超聲技術(shù)名詞解釋（課堂PPT）

1、1Esaote China Limited Service CenterChengdu 禎頻 超聲換能器 陣元 通道 凸陣探頭 線陣探頭 相控陣探頭 高密度探頭 超寬頻帶成像 A型 B型 M型 高頻成像 微米取樣技術(shù) 動態(tài)孔徑 變跡 聲束聚焦 電子探頭的發(fā)射聚焦 電子探頭的接收動態(tài)聚焦 數(shù)字聲束形成器 象素聚焦 彩色血流圖 多普勒頻譜圖 多普勒血流測量 彩色多普勒能量圖 組織多普勒成像 CK成像 線性和非線性聲學(xué) UCA 諧波成像 組織諧波成像TEI 聲學(xué)造影劑 三維成像2顯象幀頻、成像幀頻顯象幀頻取決于顯示器，PAL制式為50HZ。成像幀頻取決于成像設(shè)備的性能和探測深度，探測深度將對成像幀頻

2、起決定性影響，當(dāng)然與是否使用多聲束形成等技術(shù)有關(guān)。當(dāng)顯象幀頻遠小于成像幀頻時，在實時成像時，高的成像幀頻不能提高時間分辨率等指標(biāo)。3超聲換能器超聲換能器（超聲探頭）是超聲診斷儀中最主要的部件之一。其功能是將電子線路產(chǎn)生的電激勵信號轉(zhuǎn)換成超聲脈沖信號射入人體；并將人體組織產(chǎn)生的超聲回波信號轉(zhuǎn)換成接收的電信號。分為機械探頭和電子探頭。電子探頭又分為線陣探頭、凸陣探頭、相控陣探頭。4陣 元 陣列式換能器的基本換能單元稱為陣元。 陣元在電氣上有獨立的引線，能直接激勵而發(fā)射超聲信號，也能接收回波而輸出電信號。 振子是由壓電材料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)、電極化處理、打磨、加上電極等一系列加工后形成的壓電元件。 為了提高

3、各個陣元的性能，常把一個陣元再切割為幾個微元（振子）5通 道 對接收通道而言，所謂的物理通道是指具有接收隔離、前置放大、TGC控制等具體電路的硬件。 在多聲束形成器中，每一個物理通道（對應(yīng)一個陣元）將分為多個虛擬通道（或稱邏輯通道），產(chǎn)生不同的延遲時間與相臨的陣元信號相加，形成不同的聲束。 一般通道數(shù)不應(yīng)大于陣元數(shù)。使用相控陣換能器的設(shè)備，通道數(shù)應(yīng)等于陣元數(shù)，使用線陣或凸陣換能器的設(shè)備，通道數(shù)通常不超過陣元數(shù)的1/3，少數(shù)設(shè)備的通道數(shù)等于陣元數(shù)。 1.5維換能器的通道數(shù)將比通常的一維陣列式換能器多4-6倍，即通道數(shù)要超過掃查平面上的陣元數(shù)。6凸陣探頭 凸陣探頭中各個換能器小陣元排列成一條弧線

4、扇面成像，因此探測視野比較大7線陣探頭 在線陣探頭中，換能器晶片被分割成許多小的陣元（如128或256），之間相互隔離，并排成一條直線。線陣探頭可用于實時的B型成像和多譜勒血流檢測。 缺點是探測的視野比較小。8相控陣探頭 相控陣探頭是電子探頭，通常在1-2cm的長度上分布128陣元。通過控制相控陣探頭每個陣元在發(fā)射和接收時的延遲時間，就可以實現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)、電子聚焦等功能，從而進行扇掃。 由于相控陣探頭孔徑小，常用于心血管系統(tǒng)的檢測9高密度探頭 常規(guī)探頭陣元數(shù)：80，96，128陣元 高密度探頭：256，512陣元 二維高密度探頭：128X8陣元，即1024陣元 采集通道有60、96、128、25

5、6、512、1024通道。單、雙通道為實際的物理聲學(xué)通道。 高密度多陣元探頭使聲束線密度高，多方向同時接收回聲信號，不需要進行插補處理，圖象細膩，分辨力好。10超寬頻帶成像 在發(fā)射時有一很寬的頻帶范圍，如2MHZ-12MHZ，接收時分三種選擇方式： 1.選頻接收：在接收回聲中選擇一特定的中心頻率，保證能到達所要求的診斷深度，盡可能選擇較高頻率的回聲，以獲得最佳的圖象質(zhì)量 2. 動態(tài)接收：在接收回聲時，隨 深度變化選取不同的頻率，近場取高頻，中場取中頻，遠場只保留低頻，達到好的分辨率與好的穿透力的要求 3.寬頻接收：在接收回聲時，所有頻率的回聲均接收，在中近場包含不同頻率回聲，在遠場由于高頻成分

