超声相干平面波成像-Ghost_busting_IEEE_IUS_2015
医学超声成像原理课件
03
加强对医学超声成像技术的普及和推广，使得更多医生和患者了解其优势和应用范围，促进其在临床上的广泛应用。
06
结论与参考文献
结论回顾
超声波在医学诊断中具有重要应用价值
医学超声成像具有无创、无辐射等优势
超声成像原理是利用超声波的物理特性
超声成像技术包括A型、B型、M型和多普勒等多种类型
参考文献
参考文献1
参考文献3
参考文献2
参考文献4
THANKS
感谢观看
医学超声成像的基本原理
1
医学超声波的物理特性
2
3
医学超声波的频率范围在2-20 MHz之间，根据不同的应用和探查深度进行调整。
频率
超声波的波长与其频率成反比，越高的频率波长越短。
波长
医学超声波在人体内的传播速度大约为1540 m/s。
声速
换能器
超声探头内的压电晶体将电信号转化为超声波，同时接收超声波并将其转化为电信号。
第四阶段
超声波在人体内传播时，遇到不同组织会产生不同的反射波和透射波。通过接收和分析这些反射波和透射波，可以获得人体内部结构和器官形态的图像。
医学超声成像原理
医学超声成像主要分为A型、B型、M型、多普勒和彩色血流成像等类型。其中，B型是应用最广泛的一种。
医学超声成像分类
医学超声成像的原理与分类
02
二维医学超声成像技术
利用计算机技术对二维图像进行重建，得到立体的人体结构图像，具有更高的诊断价值。
三维超声成像
实时显示人体内部结构的三维图像，可用于指导手术操作和监测治疗过程。
实时三维超声成像
三维医学超声成像技术
03
其他应用
基于超快超声平面波成像的医学超声探头改进
基于超快超声平面波成像的医学超声探头改进郭宁;王丛知;郑海荣;叶为镪【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2016(035)004【摘要】目的基于平面波发射/接收原理的超快超声成像技术近年来已成为国际医学超声领域的研究热点,有望取代传统的聚焦扫描式超声成像技术.传统方式受其成像模式的限制,无法实现高帧频成像,而通过平面波发射以及相干复合方法,可大大提高超声成像的帧频.本文提出一个新的设想,即采用高程方向无聚焦换能器(non-elevation-focused probe,NEFP),相对于传统的高程方向有聚焦换能器(elevation-focused probe,EFP),可能有助于进一步提高超快超声成像技术的成像效果.方法首先简要介绍平面波相干复合成像的原理和方法,进而通过FieldⅡ软件仿真,验证相干复合成像方法对平面波成像图像质量的提升效果.最后,通过仿真和实验实现探头高程方向的发射声束聚焦模式,并对上述2种模式换能器的平面波成像效果进行了对比分析.结果使用平面波复合成像算法得到很好的成像效果,两种探头经对比,NEFP探头成像图像的对比度相对于EFP探头明显增强.结论对于超快超声成像方法,使用NEFP超声探头可以取得更优的成像效果.【总页数】7页(P353-359)【作者】郭宁;王丛知;郑海荣;叶为镪【作者单位】中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055;中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055;中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055;中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055【正文语种】中文【中图分类】R318.04【相关文献】1.基于GPU并行运算的超声平面波成像仿真 [J], 徐琛;王迁;张建国;刘东权2.基于改进DMAS的平面波超声成像算法及其GPU实现 [J], 鲍喜荣;沈晓燕;张石;苏婷3.基于微型阵列换能器的复合多角度\r平面波超快速超声成像 [J], 唐雨嘉;崔崤峣;李章剑;杨晨;蔡黎明;吕加兵;焦阳4.一种基于Casorati-奇异值分解的超快平面波超声多普勒自适应时空域杂波抑制算法 [J], 徐依雯;杨晨;徐杰;焦阳;崔崤峣5.基于USB2.0的医用内窥镜超声探头旋转扫描成像系统 [J], 陈晓冬;温世杰;郁道银因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《医学超声成像技术》课件
应用领域
包含妇产科、心血管科、神 经科、消化养生等多个领域。
应用范围
从常见的超声体检，到辅助 小手术操作，到临床重症监 护等，可以提供多样化的医 学服务。
诊断价值
丰富的诊断应用，可以有力 地帮助医生明确病例的病因 和治疗方法，提高医学诊疗 的成功率。
超声成像技术的优势和限制
超声成像技术在医学领域具有独特的优势，但同时也存在一些限制。
优势
无辐射、无损伤、无痛、低成本、可重复、在决策 和干预过程中快速，具有更好的安全性。
限制
