超声诊断使用的频率范围PPT推荐.pptx

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Sonograph,Sonogram超声心动图：

Echocardiography,超声波（Ultrasound）,人耳听觉范围的声波频率是1620000Hz，超过20000Hz的声振动即为超声波，目前用于诊断的频率一般为210兆赫（MHz），目前有些血管腔内探头的频率甚至可高达20MHz或更高。

超声诊断使用的频率范围：

MHz兆赫1MHz=1x106Hz,超声的发生和接收,逆压电效应（发生）在交变电场的作用导致压电晶体厚度的交替改变从而产生声振动，即由电能转变为声能。

正压电效应（接收）由声波的压力变化使压电晶体两端的电极随声波的压缩（正压）与弛张（负压）发生负电位交替变化。

超声波的发生借助于高频振荡脉冲加在压电晶体上利用逆压电效应使发生机械化的体积胀缩，推动周围介质使之振动，形成疏密波。

由于输入之电振荡频率在115MHZ之间，故产生115MHZ之Ultrasound；

当U在介质传递时，遇有声阻不同之介面即发生反射。

这些反射回来的反射波是一种疏密相间的有规律的机械振动，当作用于压电晶体时，由于正压电效应，使晶体两侧产生异种电荷。

把这个高频变化的电位差经仪器接收线路放大后，显示在Monitor上，这就是我们今天所见的各种图像。

目前都是DigitalImaging.,超声的三个最基本的参数,超声的三个最基本的参数（频率f，波长,声速C）ACOUSTICWAVEEQUATION,振动质点在媒质（空气丶水丶固体）内传播产生周期性疏密波称声波,波的传播方向与质点振动方向一致的,称为纵波传播方向和振动方向相互垂直的称横波声波是纵波,声振动传播有赖于媒质,真空中不能传播.而光波是电磁波丶可以在真空中传播声振动的频率f（振动数/秒）是振动源的特性,声波在人体组织内传播速度C由传播媒质特性决定.周期性振动在媒体内空间距离上呈波浪形传播,相邻同状态间的最短距离称波长,超声波与人体组织的相互作用,选用超声作为医学诊断的信息载体,首先由于人体组织能作为超声波的传播媒质,其次因为声波和组织能相互作用,作用的后果引起声波特性的某些改变,其方式多种多样,例如频率的改变（Doppler效应）丶方向的改变（反射丶折射丶散射丶衍射）丶能量（强度）的改变（衰减）,这些变化都携带组织结构信息或功能信息,相互作用也能产生治疗效果,或引起损伤.不论诊断或治疗还必须考虑安全阈值和剂量问题,波长与分辨力的关系,被人体组织调制过的超声载体所携带的信息,以像素为单位,组合成图像,像素是图像最基本的单位.像素内部己不可能进一步分解.,像素的直径成为图像显示细节的极限称为分辨率.任何一幅,图像是由无数像素组成的,如把这个像素放大都是相似的明暗相间同心圆丶也叫衍射斑（或称弥散园）.衍射斑的直径不能无限小，有一定极限.即最小分辨距大约是超声波长的一半（/2）分辨距越小丶分辨率（力）越高,图像能显示的细节更小为什么医用诊断仪的下限频率一般大于3M（兆/百万）,原因,就在3M的超声其分辨距已大于2mm,更低的频率波长将更长,分辨力太低,已没有诊断价值,波长与穿透性的关系,超声图的分辨率和穿透性是一对矛盾,并非所有超声频段都适用于医学诊断,事实上医学超声诊断仪适用频段只限于315M之间.上节提到2mm更低的频率没有诊断价值,而大于10M（兆）的超声波因穿透深度只有数mm,对厚组织已失去作为载体的可能.早期超声诊断仪为了兼顾图像分辨力和穿透性,需要配用多种频率的探头。

