【正文】 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 31 ? 正常人體熱像 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 32 ? 乳腺癌檢測 ? 早期治療是防癌的主要措施。在乳腺早期癌變尚未形成明顯的腫塊時(shí)，其局部組織即會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如局部血管增生、擴(kuò)張、迂曲（熱圖顯示為血管倒粗或環(huán)狀和網(wǎng)狀血管），局部組織代謝旺盛，其溫度即可升高。箭頭處即為乳腺癌區(qū)。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 33 ? 乳腺癌檢測 ? 左乳確診乳腺癌，遠(yuǎn)紅外熱像顯示，血管明顯增粗、代謝旺盛。整體溫度明顯高于右乳。乳窩處的熱區(qū)為正常的升溫。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 34 ? 5. 核磁共振計(jì)算機(jī)斷層（ NMRCT） ? NMR是將人體置于強(qiáng)磁場中，根據(jù)人體的氫元素（存在于水中），在強(qiáng)磁場內(nèi)密度分布的不同來區(qū)分正常組織和病變組織。對含水量高的臟器有很高的靈敏度。但對含水低的臟器（骨）比較困難。 ? NMR的原理是將機(jī)體組織中每個(gè)體積單元，按照其空間位置作用大小不同的靜磁場，另用一高頻磁場進(jìn)行微擾，使短時(shí)間內(nèi)原子核的磁矩取向改變，實(shí)現(xiàn)共振，放射出特殊頻率的共振波，就可以分辨從不同體積單元中所發(fā)出的不同的共振頻率的信號。根據(jù)發(fā)射頻率的不同，達(dá)到區(qū)分正常和病變組織的目的。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 35 ? 核磁共振設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 36 ? 核磁共振設(shè)備（ ） 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 37 ? 核磁共振設(shè)備（ 3T） 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 38 82 超聲影像設(shè)備 ? 1. 概述 ? 超聲波 ? 以縱波的形式在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械振動。 ? 頻率 20KHz— 1000MHz。 ? 用于人體測量的超聲波頻率通常為 1MHz— 20MHz。 ? 超聲在不同組織中的傳播特性不同。 .,m /s4080。,m /s1500。m /s340332顱骨中的波速水和人體組織中的波速空氣中的波速，?????cccfc ?生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 39 ? 強(qiáng)度：隨傳播距離的增加而減?。ㄓ捎谖蘸蜕⑸洌? ? 超聲的吸收系數(shù) ? 水： ? 空氣、骨等： 1213dB/cm ? 超聲的傳播方向 ? 在均勻介質(zhì)中，沿直線方向傳播； ? 在非均勻介質(zhì)中，有反射，折射，透射，繞射等現(xiàn)象。 ? 超聲儀器 ? 目前大部分醫(yī)用儀器是利用脈沖回聲原理制成的，它用超聲換能器向生物組織內(nèi)部發(fā)射超聲脈沖，然后再利用換能器檢測出回聲信號。經(jīng)過電子技術(shù)處理，可以得到有關(guān)組織界面的情況。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 40 ? 2. A型超聲診斷儀 ? 幅度調(diào)制型（ Amplitude Modulation），簡稱 A超 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 41 ? 說明 ? 同步脈沖發(fā)生器發(fā)出信號（ 1）， f=幾十 ~幾 KHz，作用，使儀器各部分同步工作； ? 發(fā)射脈沖（ 2），高頻衰減振蕩，由探頭發(fā)向人體內(nèi)部； ? 回聲由同一探頭接收，并送放大、檢波 ?視頻放大 ?垂直偏轉(zhuǎn)板（ 5）； ? 時(shí)基電路產(chǎn)生波形（ 4）； ? ，深度補(bǔ)償電路，信號強(qiáng)時(shí)，使增益下降，信號弱時(shí)，使增益上升。 ? 已經(jīng)基本淘汰 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 42 ? 3. M型超聲心動圖儀 ? 是運(yùn)動型或時(shí)間 運(yùn)動型的簡稱，又稱為 M超 ? 是在 A超的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 ? 與 A超的差別： ? 