超声成像原理

。细 的 灰 取 最
显示屏上的灰标
节层阶决亮显 的次级于的示 表越数信灰屏 现丰越号度上 能富多的等最 力，，强级黑 越图图度差到 强像像。，
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脉冲回波幅度信号成像
B型超声成像原理
为辉度调制型。此法以不同 辉度光点表示界面反射信号的强 弱，反射强则亮，反射弱则暗。 因采用多声束连续扫描，故可显 示脏器的二维图像，本法是目前 使用最为广泛的超声诊断法。
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超声的物理基础
超声传播特性
在超声医学诊断中，超声多普 勒技术可用于检测心血管内的血 流方向、流速和湍流程度等。
换能器发出一定 频率超声波，遇到活 动的大界面或小界面 ，反射或散射回声的 频率发生改变，反射 回声与入射回声之差 称为频移。
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七、多普勒效应
（一）定义：
当振源（声源）与接受器之间出现相对 运动时，接到的振动（声波）频率与振源 （声源）的发射频率有一定差异，这种现象 称为多普勒效应。其变化的频差称频移，如 界面朝向探头运动，频率升高；若界面背离 探头运动，则频率减低；界面运动越快，频 移数值越大。心壁、血管壁、瓣膜等的运动 和血液流动均可引起多普勒效应。 2013-7-12 5
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脉冲回波幅度信号成像
M型超声成像原理
P186
图
2013-7-12
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脉冲回波频移信号成像
彩色多普勒成像原理
彩色编码技术是由红、蓝 、绿三种基本颜色组成，当 频移为正时，以红色来表示 ，而兰色则表示负的频移。
系在多普勒二维显像的基 础上，以实时彩色编码显示 血流的方法，即在显示屏上 以不同彩色显示不同的血流 方向和流速。
探 头
探 头
层 流 2013-7-12
射 流
湍 流
绿色：代表流速快且紊乱的血流
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如湍流血流方向朝向探头，红色+绿色将产生黄 色，出现以红色为主五色相间的血流图象； 如湍流血流方向背向探头，监色+绿色将产生青 色，出现以监色为主五色相间的血流图象；
红+绿=黄 蓝+绿=青 红+蓝=品红
2013-7-12
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附：声场与方向性
由于超声的能量大，穿透力强，成束状 向前传播，这就是超声波的束射性（或方向 性）。从声源发出的超声波最近的一段声束 几乎平行，这段区域为近场区。远离此区后， 声束向前稍有扩散，为远场区。扩散的声束 与平行声束间形成的夹角叫做扩散角（θ）。
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横向分辨力(transverse resolution)： 是区分处于与声束轴 线垂直平面两个物体的能 力，与声束的宽度有关。
纵向分辨力(longitudinal resolution)： 为区别声束轴线上两个物体的距离，与 超声的频率有关。
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超声成像原理
图像质量
探头频率越高， 分辨力越高。
然而频率与穿透 性(penetrability) 呈反比。
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超声波的分辨率、透射性均与 超声频率有关， ——频率越高，波长越短，分辨率越
强，透射性越弱。
——频率越低，则波长越长，分辨率
越低，透射性越强。
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脉冲回波幅度信号成像
脉冲回波幅度成像原理
二、脉冲回波幅度成像的基本原理 ----超声脉冲回波法 P179 ----回波：P179 ----原理：P180 ----回波信号强度：Z差越大、界面越大、 越规则及距离越近，回波信号的强度也越 大
血流超声
一维：PW超(pulse waveform脉冲多普勒) P186 二维：彩色多普勒(color doppler) 三维：立体彩色多普勒
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超声成像方式
小结
A超：幅度调制型 脉冲回波幅度成像 B超：辉度调制型 M超：运动显示型
超声成像
PW：脉冲多普勒显像 脉冲回波频移信号成像 CW：连续多普勒显像 彩色多普勒显像
超声成像原理
（二）
云南医学高等专科学校医学影像系
孙 静
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超声的物理基础
二、超声传播特性
P163
定义：声源与接收器在连续介质中存在着 相对运动时声波频率将发生改变。
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超声的物理基础
超声传播特性
在声源与观察者 作相对运动时，声 波密集，频率增高 ；在背向运动时声 波疏散，频率减低 ，这种引起声波频 率变化的现象为多 普勒效应。
超声仪器
仪器类型
是用一系列二维
彩色多普勒图所重建 的彩色图像。
2006年6月5日星期一
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超声仪器
仪器类型
将立体图象以投影图或 透视图表现在平面上的显示 方式，可从各个角度来观察 该立体目标。
2006年6月5日星期一
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超声仪器
