彩超基础75097

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1、第一章 彩色多普勒基础第一节 多普勒超声基础一、多普勒基本概念 1、多普勒超声血流检测技术主要用于测量血流速度，确定血流方向，确定血流种类：如，层流、射流等；获得速度、时间积分，压差等有关血流的参数。 2、多普勒方式表达血流速度的公式如下： c(fd)V= 2cosQ fo式中C为声速（1540m/s）fo：发射频率（已知）：COSQ是血流与声束夹角的余弦函数，当相对固定时，则fd与流速成正比，fd即影响流 速值V。：当多普勒入射角（Q）恒定时，频移fd 仅决定于发射频率fo。对于某一定的fd，fo越小，则可测的血流速度V就越大。欲测高速血流，fo就应选择低频率的探头。：当血流速度保持恒定时，

2、如：100 cm/ s（以及恒定的fo和C），那影响fd的参数只有COSQ，即频移的数值依赖于入射角的变化，而速度的数值与入射角无关。Q角改变的一般规律：a)当OOQ900时，COSQ为正值，即血流迎超声探头而来，频率增加，fd为正向频移。b)当900 Q2 fd，或写成fd1/2 PRF, 1/2PRF称为尼套斯特频率极限，如果多普勒频移（或换算为血流速度）超过这一极限，会产生频率失真，或频率混淆（折返）。所以要测量高速血流，PRF必须快。 2、脉冲重复频率与最大采样深度 最大采样深度dmax=C/2 PRF 如脉冲重复频率（PRF）愈高，两个脉冲间隔时间愈短，采样深度也愈小， 反之则采样深

3、度愈大。 3、距离测量与速度测量 最大测量速度Vmax与最大深度dmax的关系为VmaxdmaxC2/8f0（常数）所以 探测深度越深，则可测的速度范围便越小,两者互相抑约。 4、距离分辨力与速度分辨力 距离分辨力好（采样溶积小），则速度分辨力便低（频带愈宽），反之亦然。速度和距离的测不准原理。第二节 彩色血流显像一、彩超发展历史与临床应用 1、1983年11月Aloka公司在世界范围内首次推出适用于临床的彩超SSD-880，从此彩色血流显像技术实用化、商品化，这是彩色多普勒血流显像技术发展的起始阶段首台彩色显像装置问世。 2、1989年以后彩色多普勒血流显像仪在技术上，功能上都有了很大的突破

4、，多数都可达到全身性应用检查，他们的设计原理大致相同，基本上都属检测多普勒频移的范围。这是彩超技术发展的第二阶段改进和提高阶段，在这段时间，彩超的临床应用得到很大的发展，成为超声医学的重要阶段彩色多普勒时代。 3、1990年以来，重要特征是以数字化技术为代表，采用了许多与传统方式不同的信息检测及波束形成技术，使彩超的性能有新的突破，图像质量有很大的提高。这是彩超发展的第三阶段由模拟数字混合处理到全数字化处理的发展阶段即步入数字化时代。 4、1996年后形成具有综合图像形成及处理功能的全数字一体化工作站的彩色血流现显设备。它不仅有极佳的图像质量，同时有极强的处理功能，并向三维立体显像方向发展。这

5、就是今日“彩超”的新面貌。“彩超”的发展已进入第四阶段全数字化多功能信息化时代。二、彩色血流显像原理 1、彩色多普勒是使用一种运动目标显示器MTI法，检测血细胞的动态信息，并根据血细胞的运动方向、速度、分散情况，调配红、蓝、绿三基色，变化其颜色亮度，叠加在二维灰阶图像上的彩色血流图。 MTI是彩色血流显像核心技术之一 MTI的滤波特性好坏与彩色显像质量直接相关。从接受到的回声中，只分离出血流信号成分，而滤去非血流信息（心室壁，瓣膜）。当用于TDI时，作用正相反。2、自相关技术也是彩超的重要技术之一。它用于分析血流信号相位差，并将两个相邻的回声进行复数相乘，再经A/D转换成数字信号进行运算。 多

6、普勒信号属于随机信号。随机信号不服从确定的规律，即便观察条件相同，各次察结果也不一样，根据过去已得知识不能准确预测其未来。这种信号的特征只能通过统计结果来描述。如对同一位置的采样线上的某一相同采样容积所获得的多普勒信息，必须用一些统计量来描述它在不同时刻的特征的总的结果，即不同时刻信号取值的相互关系，这就是自相关函数。一般用均值，均方，方差和功率谱表征。 为了形成二维彩色血流图，保证显像质量，每帧图像应有32条采样线，每条采样线有256个采样点或64条采样线，每条线上128个采样点。3、血流分散 分散是表示血流的紊乱情况（显示红细胞速度，方向的分散情况），当血流为层流时，红细胞以基本的恒定速度