將 A型的時(shí)基掃描電壓加至垂直偏轉(zhuǎn)板，因此 Y軸表示臟器的深度； ? 將視放輸出加至示波管的陰極進(jìn)行亮度調(diào)制，回波強(qiáng)則亮度高； ? 水平偏轉(zhuǎn)板加一慢時(shí)間掃描電壓， ? 優(yōu)點(diǎn)： ? 能明顯顯示心臟搏動時(shí)各部位運(yùn)動軌跡。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 43 ? 原理圖 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 44 ? 4. B型超聲斷層顯像儀（ 簡稱 B超 ） ? 亮度調(diào)整型： 可以得到人體內(nèi)部臟器和病變組織的斷層像 ? 單探頭手動掃描顯像儀 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 45 ? 說明： ? 水平放大后的電壓與探頭的位置成比例，使顯示器上光點(diǎn)在 X方向的位置與探頭位置對應(yīng)，而 Y方向的位置，表示被檢測處的深度。這樣，顯示的圖像是探頭所移動直線超聲波方向的一個(gè)切面圖形。 ? 不同的掃描方式 ? 單探頭手動掃描方式 ? 只能觀察靜止臟器的切面圖像，不能用來觀察運(yùn)動臟器的實(shí)時(shí)圖像，這種 B超已經(jīng)很少使用。 ? 快速機(jī)械掃描方式 ? 直線掃描 ? 圓形掃描 ? 扇形掃描 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 46 ? 快速機(jī)械直線掃描 ? 適用于腹部臟器的檢查。 ? 已經(jīng)被直線電子掃描所取代。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 47 ? 快速機(jī)械圓形掃描 ? 適用于直腸等管腔部位的檢查。 ? 利用正余弦變壓器測量出晶片發(fā)射聲束的方向，并用電子學(xué)方法在顯示屏上產(chǎn)生對應(yīng)的掃描線。 ? 使用時(shí)，將探頭插入直腸，可得人體內(nèi)部圓周掃描斷層圖。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 48 ? 快速機(jī)械扇形掃描 ? 直線掃描不適合作心臟檢查（由于肋骨阻擋）。 ? 扇形掃描只需小的入口就得到內(nèi)部大面積的掃描。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 49 ? 快速電子掃描方式 ? 快速電子直線掃描 ? 由多個(gè)小換能器（陣元）組成多元陣列（線陣）； ? 用電子開關(guān)按一定時(shí)序?qū)⒓?lì)脈沖電壓按順序加到各陣元； ? 接收回波，送 CRT的 Z軸進(jìn)行亮度調(diào)制； ? CRT的 Y軸代表回波深度（縱向）， X軸對應(yīng)于橫向掃描的位置； ? 一條條載有回波的垂直掃描線構(gòu)成一幅完整的超聲圖像。 ? 電子扇形掃描 ? 其探頭也是由多個(gè)陣元組成； ? 利用改變脈沖相位來改變聲束的方向，達(dá)到扇形掃描的目的； ? 探頭體積小，無振動，壽命長； ? 線路比較復(fù)雜。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 50 ? 快速電子直線 掃描顯像 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 51 ? 快速電子直線掃描顯像 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 52 ? 相控陣的概念 ? 相控陣，就是由許多輻射單元排成陣列形式構(gòu)成的走向天線，各單元之間的輻射能量和相位是可以控制的。典型的相控陣是利用電子計(jì)算機(jī)控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來實(shí)現(xiàn)波束在空間掃描，即電子掃描，簡稱電掃。相位控制可采用相位法、實(shí)時(shí)法、頻率法和電子饋電開關(guān)法。在一維上排列若干輻射單元即為線陣，在兩維上排列若干輻射單元稱為平面陣。輻射單元也可以排列在曲線上或曲面上．這種天線稱為共形陣天線。共形陣天線可以克服線陣和平面陣掃描角小的缺點(diǎn)，能以一部天線實(shí)現(xiàn)全空域電掃。通常的共形陣天線有環(huán)形陣、圓面陣、圓錐面陣、圓柱面陣、半球面陣等。綜上所述，相控陣?yán)走_(dá)因其天線為相控陣型而得名。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 53 ? 超聲多普勒技術(shù) ? 是一種物理現(xiàn)象。 在連續(xù)介質(zhì)中，當(dāng)波源相對于接收體運(yùn)動時(shí)，接收體所收到的波動頻率發(fā)生變化，不同于波源所發(fā)出的頻率。兩者的頻率差值，即所謂的頻移大小與波源同接收體相對運(yùn)動的速度大小有關(guān)，這種現(xiàn)象稱為多普勒現(xiàn)象。 ? 是 C. Doppler與 1942年發(fā)現(xiàn)的 。 ? 在血流測量中的應(yīng)用 ? 原理：當(dāng)超聲束發(fā)射到運(yùn)動的生物組織或血球時(shí)，回聲信號頻率與原發(fā)射超聲頻率發(fā)生偏移，頻偏大小為 .,c o s2角束與物體運(yùn)動方向的夾為聲為物體運(yùn)動速度為超聲發(fā)射頻率為聲速其中 ??vfccfvf ??生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 54 ? 兩次多普勒現(xiàn)象 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 55 ? 說明 ? 超聲波入射并到達(dá)血管內(nèi)的血液顆粒，發(fā)生第一次多普勒效應(yīng)。 ? 血液顆粒散射超聲波返回接收器時(shí)，產(chǎn)生第二次多普勒效應(yīng)。 ? 第一次接收到的頻率為 ? 第二次接收到的頻率為 fcvcfcvf ?? c os)c os1( ?????fvc vffvc vcfvc cf ????? c osc os2c osc osc os ???????????生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 56 ? 已知超聲在血液中的速度為 1570m/s, 而血液的流速約為— 。可以簡化上式，為 ffcvcfvf??????c o s2,c o s2或者生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 57 83 XCT斷層掃描設(shè)備 ? 1. XCT發(fā)展概述 ? CT=Computer Tomography) ? 1895年，德國科學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn) X射線，造出第一臺 X射線機(jī) ? 1972年英國 EMI公司中心研究室主任（ Housefield）研制成功第一臺 XCT機(jī) ? 1973年，美國麻省綜合醫(yī)院建立了美國第一臺頭顱 CT機(jī) ? 1974年，喬治大學(xué)醫(yī)療中心建立了第一臺全身 XCT ? CT的特點(diǎn) ? 不是投影重疊成像 ? 而是對被測物的某一薄層進(jìn)行掃描，用計(jì)算機(jī)加工成高清晰度的圖像。 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 58 ? 2. 現(xiàn)代 XCT的基本情況 ? 第一代 CT：單束掃描 ? 一個(gè) X射線管， 1— 2個(gè)檢測器 ? 筆形束掃描 ? X射線管與檢測器聯(lián)成一體 ? 直線平移掃描 ? 旋轉(zhuǎn) 1度，反向直線掃描 ? 直到 180度都掃描 ? 得到 180組平行投影值 ? 一個(gè)斷面需要 3— 5分鐘 ? 工作效率低 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 59 ? 第二代 CT：窄角扇束掃描 ? 一個(gè) X射線管， 3— 30個(gè)檢測器 ? X射線 511度小扇形束 ? 直線平移方式與第一代相同 ? 旋轉(zhuǎn)角 511度 ? 旋轉(zhuǎn)時(shí)間大大減少 ? 一個(gè)斷面 20— 90秒 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 60 ? 第三代 CT：廣角束掃描 ? 扇形角較寬 ? 張角約 30— 45度 ? 300— 600個(gè)檢測器 ? 不進(jìn)行直線平移 ? 只進(jìn)行旋轉(zhuǎn) ? 速度快， 2— 3秒 ? 是目前最流行的方式 ? 需校正相鄰檢測器 的靈敏度差異 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 61 ? 第四代 CT：反扇束掃描 ? 采用反扇束掃描 ? 檢測器 420— 1500個(gè)，布滿 360度 ? 掃描時(shí)檢測器不動， ? X射線管在圓周內(nèi)旋轉(zhuǎn) ? 扇形角包括整個(gè)物體截面 ? 速度快， 1— 5秒 ? 圖像質(zhì)量好 ? 是目前較新的方式 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 62 ? 第五代 CT：動態(tài)空間掃描 ? 采用動態(tài)空間掃描 ? 28個(gè) X射線管排成半圓形 ? 28個(gè)相應(yīng)的影像增強(qiáng)器 ? 沒有機(jī)械掃描 ? 影像增強(qiáng)器后設(shè)置攝像機(jī) ? 可對靜止和慢動部分檢測 ? 可用于動態(tài)研究心肺功能 ? 速度快， 1秒 ? 射線張角 30— 45度 生物（醫(yī)學(xué)）電子學(xué) 63 ? 第六代 CT：電子束掃描 ? 采用超高速電子束掃描 ? X射線在許多方向照射 ? 采用巨大鐘形 X射