醫(yī)用超聲診斷儀器概論課件

第二章醫(yī)用超聲診斷儀器概論

第二章前言

醫(yī)學(xué)超聲是超聲物理學(xué)、電子探測(cè)技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)在發(fā)展中相互滲透的產(chǎn)物，具有理、工、醫(yī)相結(jié)合的特點(diǎn)。

其研究包括基礎(chǔ)物理理論研究、儀器工程開(kāi)發(fā)、圖像處理、換能材料研究等相互聯(lián)系又相互促進(jìn)的多個(gè)方面。它以研究超聲波與生物組織媒質(zhì)互作用規(guī)律和生物效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，以研制先進(jìn)的生物醫(yī)學(xué)超聲儀器為工具，應(yīng)用于診斷、康復(fù)、監(jiān)護(hù)、普查人體疾病。前言醫(yī)學(xué)超聲是超聲物理學(xué)、電子探測(cè)技術(shù)和生物醫(yī)目錄醫(yī)用超聲診斷儀器的發(fā)展簡(jiǎn)史醫(yī)用超聲診斷儀器的性能指標(biāo)超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理醫(yī)用超聲成像技術(shù)目錄醫(yī)用超聲診斷儀器的發(fā)展簡(jiǎn)史醫(yī)用超聲診斷儀器的性能指標(biāo)超

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理超聲診斷利用超聲波在人體內(nèi)不同介質(zhì)中的傳播與反射特性的不同，顯示出不同的影像，而達(dá)到診斷的目的。超聲診斷儀主要通過(guò)發(fā)射接收超聲波信號(hào)，并把它們按一定的方式顯示，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體軟組織的成像，所以按探頭、聲束掃描方式和采用的信號(hào)顯示方式的不同，形成多種超聲成像種類。超聲診斷儀器根據(jù)其原理、任務(wù)和設(shè)備體系等，可以劃分為很多類型。超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理超聲診斷利用超聲1.以獲取信息的空間分類(1)一維信息設(shè)備如A型、M型、D型。(2)二維信息設(shè)備如扇形、線性、凸陣掃查B型等。(3)三維信息設(shè)備即立體超聲設(shè)備。2.按超聲波形分類(1)連續(xù)波超聲設(shè)備如連續(xù)波超聲多譜勒血流儀。(2)脈沖波超聲設(shè)備如A型、M型、B型超聲診斷儀。3.按利用的物理特性分類(1)回波式超聲診斷儀如A型、M型、B型、D型等。(2)透射式超聲診斷儀如超聲顯微鏡及超聲全息成像系統(tǒng)。4.按醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備體系分類A型、M型、B型、D型、C型、F型等。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理1.以獲取信息的空間分類超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1A型超聲診斷儀因其回聲顯示采用幅度調(diào)制(amplitudemodulation)而得名。A超是利用超聲波的反射特性來(lái)獲得人體組織內(nèi)的有關(guān)信息，從而診斷疾病的。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1A型超聲診斷儀因A型診斷儀——幅度調(diào)制1A型顯示是超聲診斷儀最基本的一種顯示方式，屬一維超聲，即在陰極射線管的熒光屏上，以橫坐標(biāo)代表被探測(cè)物體的深度，縱坐標(biāo)代表回波脈沖的幅度。t換能器回波信號(hào)

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1A型顯示是超聲診A型診斷儀——幅度調(diào)制1

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原A型診斷儀——幅度調(diào)制1

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型超聲診斷儀工作原理的方框圖：A型診斷儀——幅度調(diào)制1超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原A型診斷儀——幅度調(diào)制1