7、朝大致一样的方向移动，当血流处于乱流状态时，红细胞的移动速度，方向皆不相同，这就有必要显示“分散”，它正好对应于频谱多普勒的频带宽度。频带窄=分散范围小，频带宽=分散范围大4、彩色显示 经过MTI滤波器后测出的红细胞运动的动态信息，有方向、速度、分散三个因素组成（1）彩色血流的特点是： 血流方向朝向探头，显示红色； 血流方向背向探头，显示兰色； 出现血流紊流时，以红蓝混合色表示 当高速血流超过最大显示频率范围时，（尼奎斯特频率极限）将出现与PW频谱同样的折返现象。折返现象表现为几种色彩的套叠，如同炽光的光焰色。（2）二维彩色血流图每帧采样点可达到64256或32512个，采样点多，能提高信噪比

8、及敏感度，（3）彩色显像的角度范围一般从300-900选择，角度大则成像速度降低，帧频下降；检查血流的深度与彩色显像帧速度也有关，增加深度将减少帧数。 所以彩色血流显像的帧速率与采样点数，角度大小，探测深度是相互制约的。在实际临床应用时注意到这点是必要的。 当其相互间的矛盾解决得越好，这说明该彩超设备的技术水平越高，而彩色血流显像必须要保证一定的帧速度率，最低可视帧频不能少于1012帧/秒。（4）在常规的PAL，NTSC制式的监视器显示中，必须和电视同步扫描，超声显示的帧数必须是50的约数，否则即为非同步扫描，将造成不稳定。5、彩色显像的局限性：彩色显像与PW同样，存在类似的问题，显示深度受脉

9、冲频率影响，减少脉冲频率最大速度又受影响，增加角度，每秒的成像速度也受影响。6、小结：（1）彩色血流显像的基本构成及工作流程应包括： 由探头获取多普勒信息，经正交检波器，低通滤波，A/D转换，并将A/D转换后形成的数字信号输入到自相关器，计算出平均多普勒速度，血流分散和平均功率后而得到血流速度，方向和湍流的有关数据，进行彩色编码，并作彩色处理。（2）在一定角度范围内形成若干条采样线，每条线上设置若干采样点，形成二维的彩色血流图后再与二维灰阶图像叠加，构成一幅完整的彩色多普勒血流图。（3）彩超仪器有多种专门显示血流的彩色标尺（Coler Bar 或Coler map），常用的有速度、方差、功率方

10、式。（4）彩色血流显像可表示血流的存在，血流速度和方向及血流性质等，属于间接转换的二维显示方式。（5）彩色多普勒能量图（CDE），不受声束与血流夹角的影响，不存在折返现象，它与血流中红细胞的浓度（数量）有关，对于低速血流灵敏度高，可更理想地显示血流的空间分布。CDE不能表达血流的速度和方向。第三节 彩超、伪彩一、彩色基础 1、在图像处理中应用彩色是由于人的眼睛能分辨几千种彩色色调和强度。而人眼对灰度 只有十几到二十级的分辨能力。 2、我们从一个物体上察觉的颜色基本上决定于物体反射的性质。 所有可见光都平衡反射时，则观察物体呈白色，若观察物体呈某种颜色，则该颜色的波长光波被反射。 3、各种彩色是

11、不同波长的光混合的结果。红色、绿色、兰色为三种基本颜色，即三基色。基色叠加后构成二次色，如品红色（红加兰），青色（绿 加兰），和黄色（红加绿）。彩色电视接收机就是彩色光相加性质的一个例子。二、彩超彩色多普勒血流显像CDFI实时彩色显示血流方向，血流速度，血流分散；在血流接近超声波束时（“近”流）用红色表示血流方向；在血流远离超声束时（“远”流），用兰色表示血流方向；多普勒频移的大小（流速）用不同强度的颜色色调表示；多普勒频移分散（湍流）用绿颜色与红、兰混合色表示。当血流速度增快，流量大，彩色多普勒成像的敏感度也提高。三、伪彩灰阶到彩色变换 对二维灰阶图像进行彩色编码处理，用于彩色增强即伪彩，可