仪器类型
解剖超声
一维： A超(幅度调制型) 二维： B超(辉度调制型) 三维：立体 M超(运动显示型)
具有此性质的材 料称为压电材料，分 为压电晶体、极化陶 瓷、高分子聚合物和 复合材料等。
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超声仪器
探头原理
压力---变形---产生电场
定义：由外力作用引起材料表面产生电荷，形成电场， 称为正压电效应。 (变形—电场)
结晶在其两个受力界面上引起内部正负电荷中心相对位 移，在两个界面产生等量异号电荷。
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超声原理
图像特征
彩色编码技术是由红、蓝 、绿三种基本颜色组成，当 频移为正时，以红色来表示 ，而兰色则表示负的频移。
在显示屏上以不同彩色显示 不同的血流方向和流速。
P189
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超声仪器
探头原理
----压电效应P169
对某些非对称结晶材料（如石英）进行一定方向的 加压或拉伸时，表面的两侧将会出现符号相反的电荷， 这种现象称为压电效应。
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正常情况 过二尖瓣或三尖瓣为红色血流， 过主动脉瓣或肺动脉瓣为蓝色血流
------如湍流血流方向朝向探头 （如分流束），红色+绿色将产生 黄色，出现以红色为主五色相间的血流图 象（舒张期：二狭、三狭，）； -----如湍流血流方向背向探头（返流束）， 监色+绿色将产生青色，出现以监色为主五 色相间的血流图象（收缩期：主狭、肺狭）
L
L大，指向性好
近
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场
与
远
场
18Biblioteka L图1超声场扩散角示意图
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超声仪器
探头原理
一、脉冲回波成像工作的相关参数P177 1、超声频率：* P178
从分辩率角度和穿透深度合理选择超声频率 -----从分辩率角度:超声频率增加，分辩率增加 -----从穿透深度：超声频率增加，穿透深度降低 -----通常:腹部、心脏选用3.5M，表浅器官5~7M
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2、侧向分辨力
指在与声束轴线垂直的 平面上，在探头长轴方向上 的分辨力。能分辨相邻两点 （两个病灶）间的最小距离。
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（3）横向分辨率（厚度分辨力）：
指在与声束轴线垂直的 平面上，在探头短轴方向的 分辨力。为与侧向分辨力在 一平面上，是相互垂方向轴 线上的分辨力。
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脉冲回波频移信号成像
脉冲多普勒成像原理
（脉冲多普勒）
利用声波的多普勒效应，以频谱的方式 显示多普勒频移，多与B型诊断法结合，在B 型图像上进行多普勒采样。当频移为正时， 以正向波表示，而负向波则表示负频移。临 床多用于检测心脏及血管的血流动力学状态 ，尤其是先天性心脏病和瓣膜病的分流及返 流情况，有较大的诊断价值。
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脉冲回波幅度信号成像
脉冲回波幅度成像原理
强
反 射 回 声
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。
浅
深
弱
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第二章超声的物理基础
四、图像特征
P182
灰阶是将声信号的幅度调制光点亮度，以一定的灰 阶级来表示探测结果的显示方式。
•多普勒效应：声源与接收器之间有相对运动接
收到的频率有改变（频移）
探头
声源 界面静止 向探头运动
探头
2013-7-12
探头
背离 6 探头
（二）、人体内的多普勒效应
P189
产生条件：超声进入人体后，只要遇到运动 界面即产生多普勒效应。 （一）层流（朝向探头-红，背离探头-蓝） （二）湍流：(正向-黄 红+绿，负向-青 蓝+绿) 血管狭窄 （三）射流：
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超声仪器
探头原理
定义：在材料两端施加一个电压时，，晶体将产生几 何变形，称为逆压电效应。
(电场—变形)
在晶体表面施加电场，可引起晶体内部正负电荷 中心发生位移，这一极化位移导致了晶体的几何形变 。
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超声仪器 探头原理 原理：对压电晶体施以一交变电场由于逆 压电效应，晶片即可发生机械性的压缩与扩张， 推动周围介质，使之振动，发出相应频率的声 波。当交变电场的频率大于2万赫时，压电晶 片即可产生超声波。超声检查时，探头发出的 超声波在人体组织中传播，遇到声阻抗不同的 组织构成的界面时，产生反射，反射回声到达 探头后，沿电压轴方向对晶片施以一定的压力， 由于正压电效应，使晶片两侧产生相反电荷， 这种高频微弱电信号经主机接收并予以放大处 理，以不同方式显示于示波屏上，即形成代表 界面回声的不同类型的超声。 2013-7-12 14
本 质 为 二 维 超 声
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B型超声诊断仪——辉度调制型
(Brightness mode)
超宽视 野成像 完整地 显示出 胎儿全 貌、胎 儿肝、 肾界面 以及胎 盘位置