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型CRT信號(hào)及顯示屏各軸標(biāo)稱：A型診斷儀——幅度調(diào)制1超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原A型診斷儀——幅度調(diào)制1故由探頭(換能器)定點(diǎn)發(fā)射獲得回波所在的位置可測(cè)得人體臟器的厚度、病灶在人體組織中的深度及病灶的大小。根據(jù)回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，還可在一定程度上對(duì)病灶進(jìn)行定性分析。A型超聲診斷儀適應(yīng)于醫(yī)學(xué)各科的檢查，從人的腦部直至體內(nèi)臟器。其中應(yīng)用最多的是對(duì)肝、膽、脾、腎、子宮的檢查。對(duì)眼科的一些疾病，尤其是對(duì)眼內(nèi)異物，用A型超聲診斷儀比X線透視檢查更為方便準(zhǔn)確。在婦產(chǎn)科方面，對(duì)于婦女妊娠的檢查以及子宮腫塊的檢查，都比較準(zhǔn)確和方便。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1故由探頭(換能器A型診斷儀——幅度調(diào)制1由于A型顯示的回波圖，只能反映局部組織的回波信息，不能獲得在臨床診斷上需要的解剖圖形，且診斷的準(zhǔn)確性與操作醫(yī)師的識(shí)圖經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大，因此其應(yīng)用價(jià)值漸見(jiàn)低落，即使在國(guó)內(nèi)，A型超聲診斷儀也很少生產(chǎn)和使用了。盡管A超的重要性已經(jīng)不及初始階段，但當(dāng)今B超在顯示斷面圖像的同時(shí)，往往選波束特定指向上的回波幅度在屏幕上同時(shí)作A式顯示，以配合B式圖像的判讀。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1由于A型顯示的回M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲成像診斷儀適用于對(duì)運(yùn)動(dòng)臟器如心臟的探查。由于其顯示的影像是由運(yùn)動(dòng)回波信號(hào)對(duì)顯示器掃描線實(shí)行輝度調(diào)制，按時(shí)間順序展開(kāi)而獲得一維空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序（motion-time）圖，故稱之為M型超聲成像診斷儀，其所得的圖像也叫作超聲心動(dòng)圖。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲成像診斷M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，由于各界面反射回波的位置及信號(hào)大小是隨時(shí)間而變化的，如仍用幅度調(diào)制的A型顯示方式進(jìn)行顯示，所顯示波形會(huì)隨時(shí)間而改變，得不到穩(wěn)定的波形圖。M型超聲診斷儀采用輝度調(diào)制的方法，使深度方向所有界面反射回波，用亮點(diǎn)形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來(lái)，隨著臟器運(yùn)動(dòng)，垂直掃描線上的各點(diǎn)將發(fā)生位置上的變動(dòng)，定時(shí)采樣這些回波并使之按時(shí)間先后逐行在屏上顯示出來(lái)。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，由M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲診斷儀發(fā)射和接收工作原理方框圖：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲診斷儀發(fā)M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2心臟博動(dòng)時(shí)測(cè)定、所獲得心臟內(nèi)各反射界面的活動(dòng)曲線圖?？梢?jiàn)，由于臟器的運(yùn)動(dòng)變化，活動(dòng)曲線的間隔亦隨之發(fā)生變化，如果臟器中某一界面是靜止的，活動(dòng)曲線將變?yōu)樗街本€。曲線起伏的幅度——反射界面運(yùn)動(dòng)中所通過(guò)的距離大小。曲線的斜率大小——反射界面運(yùn)動(dòng)速度的大小。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2心臟博動(dòng)時(shí)測(cè)定、M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型CRT信號(hào)及顯示屏各軸標(biāo)稱：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型CRT信號(hào)及M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲診斷儀對(duì)人體中的運(yùn)動(dòng)臟器，如心臟、胎兒胎心、動(dòng)脈血管等功能的檢查具有優(yōu)勢(shì)，可進(jìn)行多種心功能參數(shù)測(cè)量，如心臟瓣膜的運(yùn)動(dòng)速度、加速度等。但M型顯示仍不能獲得解剖圖像，它不適用于對(duì)靜態(tài)臟器的診查。目前，B型顯像儀已普遍有M型顯像的功能。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲診斷儀對(duì)B型診斷儀——亮度調(diào)制3為了獲得人體組織和臟器解剖影像，B型、P型、BP型、C型和F型超聲成像儀又先后問(wèn)世，由于它們的一個(gè)共同特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體組織和臟器的斷層顯示，通常將這類儀器稱超聲斷層掃描診斷儀。雖然B型超聲成像診斷儀因其成像方式采用輝度調(diào)制(brightnessmodulation)而得名，其影像所顯示的卻是人體組織或臟器的二維超聲斷層圖(或稱剖面圖)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。Fetalprofile

