超声诊断仪基本原理及其结构

超声诊断仪基本原理及其结构

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江西中医学院计算机学院08生物医学工程2班 黄月丹  学号************
超声诊断仪原理及其基本结构
    超声成像检查技术是指运用超声波的物理特性,通过高科技电子工程技术对超声波发射、接收、转换及电子计算机的快速分析处理和显像,从而对人体软组织的物理特性、形态结构与功能状态作出判断的一种非创性检查技术。
超声诊断技术的发展历程
20世纪50年代建立,70年代广泛发展应用的超声诊断技术,总的发展趋势是从静态向动态图像(快速成像)发展,从黑白向彩图像过渡,从二维图像向三维图像迈进,从反射法向透射法探索,以求得到专一性、特异性的超声信号,达到定量化、特异性诊断的目的。80年代介入性超声逐渐普及,体腔探头和术中探头的应用扩大了诊断范围,也提高了诊断水平,90年代的血管内超声、三维成像、新型声学造影剂的应用使超声诊断又上了一个新台阶。
二.超声诊断仪的种类
() A  这是一种幅度调制超声诊断仪,把接收到的回声以波的振幅显示,振幅的高低代表回声的强弱,以波型形式出现,称为回声图,现已被B型超声取代,仅在眼科生物测量方面尚在应用,其优点是测量距离的精度高。() B型这是辉度调制型超声诊断仪,把接收到的回声,以光点显示,光点的灰度等级代表回声的强弱。通过扫描电路,最后显示为断层图像,称为声像图。B型超声诊断仪由于探头和扫描电路的不同,显示的声像图有矩形、梯形和扇形。矩形声像图和梯形声像图用线阵探头实现,适用于浅表器官的诊断;扇形声像图用的探头有多种,机械扇扫探头、相控阵探头和凸阵探头均显示扇形声像图。前二种探头可由小的声窗窥见较宽的深部视野,适用于心脏诊断;后一种探头浅表与深部显示均宽广,适用于腹部诊断,有一种曲率半径小的凸阵探头,也可用小的声窗,窥见深部较宽的视野。() M二钼酸铵 M型超声诊断仪是B型的一种变化,介于A型和B型之间,得到的是一维信息。在辉度调制的基础上,加上一个慢扫描电路,使辉度调制的一维回声信号,得到时间上的展开,形成曲线。用以观察心脏瓣膜活动等,现在滚筒电机M型超声已成为B型超声诊断仪中的一个功能部分不作为单独的仪器出售。(中子测井) D三维人体扫描  在二维图像上某点取样,获得多普勒频谱加以分析,获得血流动力学的信息,对心血管的诊断极为有用,所用探头与B型合
用,只有连续波多普勒,需要用专用的探头。超声诊断仪兼有B型功能和D型功能者称双功超声诊断仪。() 彩多普勒超声诊断仪具有彩血流图功能,并覆盖在二维声像图上,可显示脏器和器官内血管的分布、走向,并借此能方便地采样,获得多普勒频谱,测得血流的多项重要的血流动力学参数,供诊断之用。彩多普勒超声诊断仪一般均兼有B型、M型、D炸薯条机型和彩血流图功能。() 三维超声诊断仪三维超声是建立在二维基础上,在彩多普勒超声诊断仪的基础上,配上数据采集装置,再加上三维重建软件,该仪器即有三维显示功能。() CC型超声仪也是辉度调制型的一种,与B型不同的是其显示层面与探测面呈同等深度。超声诊断仪基本原理
声波  能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。人类能够感觉的声波频率范围约在20-20000HZ。频率超过20000HZ,人的感觉器官感觉不到的声波,叫做超声波。   声波的基本物理性质如下:   (一)声波的频率、周期和速度   声源振动产生声波,声波有纵波、横波和表面波三种形式。而纵波是一种疏密波,就像一根弹簧上产生的波。用于人体诊断的超声波是声源振动在弹性介质中产生的纵波。声波在介质中传播,介质中质点在平衡位置来回振动一次,就完成一次全振动,一次全振动所需要的时间称振动周期(T)。在单位时间内全振动的次数称为频率(f),频率的单位是赫兹(HZ)。f=1/T,声波在介质中以一定
速度传播,质点振动一周,波动就前进一个波长(λ)。波速(C)=λ/T或C=f?λ。   (二)声阻抗   声波在媒介中传播,其传播速度与媒质密度有关。在密度较大介质中的声速比密度较小介质中的声速要快。在弹性较大的介质中声速比弹性较小的介质中要快。这就引出了声阻抗的定义,声阻抗为介质密度(ρ)和声速(C)的乘积。
超声波    超声波就是频率大于20KHZ,人耳感觉不到的声波,它也是纵波,可以在固体、液体和气体中传播,并且具有与声波相同的物理性质。但是由于超声波频率高,波长短,还具有一些自身的特性。   (一)束射性   超声波具有束射性即可集中向一个方向传播,有较强的方向性,由换能器发出的超声波呈窄束的圆柱形分布,故称超声束。   (二)反射和折射   当一束超声波入射到比自身波长大很多倍的两种介质的交界面上时,就会发生反射和折射。反射遵循反射定律,折射遵循折射定律。由于入射角等于反射角,因此超声波探查疾病时要求声束尽量与组织界面垂直。超声波的反射还与界面两边的声阻抗有关,两介质声阻抗差越大,入射超声束反射越强。声阻抗差越小反射越弱。   穿过大界面的透射声,可能沿入射声束的方向继续进行,亦可能偏离入射声束的方向而传播,后一种现象称超声折射,是由于两种介质内声速的不同所致。   (三)散射与衍射   超声波在介质内传播过程中,如果所遇到的物体界面直径大于超声波的波长则发生反射,如果直径小于波长,
超声波的传播方向将发生偏离,在绕过物体以后又以原来的方向传播,此时反射回波很少,这种现象叫衍射。因此波长越短超声波的分辨力越好。如果物体直径大大小于超声波长的微粒,在通过这种微粒时大部分超声波继续向前传播,小部分超声波能量被微粒向四面八方辐射,这种现象称为散射。   (四)超声波的衰减   超声波在介质中传播时,入射超声能量会随着传播距离的增加而逐渐减小,这种现象称作超声波的衰减。   衰减有以下两个原因:(1)超声波在介质中传播时,声能转变成热能,这叫吸收;(2)介质对超声波的反射、散射使得入射超声波的能量向其他方向转移,而返回的超声波能量越来越小。

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