医学超声技术现状简介
主题 相关技术 发展趋势 市场 关键技术 小结
相关技术 计算机 信息技术 电子技术 压电陶瓷
发展趋势 图像质量和分辨率；超声诊断范围和信息量 单一器官 全身 静态 动态 定性 定量 模拟 数字化 单参数 多参数 二维 三维 单一器官 全身 静态 动态 定性 定量 模拟 数字化 单参数 多参数 二维 三维 导管术 CFM
超声诊断设备的市场 生产国 市场份额 市场规模 美国、日本、德国、澳大利亚、意大利、丹麦、韩国、中国 美国和日本占70％ 95年全球20亿美元
关键技术 全数字化技术 三维超声成像技术 对比谐波和组织谐波成像 彩色血流成像(CFM) 换能器技术
全数字化技术 优点 第一台全数字化超声诊断系统 全数字化技术的核心 技术平台 图像质量提高，系统可靠性、稳定性提高 1987，美国ATL (现Philips) 全数字化技术的核心 计算机控制的数字波束合成 技术平台 高速、高精度ADC；高速DSP和FPGA
波束合成的原理
波束合成的发展 模拟波束合成 模拟控制波束合成 数字控制波束合成（混合系统） 数字波束合成
数字波束合成的特点 减小电路噪声 -> 图像信噪比 高时延控制精度 -> 图像分辨率 信号重复利用 -> 多点数字聚焦
数字技术的进展 数字编码技术 2000年 美国GE 脉冲编码发射和接收解码，实现数字化超声波束 编码谐波成像 参考信息： 2005 IEEE T UFFC No.2 Special Issue on Coded Excitation
三维超声成像 依赖于计算机技术的发展 80年代后期实现三维超声成像 成像模式 表面成像 透明成像(实质性均匀回声成像) 多平面（断面）成像
三维成像的步骤 二维图像的采集 二维图像后处理：空间定位、插值等 三维图像重建 三维图像显示和测量 机械驱动扫描 自由扫描(声定位、磁场空间定位) 一体化三维探头(二维＋机械驱动；三维电子相控阵) 二维图像后处理：空间定位、插值等 三维图像重建 三维图像显示和测量
三维超声分类 静态三维超声 动态三维超声 以空间分辨率为主，重组各种图像 以时间分辨率为主，可以做出3个立体相交平面上的投影图、F型图、俯视图、表面观、透视观和环视观
三维超声应用 起初用于产科胎儿成像，目前已用于心脏、脑、肾、眼科等。 血流信息三维成像
对比谐波和组织谐波成像 谐波成像 对比谐波成像 组织谐波成像 超声回波二次谐波成像 消除基频范围内低频噪声，器官边缘增强 超声造影剂(微气泡)增强散射回波，提高二次谐波幅度，便于观察器官灌注 组织谐波成像 利用组织非线性产生高频谐波
谐波成像的技术要点 窄发射频率 发射谐波小 超宽带探头 接收谐波衰减小 超大动态范围 避免微弱谐波幅度失真
彩色血流成像(CFM) 技术产生 商业产品 超声诊断从形态学过渡到血液动力学，同时获得人体解剖信息和功能信息 1982年 美国Bornner，日本Namekawa, Kasai 商业产品 1982年 日本Aloka 超声诊断从形态学过渡到血液动力学，同时获得人体解剖信息和功能信息
CFM原理 基础为脉冲多普勒技术 检测某采样容积内多普勒信号的平均频率、频谱宽度和平均功率。 流速估计方法 自相关法（窄带彩色血流成像系统） 正交解调后的音频信号处理 互相关法（宽带彩色血流成像系统） 射频信号处理
自相关法原理
互相关法原理
自相关法和互相关法的比较 自相关法 互相关法 速度估计方差大 速度估计方差小 频率衰减影响大 与频率衰减无关 PRF低频谱混跌 无混跌现象 发射脉冲长，空间分辨率低 发射脉冲短，空间分辨率高 计算量小 计算量非常大!!!
CFM中的研究难点 短信号壁滤波技术 时间、空间的平滑技术 灰度图像和彩色血流的编码显示
换能器技术 频率、带宽 密度、尺寸 2~3mm 血管内超声探头 维数 多平面 (TEE)
频率特性 高频超声波可以分辨更细微的病灶，提高图像的轴向分辨力。 超宽带换能器可以保证临床诊断所需要的探测深度并获得最佳的图像质量。 血管内超声：20~40 MHz 皮肤病检查：60~100 MHz 超宽带换能器可以保证临床诊断所需要的探测深度并获得最佳的图像质量。 相对带宽达80％
小结 超声诊断因其无损性、经济性、实时性已成为目前发展最快的成像技术。 超声诊断设备作为一种高科技产品，反映了一个国家的科技进步水平。 国内大中型超声诊断设备研发起步较晚，为成像技术和信号处理研究者提供大量机会！