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1、第三章超声影像基础超声波的特性及与物质的相互作用第一节A型超声诊断仪基本原理第二节B型超声成像基本原理第三节M型超声诊断仪第四节超声多普勒诊断仪简介其它:图像质量指标伪影超声波的特性及与物质的相互作用一.超声波的特性1方向性好因频率高波长短,衍射现象不明显,易定向发射2强度大(或能量密度大)与频率有关,穿透性较强功率:几百瓦----几千瓦声压:可达数千大气压;高能量超声治癌.碎石3声阻抗差较大的两媒质界面反射能量大使用时在人体表面涂耦合剂的作用?空气中的吸收比在液体或固体中大得多(不显示肺图像?)4穿透能力随频率增大而减小?二.超声波与物质的相互
2、作用1.机械作用媒质中粒子做高频机械振动,其加速度可达g的几十万~几百万倍,强烈的机械动能破坏物质的力学结构.粉碎细胞.引起组织化学性质改变.(可用于切割,搅拌,钻孔,清洗,乳化.等)2.空化作用产生在液体中.因纵波引起液体疏密变化.液体局部被拉断形成空腔,当此处为正声压时,空腔迅速闭合,瞬间产生局部高压,高温和放电现象.此作用用于清洗,雾化,乳化,促进化学反应等.空化作用可破坏组织.3.热作用因媒质吸收的部分超声能量转化为热量,引起媒质温度升高的现象.4.超声的生物作用适当能量:*对生物大分子;*对细胞;*对人体组织(升温,增加血管通透性和促进
3、血液循环,增强细胞代谢功能和活力,消炎镇痛)较高能量:细胞生长受到抑制,分子键断裂,生物组织坏死等安全剂量:声强值10-40mW/cm2,与照射时间也有关.第一节A型超声诊断仪基本原理**A型超声诊断仪基本原理1.脉冲回声法(显示波形的过程见下页图)脉冲回声法基本原理是:利用电子学方法在示波器荧光屏上显示各媒质界面的回波(反射波)脉冲,通过测量初始脉冲与回波脉冲之间的距离,计算界面的深度;通过回波的幅度了解媒质的性质.2.A型超声诊断仪基本结构及工作原理*基本结构:探头,高频信号发生器,同步信号发生器,扫描电路,接收电路,显示器.回波脉冲媒质Ⅰ媒
4、质Ⅱx回波脉冲媒质Ⅰ媒质Ⅱx回波脉冲媒质Ⅰ媒质Ⅱx超声回波基本原理X＝ct/2(c是声速,t是探头接收到反射波的时间)回波脉冲媒质Ⅰ媒质Ⅱx初始脉冲A超脑回波图**A超各部分作用及工作原理1.探头:发射和接受回波脉冲2.高频信号发生器:作用:产生脉冲式的正弦高频电压高频正弦波振荡电路+脉冲控制电路脉冲频率50-2000Hz,脉冲宽度1.5-5μs,超声频率3MHz,3.扫描电路:作用:产生适当幅度的锯齿形电压,加在显示器水平偏转板上使光点水平方向扫描,形成时间基线.(频率,幅度可调)4.同步电路:作用:同时产生正负两个脉冲信号,正脉冲触发高频脉
5、冲发生器;负脉冲触发扫描电路;使高频脉冲电路与扫描电路同步.5.显示器作用:显示各个界面的回波脉冲**A超各部分作用及工作原理6.接收电路(包括放大,解调,补偿和抑制电路)各部分作用放大电路:放大回波信号;解调电路:把回波信号解调为一个显示脉冲;补偿电路:补偿深部回波增益,抑制电路:抑制干扰信号和杂波.A超工作原理3.超声诊断仪的分辨率*横向分辨率---表示区分处于与声束轴线垂直的平面上的两物点的能力.横向分辨率与声束直径有关,两物点距离小于声束直径时才能被分辨.(一般认为横向分辨率:等于声束的宽度即直径d)*纵向分辨率----表示区分位于声束轴
6、线上的两个物点的能力,以刚好被区别的两个物点之间的最小距离来量度.纵向分辨率与超声脉冲宽度τ有关:τ＜2y/c.其中y是两物点间的距离,c为超声波传播速度.第二节B型超声成像基本原理§2.1.基本原理2.1.1.辉度(Bright)显示B型超声显像是将脉冲回声电信号加在示波管的控制栅极上,利用改变阳极和栅极之间电压的方法改变单位时间打在荧光屏上的电子数目,从而改变光屏上光点的辉(亮)度.即B型显示.回声电信号强,光点就亮,回声电信号弱,光点就暗2.1.2.图像形成的基本原理1.均匀光栅形成矩形光栅:在示波管垂直偏转板上加扫描电压(波形?),水平偏
7、转板上加被调制的扫描电压(波形?),扫描周期T水平=nT垂直.n为扫描线的条数.若扫描频率足够大,n足够大,且保持栅极电压不变,即可得到稳定均匀光栅.(相当一张作图的白纸)扇形光栅:垂直偏转板加扫描电压,水平偏转板所加电压的形状?2.1.2.图像形成的基本原理2.超声束的扫描(或旋转)超声探头沿皮肤表面的往复直线移动,即超声束扫描.移动速度与示波屏上光点扫描速度相适应,探头扫描(或旋转)一程所用时间等于帧周期.3.B超图像形成的基本原理超声回波电脉冲信号的幅值随媒质改变,把该信号转变为随探测深度(对应媒质性质)变化的电压,按声束扫描顺序加在显像管
8、栅极上,调制光屏上对应扫描线的亮度,若在垂直,水平偏转板上加相应扫描电压,并使超声回波电脉冲序列的周期与垂直扫描周期相等,且两信号同步,