12、以提高图像的分辨力，丰富影象层次，增加实感，提高B型超声对病理组织变化的可视度。 所以“彩超”主要对血流，“伪彩”主要对灰阶图像，即把不同等级的灰度变换为某种颜色灰阶到彩色变换。两者是不同的概念，应用领域亦不同，所以彩超与伪彩完全不同。目前众多彩色血流显像仪均带有以灰阶为基础的“B”彩，其作用是增强显示图像的边界分辨力。第二章 超声仪器第一节 超声探头一、压电换能器超声探头的核心是压电晶体或复合压电材料。为了向人发射超声波，并将经组织界面反射回来的信息转换为图象信号，能完成这功能的器件就是超声换能器。当在晶片上加一机械振动时，则此时晶片将产生电苛将机械能转变为电能，这种效应称为正电压效应，当在

13、晶片是加一交变电信号，则此材料将产生与交变信号同样频率的机械振动将电能转变为机械能，这种效应称为逆压电效应。产生超声波是晶体的逆压电效应，或泛称为压电效应。二、超声探头的种类与临床应用 线阵探头、凸阵探头主要用于腹部、妇产、外围血管 扇形扫描探头 主要用于心脏 环阵扇形探头 主要用于腹部 探头是超声仪器的重要部件，使用时应避免探头摔打，牵拉导线，用不带腐蚀性的清洁剂擦洗探头残余耦合剂，仪器不用时应冻结图像。 特点比较 电子探头 机械探头噪声小、无震动 噪声大、有震动电子扇扫体积小 体积较大适用于腹部 适用于心脏继续发展 停止发展三、探头频率与振子 单频探头：探头的标称频率（如3.5MHz），为

14、发射时振幅最强的频率。也是探头的工作频率。 变频探头：通过面板控制，对同一探头可选择23种频率（如 3.5MHz. 5.0Mhz）探头频率可变。宽频探头：发射时：有一很宽的频带范围， 如2MHz12MH 接收时：分三种情况（1）选频接收：在接收回声中选择某一特定的中心频率，保证能达到所要求的诊断深度，尽可能选择较高频率的回砀，以获得最佳的图像质量（2）动态接收：在接收时，随深度变化选取不同的频率，近场，中场达到好的分辨力和好的穿透力的要求（3）宽频接收：接收所有频率的回声在中近场包含不同频率回声取中频，远场只保低频取高频，在远场由于高频成分衰减，只保留稍低频率的回声。四、高频探头：当频率在40

15、MHz100MHz范围时，称之为高频超声探头，主要用于皮肤成像，冠状动脉内成像及眼部成像，如：超声生物显微镜。任何种类的探头晶片前面均有匹配层，探头匹配层可保护压电振子，减少声波的谐振，增加频宽，使声阻抗与皮肤相近，保证声波有效透入人体，保证纵向声波传播。 探头的压电振子保护层，振子引线，吸声层，探头及接插机构等是探头质量的重要因素。五、振子数是超声探头的重要指标，也是决定整机具体使用结果的关键技术之一 超声探头由若干振子（阵元）组成，并与一定数目的通道对应。振子数可用一定方法测得。阵元与振子通道的关系：一个阵元可以包括4-6个振子如256振子只有64阵元，一个阵元包括4个振子，256振子可与

16、256个采集通道对应也可与64采集通道对应，即256振子，64采集通道。振子数多（包括128、256、512、1024振子及通道）理论上成像质量越好，高密集探头使声束扫描线密度高，多方向同时接收回声信号，不需要进行插补处理，图像细腻，分辩力好。 在数字化波束形成中，接收回声时全部振子及通道均起作用。第二节 实时超声显像原理一、超声诊断仪器类型 1、A型：显示单超声束界面回声幅度，称为振幅调制型，以脉冲波的振幅来显示回声的强弱。 2、B型：显示与超声束径向一致的切面回声图像，界面回声强弱由明暗度（灰阶）表示，它属于亮度调制型的二维图像。 3、M型：M型是一种单超声束超声心动图，显示心脏各层次的运

17、动回声曲线，也是一种亮度调制型。Y轴（垂直方向）代表界面深浅X轴（水平方向）代表时间时基扫描线得出“位置时间曲线”可用于心脏测量计算二、电子线性扫描将多个晶片组成一个线阵，用电子开关按一定时序，将激励电压；加至某些阵元换能器上，发射出束超声，同时由电子开关按一定时序去接通某阵元接收反射回超声信息。由此形成声束扫描。线阵扫描成像主要用于腹部妇科等部位脏器显像。三、电子扇形扫描电子扇形扫描是利用雷达天线相控阵扫描原理以实现人体超声成像电子扇形扫描角度为8090度，最大深度为20cm。成像速率为30帧/秒常用于心检查四、机械扇形、环阵扫描机械扇形扫描由单晶体摆动，位置编码检测，驱动电机等构成，可获得