不适合成像的部位受限，对数据处理的要求高，能 量的传输、吸收和散射等也有局限性。
超声成像技术的发展趋势
随着科技的不断发展，超声成像技术也在不断更新与进步。
1
更好的智能化和自动化
通过使用机器学习和人工智能来改进图像质量和可读性。
通过3D和4D超声成像技术可以对婴儿心脏、神经 系统等进行检测。
通过超声心动图技术，可以非常详细地观察心脏 结构和功能，并掌握病变的情况。
通过内窥镜超声技术可以深入体内检测食道、胃、 肠道和直肠等部位，准确诊断消化道疾病。
总结和展望
超声成像技术如今已经成为医疗领域必不可少的成像工具。它不仅具有多种分类和应用领域，而 且在既有技术的不断改进的同时，也会随着新技术的不断发展迎来更加广阔的发展空间。
1
压电效应
利用压电材料发生的变形来发出和水量等差异造成声波在组织间不同的反射。
3
图像处理
利用计算机的算法进行图像处理，提高图像的清晰度和对比度。
超声成像技术的分类和应用领域
超声成像技术可以按照频率、成像范围、功能等方式进行分类。在医学领域，超声成像技术的应用范围非 常广泛。
超声成像概述课件
三维超声成像
总结词
三维超声成像能够提供更丰富的立体信息，通过对多个二维图像的重建，形成三 维立体图像。
详细描述
三维超声成像技术通过获取一系列二维图像，利用计算机重建技术将这些图像整 合成一个三维立体图像。这种技术能够更全面地展示人体组织的形态和结构，尤 其在胎儿产前检查、乳腺疾病诊断等领域具有重要价值。
超声波的传播特性
方向性
超声波具有明显的方向性，通常采用阵列探头实现全向扫描 。
穿透性和衰减
不同组织对超声波的吸收、散射和衰减特性不同，影响成像 效果。
超声成像的图像形成原理
声阻抗差
当超声波在不同组织界面传播时，会 产生反射和折射，形成声阻抗差，进 而形成图像。
图像重建
通过接收到的反射回的超声波信号， 经过处理和重建算法，形成二维或三 维图像。
对操作者依赖度高
超声检查的准确性和可靠性很 大程度上取决于操作者的技能
和经验。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
超声成像的未来发展
高频超声成像技术
总结词
高频超声成像技术能够提供高分辨率的图像，有助于更准确地诊断疾病。
详细描述
随着医学技术的不断进步，高频超声成像技术已成为研究的热点。这种技术利用高频声波获取高分辨率的图像， 能够更清晰地显示人体组织的细微结构，为医生提供更准确的诊断信息。
超声分子成像技术
总结词
超声分子成像技术能够实现无创、无痛、无辐射的分子水平成像，为医学诊断和治疗提 供新的手段。
详细描述
超声分子成像技术利用超声波与特定分子之间的相互作用，实现分子水平的成像。这种 技术能够实时监测生物分子在体内的分布和动态变化，为疾病的早期诊断、药物研发和
超声波成像技术在医学中的应用研究
超声波成像技术在医学中的应用研究超声波成像技术（Ultrasound Imaging Technology）是一种无创性的诊断技术，其通过向人体部位注入超高频的声波，利用其在体内的反射、折射、透射等变化来获取人体内部结构的影像。
随着医学技术的不断进步，超声波成像技术也在医学领域中有了更广泛的应用，本文将主要探讨超声波成像技术在医学中的应用研究，并对其发展前景进行一定的展望。
一、超声波成像技术的基本原理超声波成像技术是一种利用超声波在各种介质中传播、反射、折射、透射等各种物理现象，采集与处理信号后，根据人体组织的声波反射特性形成图像的技术。
医学中主要采用的是超声波的回波模式和探头的阵列激发式。
通常，超声波成像仪器所发声的频率为2MHz ~ 16MHz，此范围的声波频率可穿透人体各个器官并形成声像，因为声波频率越高，其穿透人体组织的能力就越强，但其对越小的组织细胞发出的细小反射声也就越灵敏，因此其分辨率也就越高。
超声波对于不同物质的声波反射系数差异不同，利用此原理可得到不同的声像，并进行诊断。
二、超声波成像技术在医学中的应用1.临床诊断超声波成像技术可以应用于多种医学领域中的临床诊断，如妇科（盆腔炎、子宫肌瘤等）、泌尿外科（肝胆疾病、肾上腺等）、血管科（血栓、动脉瘤等）以及前列腺、甲状腺、心脏等疾病的诊断。
其成像速度快、无辐射、无痛苦等特点，被广泛用于儿科诊断、妇产诊断、泌尿外科等临床领域。
2.细胞和组织学研究超声波成像技术可用于细胞和组织学研究中，如乳腺纤维瘤的诊断、判断癌细胞的集聚和肿瘤血管的数量等。
在细胞的特定频率下，超声波成像技术可以观察细胞的外形与内部结构，并可在细胞表面上形成互为镜像的图像，从而得到更为准确的观测。
3.治疗超声波成像技术应用于医学治疗中，主要包括超声波消融治疗和超声波再生治疗等。
超声波消融治疗即是通过超声波导引下安装一个导管，将能量传送到人体特定器官或部位，让病变组织坏死、减少肿瘤体积。
超声波成像技术的研究与应用
超声波成像技术的研究与应用第一章超声波成像技术的概述超声波成像技术是一种利用超声波测量物体内部结构的技术，它是利用超声波在材料中传播时发生的反射、散射、吸收等特性对物体进行检测和成像的技术。
