超声探头及成像原理
超声波成像的原理
超声波成像的原理
超声波成像是利用超声波在不同介质中传播时会发生反射、散射和折射等现象，通过对反射信号的处理和成像技术，获得生物组织的内部形态和组织结构的一种医学成像技术。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1.超声波的产生和发射：超声波通过连接到特定设备上的超声探头产生。
探头由许多压电晶体组成，当施加高频电流时，晶体会震荡产生超声波。
2.超声波的传输：超声波在人体组织中传输时，会遇到不同介质界面反射、散射、折射等反应。
这些反应会改变超声波的传播方向、速度和幅度等特性，从而产生不同的回波信号。
3.回波信号的检测和处理：探头可以测量回波信号的时间、强度和频率等信息，并将这些信息传输到计算机处理。
计算机根据反射时间和反射强度等参数，对对应的组织进行成像处理，以便医生能够观察。
4.成像技术：超声波成像可以通过多种成像技术来展示不同组织的内部形态和结构。
其中最常用的技术是B模式成像，它将回波信号显示为灰度图像以显示组织的内部结构。
其他技术包括彩色多普勒成像、3D超声成像和血管注射超声成像。
超声成像原理
c、强回声：反射比较强，回声明亮，也可 伴有声影或多重反射。纤维组织（包 膜）、结石、钙化灶、气体。
d、高回声：回声强度介于等回声与强回声 之间。
e、无回声：均匀液体内无声阻抗差异的界 面既呈无回声暗区。胆汁、尿液、血液。
正常人体各种组织的回声表现：
1、强回声：气体、骨皮质、软骨组织、纤维结 缔组织
侧，图上为背，图下为腹。
2、纵切：图左为患者头侧，图右为患者足 侧，图上为背，图下为腹。
侧卧位： 1、横切：图左为患者左侧，图右为患者右
侧，图上为背，图下为腹。
2、纵切：图左为患者足侧，图右为患者头 侧，图上为背，图下为腹。
（三）图像分析的内容
观察分析超声图像时，首先应了解切面 方位，以便于认清所包括的解剖结构， 并注意分析以下内容 。
骨>肌肉>肝脾>肾、血液>乳腺>水>脂 肪>肺>空气
（四）超声波的特性
1、方向性：直线传播 2、声衰减现象：扩散、散射、组织对声
能的吸收 3、多普勒效应（Doppler效应）：声源
与接受体之间存在相对运动，产生频率 变化。
超声遇到活动的界面，散射或反射回声 的频率发生改变，又名多普勒频移。界 面活动朝向探头时，回声频率升高，呈 正频移；界面活动背离探头时，回声频 衰减低，呈负频移。频移的大小与活动 速度呈正比。
（4）光环——回声呈环状。
（5）光带——回声光点连续排列呈明亮的 带状或线状。
（6）声晕——结节外周呈1~2mm无回声 环形围绕者。肝癌。
（7）声影——声速经过声阻抗差别大及声 衰减系数较大的障碍物时，声能明显衰 减，后方出现条状暗区称为声影，多见 于结石、钙化及致密结缔组织回声之后。
超声c扫描成像机理与算法
超声c扫描成像机理与算法
超声C扫描成像机理与算法是基于超声波的成像技术。
它的
基本原理是通过将超声波传入人体或物体内部，利用超声波在不同组织之间的传播速度和反射特性不同，来生成图像。
具体来说，超声C扫描成像是通过超声探头发射出的超声波
在体内不同组织间的传播和反射产生的声波信号进行分析和处理，以得到体内组织的映像。
整个成像过程可以分为发射、接收和显示三个步骤。
发射阶段：超声探头会发射出一束高频（通常在1-10 MHz范
围内）的超声波，该超声波会在人体或物体内部传播。
接收阶段：超声波在传播过程中会与不同组织的界面发生反射、散射和折射。
探头上的接收器会接收返回的超声信号，并将其转换为电信号。
信号处理与算法：接收到的电信号会被送入超声设备中的处理器，利用不同的信号处理算法来提取和分析声波信号。
传统的
C扫描成像算法主要采用时域信号处理方法，如滤波、增益控制、补偿等，以及一些图像处理算法，如灰度变换和伪彩色显示等。
近年来，还出现了基于频域和时频分析的算法，进一步提高了成像质量和对组织结构的分辨能力。
显示阶段：处理后的信号会通过调节灰度和对比度等参数进行图像重建，最终在显示器上呈现出人体或物体内部的映像。
同时，还可以通过旋转或移动超声探头来获取多个切面的图像，
以获得更全面的信息。
总的来说，超声C扫描成像机理与算法是通过分析声波在人体或物体内部的传播和反射特性，利用信号处理算法将接收到的信号转化为图像，并通过图像显示来呈现出内部组织结构的一种成像技术。
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。
超声探头的工作原理
超声探头的工作原理
超声探头工作的原理是利用超声波在不同介质中的传播特性进行探测和成像。
