B型超声成像基本原理 冀 敏 复旦大学物理系.

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1 B型超声成像基本原理 冀 敏 复旦大学物理系

2 第一节 辉度(Bright)显示 第二节 图像形成的基本原理 第三节 B型超声成像仪基本结构 第四节 M型超声显像基本原理 第五节 超声多普勒诊断仪简介 其它: 图像质量指标和伪影

3 第一节 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

4 第二节 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?),
第二节 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?

5 第二节 图像形成的基本原理 3.B超图像形成的基本原理 2.超声束的扫描(或旋转)
第二节 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,即可在光屏上显示出超声束扫过的媒质断面的图像.

6 第三节 B型超声显像仪基本结构 一.基本组成部分和作用 高频脉冲电路: 产生大于20KHz的高频脉冲信号;
同步电路: 产生一对正\负脉冲信号; 垂直及水平扫描电路: 分别产生垂直扫描信号和水平扫描信号 接收电路:对回波脉冲放大,检波,深度补偿及抑制 显像管: 显示断面图像 (液晶显示器) 超声探头: 发出超声脉冲和接收回波信号 其它: 探头控制,尺寸测量,模/数转换, 数/模转换 图像存储及输出,

7 二 B超结构框图

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9 三. B型超声显像仪的工作原理 由垂直\水平扫描电路发出的信号分别加在显象管的垂直/水平偏转板上,形成均匀光栅.
超高频脉冲信号加在探头上,发出的脉冲超声细束沿体表直线移动,同时探头接收回波脉冲. 回波电脉冲经放大,检波,深度补偿后按顺序加在显象管的栅极,调制光屏上深度扫描线上对应点的亮度,形成自上而下的光点群,同步脉冲使探头的发射\深度扫描\栅极回波三信号同步,若扫描线足够多,帧频足够大,即可在光屏上显示一幅断面图像.

10 B超胆囊\肾断面图像

11 四. 多元线阵电子扫描超声显像仪

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13 五. B型超声成像的图像处理 像素亮度后处理 灰阶以及窗口技术 空间后处理 图像局部放大, 图像反转 图像冻结
原有图像信号循环输出, 达到冻结显示作用 以便仔细观察和测量等

14 六. 探测深度与行数及帧频的关系 超声波传播1cm往返所需时间: 13μs R :帧频 N:扫描线数 h:探测深度
R ·h ·N＝77×103 (s-1)-----常数 若R ↑(稳定性提高),则h ,N必须减小; 若h ↑(探测深度增加),则R ,N必须减小; 若N ↑(横向分辨率增加),则 h,N必须减小.

15 胆囊结石B超图像

16 第四节 M型超声显像基本原理 特点 单个压电晶片, 探头不动,辉度显示.显示深度方向各个动点的运动位移随时间的变化曲线.用于心脏检查 工作原理 垂直偏转板加慢扫描(锯齿)电压,水平偏转板加调制扫描电压.回波电脉冲放大检波后加在显象管栅极上调制水平扫描线的亮度,即可在光屏上看到深度方向一组动点的位移随时间的变化图形. 基本结构?

17 M型超声心动图片

18 第五节 超声多普勒诊断仪简介 一.Doppler效应 发声体与接收者有相对运动时,接收者接收到的频率与发声体发出的频率不同的现象.
声速方向与运动方向同一直线: f=(c±v)f0/(c-+u) f0发射频率; f为接收频率. 声速方向与运动方向有夹角: f=(c±vcosθ1)f0/(c-ucos θ2) C:声速 u: 发声体运动速度 v: 接收者运动速度

19 多普勒效应 频率随波源与观测者运动而改变的现象叫多普勒效应。

20 二.多普勒频移公式: fD=2vf0cosθ/c fD =f-f0 设法测出fD,可求出运动速度V 三.彩色多普勒超声诊断仪 特点: 在B型图像上叠加血流速度信息,流速快慢用不同颜色标记. 红色: 血流方向向外; 蓝色:血流方向向内; 绿色及亮度:表示血流速度分布的分散程度. 黄色:流向朝外速度分散 青色:流向朝内速度分散 配湍流声响

21 彩色多普勒图像(子宫纵断面)

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23 图像质量指标 空间分辨率(横向\纵向) 对比度(密度)分辨率 在低对比度条件下,鉴别软组织类型和分清细微组织结构的能力.
(与扫描线数,灰阶数,像素数有关). 图像均匀性 提供均匀分布的分辨率和清晰度的能力.

24 超声伪影 声影 出现在界面组织声阻抗差较大时.

25 超声伪影 2. 后方回声增强 前方脏器或病灶声衰减甚小时,后方回声强于同深度的周围组织. 但有一个前提: 后方必须有足够的散射体存在.
例: 囊肿和胆囊等液性结构易出现后方回 声增强.

26 超声伪影 3.混响 声束垂直入射时,声束在探头与界面之间来回反射或散射,出现等距离多条回波. 易发生在表浅部位,如:膀胱,肾脏等部位.
4.切片厚度伪影(或称部分容积效应) 声束宽度较大引起.如胆囊内的”假胆泥”. (识别: 改变体位,假胆泥不会向重力方向移动)

27 超声伪影 5. 镜面伪影 条件: 在中前深度部位有垂直声束的较大界面. 6.透镜效应伪影
条件: 声束方向有类似透镜截面的两个弯曲界面.(在”透镜”下方出现双像) 7.其它 折射伪影,声速失真伪影

28 1.王磊,冀敏.医学物理学[M].北京:人民卫生出版社,2013
4.百度

29 谢谢!