超声波成像技术具有非侵入性、不破坏性、灵敏度高等优点，被广泛应用于医学、工业、地质、材料科学等领域。
第二章超声波成像技术的原理超声波成像技术是利用超声波在材料中的传播和反射原理进行成像的技术。
具体来说，将超声波信号发射至被检测物体内部，这些信号在物体内部遇到材料性质不同的界面时，会发生反射和散射，这些反射、散射信号经由接收器进行接收和分析，最终以图像的形式显示在屏幕上。
第三章超声波成像技术的应用3.1 医学超声波成像技术在医学领域中有着广泛的应用，并且一直处于开发和改进中。
超声波成像技术通过超声波高频振动对人体进行诊断，检查器官的结构和组织的状态。
在临床上，常用的有肝、胆、胰、肾、脾、心、脑等部位的超声检查。
超声波成像技术也可以在手术中应用，借助于超声波特殊的物理性质，能应用在很多具有深度、大小、形状、组织密度不同的扫描对象上，如常见的肝脏、胰腺、乳腺、甲状腺、脾、心脏、血管、泌尿系统及前列腺等器官。
3.2 工业超声波成像技术在工业中的应用越来越广泛，其中最主要的应用领域在检测和控制。
超声波成像技术不仅适用于传统的金属材料和混凝土结构物的无损检测，而且在新型材料、异质材料及纳米材料等方面的无损检测方面也得到了广泛的应用。
3.3 材料科学超声波成像技术在材料科学中的应用可以追溯到20世纪70年代，主要应用是对金属、非金属等材料的检测。
超声波成像技术通常用于材料的生产控制和无损缺陷检测。
具体来说，超声波成像技术可以用于评估材料中的纤维方向、发现表面质量的缺陷以及粒子大小分布。
在comp搅拌、塑料挤出成型、电影薄膜制造、合成材料及半导体制造等领域都可以利用超声波成像技术进行生产控制。
第四章超声波成像技术的新研究4.1 三维超声成像三维超声成像是指在医学检测领域中，利用体积扫描技术将人体内部结构以三维图像的形式呈现。
超声波成像技术的原理和应用
超声波成像技术的原理和应用超声波成像技术是一种医学图像学方法，利用声波传播在物体内部时的反射和散射特性来形成图像。
它已成为现代医学中最常用的成像技术之一，因为它非侵入性、安全、无副作用，可以在实时、高分辨率的情况下得到详细的解剖信息。
超声波成像的原理是基于超声波在介质中传播时产生的反射和散射。
超声波是高频机械波，其频率通常在1-20MHz之间，比可见光的频率还高。
当超声波遇到两个不同介质的边界时，部分超声波被反射回来，部分超声波被穿透到新的介质中。
这些反射和散射的声波信号被超声探头捕获并转换为电信号，然后通过计算机处理形成图像。
超声波成像技术有多种应用。
最常见的应用是肝、胰腺、乳腺、甲状腺、心脏等内脏器官的成像，因为这些器官无法通过其他成像方法得到详细的解剖信息。
此外，超声波成像也用于检测畸形儿的出生缺陷，以及女性妊娠期间的孕妇健康状况。
超声波成像技术有两种主要类型。
第一种是二维超声技术，它在病灶部位以不同角度产生扫描，用计算机将这些图像整合在一起，形成一个整体图像。
第二种技术是多普勒超声技术，它使用声波的多普勒效应来检测血流速度和方向，用于评估器官的血流情况。
超声波成像技术的一大优势是它是非侵入性的，不需要使用放射性物质或注射剂，因此不会对受检者造成任何副作用。
此外，它可以提供实时的图像，使医生可以及时看到病变的位置和形态。
它也是一种相对便宜的成像技术，对于那些无法承受昂贵成像技术，如核磁共振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT）的患者尤其重要。
尽管超声波成像技术在医学领域得到广泛应用，但它也具有其他领域的应用。
例如，它可用于检测材料的质量和裂缝，用于生物研究中对生物组织的分析、评估和测量。
由于它的非侵入性和实时性，也被用于生物医学工程、机器人技术和虚拟现实等领域的研究。
总之，超声波成像技术是一种非常重要的成像技术，已广泛应用于许多医学领域和其他领域。
它的发展使医生能够获得诊断和治疗疾病所需的详细解剖信息，帮助提高疾病的识别和治疗水平。
超声成像原理解析ppt课件
声波衰减规律
声波在介质中传播时，声强会随着传播距离增加而 减弱，即声波衰减。 扩散衰减： 波阵面能量分布的改变引起。 散射衰减 ：声波与散射中心作用，转化为热能。 吸收衰减： 粘滞吸收、热机制吸收、驰豫吸收。
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
10.1 引言
超声波（ Ultrasound）的物理特点
超声波是机械波：振动源和传播介质。 超声波的振动频率在20KHz以上，超过人类的听 觉上限（20Hz～20KHz）。 超声波波长短、方向性强、能量大。 超声波与光波相比，频率和传播形式不同。
材料的居里点表示使其失去压电效应的临界温度值。
1）低声阻的气体或充气组织，如肺部组织； 2）中等声阻的液体和软组织，如肌肉； 3）高声阻的矿物组织，如骨骼。
三类组织声阻抗相差甚大，彼此不能传播声波。超声检测 适用于第二类组织。在这类组织中，声阻抗相差不大，声 速大致相等，又可以利用不同组织之间的声阻抗造成的声 波反射、散射来识别不同软组织与器官的形态和性质。