18、30度90度的扫描，每秒30帧成像速率，每帧128线的扇形图像,常用于心脏检查环阵扫描可获得此机械扇扫更多的焦点，因此声场特性好，图像优于机械扇扫。但由于机械磨损，噪声均随使用时间长而增大，寿命不及电子探头。第三节 超声仪器工作流程超声诊断仪基本组成包括：发射与接收单元（TX/RX），数字扫描转换部（DSC），超声图像显示，超声图像纪录，超声电源等。一、发射/接收、电子聚焦超声信息单元产生发射脉冲并施加到探头上，换能器由排列在一直线上的若干个振子组成。一定数目的换能器振子按一定规律的组合发射/接收，进行顺序扫描。超声波辐射人体内，辐射的超声波在人体中产生回波，并在探头上产生感应电压（换能器的正

19、压电效应）。这一感应电压被放大、对数压缩和检波，然后这些检波信号传送到数字扫描转换部件。超声波是通过电子聚焦方式聚焦。采用动态聚焦，三个焦点在深度方向上可设计确定。二、数字扫描转换器（DSC）数字扫描转换器是借助数字电路技术和存储媒介，把以不同扫描方式所获得的超声图像信息，通过数控IC存贮器存入超声信息，然后变成标准的电视扫描制式进行图像文字显示。在DSC中对超声信息还要进行插补，以增加超声信息线密度。 DSC主体是IC图像存贮器，图像具有16、64级灰阶或256级灰阶。DSC中也就是可将线性扫描、凸阵扫描、扇形扫描、圆形扫描等不同扫描格式变换成用标准电视 制式显示，有利于图像质量的提高、显示

20、稳定（克服图像闪烁）、记录装置的标准化。 DSC的另一作用可以使回声数据存入存贮器后进行图像插补处理，以增加信息密度，提高图像的清晰度。在超声诊断仪的数字扫描转换器中，涉及到电子技术方面的概念、定义和公式，在这里作一简要说明。像素（像点、像元）。图像中一个最小的基本单元叫做图像的像素或像点（Pixel）。图像（Imaging）。若干像点的集合便组成图像（也往往称影像）。图像中像素愈多，其空间分辨率愈高。灰阶（Grey Scale）。图像中像素的亮度等级，由黑到白可分为256级灰阶，但人眼一般只能分辨出16级左右灰阶。所以B型超声诊断仪常采用64级灰阶。灰阶级数愈多，其图像对比分辨率愈好。一幅超

21、声图像的质量，一般取决于像素的多少和灰阶级数。存贮容量（Memory Capacity）。一个存贮器容量包括了像素与存贮位数的乘积。如图像按N行（Row）、M列（Column）排列，则行与列的交点就构成了一个像素。如256行、512列，则总像素为B=NM。N、M一般表示为2的整倍数。如27=128，28=256。灰阶级数G=2m为存贮位数即比特（bit）。通常超声诊断仪的存贮容量用B表示： 即 B=NMm 如m=6bit ，N=256, M=512 则 B=2565126bit 这台超声诊断仪的图像具有B=256512个像素和G=64级灰阶。所以当m=4时， 则G=16；m=5时，则G=32；

22、m=6时，则G=64；m=7时，则G=128；m=8时，则G=256。由于显像屏幕的亮度正比于DSC中像素的灰阶值，故回声信号越强，对应的灰阶数也高，则显示的图像越亮，显像屏幕从相当于黑点的零级灰阶输了，变化到相当于白点的最高灰阶级输出。标准电视制式。目前电视制式有多种，但普通采用的有两种。其一，是NTSC制式，规格是扫描525行，60场/30帧（隔行扫描），美国、日本、西欧一些国家采用；其二，是PAL制式，规格是扫描625行，50场/25帧（隔行扫描），我国采用的就是这种PAL。凡属我国使用的电视机、录像机、摄像机等均为这种标准电视制式。二维图像分辨力。a.空间分辨力：图像中像素的数目。在一