6、衰減，只能接收到稍低頻率的回聲11A型（AMPLITUDE） 幅度顯示 顯示探頭接收到的反射或透射超聲信號的幅度隨時間變化的過程 A型顯示的是一條幅度隨時間變化的曲線，而不是圖象12B型（BRIGHTNESS） 顯示亮度調(diào)制的信號 在超聲診斷儀的顯示器上，以亮度調(diào)制的方式，顯示聲束掃描平面內(nèi)人體組織的斷面圖象。 B型顯示給出的是人體的解剖結(jié)構(gòu)圖象。13M(MOTION)型 顯示運動信息 顯示特定的聲束方向上各回波點隨時間變化（運動）的情況。 顯示圖中橫坐標(biāo)是時間，縱坐標(biāo)是探測深度 M型顯示常被用于觀察心臟等運動的臟器14高 頻 成 像 高頻超聲波在臨床檢查中可以分辨更細微的病灶，即提高超聲圖象

7、的軸向分辨力。 目前用于臨床常規(guī)B超探頭頻率范圍為：2-10MHZ 在血管內(nèi)及淺表器官成像中，已采用頻率：20-40MHZ 高頻超聲、超聲生物顯微鏡頻率范圍：40-100MHZ，主要用于皮膚成像、冠狀動脈內(nèi)成像及眼部成像。15微米取樣技術(shù) 指取樣間隔小于0.1MM的技術(shù)。 實際上，當(dāng)使用高頻探頭，并使探測深度為2cm，在一條聲束上取500個樣點時，取樣間為40um，這就實現(xiàn)微米取樣技術(shù)16動態(tài)孔徑 換能器的孔徑是指超聲波束形成時被激活的那部分壓電晶體的面積。 孔徑小則近場的聲束尺寸小，空間分辨率高，但在遠場的發(fā)散較嚴(yán)重；反之，孔徑愈大，近場的分辨率變差，但遠場的發(fā)散相對較小。 為了使超聲圖象在

8、近場與遠場都有較高的空間分辨力，超聲儀器在近場的發(fā)射和接收中采用小孔徑，而在遠場采用大孔徑，這就是動態(tài)孔徑的概念。17變 跡 變跡技術(shù)可用于超聲波發(fā)射，也可以用在 超聲波接收的時候。 發(fā)射變跡是指給發(fā)射陣元組中的各個陣元施加不同電壓的激勵脈沖；接收變跡是指對各個陣元的輸出信號給予不同的增益。 變跡技術(shù)被用來減小超聲發(fā)射和接收時的柵瓣和邊瓣。18聲束聚焦 聲束聚焦是未了改善聲束的形態(tài)，從而提高圖象的空間分辨力及儀器的檢測靈敏度。 實現(xiàn)聲束聚焦可以采用安裝聲透鏡的方法，也可通過延遲線方法在線陣、凸陣、相控陣探頭中實現(xiàn)電子聚焦。 電子聚焦方法可用于發(fā)射聚焦和接收聚焦19電子探頭的發(fā)射聚焦 電子探頭在

9、發(fā)射時只要合理調(diào)整各個陣元的延遲時間，就可以將聲束聚焦在某一深度上。 與固定焦距的聲透鏡聚焦方法相比較，電子探頭可通過改變各陣元發(fā)射的延遲時間來改變聚焦的深度，因此具有較大的靈活性。 如果要實現(xiàn)一條掃描線上 不同深度的聚焦，就必須采用多次發(fā)射，發(fā)射次數(shù)多將會影響系統(tǒng)的幀頻20電子探頭的接收動態(tài)聚焦 當(dāng)用多個陣元接收超聲回波信號時，由于反射點到各個陣元的距離不同，信號傳播的時間也不同。為了獲得最大的反射信號，通常是將各陣元輸出的回波信號經(jīng)過適當(dāng)延遲后在相加。這就是接收聚焦的概念。 只要按距離從近到遠不斷地調(diào)整各陣元的延遲時間，即在一條接收聲束中多次改變焦點，就可以實現(xiàn)超聲掃描線的動態(tài)聚焦。 全程

10、聚焦是一類動態(tài)聚焦，但焦點數(shù)很大，通常不少于64，是理想的動態(tài)聚焦。21數(shù)字聲束形成器 具有數(shù)字式聲束形成器的超聲成像系統(tǒng)稱為全數(shù)字化的超聲成像系統(tǒng) 優(yōu)點：實現(xiàn)連續(xù)動態(tài)聚焦和動態(tài)孔徑，可獲得超高分辨率；可實現(xiàn)動態(tài)變跡，消除旁瓣引起的偽象；回波信號中幅度 信息（形成二維圖象）和相位信息（獲得多譜勒頻移）的提取可由軟 件實現(xiàn)，而不必使用不同的通道；容易實現(xiàn)各通道的自校準(zhǔn)等。22象素聚焦 通常指顯示圖象上的一個光點，即組成圖象的最小單位。 由超聲掃查所得樣點值與顯示象素值是不同的，并處于兩個不同的平面上，使用良好的數(shù)字聲束形成器時，可以實現(xiàn)每個取樣點都在焦點上的理想情況；故象素聚焦不可能，樣點聚焦可