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3為了獲得人體組織B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型超聲成像儀采用輝度調(diào)制方式顯示深度方向所有界面反射回波，但探頭發(fā)射的超聲聲束在水平方向上是以快速電子掃描方法(相當(dāng)于快速等間隔改變A超探頭在人體上的位置)，逐次獲得不同位置深度方向所有界面的反射回波，當(dāng)一幀掃描完成，便可得到一幅由超聲聲束掃描方向決定的垂直平面二維超聲斷層影像，稱之為線形掃描斷層影像。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型超聲成像儀采B型診斷儀——亮度調(diào)制3通過(guò)改變探頭的角度(機(jī)械的或者電子的方法)，從而使超聲波束指向方位快速變化，使每隔一定的小角度，被探測(cè)方向不同深度所有界面的反射回波，都以亮點(diǎn)的形式顯示在對(duì)應(yīng)的掃描線上，便可形成一幅由探頭擺動(dòng)方向決定的垂直扇面二維超聲斷影像，稱之為扇形掃描斷層影像。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3通過(guò)改變探頭的角B型診斷儀——亮度調(diào)制3如果以上2種超聲影像，其獲取回波信息的波束掃描速度相當(dāng)快，便可以滿足對(duì)運(yùn)動(dòng)臟器的穩(wěn)定取樣，因而連續(xù)不斷地掃描，便可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，觀察運(yùn)動(dòng)性臟器的動(dòng)態(tài)情況。線掃式斷層B型超聲波診斷儀適用于觀察腹部臟器，如對(duì)肝、膽、脾、腎、子宮的檢查，扇掃斷層B型超聲波診斷儀適用于對(duì)心臟的檢查。現(xiàn)代B型超聲波診斷儀通常同時(shí)具備以上2種探查功能，通過(guò)配用不同的超聲探頭，方便地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3如果以上2種超聲B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型超聲診斷設(shè)備基本組成：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型超聲診斷設(shè)備B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷儀——系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：主要由主機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)電視監(jiān)視器、手車三大部分組成。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷儀——系統(tǒng)工作原理方框圖：主要由發(fā)射/接收電路、數(shù)字掃描變換器電路、CPU控制電路三大部分組成。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷儀——系統(tǒng)工作原理方框圖：主要由發(fā)射/接收電路、數(shù)字掃描變換器電路、CPU控制電路三大部分組成。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲診斷儀——系統(tǒng)工作原理方框圖：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理波束形成電路圖像存儲(chǔ)器坐標(biāo)變換電路DSC部件探頭顯示器B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲診斷儀——模擬部分原理方框圖：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲診斷儀——數(shù)字部分原理方框圖：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型CRT信號(hào)及顯示屏各軸標(biāo)稱：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型CRT信號(hào)及C型診斷儀——亮度調(diào)制4B超圖像顯示的是聲束掃描的人體斷面，C型和F型與B型掃描面相差90°，成像畫(huà)面是與超聲束垂直的。C型——圖像是與聲束垂直的某一等深斷面。F型——圖像是與聲束垂直的某一非等深曲面。換能器C型平面

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理C型診斷儀——亮度調(diào)制4B超圖像顯示的是D型診斷儀——多普勒效應(yīng)5

1842奧地利數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家C.Doppler在觀察天體運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種物理現(xiàn)象，當(dāng)星球朝向地球或背離地球運(yùn)動(dòng)時(shí)，來(lái)自星球的光色發(fā)生了變化，光波發(fā)射與接收的頻率差和光源與接收器之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。這種物理現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。日常生活：火車?guó)Q笛而來(lái)，音調(diào)增高；呼嘯而去，音調(diào)降低。這種頻率變化稱多普勒頻移。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀——多普勒效應(yīng)51842奧地利D型診斷儀5D型超聲成像診斷儀也即超聲多普勒診斷儀，是利用聲學(xué)多普勒原理，對(duì)運(yùn)動(dòng)中的臟器和血液反射回波的多普勒頻移信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，轉(zhuǎn)換成聲音、波形、色彩和輝度信號(hào)，從而顯示出人體內(nèi)部器官的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。超聲多普勒診斷儀主要分為3種類型：連續(xù)式超聲多普勒(continuouswavedoppler)成像診斷儀脈沖式超聲多普勒(pulsedwavedoppler)成像診斷儀實(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成像(colordopplerflowimage)診斷儀速度信息的提取超聲回波幅度信息提取