23、确定的图像显示区域，其像素越多，图像信息越密集，其空间分辨力愈好（如512512，512256像素）。b.声束特性。纵向半波长度越短（超声频率越高）其纵向分辨力愈好；横向声 束（长轴、短轴或直径）越窄越细，其横向分辨力愈好。c.对比分辨力：图像的灰阶级数越多，其对比分辨力越好。常用的64级灰阶、128、256级灰阶。d.时间分辨力：单位时间成像速度（即帧速率）越高，其时间分辨力愈好，愈能真实地反映运动脏器的瞬间变化情况。第四节 超声波束处理技术一、声束聚焦及处理 1、凹面晶体 2、声学透镜 3、可变孔径 4、动态变迹二、模拟声束聚焦 1、电子聚焦 2、动态电子聚焦 3、实时动态聚焦 4、跟踪镜

24、聚焦三、数字声束聚焦第六节 “彩超”的正确调节使用一、“彩超”功能选择在进行超声显像检查时，必需掌握基本方法，即：熟悉仪器性能，掌握基本手法； 全面正确分析、描述、并参考其他检查结果； 临床思维，提出临床检查结论。若彩色血流及灰阶图像不佳时，在辅助调节项目中可调节黑白图像的补正和动态范围。二、调节要领： 彩色多普勒基本操作： 调节滤波：高速血流用高通滤波，低速血流用通滤波。 调节速度标尺：根据所检测血流速度的高低选择相应的彩色速度标尺。 取样容积选择：使其与血管腔相宜。 消除彩色信号的闪烁：选用适当的滤波条件和速度标尺，缩小取样框，屏隹呼吸。 受试者的体位：进行心脏超声检查常规用的体位为左侧卧

25、位30度或平卧位若为了提高彩色血流显示的敏感度，去增加超声输出功率，增加显示阈值等是不可行，而应该加大彩色彩色血流增益，增加彩色血流的扫描密度，调节滤波及速度范围，调节脉冲重复频率（PRF），与彩色的平衡显示。调节要领：1、在进行多普勒频谱显示及彩色血流显示时，利用基线移位功能，可增大单向血流速度测量的量程，并克服折返现象，改变机线向上，使其向红色标尺方向调节，结果显示（负向频移）兰色增多，反之则红色增多。2、正确把握彩色显示角度，深度及PRF的关系，避免“彩超”及PW的局限性，发挥其长处，使检测血流信息满足诊断要求。3、选择彩超仪器中灰阶B超和彩色血流不同的频率显显像。黑白图像使用高频，彩色

26、图像使用低频，可使复合而成的图像能获得高分辨力，又能提高彩色血流的检出敏感度。若有一个部位显示不清彩色血流应考虑以下内容： 彩色增益过小 超声频率过高 该处无血流或血流小于显示阈值 超声束与血流方向垂直 当然不是忘记打开彩色按钮调节超声仪器工作条件（含彩超）使其达到最佳效果，不应忽略：空间分辨力增高可改善图像质量，但帧频下降时间分辨力提高，帧频增加，但空间分辨力会下降选择适度的图像前后处理及动态范围显示灰阶数越多，图像颗粒越细，灰度越大三、操作及其他若干问题 彩超的作用是直观显示血流的动态信息，但不能取代M型。彩超中的组织定征技术，可以间接分析组织结构，大致的组织病变鉴别。不改变彩超仪器的内设

27、工作条件或程序，面板上的接键可任意调动，关机后再开机时其预设条件会自动复原。 对彩超仪器来讲，通电开机后，计算机容量越大，内置功能越多，启动时间相对越长。 超声诊断仪将与CT、MRI、X射线显像及核医学优势互补，共同发展。虽然非数字彩超与数字化彩超，在技术性能上有差异，非数字化彩超在临床应用中效果也很好。计算机在彩超中的作用：可存储多幅图像，已存储的图像可以回放测量，显示存贮时间长；可选用光盘记录存储图像，并具有DICOM3.0标准按口。 彩超安全性标准是声功率输出在最大限定值内，在不增加声功率输出前提下，检测彩色血流的动态范围大（从低速到高速）则性能好。 有的彩超仪器采用触摸屏式操作，菜单页

28、码技术可增加功能设置，但不占用操作面板的位置，可以轻轻触摸屏上的各按键（稍有等待时间或反应过程），可适度调节显示的亮度。 判断彩超仪器的优劣不能简单地以产地、国家来分，各种品牌的彩超在技术上各有千秋，也不能以价位高低，新名词的多少而论，要具体分析其性能，功能/价格比，售后服务，技术先进性及发展等；在购买彩超时应根据使用目的在专业人员参与下进行实际临床应用考查再作抉择。第四章 几项新技术新发展的临床应用第一节 全数字化彩超与数字模拟混合超声概念、特点 利用信号处理技术，如数字声束行成，相位矫正，二维阵面聚焦等技术获得优质图像；采用多通道，多波束，多频技术提高图像帧速率、分辨力及抑制旁瓣。一、模拟

