【正文】 。 若干像點(diǎn)的集合便組成圖像 （ 也往往稱(chēng)影像 ） 。 在超聲診斷儀的數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器中 ， 涉及到電子技術(shù)方面的概念 、 定義和公式 ， 在這里作一簡(jiǎn)要說(shuō)明 。 在DSC中對(duì)超聲信息還要進(jìn)行插補(bǔ) ， 以增加超聲信息線(xiàn)密度 。 超聲波是通過(guò)電子聚焦方式聚焦 。 超聲信息單元產(chǎn)生發(fā)射脈沖并施加到探頭上 ， 換能器由排列在一直線(xiàn)上的若干個(gè)振子組成 。 成像速率為 30幀 /秒常用于心檢查 四 、 機(jī)械扇形 、 環(huán)陣掃描 機(jī)械扇形掃描由單晶體擺動(dòng) ， 位置編碼檢測(cè) ， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)等構(gòu)成 ， 可獲得 30度 ~90度的掃描 ， 每秒 30幀成像速率 ， 每幀 128線(xiàn)的扇形圖像 ,常用于心臟檢查 環(huán)陣掃描可獲得此機(jī)械扇掃更多的焦點(diǎn) ，因此聲場(chǎng)特性好 ， 圖像優(yōu)于機(jī)械扇掃 。 Y軸 （ 垂直方向 ） 代表界面深淺 X軸 （ 水平方向 ） 代表時(shí)間 —— 時(shí)基掃描線(xiàn) 得出 “ 位置 —— 時(shí)間曲線(xiàn) ” 可用于心臟測(cè)量計(jì)算 二 、 電子線(xiàn)性?huà)呙? 將多個(gè)晶片組成一個(gè)線(xiàn)陣 ， 用電子開(kāi)關(guān)按一定時(shí)序 ，將激勵(lì)電壓；加至某些陣元換能器上 ， 發(fā)射出束超聲 ，同時(shí)由電子開(kāi)關(guān)按一定時(shí)序去接通某陣元接收反射回超聲信息 。 在數(shù)字化波束形成中 ， 接收回聲時(shí)全部振子及通道均起作用 。 五、振子數(shù)是超聲探頭的重要指標(biāo)，也是決定整機(jī)具體使用結(jié)果的關(guān)鍵技術(shù)之一 超聲探頭由若干振子（陣元）組成，并與一定數(shù)目的通道對(duì)應(yīng)。 寬頻探頭： 發(fā)射時(shí)：有一很寬的頻帶范圍 ， 如 2MHz—— 12MH 接收時(shí)：分三種情況 （ 1） 選頻接收 ：在接收回聲中選擇某一特定的中心頻率 ， 保證能達(dá)到所要求的診斷深度 ， 盡可能選擇較高頻率的回碭 ， 以獲得最佳的圖像質(zhì)量 （ 2） 動(dòng)態(tài)接收 ：在接收時(shí) ， 隨深度變化選取不同的頻率 ， 近場(chǎng) ， 中場(chǎng)達(dá)到好的分辨力和好的穿透力的要求 （ 3）寬頻接收 ：接收所有頻率的回聲在中近場(chǎng)包含不同頻率回聲取中頻，遠(yuǎn)場(chǎng)只保低頻取高頻，在遠(yuǎn)場(chǎng)由于高頻成分衰減，只保留稍低頻率的回聲。 二 、 超聲探頭的種類(lèi)與臨床應(yīng) 線(xiàn)陣探頭 、 凸陣探頭 ——主要用于腹部 、 婦產(chǎn) 、 外圍血管 扇形掃描探頭 ——主要用于心臟 環(huán)陣扇形探頭 ——主要用于腹部 探頭是超聲儀器的重要部件 ， 使用時(shí)應(yīng)避免探頭摔打 ， 牽拉導(dǎo)線(xiàn) ， 用不帶腐蝕性的清潔劑擦洗探頭殘余耦合劑 ， 儀器不用時(shí)應(yīng)凍結(jié)圖像 。 第三章 超聲儀器 第一節(jié) 超聲探頭 一 、 壓電換能器 超聲探頭的核心是壓電晶體或復(fù)合壓電材料 。 E=P + ρ gh +1/2ρ v2=常數(shù) 上式稱(chēng)為理想流體的柏努利方程 。 