它通过发射超声波脉冲，并接收相应的回波信号来获取目标物体的信息。
具体来说，超声探头由一个或多个发射元件和接收元件组成。
发射元件可以将电能转化为机械振动，产生超声波脉冲。
这些超声波脉冲在探头中的压电片或石英晶片中产生，然后通过探头的耦合剂传播到被检测物体内。
当超声波遇到不同介质的边界，如组织或器官之间的边界，会发生声波的反射、折射和散射。
其中，部分超声波会返回到探头上的接收元件上，接收元件将超声波转化为电信号，并通过放大和滤波等处理，最后传送到超声设备以供处理和显示。
由于不同组织或物体具有不同的超声波传播速度、吸收能力等特性，超声波在穿过不同介质时会发生声速的变化，从而形成不同的回波信号。
通过对这些回波信号的处理和分析，超声设备可以生成图像，显示出被检测物体的内部结构和形态。
超声探头原理
超声探头原理
超声探头原理，是指用于超声波成像的探头所采用的工作原理。
超声波成像是利用声波在不同介质中传播速度不同的原理进行成像的一种非侵入性检测技术。
超声探头是超声波成像的核心部件，通常由压电晶体和传感器组成。
超声探头的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 发送超声波信号：超声波探头中的压电晶体被外加电压激励，产生高频的机械振动，进而产生超声波信号。
这些超声波信号被发送到被测物体的内部。
2. 超声波的传播：超声波信号在被测物体中传播，并与物体内部的不同结构相互作用，发生反射、散射等现象。
其中一部分超声波信号被物体内部的不同界面反射回探头。
3. 接收反射信号：探头中的传感器将反射回来的超声波信号转化成电信号，传送给超声仪器。
这些反射信号包含了物体内部结构的信息。
4. 信号处理和成像：超声仪器对从探头接收到的电信号进行放大、滤波、数字转换等处理，最终生成二维或三维的超声图像。
这些图像能够显示物体内部的结构、组织或病变等情况。
超声探头的原理是基于声波在不同介质中传播速度不同的特性。
声波在不同组织和介质中的传播速度与其密度和弹性特性有关。
通过测量超声波信号的传播速度和反射强度等参数，可以得到
被测物体的内部结构信息。
超声探头的设计和选择会对成像质量产生重要影响。
不同类型的探头在工作频率、阵元数组列布局以及形状等方面有所不同，因此在实际应用中需要根据不同的成像需求来选择合适的探头。
医用超声探头原理
医用超声探头原理
医用超声探头是医学超声成像系统的关键部分，它负责发射和接收超声波信号。
探头内部包含多个发射与接收元件（晶体），一般为聚焦式阵列，通过电信号的控制，能够将超声波束聚焦在感兴趣的区域。
发射元件工作时会产生超声波脉冲，然后通过透明介质如凝胶传入被检查的部位。
当超声波遇到组织或器官时，部分能量会被吸收、反射或折射，形成回波信号。
接收元件则会接收这些回波信号，并将其转化为电信号，再通过探头内部的电路传给超声机进行信号处理。
为了实现更好的成像效果，医用超声探头通常采用多晶元件的阵列形式。
这种设计可以在不同方向上发射和接收超声波，形成多个传感点，从而实现多角度、三维成像。
此外，为了提高成像分辨率和深度，探头通常会采用多频率的工作模式。
不同频率的超声波在组织中的传播速度和散射特性不同，通过组合使用不同频率的超声波可以获取更清晰的图像信息。
总之，医用超声探头通过发送和接收超声波信号，利用回波信号生成组织的图像。
其采用多晶元件的阵列形式，多频率的工作模式和聚焦技术等设计，能够实现更精准、高分辨率的成像效果，为医学诊断提供了重要的技术支持。
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通常指阴道探头，适用于妇科（包括子宫、卵巢）、 产科（包括早孕、基本产科、完全产科、多胎、胎儿回 声）的检查；
下列部位应用以下探头是最佳的
使用部位
腹部 小器官 心脏 血管 产科 外科 儿科 胎儿 腔内
探头选择
凸阵探头 高频线阵 微凸阵探头 线阵探头 凸阵探头 线阵探头 凸阵探头 线阵探头 腔内探头
1）按诊断部位分类： 眼科探头、心脏探头、腹部探头和颅脑探头等；
2）按应用方式分类： 体外探头、体内探头、穿刺活检探头；
3）按探头中换能器所用振元数目分类： 单元探头和多元探头；
4）按波束控制方式分类： 线扫探头、相控阵探头、机械扇扫探头和方阵探头等；
5）按探头的几何形状分类（惯用的分类方法）: 矩形探头、柱形探头、弧形探头（又称凸形）、圆形探头等。
还有其它的一些分类方法，通常工作中，习惯使用较多的是按 ①、④、⑤三种方式分类。
3. B超探头的组成：
• 声透镜 （acoustic lens）
匹配层 声透镜 衬套
（横/纵轴）轴向聚焦
• 匹配层（layer） 用于减少