29、声束聚焦二、数字波束形成器主要特点： （1）数字式超声发射聚焦，数字式接收聚焦延迟线，并固化为专用的集成电路中，可连续地将超声束聚焦在一个很狭小的范围内，使聚焦精度比常规方式提高10倍以上，发射时8个焦点以上，接收时每个像素即为焦点全程（连续）动态聚焦。 （2）由模拟延迟线迭加聚焦变为时间型迭加聚焦，准确性提高，不随距离失真，并减弱旁瓣效应。（3）数字式延时：采样延时求和检测DSC、全进程由软件控制，延迟量可分级变换。（4）数字延时效果：快速、准确、大量。侧向分辨力提高30%动态范围增加48%随机噪声降低1/3（5）数字式动态变迹改善声束主瓣与副瓣的相对大小，抑制副瓣（旁瓣），消除副瓣伪象。发

30、射声波；改变阵孔径上各阵元的激劢电压；接收声波：改变各阵元信号相加前的加权系数。三、四倍信号处理技术 对4个相位同时接收回声信号，可提高帧速率： 90度显示视角，可达79帧/秒 45度显示视角，可达成158帧/秒 彩色血流显示帧速率可提高3倍，即提高时间分辨力。 四、多参数接收，同步高速处理 人体声束特性的差别通过高速接收信号参数的高速运算处理，提取多普勒频谱参数及二维图像的全部重要参数，可提高彩色多普勒图像的灵敏度、多普勒频谱及B型图像的分辨力。第二节 三维超声显像与彩色显像一、实时三维超声波扫描新技术 1、1996年三维超声波扫描技术新突破形似开扇窗子，观察病人体内器官。实时观察整个跳动的

31、心脏。选择任何部位，任何角度观察心脏的侧面和横切面。该技术的发明者之一美国北卡罗来纳州杜克大学新兴心血管技术工程研究中心奥拉夫-拉姆先生。2、三维超声波扫描技术的特点 数百个沙粒大小的陶瓷晶体安在电子仗上（探头）。发射高频超声波，超声波同时覆盖所研究（探查）的整个容积，另外数百个沙粒大小的陶瓷晶体接收反射回声。利用高速大规模并行计算机同时处理分析大量的超声回声信息。同时利用先进的微电子线路将回声信息转换、加工为实时数字化图像。 3、实时显示运动的图像 实时捕捉跳动的心脏及胎儿活动图像并显示在观察屏幕上。就如在人体开一小窗口，观察人体内脏器官的实际形态及运动情况。可同时调出16个切片的画面，切片

32、的薄、厚和视角都可不同。存储所有的图像、随时观看、分析、教学演示。传送连续实时图像或静态画面到控制或会诊中心。二、三维重建超声图像 观察非活动赃器的静态三维超声图象一所重建图像无时相之分。 观察心脏形态及其活动的动态三维超声图像一具有时空特征。图象重建步骤： (l)三维超声回声信息的提取。 (2)图像处理及三维重建。(3)显示有立体感的图像。(l)三维超声扫描及回声信号提取a)二维超声探头 凸阵探头弧形切割 扇形扫描探头平移 多平面食道探头旋转扫描 扫描受检脏器一个容积 对心脏扫描采用 火花裂隙空间定位器、心电图同步、呼吸周期门控、 控制图象的时间空回定位 b)二维面阵超声探头 容积内，依次发

33、收超声信息。 所采集接收到的回声图象信息均被数字化存储到有大容量高速计算机中。(2)图象处理及三维重建 回声数字化、 图象特征提取、组织特征等级分类图象增强(插补、填充、平滑、滤波)，去干扰，分离心脏信息 相同心动时期图象按空间顺序连接。(3)显示有立体感的图象 消除隐线、隐面 立体视角特征 彩色表达 、方向调节。 多角度显示动态或静态三级图象 显示格式：金属网架法 表而提取法体元模型法4、超声诊断的虚拟现实技术 利用现有的B超及彩超成像设备获得数据，经过三维数字成象技术实现超声的虚拟探查（水平转、垂直转、径向转）、乳腺肿瘤的三维重建和虚拟显示，可作为手术方案的技术支持；血管的三维重建及虚拟显

