超声类型、超声探头及其应用

超声成像分类及其应用前言图像分析方法声像图分类超声成像原理超声诊断物理基础STEP4STEP3STEP2STEP1超声成像的基本原理超声波的性质发射和接收波长速度定义•发射：电能转换成声能•接收：声能转换成电能软组织》骨与软骨》含气脏器超声波的定义超声波的速度超声波的波长超声波的发射和接收同一介质中，声速恒定，频率与波长成反比λ=c/f超声的频率：20000Hz（20KHz）一、超声诊断的物理基础在声源与观察者作相对运动时，声波密集，频率增高；在背向运动时声波疏散，频率减低，这种引起声波频率变化的现象为多普勒效应。正频移负频移一、超声诊断的物理基础二、超声扫描分类A超（幅度调制型）A型超声仪是最早出现的超声诊断仪，其接收到的回声信号以振幅的形式显示。当声束在人体组织中传播遇到不同声阻抗的临近介质介面时，在该界面上就产生反射（回声），当遇到一个界面，产生一个回声，该回声在示波器的屏幕上以波的形式显示出来。由于人体脏器、组织其正常与异常的物理性质及结构不同，形成相应的超声界面，认识这些界面回声规律，即A型诊断法的诊断基础。20世纪60年代初，A型超声仪已在我国普及，临床应用范围相当广泛。随着电子技术的发展，20世纪70年代开始逐渐被B型超声仪所取代，目前临床已很少使用。B超（辉度调制型）与A型诊断法基本相同，都是应用回声原理进行诊断。但是B型超声是将反射脉冲加载示波管的控制栅极上（而非在示波管的垂直偏板上，如A型），其通过改变阴极—栅极之间的电压来控制示波器上光点的亮度，将不同深度界面反射回来的信息显示为灰阶形式，即亮度模式。1、幅度调制显示改进为辉度调制显示2、探头发射的声束必须进行扫查3、得到的是一系列人体切面声像图M超（运动显示型）M超可以显示为运动模式的轨迹。M型超声的探头是固定在探测点上的。在垂直深度扫描线上出现的光点，是同一探测点超声束穿过体内各层组织界面的反射波脉冲所形成的。如果某组织的界面是运动的，则相对应的光点会上下移动。类似B型诊断法原理。M型仪是在水平偏转板上加入一对慢扫描锯齿波，使回声光点沿水平方向扫描，代表时间。保留原来垂直方向的深度扫描线。探头位置的固定，心脏有规律地收缩和舒张，心脏各层组织和探头的距离便产生节律性的改变。随着水平方向的慢扫描，便把心脏各层组织的回声展开成曲线。彩超（多普勒超声法）彩超超声波又称多普勒超声法（D超），它可通过获取血流方向、速率及血流动力学资料，经过分析、计算，诊断出心脏和血管的病变，也可间接了解某些组织的供血情况。血流相对于声源的运动。即脉冲超声波在人体中以恒定的速度c向血流运动，而血流又以某一速度V相对于超声波运动（相向或同相）从而由探头接受回声信息，接受回波的频率与发射超声频率有一偏移，经信号处理可以检出Doppler频移。机理：以波幅变化反映回声情况特点：一维波形图，不直观用途：鉴别液、实性包块，测距以波幅的高低代表界面反射信号的强弱，可探测脏器径线及鉴别病变的物理特性。由于其过分粗略，目前已基本淘汰。浅深弱反射回声强A超(Amplitudemode_幅度调制型)二、超声扫描分类机理：以单声束取样，获得活动界面回声，再以慢扫描方式展开，以亮度反映回声的强弱，垂直方向表示检测深度，水平方向表示时间（心脏的活动时相），显示心脏各层结构相对体表的相对距离随时间的变化曲线，反映心脏一维空间组织结构的运动情况，所以称为M型(motionmode)。特点：一维－时间运动曲线图用途：分析心脏和大血管的运动幅度，主要应用于心脏领域：心脏的检查，包括检查心腔大小，室间隔厚度，心脏瓣膜的形态与活动度以及心内肿瘤等。M超(Time-motionmode_运动显示型)二、超声扫描分类B型超声所显示的是人体组织或脏器的二维超声断层图(或称剖面图)，对于运动脏器，还可实现实时动态显示。