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5D型超聲成像診斷儀也即超聲多D型診斷儀5連續(xù)式超聲多普勒成像儀被最早應(yīng)用。它是由探頭中的一個(gè)換能器發(fā)射出某一頻率的連續(xù)超聲波信號(hào)，當(dāng)聲波遇到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)血流中的紅細(xì)胞群，則反射回來(lái)的信號(hào)是變化了頻率的超聲波。探頭內(nèi)的另外一個(gè)換能器將其檢測(cè)出來(lái)轉(zhuǎn)成電信號(hào)后送入主機(jī)，經(jīng)高頻放大后與原來(lái)發(fā)射頻率電信號(hào)進(jìn)行混頻、解調(diào)，取出差頻信號(hào)根據(jù)處理和顯示方式的不同，可轉(zhuǎn)換成聲音、波形或血流圖以供診斷。這種方式難以測(cè)定距離，不能確定器官組織的位置，給應(yīng)用診斷造成諸多不便。連續(xù)多普勒特點(diǎn)：連續(xù)多普勒方法與脈沖多普勒不同之處除了系統(tǒng)不同外，探頭也不同，它采用兩組探頭，一組連續(xù)發(fā)射脈沖，一組不斷接收回波。所以不可能有距離選通功能。因?yàn)椴淮嬖赑RF,故原理上可測(cè)速度不受限制。但由于具體線路限制，一般機(jī)器給出最大可測(cè)血流速度在7m—10m/S之間。Nyquist采樣頻率限制，即

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5連續(xù)式超聲多普勒成像儀被最早D型診斷儀5脈沖式超聲多普勒成像儀是以斷續(xù)方式發(fā)射超聲波信號(hào)，因此稱為脈沖式。由門控制電路來(lái)控制發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生和選通回聲信號(hào)的接收與放大，借助截取回聲信號(hào)的時(shí)間段選擇測(cè)定距離，鑒別器官組織位置。由于發(fā)射和接收的信號(hào)為脈沖式，就可以由探頭內(nèi)的一個(gè)換能器來(lái)完成發(fā)射和接收的雙重任務(wù)，這對(duì)于簡(jiǎn)化探頭機(jī)械結(jié)構(gòu)，避免收、發(fā)信號(hào)之間的不良藕合，提高影像質(zhì)量都是十分有益的。隨著脈沖多普勒技術(shù)、方向性探測(cè)、頻譜處理和計(jì)算機(jī)編碼技術(shù)的采用及發(fā)展，超聲多普勒診斷儀不僅能對(duì)距離進(jìn)行分辨，又能判定血流的方向和速度，以多種形式提供診斷信息，使測(cè)量水平由定性邁向定量。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5脈沖式超聲多普勒成像儀是以斷D型診斷儀5實(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成像診斷儀是80年代后期心血管超聲多普勒診斷領(lǐng)域的最新科技成果。將脈沖多普勒技術(shù)與二維(B型)實(shí)時(shí)超聲成像和M型超聲心動(dòng)圖結(jié)合起來(lái)，在直觀二維斷面實(shí)時(shí)影像上同時(shí)顯現(xiàn)血流方向和相對(duì)速度，提供心血管系統(tǒng)在時(shí)間和空間上的信息。進(jìn)而通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)字化技術(shù)和影像處理技術(shù)，使其在影像診斷儀器的構(gòu)架上兼具了生理監(jiān)測(cè)的功能，提供諸如血流速度、容積、流量、加速度、血管徑、動(dòng)脈指數(shù)等極具價(jià)值的信息，這就是俗稱的“彩超”或“彩色多普勒”。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5實(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成D型診斷儀5

多普勒血流測(cè)量原理：胎心、瓣膜、血管壁、血流等都是人體中運(yùn)動(dòng)體，當(dāng)超聲照射到它們時(shí)會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。體外檢測(cè)由體內(nèi)運(yùn)動(dòng)體產(chǎn)生的多普勒頻移信號(hào)可達(dá)到無(wú)創(chuàng)傷地檢測(cè)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀況的目的。

當(dāng)發(fā)射超聲傳入人體某一血液流動(dòng)區(qū)，被紅細(xì)胞散射返回探頭，回聲信號(hào)的頻率可增可減，朝向探頭運(yùn)動(dòng)的血流，探頭接收到的頻率較發(fā)射頻率增高，背離探頭的血流則頻率減低。這種接收頻率與發(fā)射頻率之差稱多普勒頻移或差頻。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5多普勒血流測(cè)量原理：超聲診D型診斷儀5

多普勒血流測(cè)量原理：

多普勒頻移（Fd）與發(fā)射頻率（fo）、血流速度（V）、超聲束與血流間夾角（θ）余弦成正比，與聲速（C）成反比，醫(yī)學(xué)超聲多普勒效應(yīng)的基本原理圖及測(cè)速公式如下：皮膚血管V