10.2 超声波的物理属性
超声波的生物效应（没有累积效应和电离损害）
热作用：分子振动和转动能量可逆转增加或者分 子结构永久性地改变。 机械作用：振动和压力对细胞和组织产生直接作 用。
空化作用：指超声场使充有气体或水蒸汽的空腔 发生振荡，可以分为稳态空化和瞬态空化。（作用 机理复杂，仍有许多未知领域）。
在医学超声影像技术中，使用的频率一般在1～5MHz之间。 对于较薄的组织，比如眼球，可以使用20MHz的频率。
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Theory – busting the ghost
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Theory – busting the ghost
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Theory – busting the ghost
angle dependent transmit apodization (ADTA)
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Results - Comparison
5
Results - Anechoic cyst – CPWC
Montaldo et al. 2009 Rodriguez-Molares et al. now
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Results – Simulated PSF – optimally focused
Optimally focused beams
• Theory
– What we know about ghost? – Understanding the ghost – Busting the ghost?
• Results (again)
– Busting the ghost in CPWC images
• Discussion
2
Background
Anechoic cyst - Experiment
Point Spread Function – Field II
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Discussion
• Advantages:
– Higher contrast ratio than any other transmit apodization scheme – Faster convergence to the theoretical maximum CR – Ghost free images!!
• Drawbacks:
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Discussion
Transmit apodization optimised for a specific point
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Discussion – the catch
N=63
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Discussion – the catch
N=63
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Discussion – compromise between CR and coverage
Tha-a-a-anks!
Needle Detection by Image Source Localization
Alfonso Rodriguez-Molares, Lasse Løvstakken, Ingvild Kinn Ekroll, and Hans Torp
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• Resolution
• Contrast Ratio
Increases with the number of plane-waves
3
Results – Experimental apparatus
4
Results - Anechoic cyst – optimally focused
Optimally focused beams
Busting the ghost in coherent plane-wave imaging
Alfonso Rodriguez-Molares, Lasse Løvstakken, Bastien Denarie, and Hans Torp