新颖超声诊断仪用变频或宽频探头。

描述超声图像特征的四个参数,灰度医学影像学的图象基本上是有明暗细节的灰阶图像.明暗表示超声反射能量的强弱,用灰阶定标,从最亮到最暗对可分辨的灰度进行分级,可分辨的层次以2n表示,n称字长,以bit为单位.n值大丶层次丰富丶图像细腻.称动态范围寬动态范围以最亮最暗灰度比的对数表示（单位为贝尔）该值乘20,称为分贝（dB）,同样明暗范围的灰带如果上带可分110dB丶下带为150dB,表示下带的动态范围较广,即灰度分辨率较高110dB=10的5.5次方和150dB=10的7.5次方丶两者相差100倍丶表示下带灰度显示分辨率提高了100倍,150Db的图像灰度分辨率较高,层次亦较细腻.,亮度亮度与灰度有关,但不是同一概念.亮度有绝对单位.以流明为单位,是关于显示屏的特性.超声显示器屏幕亮度可调.灰度是图像像素间的相对比较值,亮度绝对值调整后,灰阶相对关系保持不变。

对比度是输入灰度信号与输出亮度之间的变换关系,以伽玛系数表示.=1是一条呈45度的直线,表示输入输出保持正比的线性变换关系,改变斜率或曲率,强化或弱化细节间黑白对比,分辨率细节指可分辨像素的尺寸.细节越小图像清晰度好,称分辨率高.分辨率和灰度级是评估图像质量的两大主要指标.,超声物理四大基本定律,物理定律紧绕声波和组织相互作用有关的定律.作用过程涉及四大物理定律:

吸收定律反射定律衍射定律多普勒定律,吸收定律（与图像均匀度有关）,吸收（衰减）定律（朗伯-比尔定律）,为了补偿声束穿透组织时的能量衰减，超声诊断仪中信号放大器的增益不是固定的,而是随入射深度而递升的.这技术称为STC（灵敏度时间补偿）,或TGC（时间增益补偿）,反射定律（与图像细节灰度有关）,反射率并不是由声阻抗直接决定而是由反射面前后声阻抗之差决定B超图像本质上是细节反射率的分布像,acousticimpedance,界面（interface）为两种不同声阻抗介质的接触面。

声阻抗（acousticimpedance）为该介质的密度（）和声速（C）的乘积Z=CZ1=1C1Z2=2C2当Z1与Z2相差0.1%时即有回声反射,声阻抗（acousticimpedance）,超声波的反射类型根据组织声阻抗的大小与组织结构内部均匀程度可分为：

a.无反射型：

表现为无回声暗区，常见于血、尿、胆汁、腹水等。

b.少反引型：

表现为低回声区，常见间质实块，如心壁、问隔；

c.多反射型：

显示高回声区，多为结构杂乱实块，如瓣膜等；

d.全反射型：

空气，在肺、肠交界处界面前后声阻抗相差3000倍，反射系数达99.9。

衍射定律（与细节的分辨力有关）,图像显示细节的极限丶称为分辨率.超声图的分辨率和穿透性又是一对矛盾,和超声波的频率有关.并非所有超声频段都能用于医学诊断,事实上医学超声诊断仪适用频段只限于315M之间.C=1540m/s,人体软组织的声速接近于水,传播距离1mm约需13.4s.频率f振动体每秒振动次数.超声晶片的振动频率设计在210M范围内.,Doppler定律（与超声测速）,Doppler定律声波遇上运动物体时丶反射回来的声波频率会发生改变.若入射超声频率为f0反射回来的频率为f,则频率改变fd,fd称为频移.Doppler定律就是根据频移fd测算运动物体的速度v的定律:

v和fd成线性关系.符号表示声束传播方向和物体运动方向的相对关系.如物体运动方向迎对声束传播方向,符号取+,否则取-.,Doppler技术为运动物体无接触测速提供了科学基础.超声诊断仪引入了Doppler技术,开发了超声血流测速.超声诊断从结构分析领域跃进到功能判断领域,是一次革命性的跃变.,DopplerEquation,三种Doppler测速技术,Doppler测速有三种波型CW（连续波）/PW（脉冲波）/HPRF（脉冲高重复频率）.CW优点是灵敏度高,速度分辨率强,但缺少距离信息,缺点是不能严格测定某一点位置上运动物体的速度.CW一般用于测量高流速血流及用于胎儿监护或电子听诊器等。