机理：不同的光点反映回声变化，用切面显示正常组织与异常组织特点：二维断面图像，灰阶/彩阶实时显示，直观用途：及其广泛与A型不同之处：1、幅度调制显示改进为亮度调制显示2、探头发射的声束必须进行扫查3、得到的是一系列人体切面声像图本质为二维超声B超(Brightnessmode_为辉度调制型)二、超声扫描分类B超应用范围1.胆，胆结石、胆囊炎、胆道肿瘤、胆道蛔虫病、阻塞性黄疸。2.肝脏检查。3.妇科检查，如检查女性盆腔及其附件、膀胱等脏器，男性可以检查膀胱。4.孕期检查，既能对胎盘定位、羊水测量，又能对单胎多胎、胎儿发育情况及有否畸形和葡萄胎等作出早期诊断。5.眼部B超，检查的疾病最主要的是玻璃体，如玻璃体液化，玻璃体出血，玻璃体异物，玻璃体膜增生与后脱离，另外对视网膜脱离，视神经的损伤，及异物有否穿透眼球后层都是不错的检查手段。二、超声扫描分类A、B超成像对比二、超声扫描分类又称P型显示，它可视为一种持殊的B型显示，超声换能器置于圆周的中心，径向旋转扫查线与显示器上的径向扫描线作同步的旋转。主要适用于对肛门、直肠内肿瘤、食道癌及子宫颈癌的检查，亦可用于对尿道、膀胱的检查。P型超声诊断仪所使用的探头称为径向扫描探头，如尿道探头，直肠探头都属于径向扫描探头。扫描时探头置于体腔内，如食道、胃或直肠等。P型超声二、超声扫描分类超声波束能进行X、Y两个方向扫描（平面），采用亮度调节。C型距离选通（平面深度位置）是一个常数（固定深度）。F型则是一个变量。C型、F型超声二、超声扫描分类D型超声(超声多普勒法)二、超声扫描分类机理：利用Doppler原理对心血管内血流进行探测分析。频谱多普勒（PW+CW）：以频谱曲线显示，检测血流动力学参数。彩色多普勒血流显像（CDFI）：彩色编码实时显示血流方向、速度及血流性质CW(连续多普勒)正常肾彩色多普勒血流显示二、超声扫描分类利用声波的多普勒效应，以频谱的方式显示多普勒频移，多与B型诊断法结合，在B型图像上进行多普勒采样。当频移为正时，以正向波表示，而负向波则表示负频移。临床多用于检测心脏及血管的血流动力学状态，尤其是先天性心脏病和瓣膜病的分流及返流情况，有较大的诊断价值。PW超(pulsewaveform_脉冲多普勒)二、超声扫描分类彩色多普勒血流显像（CDFI）二尖瓣血流二、超声扫描分类三维超声成像系统的基本原理是将连续采集到的动态二维切面图像经过计算机的一系列处理，并按照一定顺序排列重新组成组织器官的三维图像。三维成像过程主要包括：原始图像的采集与处理；三维图像的重建与显示；三维图像的分割与理解；图像三维的显示。原始图像的采集是三维成像的第一步，也是最关键的一步。将立体图象以投影图或透视图表现在平面上的显示方式，可从各个角度来观察该立体目标。三维(three-dimensionalultrasoundimaging)二、超声扫描分类超声扫描分类三维(three-dimensionalultrasoundimaging)REAL-3D(机械扇扫）三维超声（自由臂）超声扫描分类超声诊断仪的类型二、超声扫描分类三、超声探头分类及工作原理超声探头的工作原理超声诊断仪是通过探头产生入射超声波（发射波）和接收反射超声波（回波）的，它是诊断设备的重要部件。而超声探头的任务是就是将电信号变换为超声波信号或相反地将超声波信号变换为电信号。探头可以发射和接收超声，进行电声、信号转换，能够将由主机送来的电信号转变为高频振荡的超声信号，又能将从组织脏器反射回来的超声信号转变为电信号而显示于主机的显示器上。超声探头就是利用这一工作原理制成。探头内的部分的晶片，在通电状态下，它能产生弹性形变，从而产生超声声波；相反情况下，当超声声波通过晶片时，又能引起它产生弹性形变，继而引起电压的变化，最后通过信号处理板对相应电信号变化的处理来完成被探测物的图像探查。这一处理过程称之为压电效应（正、逆压电效应）。三、超声探头分类及工作原理超声探头的工作原理正压电效应在晶体的一定方向上，加上机械力使其发生形变，晶体的两个受力面上，会产生符号相反的电荷；形变方向相反，电荷的极性随之变换，电荷密度同外施机械力成正比，这种因机械力作用而激起表面电荷的效应，称为正压电效应。