在心血管系統(tǒng)疾患中 ， 湍流常發(fā)生于血流從高壓心腔經(jīng)過(guò)窄孔進(jìn)入低壓心腔時(shí) ， 如狹窄瓣口 、狹窄隔膜 、 返流瓣口 、 異常缺損或分流通道 。速度分布沿彎曲管道不斷發(fā)生改變 ， 產(chǎn)生扭曲形的流速分布 。 這種流速減低主要發(fā)生于血流的邊緣部分 ， 而血流的中心部分仍以原來(lái)的速度流動(dòng)一段距離 ， 因此形成尖峰形的流速分布 。 粘性磨擦力的作用相對(duì)減弱 ， 出現(xiàn)平坦形態(tài)的流速分布 。 在收縮早期 ， 血流的加速度使流速分布變?yōu)槠教剐?， 在收縮晚期 ， 血流的減速可導(dǎo)致管壁附近的血流逆轉(zhuǎn) 。 在舒張期恢復(fù)到拋物線(xiàn)狀的流速分布 。 即： P1 P2 V = (R2 – r2 ) 4η L 式中： V為距離血管為軸心 r處的層流速度 R為血管的半徑 P1 P2 為長(zhǎng)度 L兩端的壓差 η 為血液的粘滯系數(shù) L為血管中某一段長(zhǎng)度 P1 P2 血管中心軸線(xiàn)上 ， 即 r=0 處 V0 = R2 此處血流速度最大 。在圓筒形容器中，形成層流狀相互滑落。在非勻速流動(dòng)時(shí)， 流速 qI = A 流量的單位為體積 ， 常用 cm3 或 ml 表示 。 由于血管腔是圓形的 ， 因此把血流系統(tǒng)流量 Q看作是一圓柱體積 ， 即： Q= 式中 A為管腔橫截面積 ， L為血柱的長(zhǎng)度 ， 即在給定的時(shí)間里血流通過(guò)的距離 。 決定流體阻力大小的主要因素是血管的半徑 r，流體阻力與半徑的四次方成反比。 粘滯性 ：在實(shí)際流體元素流動(dòng)時(shí)都具有粘滯。 目前眾多彩色血流顯像儀均帶有以灰階為基礎(chǔ)的 “ B”彩 ， 其作用是增強(qiáng)顯示圖像的邊界分辨力 。 當(dāng)血流速度增快 ， 流量大 ， 彩色多普勒成像的敏感度也提高 。 紅色 、 綠色 、 蘭色為三種基本顏色 ， 即三基色 。 而人眼對(duì)灰度 只有十幾到二十級(jí)的分辨能力 。 （ 4）彩色血流顯像可表示血流的存在，血流速度和方向及血流性質(zhì)等，屬于間接轉(zhuǎn)換的二維顯示方式。 彩色顯像的局限性 ： 彩色顯像與 PW同樣 ， 存在類(lèi)似的問(wèn)題 ， 顯示深度受脈沖頻率影響 ， 減少脈沖頻率最大速度又受影響 ， 增加角度 ， 每秒的成像速度也受影響 。 所以彩色血流顯像的幀速率與采樣點(diǎn)數(shù) ， 角度大小 ，探測(cè)深度是相互制約的 。 血流分散 分散是表示血流的紊亂情況 （ 顯示紅細(xì)胞速度 ， 方向的分散情況 ） ， 當(dāng)血流為層流時(shí) ， 紅細(xì)胞以基本的恒定速度朝大致一樣的方向移動(dòng) ， 當(dāng)血流處于亂流狀態(tài)時(shí) ， 紅細(xì)胞的移動(dòng)速度 ， 方向皆不相同 ， 這就有必要顯示 “ 分散 ” ， 它正好對(duì)應(yīng)于頻譜多普勒的頻帶寬度 。這種信號(hào)的特征只能通過(guò)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)描述。 自相關(guān)技術(shù)也是彩超的重要技術(shù)之一。 二 、 彩色血流顯像原理 彩色多普勒是使用一種運(yùn)動(dòng)目標(biāo)顯示器 — MTI法 ， 檢測(cè)血細(xì)胞的動(dòng)態(tài)信息 ， 并根據(jù)血細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)方向 、 速度 、 分散情況 ， 調(diào)配紅 、 藍(lán) 、 綠三基色 ， 變化其顏色亮度 ， 疊加在二維灰階圖像上的彩色血流圖 。 1996年后形成具有綜合圖像形成及處理功能的全數(shù)字一體化工作站的彩色血流現(xiàn)顯設(shè) 備 。 