Centre for Innovative Ultrasound Solutions
Contents
• Background
– Contrast ratio in CPWC
• Results
– In-vitro data of the contrast ratio in CPWC – In-silico data of the contrast ratio in CPWC – A picture of a ghost
Broad ADTA
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Discussion
• Advantages:
– Higher contrast ratio than any other Transmit Apodization – Faster convergence to theoretical maximum – Ghost free!!
[1] J.A. Jensen: Field: A Program for Simulating Ultrasound Systems , Paper presented at the 10th Nordic-Baltic Conference on Biomedical Imaging Published in Medical & Biological Engineering & Computing, pp. 351-353, Volume 34, Supplement 1, Part 1, 1996. [2] J.A. Jensen and N. B. Svendsen: Calculation of pressure fields from arbitrarily shaped, apodized, and excited ultrasound transducers , IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., Freq. Contr., 39, pp. 262-267, 1992.
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Results – Experimental and Simulation
Anechoic cyst - Experiment Point Spread Function – Field II
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Results – The ghost
PSF tail Edge waves Range lobes
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Theory – what we know about the ghost
• … related to the edges of the aperture as its influence can be reduced with a 25% tukey apodization
Anechoic cyst - Experiment Point Spread Function – Field II
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Theory – understanding the ghost
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Theory – understanding the ghost
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Theory – understanding the ghost
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Theory – understanding the ghost
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Theory – understanding the ghostБайду номын сангаас
• Drawbacks:
– Reduced coverage
• Optimal CR in close-ups • Suboptimal CR in full frames • Or optimal CR with multiple transmitions full frame
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Centre for Innovative Ultrasound Solutions