PW的优缺点相反，可以精确定位某点位置上的运动物体速度,但灵敏度和速度分辨率精度不如CW,PW用于血管内血流速定点测量,HFPW是HighFrequencyPulseWave的缩略字.意思是高重复频率脉冲波.因为脉冲DopplerPW的回波信息有明确定位的优点,但又有重复脉冲频率（PRF）低测速上限受限制的弱点.HFPW就是为解决这个两难问题,提出的新技术,因为PW中釆用重复脉冲频率PRF受波速C和声束通过距离d限制.声束从发射到反射回耒总距离是2d,经过的时间t=2d/t.后继脉冲（PW）必须等待回波接收后才发射,所以PRF=1/t.被测对象d越大,PRF必定越低.,Nyquist取样定律,但是Nyquist取样定律要求PRF必须2fd,否则会导致信号混叠,测出的信号不准,如被测物体运动速度较高fd值较大,则测速时PRF也要相应提高,釆用HPRF技术.能自动识别返回脉冲的序列,不需等待前一脉冲返回后再发新脉冲.一面发射丶一面接收,提高了采样频率,尽可能满足取样定律PRF2fd的要求。

彩色多普勒血流图CDFI,CDFI是重叠在B超图像上的血流状态图,以红绿色分别表示血流方向丶色调表示血流速度大小,混杂色表示湍流，只是定性地显示血流状态，如要定量显示某点的血流定量值、还需要同步显示频谱图.图上有Doppler声束径跡,取样位置以及cos调节标志.以便在血流方向与声速方向不一致时按下式进行Cos校正,Doppler超声测速的深度极限Dmax与速度极限Vmax,Doppler声谱图与频谱分析,声谱图也叫频谱图,Y轴是频移fd,显示该时刻多普勒回波中的频率成份.位置上下表示频移大小,相当于速度大小,X轴是时间t的展开.灰度深浅显示该谐波的相对强度.信号频率成份的分析通常有FFT法和自相关法频谱分析是血流速分析的关键技术。

Doppler血流速图实际是Doppler频移的时序图.因为频移fd与物体运动速度v直接相关,可换算为流速时序图.回波信号中可能存在多个质点的运动速度,需要分开,就要利用频谱分析技术。

超声诊断的种类,1A型诊断法AmplitudeMode根据回声波幅的高低、多少反映界面二边介质的声阻抗差异大小。

2B型诊断法BrightnessMode,将回波用辉度调制显示，为二维图像，根据光点亮暗分为256级灰阶，是使用最广泛最音遍的超声诊断法。

用于心脏检查的称为二维超声心动图Two-dimensionalEchocardiography或切面超声心动图CrossSectionalEchocardiography,3.M型超声心动图MotionMode,即超声心动图（UltrasonicCardiogram,UCGorEchocardiography）心脏回声光点沿时间展开的曲线图（Time-PositionRecording）。

4D型诊断法Doppler,即多普勒频移诊断法，可显示血流方向、速度等，可分为：

脉冲波多普勒PulsedWaveDoppler,PWD连续波多普勒ContinuousWaveDoppler,CWD彩色多普勒血流显像ColorDopplerFlowImaging,CDFI将血流信号进行计算机伪彩色编码，对向探头的血流显示红色，背向探头的血流显示兰色，异常血流如心内分流、返流或狭窄血流显示五彩镶嵌的色彩（MosaicPattern）。

在诊断心血管病变中起到重大作用，被誉为无创性心血管造影。

1842年ChristianJohamDoppler观察天体时发现

（1）PWD：

音频输出，视频输出。

可以取样，不能定量

（2）