瘤上 或体内结石上。
1.声学聚焦
---正压电效应：施力产生电。 ---负压电效应：加电产生力（振动）。
－+－ +－+
－+－ +－+
+
－
－
++ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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压电效应示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（二）基本结构 1.柱形单振元探头 主要用于A超、M超。
电极引线
外壳
声学绝缘层
垫衬吸声材料
压电晶体 保护面板
电极
柱形单振元探头示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
医学影像设备学
第七章 超声成像设备
重点难点
❖ 医用超声探头基本结构与工作原理 ❖ B超的基本结构与工作原理 ❖ 超声多普勒成像技术 ❖ 三维超声成像技术 ❖ 超声谐波成像技术 ❖ 超声弹性成像技术
第一节 概述
一、发展简史
20纪初，物理学家朗 之万（langevin）首 次研制成了石英晶体超 声发生器。
矩形探头外观及振元排列示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（三）超声场---超声能量作用的弹性介质空间 1.单晶圆形声源的超声场---活塞往复运动
圆晶片超声场指向性与轴向声场分布图
第二节 B超基本结构与工作原理
2.矩形声源的超声场
单个与多个矩形换能器超声场示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（四）组合扫描 1.组合顺序扫描 用电子开关顺序切换 方式，将相邻m个振元 构成一个组合，接入发 射/接收电路的振子， 使之分时组合轮流工作 ，产生合成超声波束发 射并接收。
（二）基本结构 2.机械扇扫探头 早期用于B超。
机械扇扫探头示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（二）基本结构 3.电子线阵探头 现代常用。
外壳
阻尼垫衬
二极管开关 控制器
多元换能器
声透镜
电子线阵探头示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
声透镜
匹配层 压电振子
电极引线
垫衬 电子线阵探头前端示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
1946年，出现A 型超声反射法探 测疾病。
1955年，出 现M型超声 诊断方法。
20世纪60年代中 期，开始研究机 械式或电子的快 速实时成像法。
20世纪80 年代，彩 色多普勒 超声用于 临床
20世纪90年代以来，全 数字化技术、三维超声 成像技术等技术的出现 和不断发展，
第一节 概述
二、分类
电子聚焦示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
3.动态电子聚焦 aim： 在整个探测深度范围内，波束都能有良好的会聚。 method：发射波在动态触发脉冲的控制下形成动态聚焦。
动态电子聚焦示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
二、模拟B超
（一）发射单元 （二）接收单元 （三）信号处理与图像形成单元 （四）系统控制单元
M超显示图
第一节 概述
三、医学超声成像技术
近10年以来, 随着临床医学的发展和科学技术的进步, 超声 影像技术在成像方法、探头、信号检测与处理方法及临床应用 软件等方面都取得了长足的进步, 使图像质量和分辨率越来越 高。
各类超声图
第一节 概述
（一）换能器技术的发展---高密集、小曲率、高频率。 （二）计算机平台技术---电脑化超声诊断仪。 （三）宽频带成像技术---全面采集回波中隐含的丰富信息。 （四）超声造影成像技术---突出感兴趣区域的图像。
（一）A型：是利用超声波的反射特性来获得人体组织内的有 关信息，从而诊断疾病的。当超声波束在人体组织中传播遇到 不同声阻抗的两层邻近介质界面时，在该界面上就产生反射回 声，每遇到一个界面，产生一个回声，该回声在示波器的屏幕 上以波的形式显示。
A型成像显示图
第一节 概述
A超基本结构与工作原理
A超基本结构与工作原理图
超声探头与工作站
第二节 B超
基本结构与工作原理
目录
一、医用超声探头 二、模拟B超 三、全数字B超
第二节 B超基本结构与工作原理
一、医用超声探头
（一）换能原理 （二）基本结构 （三）超声场 （四）组合扫描 （五）声束的聚焦
第二节 B超基本结构与工作原理
（一）换能原理---压电效应 1880年法国科学家居里兄弟发现。
（二）接收单元---接收单元是指探头接收到反射超声波，将其转换成
电信号输送开始到回波信号合成为止的单元电路。
接收单元框图
第二节 B超基本结构与工作原理
（三）信号处理与图像形成单元---信号处理与图像形成单元是
指回波信号合成后进行一系列处理，最后形成全电视信号的单元电路。
（二）基本结构 4.凸形探头 凸形探头的结构原理与线阵探头相同，只是振元排列成凸 形。但相同振元结构凸形探头的视野要比线阵探头大 。
凸形探头外观图
第二节 B超基本结构与工作原理
（二）基本结构 5.相控阵探头
相控阵探头示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
（二）基本结构 6.矩阵探头 矩阵探头是近几年出现的多平面超声探头，主要应用于实 时三维超声成像。
声学聚焦示意图
第二节 B超基本结构与工作原理
2.电子聚焦 电子聚焦实质是对各振元 采用延时激励，即使每一激 励脉冲，经不同的延时后到 达各振元，使得这些振元发 射的声场在某个既定的区域 内，因相位相同产生相长干 涉，而在另一区域内产生相 消干涉，使各阵元发射的超 声波在焦点处会聚，换能器 辐射的波阵面等效一个凹面 发射源。
第一节 概述
（二）B型：借助于 换能器或波束的动态 扫描，获得多组回波 信息，并把回波信息 调制成灰阶显示，形 成断面图像，因此也 称断面显像仪。
B超显示图
第一节 概述
（三）M型： M型超 声诊断仪是一种单轴 测量距离随着时间变 化的曲线，用于显示 心脏各层的运动回波 曲线。图像垂直方向 代表人体深度，水平 方向代表时间。
第二节 B超基本结构与工作原理
二、模拟B超
（一）发射单元；（二）接收单元； （三）信号处理与图像形成单元；（四）系统控制单元
B超结构框图
第二节 B超基本结构与工作原理
（一）发射单元---发射单元是指把控制单元给出的触发逻辑信号
（DP）调制成探头振元所需的激励脉冲信号的单元电路。
发射单元框图
第二节 B超基本结构与工作原理