34、示可分析血管的分布、走向、血管病的空间定位；胎儿的三维重建及虚拟显示可以明确判断肢体及表面的缺陷，如兔唇、多指、脊椎裂等。 计算机化超声成像的趋势将越来越深入和广泛用于临床三、 三维超声成像的临床应用 (l)动态三维超声心动图一观察整个心脏立体形态与活动情况，提供心脏解剖、病理和心功能方面的空间信息 a)诊断与鉴别先天性心脏病，确定复杂畸形。 b)精细测定心功能，在心脏负荷时观察心壁阶段性运动失常。 c)显示辨膜口的整体结构，对瓣膜诊断有重要意义。 d)建立心内血流的立体动态图象，对血流动向、返流与分流有诊断价值。 e)对图象进行多方位切割，显示感兴趣区域内的结构层次与形态。(2)静态三维超声

35、成像一观察腹部脏器、妇产、体表及阴道、直肠结构及形态 a)对于器官内有液腔存在或探查对象周围有液体环包者 b)可观察病变的形态、范围、大小、深浅与表面轮廓等，鉴别诊断某些病变 c)血管二维图象重建，了解脏器内血管走向、分支、畸形、血栓等 d)幼儿颅脑扫查，显示脑实质、脑宝、脑血管等立体形象 e)观察脏器的立体解剖关系，多方位、多层次显不病变性质与程度（三维超声技术的实际应用正处于发展改进阶段）4、超声医学图像国际接轨：符合统一格式及交换方法的国际标准化医学图像存储和通讯系统PACS；医学数字图像和通讯DICOM 3.0DICOM 3.0作用是：将医学图像和有关信息的格式和交换方法规范化。实现与

36、其他信息系统的兼容与交换。第三节 二次诣波一、声学造影与谐波成像技术1、声学造影剂的研究 （1）物理分型：从物理形态上分型：（a）含有自由气泡的液体；（b）含有包膜气泡的液体；（c）含有悬浮颗粒的胶状体；（d）乳剂;（e）水溶液; （2）、要求： 气泡更稳定，半衰期长； 微泡大小可控制，易排出； 对人体无害，不影响人体血流动力学； 具有良好的造影作用，经外围静脉注射，通过肺循环使心肌造影；（3）作用：造影剂的散射截面比同样大小的固体粒子大几个数量级，可使背向散射的信号大大增强，可以突出感兴趣区域的图像，改善图像的噪声比，提高显像效果。血液中有造影剂，可显示小血管中极低速的血流；正常组织与病变组

37、织对造影剂反差存在差异，可提高肿瘤检查率：（4）应用：心血管，胃肠、胆囊、输尿管和宫腔等方面；从创伤性向非创伤性飞跃。（5）局限性：造影剂价格十分昂贵，不利广泛应用；增强效果受注射剂量和推注时间的影响；增强持续时间有限，不利全面充分观察分析病变情况。2、谐波成像 成像全称为二次谐波显像（Second harmonicv imaning）,利用直径小于10m的气泡通过肺循环，明显增强散射信号。当超声照射到含造影剂的组织，造影剂中气泡在谐振频率附近作大幅度的振动，此时会呈现较强的超声非线性效应。二次谐波的幅度接近基波，通过减法，获得血管内血流的二次谐波显像（接收回声频率比基波高一位）。入射超声频率

38、为f0，则散射信号中不仅含有f0的基波，而且含有nf0的谐波，测量谐波成分（一般n=2），倍频成分）就可以有效地抑制不含造影剂的组织（视为背景噪声）的回声。3、组织频移谐波显像 （Tissne harmonic Imaging THI）可以增强图像的显现力。（1）THI原理： 声波在组织中非线性传播时，产生多倍于发射频率（基波）的信号二次谐波，三次谐波-但声能变弱：THI 采用超宽频带的探头，接收组织通过非线性传播所产生的高频信号及组织细胞的谐波信号，对多频段信号进行实时平行处理，减弱浅层胸壁和肺组织产生的回声，增强较深部心肌组织的回声，改善图像质量，提高信噪比。二、THI应用（a）增强心肌和

39、心内膜显示（b）增强细微病变的显现力（c）增强心腔内声学造影剂回声；（d）增强彩色多普勒信号，肝内血流信号增强效果十分明显；（e）帮助鉴别肝内血管，了解肝内细小血管病变。第四节 彩超质量评价标准 一台高档次的彩超应具备：灵敏度高、宽频带、多振元、声场特性好的探头；全数字化声束处理技术（数字波束聚焦、波束形成及偏转、动态旁瓣压缩、动态口径）；能适配多种用途的探头（经食道多平面探头、直肠探头、阴道探头、术中探头）；可用于全身各脏器检查，具有能量（CDE）图；先进的图像处理功能及图像记录、管理功能及DICOM3.0标准接口。 对于彩色血流图像的质量评价，应从超声工程技术及临床应用实际效果两个方面结合