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5多普勒血流測(cè)量原理：皮膚血管D型診斷儀5

多普勒血流測(cè)量原理：

式中Fd、cosθ均可測(cè)得，fo及C為已知，可以計(jì)算出V：（1）聲束與血流方向平行時(shí)可記錄到最大血流速度。（2）聲束與血流方向垂直時(shí)則測(cè)不到血流信號(hào)。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5多普勒血流測(cè)量原理：超聲診D型診斷儀5

提取速度、方向信息方法：Sx()0-0正向流反向流0d0-d多普勒信號(hào)特點(diǎn)：窄帶隨機(jī)信號(hào)0±d2cosot信號(hào)合成譜分析器放大多普勒回波信號(hào)0±d2sinot高通濾波±d低通濾波

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5提取速度、方向信息方法：SxD型診斷儀5

超聲多普勒回波信號(hào)的頻譜：聲譜圖：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5超聲多普勒回波信號(hào)的頻譜：D型診斷儀5系統(tǒng)框圖：血流測(cè)量流速剖面形成B型成像探頭譜分析

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5系統(tǒng)框圖：血流流速剖面B型探D型診斷儀5

彩色超聲多普勒血流成像——Bmode+Doppler

mode

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5彩色超聲多普勒血流成像——BD型診斷儀5

多普勒血流譜圖意義：頻移差值—速度；頻移方向—方向；亮度—含紅細(xì)胞多少。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5多普勒血流譜圖意義：超聲診D型診斷儀5

多普勒?qǐng)D像意義：顏色—方向；亮度—速度。STATUSPOSTMITRALVALVEREPAIR

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5多普勒?qǐng)D像意義：超聲診斷儀第二章醫(yī)用超聲診斷儀器概論

第二章前言

醫(yī)學(xué)超聲是超聲物理學(xué)、電子探測(cè)技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)在發(fā)展中相互滲透的產(chǎn)物，具有理、工、醫(yī)相結(jié)合的特點(diǎn)。

其研究包括基礎(chǔ)物理理論研究、儀器工程開(kāi)發(fā)、圖像處理、換能材料研究等相互聯(lián)系又相互促進(jìn)的多個(gè)方面。它以研究超聲波與生物組織媒質(zhì)互作用規(guī)律和生物效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，以研制先進(jìn)的生物醫(yī)學(xué)超聲儀器為工具，應(yīng)用于診斷、康復(fù)、監(jiān)護(hù)、普查人體疾病。前言醫(yī)學(xué)超聲是超聲物理學(xué)、電子探測(cè)技術(shù)和生物醫(yī)目錄醫(yī)用超聲診斷儀器的發(fā)展簡(jiǎn)史醫(yī)用超聲診斷儀器的性能指標(biāo)超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理醫(yī)用超聲成像技術(shù)目錄醫(yī)用超聲診斷儀器的發(fā)展簡(jiǎn)史醫(yī)用超聲診斷儀器的性能指標(biāo)超

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理超聲診斷利用超聲波在人體內(nèi)不同介質(zhì)中的傳播與反射特性的不同，顯示出不同的影像，而達(dá)到診斷的目的。超聲診斷儀主要通過(guò)發(fā)射接收超聲波信號(hào)，并把它們按一定的方式顯示，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體軟組織的成像，所以按探頭、聲束掃描方式和采用的信號(hào)顯示方式的不同，形成多種超聲成像種類。超聲診斷儀器根據(jù)其原理、任務(wù)和設(shè)備體系等，可以劃分為很多類型。超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理超聲診斷利用超聲1.以獲取信息的空間分類(1)一維信息設(shè)備如A型、M型、D型。(2)二維信息設(shè)備如扇形、線性、凸陣掃查B型等。(3)三維信息設(shè)備即立體超聲設(shè)備。2.按超聲波形分類(1)連續(xù)波超聲設(shè)備如連續(xù)波超聲多譜勒血流儀。(2)脈沖波超聲設(shè)備如A型、M型、B型超聲診斷儀。3.按利用的物理特性分類(1)回波式超聲診斷儀如A型、M型、B型、D型等。(2)透射式超聲診斷儀如超聲顯微鏡及超聲全息成像系統(tǒng)。4.按醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備體系分類A型、M型、B型、D型、C型、F型等。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理1.以獲取信息的空間分類超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1A型超聲診斷儀因其回聲顯示采用幅度調(diào)制(amplitudemodulation)而得名。A超是利用超聲波的反射特性來(lái)獲得人體組織內(nèi)的有關(guān)信息，從而診斷疾病的。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1A型超聲診斷儀因A型診斷儀——幅度調(diào)制1A型顯示是超聲診斷儀最基本的一種顯示方式，屬一維超聲，即在陰極射線管的熒光屏上，以橫坐標(biāo)代表被探測(cè)物體的深度，縱坐標(biāo)代表回波脈沖的幅度。t換能器回波信號(hào)