如图所示：三、超声探头分类及工作原理超声探头的工作原理逆压电效应在晶体的表面沿着电场方向施加电压，在电场作用下引起晶体的几何形状发生改变；电压方向改变，应变方向亦随之改变，形变与电场电压成比例，这种因电场作用而诱发的形变效应，称为逆压电效应。如下页图所示：三、超声探头分类及工作原理①晶片②声透镜③匹配层④吸声块⑤支撑架⑥声头外壳探头组成探头组件是通过插头与B超机连接的，而插头的连接由里面的插针与B超机的插座相连接的，常见的插针数量有：24P、96P、156P、260P等等。固定旋钮插针插头声透镜匹配层晶片吸声块支撑架超声探头分类方式：①按诊断部位分类：有眼科探头、心脏探头、腹部探头、颅脑探头、腔内探头和儿童探头等之分；②按应用方式分类:有体外探头、体内探头、穿刺活检探头之分;③按探头中换能器所用振元数目分类：有单元探头和多元探头之分;④按波束控制方式分类:则有线扫探头、相控阵探头、机械扇扫探头和方阵探头等;⑤按探头的几何形状分类:用在不同诊则有矩形探头、柱断部位的各形探头、弧形探类超声探头(又称凸形)、圆形探头等。⑥按工作原理分：脉冲回波探头、多普勒式探头。三、超声探头分类及工作原理探头的发射频率是探头最重要的特性参数之一，超声诊断中常根据不同的受检对象和部位选择不同的探头，如2MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz等，探头的发射频率是由晶体的厚度决定的。而晶片形状则确定了声束的形状和声场分布等重要特性。机械扇扫探头：全称机械扇形扫描探头，早期通用于腹部和心脏超声检查，现几乎仅用于眼科A/B超。平面线阵：在凸阵出现之前，是腹部检查的主力，频率大多为3.5MHz；凸阵出现并成为腹部检查主力后，主要用于小器官和表浅组织检查，频率一般在5MHz~7.5MHz（甚至9MHz）。凸阵：凸阵的大R（晶片曲率半径）通常在30mm以上，用于腹部检查；小R（10~20mm，医生们多称微凸）用于心脏检查。相控阵：用于彩超中作心血管彩色血流成像，因该图像是镶嵌(叠加)在解剖结构的灰阶图像上的，故黑白、彩色图像及多普勒频谱是利用该同一探头的不同工作模式获得。三、超声探头分类及工作原理凸阵3.5MHz线阵3.5MHz相控阵3.0MHz腔内6.5MHz常用的探头分类三、超声探头分类及工作原理凸阵探头线阵探头术中探头穿刺探头相控阵探头腔内探头三、超声探头分类及工作原理基本的探头比较三、超声探头分类及工作原理探头类型探头面接触面近场视野远场视野成像特点主要优点线阵平面大大小矩形价格便宜凸阵凸面小小大扇形应用广泛环阵凸面小小大扇形层厚伪像少相控阵平面最小最小大扇形适合心脏线扫扇扫弧扫声束的扫查及不同探头形成的声像图三、超声探头分类及工作原理常见探头规格三、超声探头分类及工作原理常见的探头规格有：R40、R50、R60、R10、R13、R20、L40、L60等。这里面：R表示探头扫描方式为凸阵扫描，也有用C表示；后面的数字表示扫描的曲率半径；L表示探头扫描方式为线阵扫描；后面的数字表示扫描的宽度。例如：R60表示此探头为凸阵探头，扫描曲率半径为60mm。探头选择三、超声探头分类及工作原理使用部位探头选择腹部凸阵探头小器官高频线阵心脏微凸阵探头血管线阵探头产科凸阵探头外科线阵探头儿科凸阵探头胎儿线阵探头腔内腔内探头B超生产厂家——国外厂家GE(通用)HITACHI(日立)MEDISON(麦迪逊)TOSHIBA(东芝)SIEMENS（西门子）ALOKA(阿诺卡)SHIMADZU(日本岛津）HONDEX(海马）ESAOTE(意大利百胜）PHILIPS（飞利浦）三、超声探头分类及工作原理三、超声探头分类及工作原理三、超声探头分类及工作原理B超生产厂家——国内厂家迈瑞海鹰恩普开立汕超美科凯信理邦祥生先锋索尼克天惠华威尔德旭康创新三、超声探头分类及工作原理三、超声探头分类及工作原理三、超声探头分类及工作原理三、超声探头分类及工作原理三、超声探头分类及工作原理单轴声束的声照射入人体数字扫描