40、起来评定。其图像质量取决于：空间分辨力细微分辨；速度分辨力对比分辫；动态分辨力对比分辨；灵敏度对低速血流检测；图像均匀性及穿透力；彩色显示效果等方面。一、空间分辨力空间分辨力系指对血管特定点瞬时速度的检测，与采样容积有关。采样容积越小，越能反映特定点细微血流的瞬时真实血流速度。二、速度分辨力速度分辨力系指对血流速度快速变化的对比分辨能力。在检测高速血流时还有低速血流信号，或在高速血流后立即出现低速血流，均可适应其变化得于清晰显像。这与壁滤器的自适应能力有关。三、动态分辨力动态分辨力系指彩色成像的速率帧速率。当彩色显示角度变大，深度增加时，帧频会降低，时间分辨能力变差，便无法观察细小的异常血流。

41、要处理好角度、深度与帧速率的关系。四、敏感度敏感度系指对低速血流检测的能力及瞬时高速血流准确捕捉的能力。现已可检测到直径为0.2mm血管内的血流信号，可测到0.5mm/s的低速血流，并有良好的信噪比。五、图像均匀性均匀性是指全程声扬均匀一致，它与有效声束直径、发射脉冲能量的脉宽有关。在全图像区域图像的细微分辨都均匀一致（近场、中场、远场）以及图像中部及两侧边缘在彩色显示方式有穿透力高质量的二维灰阶图像。穿透力是指彩色血流显像可达到的最大深度。六、彩色显示效果彩色显示效果系指彩色的色强、彩色充盈度、色彩连续性、彩色颗粒粗细、方差显示能力等。其图像效果可下接观察到。招标常用参数动态范围：指超声设备

42、能够显示得最低到最高回声信号的范围。一般3070dB。（仪器可以接收回声信号幅度的变化范围。动态范围大，所显示图象的层次就越丰富。如果太大，图象较朦胧，如果太小，图像颗粒较粗，但边缘锐利，对比度高。）灰阶：回声信号以不同亮度的亮度象素进行显示，灰阶度是把黑白之间的灰度区等分为16，32，64，128或256个灰阶级。 仪器的灰阶度过低或越高都会带来弊端。阵元：阵列式换能器的基本换能单元称为阵元。阵元在电气上有独立的引线，能直接激励而发射超声信号，也能接收回波而输出电信号。振子是由压电材料经高温烧结、电极化处理、打磨、加上电极等一系列加工后形成的压电元件。为了提高各个阵元的性能，常把一个阵元再切

43、割为几个微元（振子）。谐波：谐波是指频率为基波频率发射的中心频率倍数的那些频率成分。超声波在人体组织中传播时会产生谐波成份，专门选取回波中的谐波成份重建图象就是的谐波成像。TGC(时间补偿增益)：TGC(时间补偿增益)：时间增益控制（TGC），超声强度随探测深度的增加而减弱，致使不同深度的发射回波强弱不等，TGC就是对来自不同深度的回声给予不同的增益补偿，也称为灵敏度时间控制(STC)。电影回放：超声仪检查后冻结，能够对检查中止前图象的调阅能力，如电影回放为256帧，那么它能调阅的是256张图象。显示深度：超声仪显示器屏幕显示的检查区域的最大深度。探测深度：超声仪探头发射的超声所能检测的实际深

44、度。一般对于显示深度。系统平台：超声仪在软件架构的一个系统。目前黑白超多采用的是超声专业平台，而我们的F60为windows平台。与计算机中的DOS与windows之间的关系类似。帧频：属于时间分辨率的概念。指仪器每秒钟内可成像的帧数。单位f/s。线密、角度、深度可以影响帧频。帧相关：帧相关处理是指对图像帧与帧之间对应象素灰度的平滑处理,能得到图象柔和、颗粒细密的效果。其目的是加强图像组织的轮廓，提高了图像的视觉锐利度。扫描方式：就是超声仪器所能支持的扫描探头的方式。如凸阵、线阵、相控阵等。显示方式：指系统支持的超声显示的方式。如单B模式，双B模式，M模式等。体位标记：超声医生根据对病人检查的体位而进行检查标记的一个图标