B超与多普勒课件第三章.ppt
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超声医学原理与应用授课老师:
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6247140362471403第三章医学超声仪器概论第一节概述医学超声仪器诊断仪器诊断仪器治疗仪器治疗仪器其它仪器其它仪器一、超声诊断仪向人体内发射超声能量,并接收由人体内组织反射的回波信号,根据其所携带的有关人体组织的信息,加以检测、放大等处理,并显示出来,为医生提供诊断的依据。
医学超声诊断仪器分类获信息方法获信息方法显示方法显示方法扫查技术扫查技术扫查方式扫查方式成像速度成像速度脉冲回波法A型单探头式,双探头式B型手动扫静态成像机械扫低速线扫,弧扫,径向扫,复合扫高速扇扫,径向扫,线扫实时成像电子扫线扫,扇扫M型多普勒法连续波多普勒仪,脉冲波多普勒仪,调频多普勒仪透射成像法超声全息,超声显微镜,超声照相机超声计算机断面成像(UCT)二、超声治疗仪二、超声治疗仪向人体内发射一定功率的超声能量,利向人体内发射一定功率的超声能量,利用其与生物组织的相互作用产生的各种效应,用其与生物组织的相互作用产生的各种效应,对有疾患的组织起到治疗作用。
对有疾患的组织起到治疗作用。
大功率:
超声刀,结石粉碎,肿瘤破坏。
大功率:
超声刀,结石粉碎,肿瘤破坏。
小功率:
温热疗法治疗扭伤,神经痛,美小功率:
温热疗法治疗扭伤,神经痛,美尼尔氏症,癌症。
尼尔氏症,癌症。
多元阵超声辐射治癌热疗系统多元阵超声辐射治癌热疗系统1多元阵超声辐射治癌热疗系统多元阵超声辐射治癌热疗系统2高强度聚焦超声(高强度聚焦超声(HIFU)体外震波快速粉碎肾结石体外震波快速粉碎肾结石三、其它医用超声仪超声雾化器,清洗器,细菌破碎装置等。
超声雾化器利用超声波在药物溶液中产生的空化作用,使药物变成颗粒细微的气溶液至患者病灶而被直接吸入治疗的仪器。
超声波作用于液-气分界面时,因声波的干涉而形成表面张力波。
当表面张力波足够强时,就会在其波峰处飞出雾粒。
雾粒的尺寸随超声频率的上升而变小,当频率为1.45MHz时,能高效地把药液在常温下分裂成直经为l5m的大量微粒(与肺泡直径相近)。
这些微粒能充分吸附于患者的支气管、肺泡等患处。
超声雾化器超声雾化器颗粒体积(直径:
颗粒体积(直径:
)在气道沉积部位在气道沉积部位100不进入气道不进入气道5100在鼻咽腔停留在鼻咽腔停留540气管气管52010级支气管以上级支气管以上151017级支气管级支气管0.51呼吸性级支气管,肺泡呼吸性级支气管,肺泡0.251稳定,极小沉积稳定,极小沉积24动感静态准实时实时亮度闪烁闪烁不闪烁扫描线数越多,图像连续性越好,更为清晰;扫描线数越多,图像连续性越好,更为清晰;帧频越高,图像越稳定。
帧频越高,图像越稳定。
对于较高横向分辨力的超声成像系统,应该对于较高横向分辨力的超声成像系统,应该有较高线密度来显示它的图像,而较低的线密度有较高线密度来显示它的图像,而较低的线密度只能满足低横向分辨力的需要。
只能满足低横向分辨力的需要。
五、脉冲重复频率(Fc)1定义每秒钟重复发射超声脉冲的次数。
2.与其它参数的关系最大探测距离Dmax,和探测深度PDmaxcT/2c/2Fc式中:
T=1/Fc脉冲发射周期,即两次发射间的时间间隔而:
PDmax故:
FcDmaxP帧频F,或线密度dLFc=FN,FcF,或dL通常取:
Fc24KHz。
矛盾,矛盾,酌情选取酌情选取最大探测距离Dmax并不等于仪器的作用距离P,作用距离受发射功率、接收机灵敏度等因素的影响,而最大探测距离只是设计中允许设定探测距离的最大值。
脉冲重复频率不可取得太高,否则将限制仪器的最大探测距离,但也不可取太低,否则将影响图像的帧频或线密度。
通常取Fc24KHz。
六、动态范围(DR)1.定义保证回声既不被噪声淹没也不饱和的前提下,允许仪器接收回声信号幅度的变化范围。
动态范围越大,所显示的图像的层次越丰富,图像越清晰。