由于皮肤与探头之间声阻抗
电缆
背衬材料 压电陶瓷(阵元)
的差别所造成的多重反射。
6. 常见B超探头的比较
探头类型 线阵
探头面 平面
接触面 近场视野 远场 成像 视野 特点
大
大
小 矩形
主要优点 价格便宜
凸阵
凸面
小
小
大 扇形
应用广泛
环阵
凸面
小
小
大 扇形 层厚伪像少
相控阵
平面 最小 最小
大 扇形
适ห้องสมุดไป่ตู้心脏
线扫
扇扫
弧扫
7. 常用探头规格的识别
常见的探头规格有： R40 、R50 、R60、 R10、 R13 、R20 、L40、L60等。 这里面： R 表示探头扫描方式为凸阵扫描，也有用C表示；
5). 相控阵探头
1.对等间隔排列的多个阵元施加 脉冲时间不同 2.叠加声束的传播方向按一定规 律自动改变方向
主要用于心脏也可兼作头颅探查 常规频率：2.5~5.0MHz
5）.其他类型B超探头 (Other Type Of Transducer)
另外还有手术中探头、 经食道心脏探头、穿刺探 头和腹腔镜探头等。但这 些探头目前在国内还不普 及，特别是经食道探头日 常维护和保养的费用也很 可观。
皮肤断面(小器官) 从乳房、甲状腺，睾丸等器官图像的粗略评估中检测反常状况。 新生儿头部断面 从新生儿头部图像中检测大脑体积及脑结构的反常变化。 皮肤断面 (外周血管) 从外围血管图像及流速测量中检测及评估血管狭窄和堵塞）。
微凸探头：
适用于心脏（包括成人、儿童心脏）等部位的检查； 胸部断面(成人及儿科心脏) 分析M模式图像，检测心脏结构和功能的反常情况。
• 探头的核心：压电晶体或复合压电材料 • 压电效应：
正电压效应：机械能转变为电能（接受超声波） 逆压电效应：电能转变为机械能（发射超声波）
工作原理：
主机通过电缆在阵元上施加电信号，使阵元振动，发出超 声波，超声波经物体反射吸收再作用在阵元上，使阵元两端 产生电信号，通过电缆传送至主机处理、显示。
1.超声换能器的工作原理
• 压电陶瓷
发射/接收超声波
• 背衬材料 （Back）
发射 反射
物 体
减轻来自晶片的振动，缩短 波长并提高轴向分辨率
4. B超探头的分类： 1). 凸阵探头(Convex Array Transducer)
2). 高频线阵探头（7.5-12M） (High Frequency Linear Array Transducer)
1.对等间隔排列的多个阵元 同时施加脉冲激励 2.叠加声束的传播方向和探 头表面垂直 3.顺序扫描
3). 微凸探头(Mirco-convex Array Transducer)
4). 腔体探头（阴道探头和直肠探头） (Cavity Array Transducer)
分为两种：一种为单平面主要用于妇 产科另一种为双平面，主要用于经直 肠探查前列腺。但现在很多医院为了 节省资金只购买一种单平面探头兼作 两种检查。 常规频率：3.5~5.0MHz
5. 常见B超探头的临床应用
• 凸阵探头： 腹部断面(成人和儿科) 从肝脏、肾脏、胰腺、胆囊、膀胱、脾脏、胃 肠道和泌尿生殖器官结构图像中检测反常情况。
腹部断面(产科和妇科) ； 从胎儿、子宫和骨盆结构图像中检测和发现反 常情况，估算胎龄和胎重并评估胎儿心脏功能。
高频线阵（浅表）探头：
适用于小器官（甲状腺、乳腺、睾丸、新生儿、外周血管及前列 腺）等部位的检查；
• 探头的核心：压电晶体或复合压电材料 • 压电效应：
正电压效应：机械能转变为电能（接受超声波） 逆压电效应：电能转变为机械能（发射超声波）
工作原理：
主机通过电缆在阵元上施加电信号，使阵元振动，发出超 声波，超声波经物体反射吸收再作用在阵元上，使阵元两端 产生电信号，通过电缆传送至主机处理、显示。
2. 超声探头分类
超声探头原理
超声探头
医用超声探头： 是各种型号的超声诊断仪借以将高频电能转
换为超声机械能向外辐射，并接收超声回波 将声能转换为电能的一种声-电可逆转换器件
在医学实验中常用的换能器有张力（机械－ 电）换能器和压力换能器两类。
医用超声探头具有两大特性：
1）使用特性： 使用特性实际上是探头与仪器配合使用的综合
后面的数字表示扫描的曲率半径； L 表示探头扫描方式为线阵扫描；
后面的数字表示扫描的宽度。 例如：
R60 表示此探头为凸阵探头，扫描曲率半径为60mm。
性能，它并不等于换能器本身的性能 ，包括工作频率 (fc)、频带宽度(Band Width)、灵敏度(Sensitivity)、分辨 力(Resolution) 。
2）声学特性： 超声探头的声学特性主要与探头中超声换能器所
用材料的特性有关，包括频率特性、换能特性、暂态 特性、辐射特性和吸收特性。
1.超声换能器的工作原理