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1A型顯示是超聲診A型診斷儀——幅度調(diào)制1

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原A型診斷儀——幅度調(diào)制1

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型超聲診斷儀工作原理的方框圖：A型診斷儀——幅度調(diào)制1超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原A型診斷儀——幅度調(diào)制1

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型CRT信號(hào)及顯示屏各軸標(biāo)稱：A型診斷儀——幅度調(diào)制1超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原A型診斷儀——幅度調(diào)制1故由探頭(換能器)定點(diǎn)發(fā)射獲得回波所在的位置可測(cè)得人體臟器的厚度、病灶在人體組織中的深度及病灶的大小。根據(jù)回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，還可在一定程度上對(duì)病灶進(jìn)行定性分析。A型超聲診斷儀適應(yīng)于醫(yī)學(xué)各科的檢查，從人的腦部直至體內(nèi)臟器。其中應(yīng)用最多的是對(duì)肝、膽、脾、腎、子宮的檢查。對(duì)眼科的一些疾病，尤其是對(duì)眼內(nèi)異物，用A型超聲診斷儀比X線透視檢查更為方便準(zhǔn)確。在婦產(chǎn)科方面，對(duì)于婦女妊娠的檢查以及子宮腫塊的檢查，都比較準(zhǔn)確和方便。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1故由探頭(換能器A型診斷儀——幅度調(diào)制1由于A型顯示的回波圖，只能反映局部組織的回波信息，不能獲得在臨床診斷上需要的解剖圖形，且診斷的準(zhǔn)確性與操作醫(yī)師的識(shí)圖經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大，因此其應(yīng)用價(jià)值漸見(jiàn)低落，即使在國(guó)內(nèi)，A型超聲診斷儀也很少生產(chǎn)和使用了。盡管A超的重要性已經(jīng)不及初始階段，但當(dāng)今B超在顯示斷面圖像的同時(shí)，往往選波束特定指向上的回波幅度在屏幕上同時(shí)作A式顯示，以配合B式圖像的判讀。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理A型診斷儀——幅度調(diào)制1由于A型顯示的回M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲成像診斷儀適用于對(duì)運(yùn)動(dòng)臟器如心臟的探查。由于其顯示的影像是由運(yùn)動(dòng)回波信號(hào)對(duì)顯示器掃描線實(shí)行輝度調(diào)制，按時(shí)間順序展開(kāi)而獲得一維空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序（motion-time）圖，故稱之為M型超聲成像診斷儀，其所得的圖像也叫作超聲心動(dòng)圖。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲成像診斷M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，由于各界面反射回波的位置及信號(hào)大小是隨時(shí)間而變化的，如仍用幅度調(diào)制的A型顯示方式進(jìn)行顯示，所顯示波形會(huì)隨時(shí)間而改變，得不到穩(wěn)定的波形圖。M型超聲診斷儀采用輝度調(diào)制的方法，使深度方向所有界面反射回波，用亮點(diǎn)形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來(lái)，隨著臟器運(yùn)動(dòng)，垂直掃描線上的各點(diǎn)將發(fā)生位置上的變動(dòng)，定時(shí)采樣這些回波并使之按時(shí)間先后逐行在屏上顯示出來(lái)。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，由M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲診斷儀發(fā)射和接收工作原理方框圖：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲診斷儀發(fā)M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2心臟博動(dòng)時(shí)測(cè)定、所獲得心臟內(nèi)各反射界面的活動(dòng)曲線圖?？梢?jiàn)，由于臟器的運(yùn)動(dòng)變化，活動(dòng)曲線的間隔亦隨之發(fā)生變化，如果臟器中某一界面是靜止的，活動(dòng)曲線將變?yōu)樗街本€。曲線起伏的幅度——反射界面運(yùn)動(dòng)中所通過(guò)的距離大小。曲線的斜率大小——反射界面運(yùn)動(dòng)速度的大小。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2心臟博動(dòng)時(shí)測(cè)定、M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型CRT信號(hào)及顯示屏各軸標(biāo)稱：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型CRT信號(hào)及M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲診斷儀對(duì)人體中的運(yùn)動(dòng)臟器，如心臟、胎兒胎心、動(dòng)脈血管等功能的檢查具有優(yōu)勢(shì)，可進(jìn)行多種心功能參數(shù)測(cè)量，如心臟瓣膜的運(yùn)動(dòng)速度、加速度等。但M型顯示仍不能獲得解剖圖像，它不適用于對(duì)靜態(tài)臟器的診查。目前，B型顯像儀已普遍有M型顯像的功能。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理M型診斷儀——運(yùn)動(dòng)調(diào)制2M型超聲診斷儀對(duì)B型診斷儀——亮度調(diào)制3為了獲得人體組織和臟器解剖影像，B型、P型、BP型、C型和F型超聲成像儀又先后問(wèn)世，由于它們的一個(gè)共同特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體組織和臟器的斷層顯示，通常將這類儀器稱超聲斷層掃描診斷儀。雖然B型超聲成像診斷儀因其成像方式采用輝度調(diào)制(brightnessmodulation)而得名，其影像所顯示的卻是人體組織或臟器的二維超聲斷層圖(或稱剖面圖)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。Fetalprofile