1989年以后彩色多普勒血流顯像儀在技術(shù)上 ， 功能上都有了很大的突破 ， 多數(shù)都可達(dá)到全身性應(yīng)用檢查 ， 他們的設(shè)計(jì)原理大致相同 ， 基本上都屬檢測(cè)多普勒頻移的范圍 。dmax≤ C2/8f0（ 常數(shù) ） 所以 探測(cè)深度越深 ， 則可測(cè)的速度范圍便越小 ,兩者互相抑約 。 三 、 脈沖多普勒局限性 脈沖重復(fù)頻率與最大測(cè)量速度 脈沖重復(fù)頻率 PRF 為了正確顯示頻移大小和方向 ， PRF必須大于 fd的兩倍 ， 即 PRF2 fd， 或?qū)懗?fd1/2 PRF, 1/2PRF稱(chēng)為尼套斯特頻率極限 ， 如果多普勒頻移 （ 或換算為血流速度 ） 超過(guò)這一極限 ， 會(huì)產(chǎn)生頻率失真 ， 或頻率混淆 （ 折返 ） 。 在多普勒超聲血流測(cè)量中 ， FFT技術(shù)是頻譜分析的主要方式 。 所以 ， 血流信息是隨空間和時(shí)間而變化的復(fù)雜信息 。 多普勒頻譜技術(shù)的分析基礎(chǔ)是快速富里葉變 換 FFT。 連續(xù)波多普勒在取樣線(xiàn)上有符號(hào)標(biāo)記 ， 其符號(hào)僅表示波束發(fā)射聲束與接受聲束的焦點(diǎn) ， 或聲束與血流的焦點(diǎn) 。 1,即血流與聲束在同一線(xiàn)上相向或背向運(yùn)動(dòng) ， 這時(shí) fd最大 。 ⑶ 當(dāng)血流速度保持恒定時(shí) ， 如： 100 cm/ s（ 以及恒定的 fo和 C） ， 那影響 fd的參數(shù)只有 COSQ， 即頻移的數(shù)值依賴(lài)于入射角的變化 ， 而速度的數(shù)值與入射角無(wú)關(guān) 。 fd) V= 2cosQ fo 式中 C為聲速 （ 1540m/s） fo：發(fā)射頻率 （ 已知 ） ⑴ COSQ是血流與聲束夾角的余弦函數(shù) ， 當(dāng)相對(duì)固定時(shí) ， 則 fd與流速成正比 ， fd即影響流 速值 V。 ③ 超聲對(duì)染色體的影響 超聲診斷聲強(qiáng)較強(qiáng)時(shí) ， 對(duì)白細(xì)胞 、 淋巴 、 成纖維細(xì)胞有影響 ④ 超聲對(duì)精子的影響 強(qiáng)超聲對(duì)精子活動(dòng)力及受精卵易發(fā)生危害 。 生物組織由于超聲空化作用而產(chǎn)生不能復(fù)原的破壞性形變 ， 以至使細(xì)胞壞死和整個(gè)生物組織壞死 。 e) 一些征象的描述 ： 形象化地把某些病變的回聲圖像特征命名為某征。 b) 后方回聲的描述： 病灶界面有較強(qiáng)的反射以及有較強(qiáng)的衰減特性時(shí) ， 后方回聲減弱乃至消失 ， 稱(chēng)為聲影 。 （ 2） 圖像的方位： 美國(guó)超聲醫(yī)學(xué)會(huì) 1976年規(guī)定 （ 大多數(shù)國(guó)家采用 ） ， 并與 X 線(xiàn)攝影 、 XCT、 放射性同位素成像方位一致 。 實(shí)質(zhì)臟器：形成均勻的低回聲 。 一般纖維組織的衰減程度較明顯 。 第二節(jié) 超聲診斷圖像基礎(chǔ) 二 、 不同器官組織成分的顯像特點(diǎn) 皮膚：呈線(xiàn)狀強(qiáng)回聲 。 界面反射與聲束角度：界面與聲束角度對(duì)圖像影響較大 ， 球形病灶常僅有前后壁回聲 ， 側(cè)壁聲常常消失 —形成側(cè)聲影 。 側(cè)向分辨力系指與聲束相垂直的面上 ， 能被分辨兩點(diǎn)的最小間距 ， 它與超聲束的寬窄有關(guān) 。 當(dāng) fO=3 MHz fR= MHz 則 fd= fR fO=5000Hz=5KHz所以 fd一般都在音頻范圍內(nèi) 。λ 的關(guān)系 ， 這種現(xiàn)象稱(chēng)之為多普勒效應(yīng) 。 