2.表征DR20lg(Umax/Umin)(dB)3.接收信号的动态范围:
DR=2x+SDR表示界面声阻差造成的声能损耗及2倍路程的衰减系统动态范围分为分为-输入系统动态范围输入系统动态范围DRDRii输出系统动态范围输出系统动态范围DRDRoo输出输入信号太大信号会失真输出输入信号太大信号会失真,太小无法检测到信号。
太小无法检测到信号。
动态范围压缩比动态范围压缩比CR,CR,定义为定义为CR=CR=DRDRii/DRDRoo在具备线性传输特性的线性系统中在具备线性传输特性的线性系统中,信号从输入直到信号从输入直到输出不会产生畸变输出不会产生畸变,输入动态范围就等于输出动态范输入动态范围就等于输出动态范围围,即即DRDRii=DRDRoo。
实际医学超声系统情况一般输入有120dB动态范围,要求超声探头的动态范围DRr应至少与其相等,即DRr=Dri同样要求射频放大器输入动态范围Drd=DRr,那么,在超声系统前端应满足:
Dri=DRr=Drd=2x+SDR目前输出设备信号动态范围=30dB,所以系统中应有非线性压缩环节-对数压缩第四节超生诊断仪的显示型式基本原理:
基本原理:
利用超声换能器向人体内部发射超声脉冲,利用超声换能器向人体内部发射超声脉冲,遇到组织器官界面时将产生反射或散射脉冲信号,遇到组织器官界面时将产生反射或散射脉冲信号,即脉冲回声信号,检测这些回声信号,就能对此即脉冲回声信号,检测这些回声信号,就能对此种组织器官进行定位,并检测组织的特性。
种组织器官进行定位,并检测组织的特性。
回声扫描技术按显示回声的方式分为以下五种:
A型:
即将回波以波形的形式显示出来,其纵坐标为回波幅度,用以表示回波的强弱;横坐标为回波接收的时间,该时间与产生回波的组织界面相关。
B型:
即将回波信号用点的形式显示在显示器上,光点的灰度与回波强弱成正比,为辉度调制型。
当探头上的传感器阵元以不同方式移动扫查时,可以形成二维图象。
C型:
此为透射式扫查方式,可获得有关被测组织的声速和衰减等信息。
M型:
此法是在辉度调制型中加入一个慢扫查锯齿波,从而使回波点从左到右自动扫描。
显示的横坐标为慢扫描时间,纵坐标为声波传播时间(即对应于检测深度位置)P型:
平面目标显示,采用亮度调制,显示二维声像。
一、A型显示方式探头(换能器)根据探查部位,以固定方式向人体发射数兆赫兹的超声波,通过人体反射回波并加以放大,并将回波的幅值和形态在屏幕上显示出来。
显示器的纵坐标显示反射回波的幅度波形;横坐标上有时间和距离的标尺。
这样可根据回波出现的位置,回波幅度的高低、形状、波数和来自受检体病变和解剖位置的有关信息进行判断诊断。
型超声探头在固定位置就可获得波谱图11、原理、原理采用幅度调制型显示法,利用超声波的反射采用幅度调制型显示法,利用超声波的反射特性来获得人体组织内的有关信息。
特性来获得人体组织内的有关信息。
根据回声波幅的高低、多少、形状等对组织状态作为判断。
2.CRT信号及显示屏各轴的意义A式显示水平(X)垂直(Y)亮度(Z)CRT各控制轴信号深度扫描信号回波脉冲信号正程增辉信号显示屏各轴意义探测深度回波脉冲幅度无XXYYZZ显示屏各轴标称显示屏各轴标称ZZXXYYCRTCRT各控制轴标各控制轴标称称3、临床应用临床常用此法测量组织界面的距离、脏器的径临床常用此法测量组织界面的距离、脏器的径线,探测肝、胆、脾、肾、子宫等脏器的大小和线,探测肝、胆、脾、肾、子宫等脏器的大小和病变范围,也用于眼科及颅脑疾病的探查。
病变范围,也用于眼科及颅脑疾病的探查。
现时,现时,AA型超声的许多诊断项目已逐渐被型超声的许多诊断项目已逐渐被BB型超型超声所取代。
然而它对于脑中线的探测、眼轴的测声所取代。
然而它对于脑中线的探测、眼轴的测量、浆膜腔积液的诊断、肝脓肿的诊断以及穿刺量、浆膜腔积液的诊断、肝脓肿的诊断以及穿刺引流定位等,由于其简便易行、价廉,仍有不可引流定位等,由于其简便易行、价廉,仍有不可忽视的实用价值。
忽视的实用价值。
双相A型诊断法示意图超声工作频率:
超声工作频率:
10MHz10MHz;生物测量精度:
生物测量精度:
0.06mm0.06mm;显示分辨力:
显示分辨力:
0.01mm0.01mm;测量范围:
测量范围:
16-40mm16-40mm;测量方式:
浸润式测量方式:
浸润式/接触式;接触式;测量参数:
前房深度、晶体厚度、测量参数:
前房深度、晶体厚度、玻璃体长度、眼轴长度、角膜厚玻璃体长度、眼轴长度、角膜厚度(浸润模式时);度(浸润模式时);测量模式:
正常眼、无晶体眼、测量模式:
正常眼、无晶体眼、特殊眼。
特殊眼。
二、M型显示方式探头(换能器)以固定位置和方向对人体发射接收超声波束。
该波束途经不同深度的回波信号对显示器垂直扫描线进行辉度调制,并按时间顺序展开,形成一幅一维空间各点运动按时间展开的轨迹图。
这就是型超声人也可以理解为:
型超声是同一方向沿途不同深度点随时间变化的一维轨迹图。
小球小球上下上下浮动浮动液面液面杯底杯底小球小球t1t2t31、原理探头固定对着心脏的某部位,由于心脏规律性地收缩探头固定对着心脏的某部位,由于心脏规律性地收缩和舒张,心脏的各层组织和探头之间的距离也随之改变,和舒张,心脏的各层组织和探头之间的距离也随之改变,在屏上将呈现出随心脏的搏动而上下摆动的一系列亮点,在屏上将呈现出随心脏的搏动而上下摆动的一系列亮点,当扫描线从左到右匀速移动时,上下摆动的亮点便横向展当扫描线从左到右匀速移动时,上下摆动的亮点便横向展开,呈现出心动周期中心脏各层组织结构的活动曲线,即开,呈现出心动周期中心脏各层组织结构的活动曲线,即MM型超声心动图。
型超声心动图。
辉度调制型中加入慢扫描锯齿波,使光点自左向右缓慢扫辉度调制型中加入慢扫描锯齿波,使光点自左向右缓慢扫描,形成心脏各层组织收缩及舒张的活动曲线。
描,形成心脏各层组织收缩及舒张的活动曲线。
2.CRT信号及显示屏各轴的意义M式显示水平(X)垂直(Y)亮度(Z)CRT各控制轴信号时间扫描信号深度扫描信号回波脉冲信号显示屏各轴意义探测时间探测深度回波脉冲幅度33、应用前景、应用前景时相分辨力时相分辨力二维超声虽然图像清晰,方位分辨极佳,能显示各个结构二维超声虽然图像清晰,方位分辨极佳,能显示各个结构的形态、轮廓、走向、连续关系与活动状态,但由于每秒的形态、轮廓、走向、连续关系与活动状态,但由于每秒成像仅成像仅882525帧,两帧间隔约帧,两帧间隔约4040125ms125ms,对感兴趣区的,对感兴趣区的取样率甚低,故时相分辨力欠佳。
而取样率甚低,故时相分辨力欠佳。
而MM型曲线检查时的声型曲线检查时的声束方向不变,感兴趣区集中于一条线上,取样频率等于脉束方向不变,感兴趣区集中于一条线上,取样频率等于脉冲重复频率,每秒可达两千次以上,间期观察以个位数毫冲重复频率,每秒可达两千次以上,间期观察以个位数毫秒计,故时相分辨力极高,能区分心脏结构活动时相的微秒计,故时相分辨力极高,能区分心脏结构活动时相的微小差异。
小差异。
观察心脏结构的活动轨迹观察心脏结构的活动轨迹MM型曲线的型曲线的XX轴与轴与YY轴分别代表时间和距离,故由曲线的轴分别代表时间和距离,故由曲线的活动轨迹及其斜率能准确了解室壁与瓣膜的动态和速度,活动轨迹及其斜率能准确了解室壁与瓣膜的动态和速度,非其他方法所能替代。
非其他方法所能替代。
实时计测心腔容量实时计测心腔容量MM型曲线能清晰显示心内膜的位置与动态,准确计测收缩型曲线能清晰显示心内膜的位置与动态,准确计测收缩末期与舒张末期左室前后径的大小,进而估计心腔容积。
末期与舒张末期左室前后径的大小,进而估计心腔容积。
随着声学定量随着声学定量(AQ)(AQ)技术的出现,仪器能快速自动勾画心内技术的出现,仪器能快速自动勾画心内膜边缘并测量其前后径的长度,实时计测心腔每一瞬间膜边缘并测量其前后径的长度,实时计测心腔每一瞬间(包括收缩末期与舒张末期包括收缩末期与舒张末期)的容积,推算出每次心搏量与的容积,推算出每次心搏量与每分钟输出量,这对及时了解心功能变化有重要意义。
每分钟输出量,这对及时了解心功能变化有
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