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3為了獲得人體組織B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型超聲成像儀采用輝度調(diào)制方式顯示深度方向所有界面反射回波，但探頭發(fā)射的超聲聲束在水平方向上是以快速電子掃描方法(相當(dāng)于快速等間隔改變A超探頭在人體上的位置)，逐次獲得不同位置深度方向所有界面的反射回波，當(dāng)一幀掃描完成，便可得到一幅由超聲聲束掃描方向決定的垂直平面二維超聲斷層影像，稱之為線形掃描斷層影像。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型超聲成像儀采B型診斷儀——亮度調(diào)制3通過(guò)改變探頭的角度(機(jī)械的或者電子的方法)，從而使超聲波束指向方位快速變化，使每隔一定的小角度，被探測(cè)方向不同深度所有界面的反射回波，都以亮點(diǎn)的形式顯示在對(duì)應(yīng)的掃描線上，便可形成一幅由探頭擺動(dòng)方向決定的垂直扇面二維超聲斷影像，稱之為扇形掃描斷層影像。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3通過(guò)改變探頭的角B型診斷儀——亮度調(diào)制3如果以上2種超聲影像，其獲取回波信息的波束掃描速度相當(dāng)快，便可以滿足對(duì)運(yùn)動(dòng)臟器的穩(wěn)定取樣，因而連續(xù)不斷地掃描，便可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，觀察運(yùn)動(dòng)性臟器的動(dòng)態(tài)情況。線掃式斷層B型超聲波診斷儀適用于觀察腹部臟器，如對(duì)肝、膽、脾、腎、子宮的檢查，扇掃斷層B型超聲波診斷儀適用于對(duì)心臟的檢查?，F(xiàn)代B型超聲波診斷儀通常同時(shí)具備以上2種探查功能，通過(guò)配用不同的超聲探頭，方便地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3如果以上2種超聲B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型超聲診斷設(shè)備基本組成：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型超聲診斷設(shè)備B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷儀——系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：主要由主機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)電視監(jiān)視器、手車三大部分組成。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷儀——系統(tǒng)工作原理方框圖：主要由發(fā)射/接收電路、數(shù)字掃描變換器電路、CPU控制電路三大部分組成。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷儀——系統(tǒng)工作原理方框圖：主要由發(fā)射/接收電路、數(shù)字掃描變換器電路、CPU控制電路三大部分組成。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3線性B型超聲診斷B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲診斷儀——系統(tǒng)工作原理方框圖：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理波束形成電路圖像存儲(chǔ)器坐標(biāo)變換電路DSC部件探頭顯示器B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲診斷儀——模擬部分原理方框圖：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲診斷儀——數(shù)字部分原理方框圖：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3凸陣探頭B型超聲B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型CRT信號(hào)及顯示屏各軸標(biāo)稱：

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理B型診斷儀——亮度調(diào)制3B型CRT信號(hào)及C型診斷儀——亮度調(diào)制4B超圖像顯示的是聲束掃描的人體斷面，C型和F型與B型掃描面相差90°，成像畫(huà)面是與超聲束垂直的。C型——圖像是與聲束垂直的某一等深斷面。F型——圖像是與聲束垂直的某一非等深曲面。換能器C型平面