1 超聲波在傳播中遇到粗糙面或極小的障礙物 （ 或一組小障礙物形式 ） 時(shí) ， 這時(shí)將有一部分能量被散射 ， 散射聲波可進(jìn)行組合 ，等頻同相波迭加后能量 （ 幅度 ） 加強(qiáng) ， 等頻反相迭加后能量減弱 。 當(dāng)障礙物的直徑大于 1/2λ ， 在該障礙物表面產(chǎn)生回聲反射 。 I0是 X=0處的聲強(qiáng) α 為衰減的系數(shù) e為自然對(duì)數(shù)之底 ， e= 聲強(qiáng)或聲壓的衰減吸收以分貝 （ dB） 作單位 ， 組織的衰減系數(shù)用 dB/cm表示 。 ② 波束發(fā)散 ， 能量的散射及反射 ， 使得保持在介質(zhì)中 原始前進(jìn)方向上的能量減小 。 多振子探頭的聲場(chǎng)分布呈 “ 花瓣 ” 狀 ， 其 “ 主瓣 ” 越細(xì) （ 窄 ） 越好 ， 而 “ 副瓣 ” 在聲 束 掃描時(shí)將產(chǎn)生偽象 。 人體軟組織聲阻抗差異很小 ， 但只要有 1‰ 的聲阻抗差 ，就會(huì)產(chǎn)生反射回波 ， 所以超聲波對(duì)軟組織分辨力很高 。c（ 密度 利用超聲方法進(jìn)行測(cè)距的誤差也是 5%左右 。全國(guó)大型醫(yī)療設(shè)備使用人員 彩色多普勒技術(shù)考試 輔導(dǎo)材料 (第一章 — 第四章 ) 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 袁光華 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院 程克正 第一章 物理基礎(chǔ) 第一節(jié) 超聲顯像物理基礎(chǔ) 一 、 超聲波基本物理量： 超聲波是聲源振動(dòng)的頻率大于 20210Hz的機(jī)械波 超聲波有三個(gè)基本物理量 ， 即頻率 （ f） ， 波長(zhǎng) （ λ ） ，聲速 （ c） ， 它們的關(guān)系是： c = f 探測(cè) 1cm深度目標(biāo)所需的時(shí)間約 s. 相同頻率的超聲波在不同介質(zhì)中傳播 ， 聲速不相同 ，人體軟組織中超聲波速度總體差異約為 5%。 Z2+ Z1 Z Z2為兩種介質(zhì)的特性聲阻抗 ， Z=p 當(dāng) Z1≠ Z2， RI≠ 0， 則反射存在 。 超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí) ， 有聲能占據(jù)的空間 ， 叫做聲場(chǎng) 。 引起衰減的原因主要有： ① 由于 “ 內(nèi)磨擦 ” ， 超聲波機(jī)械能變?yōu)闊崮鼙唤M織 “ 吸收 ” 。 IX是距離聲源 X點(diǎn)的聲強(qiáng) ， X是距離聲源的距離 。 超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí) ， 如遇聲阻不同的障礙物 （ 目標(biāo)點(diǎn) ） 則聲束方向和聲強(qiáng)將發(fā)生改變 ， 其改變程度與障礙物之大小及聲阻抗有關(guān) 。 從單純理論上計(jì)算 ， 能測(cè)到物體的最小直徑 ， 稱(chēng)做最大理論分辨力 ， 在數(shù)值上為 1/2λ ， 但實(shí)際顯示的分辨力要低于理論分辨力 5— 8倍 。 波長(zhǎng)的變化必將伴隨著頻率的移動(dòng) （ 改變 ） ， 它仍需滿(mǎn)足 C= ffO C fd為多普勒頻移 ， fO為入射頻率 ， fR為反射頻率 ， V為反射物體運(yùn)動(dòng)速度 ， C為聲速 ， Q為運(yùn)動(dòng)方向與入射波間的夾角 。 軸向分辨力系指聲束方向 ， 能被分辯前后兩點(diǎn)間的最小間距 ， 它與超聲波的頻率有關(guān) ， 頻率越高 ， 波長(zhǎng)越短 ， 則