11、實現(xiàn)。23彩色血流圖 指在二維平面中用彩色圖象實時顯示血的方向與速度。 通常用不同的顏色指示不同的血流方向：而顏色的亮暗則與流速的大小相關(guān)。 由于目前彩色血流圖儀僅是依據(jù)多譜勒原理設(shè)計的，因此也稱為彩色多譜勒。 融合黑白二維B型結(jié)構(gòu)和彩色血流圖的超聲診斷儀稱為“彩超”24多譜勒頻譜圖 對多譜勒回波信號進行頻譜分析可以得到回波中各種不同頻率成分的信號。這一分析結(jié)果通常以聲譜圖的格式顯示，這就是所謂的多譜勒頻譜圖； 圖中的橫坐標(biāo)是時間軸，縱坐標(biāo)是是頻率軸（與流速相對應(yīng)） 圖中信號的亮暗與特定時間、特定流速的信號強度相關(guān)。25多譜勒血流測量 超聲波在人體中傳播時，由體內(nèi)運動物體產(chǎn)生的反射或散射信號的

12、頻率與發(fā)射頻率之間將出現(xiàn)偏差，即“多譜勒效應(yīng)”，產(chǎn)生的頻差稱為多譜勒頻偏。 檢測多譜勒信息就能得到運動物體的運動方向及速度大小的信息。 多譜勒血流測量由PW和CW，只有PW才能探測指定深度的血流信息。26彩色多譜勒能量圖 彩色血流圖中指示的是血流速度的大小與方向。彩色多譜勒能量圖則反映血流對入射的超聲波產(chǎn)生的背向散射的能量，一般不區(qū)分血流的方向。 能量圖能較敏感的指示小血管中血流的存在。對不同方向的血流標(biāo)記不同的顏色的能量圖稱為“方向能量圖”27彩色多譜勒能量圖 特點：1.強度依賴于多譜勒能量總積分，與紅細胞的數(shù)量有關(guān)，彩色表示血流的存在，增加動態(tài)范圍，提高檢測血流靈敏度，顯示低流量、低流速血

13、流 2. 不發(fā)生混疊、不論信號疊加與否，能量頻譜的積分不變。 3. 不能顯示速度大小 應(yīng)用：腎臟血流的研究（腎皮質(zhì)血流）；陰囊病變的血流改變；卵巢細小血管、胎盤內(nèi)的細小血管；小器官、腫瘤、軟組織和肌肉疾病的血流。 評價：二維造影及三維重建28組織多譜勒成像 利用多譜勒原理可以獲得體內(nèi)運動物體的信息。考慮到心肌在心臟搏動的過程中有緩慢運動，因此，同樣可借助多譜勒原理來探測心肌的運動， 通過改變多譜勒濾波系統(tǒng)，除去心腔內(nèi)血流產(chǎn)生的高頻低幅度信號，提取低頻高幅度的心肌室壁多譜勒信號，并在二維圖象中用不同的顏色標(biāo)明心肌運動的方向與速度大小，這就是組織多譜勒成像。 分為速度圖、加速度圖和能量圖等顯示方式

14、。 用以評價心功能（收縮、舒張）、缺血性心臟病、高血壓病、心肌病心臟電生理研究。29CK技術(shù) Acoustic Quantification聲學(xué)定量技術(shù)的擴展。 AQ是一種自動邊緣檢測系統(tǒng)，通過分析背向散射信號確定某一象素代表組織或血液，并根據(jù)選定的值識別組織/血液邊界。在此基礎(chǔ)上CK按一定時間間隔用彩色順序編碼心內(nèi)膜邊界位置的變化，于時相末累積形成多層色帶添加在二維圖象上。每層顏色代表相應(yīng)的40或33MS心內(nèi)膜的運動。 CK的特點是在一幅圖象上可顯示整個收縮或舒張期心內(nèi)膜的運動 應(yīng)用：評價左室室壁運動、定量評價左室局部功能30線性和非線性聲學(xué) 線性聲學(xué)：人體組織是一種線性的傳聲媒質(zhì)，也即發(fā)射