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理C型診斷儀——亮度調(diào)制4B超圖像顯示的是D型診斷儀——多普勒效應(yīng)5

1842奧地利數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家C.Doppler在觀察天體運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種物理現(xiàn)象，當(dāng)星球朝向地球或背離地球運(yùn)動(dòng)時(shí)，來(lái)自星球的光色發(fā)生了變化，光波發(fā)射與接收的頻率差和光源與接收器之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。這種物理現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。日常生活：火車?guó)Q笛而來(lái)，音調(diào)增高；呼嘯而去，音調(diào)降低。這種頻率變化稱多普勒頻移。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀——多普勒效應(yīng)51842奧地利D型診斷儀5D型超聲成像診斷儀也即超聲多普勒診斷儀，是利用聲學(xué)多普勒原理，對(duì)運(yùn)動(dòng)中的臟器和血液反射回波的多普勒頻移信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，轉(zhuǎn)換成聲音、波形、色彩和輝度信號(hào)，從而顯示出人體內(nèi)部器官的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。超聲多普勒診斷儀主要分為3種類型：連續(xù)式超聲多普勒(continuouswavedoppler)成像診斷儀脈沖式超聲多普勒(pulsedwavedoppler)成像診斷儀實(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成像(colordopplerflowimage)診斷儀速度信息的提取超聲回波幅度信息提取

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5D型超聲成像診斷儀也即超聲多D型診斷儀5連續(xù)式超聲多普勒成像儀被最早應(yīng)用。它是由探頭中的一個(gè)換能器發(fā)射出某一頻率的連續(xù)超聲波信號(hào)，當(dāng)聲波遇到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)血流中的紅細(xì)胞群，則反射回來(lái)的信號(hào)是變化了頻率的超聲波。探頭內(nèi)的另外一個(gè)換能器將其檢測(cè)出來(lái)轉(zhuǎn)成電信號(hào)后送入主機(jī)，經(jīng)高頻放大后與原來(lái)發(fā)射頻率電信號(hào)進(jìn)行混頻、解調(diào)，取出差頻信號(hào)根據(jù)處理和顯示方式的不同，可轉(zhuǎn)換成聲音、波形或血流圖以供診斷。這種方式難以測(cè)定距離，不能確定器官組織的位置，給應(yīng)用診斷造成諸多不便。連續(xù)多普勒特點(diǎn)：連續(xù)多普勒方法與脈沖多普勒不同之處除了系統(tǒng)不同外，探頭也不同，它采用兩組探頭，一組連續(xù)發(fā)射脈沖，一組不斷接收回波。所以不可能有距離選通功能。因?yàn)椴淮嬖赑RF,故原理上可測(cè)速度不受限制。但由于具體線路限制，一般機(jī)器給出最大可測(cè)血流速度在7m—10m/S之間。Nyquist采樣頻率限制，即

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5連續(xù)式超聲多普勒成像儀被最早D型診斷儀5脈沖式超聲多普勒成像儀是以斷續(xù)方式發(fā)射超聲波信號(hào)，因此稱為脈沖式。由門控制電路來(lái)控制發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生和選通回聲信號(hào)的接收與放大，借助截取回聲信號(hào)的時(shí)間段選擇測(cè)定距離，鑒別器官組織位置。由于發(fā)射和接收的信號(hào)為脈沖式，就可以由探頭內(nèi)的一個(gè)換能器來(lái)完成發(fā)射和接收的雙重任務(wù)，這對(duì)于簡(jiǎn)化探頭機(jī)械結(jié)構(gòu)，避免收、發(fā)信號(hào)之間的不良藕合，提高影像質(zhì)量都是十分有益的。隨著脈沖多普勒技術(shù)、方向性探測(cè)、頻譜處理和計(jì)算機(jī)編碼技術(shù)的采用及發(fā)展，超聲多普勒診斷儀不僅能對(duì)距離進(jìn)行分辨，又能判定血流的方向和速度，以多種形式提供診斷信息，使測(cè)量水平由定性邁向定量。

超聲診斷儀器的分類、結(jié)構(gòu)、原理D型診斷儀5脈沖式超聲多普勒成像儀是以斷D型診斷儀5實(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成像診斷儀是80年代