B超原理简介

2008-07-13 17:06:23来源: EDN China 关键字:激励  脉冲  延迟  控制  反射  信号  测量
  首先让我们谈谈什么是超声波,大家知道人耳能听到的声音频率为20Hz----20KHz,低于20Hz的声波为次声波,人耳是听不到的,高于20KHz的声波为超声波,人耳也是听不见的。超声波之所以被广泛用于医疗领域是因为他有许多奇妙的特点: 1.由于超声波频率高、波长短,他可以像光那样沿直线传播,使得我们有可能向某已确定方向上发射超声波,2.声波是纵波,可以顺利地在人体组织里传播。3. 超声波遇到不同的介质交接面时会产生反射波,这些特点构成了今天超声仪器在医学领域广泛应用的基础。 

 B超成像的基本原理就是:向人体发射一组超声波,按一定的方向进行扫描。根据监测其回声的延迟时间,强弱就可以判断脏器的距离及性质。经过电子电路和计算机的处理, 形成了我们今天的B超图像。B超的关键部件就是我们所说的超声探头 (probe),其内部有一组超声换能器,是由一组具有压电效应的特殊晶体制成。这种压电晶体具有特殊的性质,就是在晶体特定方向上加上电压,晶体会发生形变,反过来当晶体发生形变时,对应方向上就会产生电压,实现了电信号与超声波的转换。
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 一般的B超工作过程为: 当探头获得激励脉冲后发射超声波, (同时探头受聚焦延迟电路控制,实现声波的声学聚焦。) 然后经过一段时间延迟后再由探头接受反射回的回声信号,探头接收回来的回声信号经过滤波,对数放大等信号处理。然后由DSC电路进行数字变换形成数字信号,在CPU控制下进一步进行图像处理, 再同图表形成电路和测量电路一起合成视频信号送给显示器形成我们所熟悉的B超图像,也称二维黑白超声图像。
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 以上我们谈到了黑白B超,再让我们谈谈彩色B超,即”彩超”。其实彩超并不是看到了人体组织的真正的颜色,而是在黑白B超图像基础上加上以多普勒效应原理为基础的伪彩而形成的。那么何谓多普勒效应呢,当我们站在火车站台上听有远处开来的火车笛叫声会比远离我们的火车笛叫声音调要高,也就是说对于静止的观测者来说,向着观测者运动物体发出的声波频率会升高,相反频率会降低,这就是著名的多普勒效应。现代医用超声就是利用了这一效应,当超声波碰到流向远离探头液体时回声频率会降低,流向探头的液体会使探头接收的回声信号频率升高。利用计算机伪彩技术加以描述,使我们能判定超声图像中流动液体的方向及流速的大小和性质,并将此叠加在二维黑白超声图像上,形成了我们今天见到的彩超图像。
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有以下性能指标可以大致判定一台超声性能的好坏。 一.黑白超声:
1. 灰 阶: 早期机器在16—64灰阶,现代机器多在256灰阶。
2. 分 辨 率: 要用专用模块检测,,由经验的超声医生用肉眼也可以判断。
3. 功 能: 有 M型,多普勒功能,多种测量能力(距离,面积,周长,体积),多幅图像存储,多段 STC自由控制,动态聚焦,可配宽频探头,由变频功能。
4. 探 头: 可配多种探头能力,如:心脏、腹部、凸阵、相控、阴道探头、直肠探头、 食道探头 、穿刺探头、术中探头、高频探头等等。
5. 图像处理:黑白翻转,图像边缘处理,平滑处理, γ修正等.
6. 主要黑白B超厂家有: 我国无锡海鹰集团公司,汕头超声研究所;德国西门子,美国GE,荷兰philips,日本东芝,日本阿洛卡,日本岛津,日本福田电子等。
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二. 彩超:
1. 图象质量: 优良的二维黑白图象,彩色图象颜色均匀,无小方块感觉。
2. 全数字化宽频技术: 指超声发射;接收;延迟等全部数字化。
3. 具有二次谐波技术: 利用造影剂增强血管现影效果。
4. 三维血管造影技术: 利用计算机进行三位重建。
5. 丰富的计算功能: 产科软件包(BPD,CRL,FL,HC,AC,GS,CI,APD, BD.) 心脏软件包. 泌尿软件包。
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主要生产厂家:我国的深圳安科公司,沈阳东大阿尔派,德国西门子,美国HP,GE,ATL,百胜,阿克松,日本东芝,阿洛卡,韩国麦迪逊等。
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最后我们探讨一下B超领域的新技术:
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1.超声内窥镜:这是B超技术与内窥镜技术的结合,通俗地讲就是制作一条细长的B超探头借助现代内窥镜技术进行内脏超近距离B超检查,可以更加细致地观察。目前有经食道心脏超声,经胃/十二指肠内窥镜超声,腹腔镜超声等。
2.超 声 CT :在二维超声图象上移动超声焦点,对局部脏器进行放大,实施细微观察。它的应用局限性是所观察器官与周围器官解剖位置不清析。此技术由西门子公司率先开发。
3.三 维 超 声: 用专用探头对脏器进行容积式扫描,然后利用计算机进行三位重建,获得三维图象。
4.四 维 超 声: 实际上此种技术是在三维超声基础上加上时间参数,形成三维立体电影回放图象。
5.血 管 内超 声:有一种直径只有几个毫米的特制超声探头,利用介入技术将探头插入血管内,对血管内情况进行仔细观察,为介入治疗提供可靠的依据。
6. 手提式彩色超声:随着现代电子技术的发展,使彩超这种复杂的电子仪器小型化了,在保证主要功能的前提下出现了手提式彩超。这种彩超主要应用于术中或集诊急救,另外在军队野外作战也广范用途。

关键字:激励  脉冲  延迟  控制  反射  信号  测量

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2008/0713/article_148.html
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