15、頻率為f0的聲波時，從人體內(nèi)部臟器反射或散射并被探頭接收的回聲信號也是f0附近的一個窄帶信號。 由于聲在人體組織傳播過程中產(chǎn)生的非線性以及組織界面入射/反射關(guān)系的非線性，似的發(fā)射的聲波頻率為f0時，回波（由于反射和散射）頻率中除有f0 (稱基波）外，還有2 f0 ，3 f0 ，.等成分（稱為諧波），其中以二次諧波（2 f0 ）的能量最大。31UCA 使用超聲造影劑UCA（Ultrasound Contrast Agent）可人為地擴大非線性信號。 將UCA注入人體待查部位，會產(chǎn)生大量微氣泡，由于入射/散射之間強度關(guān)系的非線性參數(shù)約比比人體組織大10-100倍，這意味著UCA產(chǎn)生的諧波比周圍組織

16、大 幾十-100倍32諧波成像 諧波是指頻率為基波頻率（發(fā)射的中心頻率）倍數(shù)的那些頻率成分。超聲波在人體組織中傳播時會累積起諧波成分，專門選取回波中的諧波成分重建圖象就是所謂的諧波（Harmonic Image） 二次諧波的幅度接近基波，通過減法或脈沖反相法，獲得血管內(nèi)血流的二次諧波顯象。諧波成像可以是針對一般組織的成像，也可以是針對血流的成像。 為了增強諧波成像，可以使用超聲造影劑。不使用造影劑的組織諧波也稱為自然組織波33TEI 自然組織諧波原理：聲波在組織中非線性傳播時，產(chǎn)生多倍與發(fā)射頻率（基波）的信號-二次諧波、三次諧波-但聲能變?nèi)?；TEI采用超寬頻帶的探頭，接收組織通過非線性傳播產(chǎn)生

17、的高頻信號中組織細胞的諧波信號，對多頻段信號進行實時平行處理，減弱淺層胸壁和肺組織產(chǎn)生的回波，增強較深內(nèi)部心肌組織的回聲，改善圖象質(zhì)量，提高信噪比 應(yīng)用：1.增強心肌和心內(nèi)膜顯示 2.增強細微病變的顯現(xiàn)力 3.增強心腔內(nèi)聲學(xué)造影劑回聲 4.增強 彩色多譜勒信號，肝內(nèi)血流信號增強效果十分明顯 5.幫組鑒別肝內(nèi)血管，了解肝內(nèi)細小血管病變34聲學(xué)造影劑物理分類：含有自由氣泡的液體 含有包膜氣泡的液體， 含有懸浮顆粒的膠狀體 乳劑 水溶液要求：氣泡更穩(wěn)定，半衰期長；微泡大小可控制，易排出；對人體無害，不影響人體血液動力學(xué)；具有良好的造影作用，經(jīng)外圍靜脈注射，通過肺循環(huán)使心肌造影；35l 造影劑的散射面

18、積比同樣大小的固體粒子大109倍，可使背向散射的信號大大增強，可以突出感興趣區(qū)域的圖象，改善圖象的信噪比，提高顯象效果 血液中有造影劑，可顯示小血管中極低速的血流 正常組織與病變組織對造影劑反差存在差異，可提高腫瘤檢出率 應(yīng)用：心血管、胃腸、膽囊、輸尿管和宮腔等方面，從創(chuàng)傷性向非創(chuàng)傷性飛躍 局限性：造影劑價格昂貴，不利廣泛應(yīng)用；增強效果受 注射劑量和推注時間的影響；增強持續(xù)時間有限，不利全面充分觀察分析病變情況作 用36三維成像 三維成像是顯示人體組織的立體結(jié)構(gòu)或流速信息。通常情況下，三維立體圖象是在一系列二維圖象的基礎(chǔ)上重建出來的。如果采用精密的定位裝置，就可以得到精確的立體結(jié)構(gòu)。也有的超聲

19、診斷儀不使用任何定位裝置。37優(yōu)勢 1.圖象顯示直觀 2.精確測量結(jié)構(gòu)參數(shù) 3.精確定位病變組織 4.縮短數(shù)據(jù)采集時間應(yīng)用：（1）動態(tài)三維超聲心動圖-觀察整個心臟立體形態(tài)與活動情況，提供心臟解剖、病理和心功能方面的空間信息 a.診斷與鑒別先天性心臟病，觀察復(fù)雜畸形 b.精細測定心功能，在心臟負(fù)荷時觀察心壁階段性運動失常 c.顯示瓣膜口的整體結(jié)構(gòu)，對瓣膜診斷有重要意義 d.建立心內(nèi)血流的立體動態(tài)圖象，對血流動向、返流與分流有診斷價值38（2）靜態(tài)三維圖象-觀察腹部臟器、婦產(chǎn)、體表及陰道、直腸結(jié)構(gòu)及形態(tài) a.對于臟器內(nèi)有液腔存在或探測對象周圍有液體環(huán)包者 b.可觀察病變的形態(tài)、范圍、大小、深淺與表面輪廓等、鑒別診斷某些病變。39二維數(shù)據(jù)采集1.