B超原理簡介

　　B超檢查被人們所熟知，但是大家知道B超原理簡介嗎?下面由學習啦小編為大家整理的關于B超原理的內(nèi)容，希望大家喜歡!

　　什么是超聲波

　　大家知道人耳能聽到的聲音頻率為20Hz----20KHz,低于20Hz的聲波為次聲波,人耳是聽不到的,高于20KHz的聲波為超聲波,人耳也是聽不見的。

　　超聲波之所以被廣泛用于醫(yī)療領域是因為他有許多奇妙的特點

　　1.由于超聲波頻率高、波長短,他可以像光那樣沿直線傳播,使得我們有可能向某已確定方向上發(fā)射超聲波,

　　2.聲波是縱波,可以順利地在人體組織里傳播。

　　3. 超聲波遇到不同的介質(zhì)交接面時會產(chǎn)生反射波,這些特點構成了今天超聲儀器在醫(yī)學領域廣泛應用的基礎。

　　B超原理簡介

　　B超成像的基本原理就是：向人體發(fā)射一組超聲波,按一定的方向進行掃描。根據(jù)監(jiān)測其回聲的延遲時間,強弱就可以判斷臟器的距離及性質(zhì)。經(jīng)過電子電路和計算機的處理, 形成了我們今天的B超圖像。B超的關鍵部件就是我們所說的超聲探頭 (probe),其內(nèi)部有一組超聲換能器,是由一組具有壓電效應的特殊晶體制成。這種壓電晶體具有特殊的性質(zhì),就是在晶體特定方向上加上電壓,晶體會發(fā)生形變,反過來當晶體發(fā)生形變時,對應方向上就會產(chǎn)生電壓,實現(xiàn)了電信號與超聲波的轉(zhuǎn)換。

　　一般的B超工作過程為： 當探頭獲得激勵脈沖后發(fā)射超聲波, (同時探頭受聚焦延遲電路控制,實現(xiàn)聲波的聲學聚焦。) 然后經(jīng)過一段時間延遲后再由探頭接受反射回的回聲信號,探頭接收回來的回聲信號經(jīng)過濾波,對數(shù)放大等信號處理。然后由DSC電路進行數(shù)字變換形成數(shù)字信號,在CPU控制下進一步進行圖像處理, 再同圖表形成電路和測量電路一起合成視頻信號送給顯示器形成我們所熟悉的B超圖像,也稱二維黑白超聲圖像。

　　以上我們談到了黑白B超,再讓我們談談彩色B超,即”彩超”。其實彩超并不是看到了人體組織的真正的顏色,而是在黑白B超圖像基礎上加上以多普勒效應原理為基礎的偽彩而形成的。那么何謂多普勒效應呢,當我們站在火車站臺上聽有遠處開來的火車笛叫聲會比遠離我們的火車笛叫聲音調(diào)要高,也就是說對于靜止的觀測者來說,向著觀測者運動物體發(fā)出的聲波頻率會升高,相反頻率會降低,這就是著名的多普勒效應?，F(xiàn)代醫(yī)用超聲就是利用了這一效應,當超聲波碰到流向遠離探頭液體時回聲頻率會降低,流向探頭的液體會使探頭接收的回聲信號頻率升高。利用計算機偽彩技術加以描述,使我們能判定超聲圖像中流動液體的方向及流速的大小和性質(zhì),并將此疊加在二維黑白超聲圖像上,形成了我們今天見到的彩超圖像。 有以下性能指標可以大致判定一臺超聲性能的好壞。

　　一.黑白超聲：

　　1. 灰 階： 早期機器在16—64灰階,現(xiàn)代機器多在256灰階。(實時灰階造影結果顯示可明顯提高腫瘤的定性診斷 率。彩超造影可以提高肝占位性病變的血流檢出率,有助于診斷;實時灰階造影不僅可對肝占位性病變作出定性診斷,還能提高病灶的檢出率。故灰階超聲造影較彩超造影更為重要。)

　　2. 分 辨 率： 要用專用模塊檢測,由經(jīng)驗的超聲醫(yī)生用肉眼也可以判斷。

　　3. 功 能： 有 M型,多普勒功能,多種測量能力(距離,面積,周長,體積),多幅圖像存儲,多段 STC自由控制,動態(tài)聚焦,可配寬頻探頭,由變頻功能。

　　4. 探 頭： 可配多種探頭能力,如：心臟、腹部、凸陣、相控、陰道探頭、直腸探頭、 食道探頭 、穿刺探頭、術中探頭、高頻探頭等等。

　　5. 圖像處理：黑白翻轉(zhuǎn),圖像邊緣處理,平滑處理, γ修正等.

　　6. 主要黑白B超廠家有: 我國深圳邁瑞，汕頭超聲研究所,海鷹廠,四川綿陽;德國西門子,美國GE,荷蘭ph,日本東芝,日本阿洛卡,日本島津,日本福田電子等。

　　二. 彩超:

　　1. 圖象質(zhì)量： 優(yōu)良的二維黑白圖象,彩色圖象顏色均勻,無小方塊感覺。

　　2. 全數(shù)字化寬頻技術: 指超聲發(fā)射;接收;延遲等全部數(shù)字化。

　　3. 具有二次諧波技術: 利用造影劑增強血管現(xiàn)影效果。

　　4. 三維血管造影技術： 利用計算機進行三位重建。

　　5. 豐富的計算功能: 產(chǎn)科軟件包(BPD,CRL,FL,HC,AC,GS,CI,APD, BD.) 心臟軟件包. 泌尿軟件包。 主要生產(chǎn)廠家:我國的深圳安科公司,沈陽東大阿爾派,德國西門子,美國HP,GE,ATL,百勝,阿克松,日本東芝,阿洛卡,韓國麥迪遜等。

　　B超領域的新技術：

　　1.超聲內(nèi)窺鏡：這是B超技術與內(nèi)窺鏡技術的結合,通俗地講就是制作一條細長的B超探頭借助現(xiàn)代內(nèi)窺鏡技術進行內(nèi)臟超近距離B超檢查,可以更加細致地觀察。 目前有經(jīng)食道心臟超聲,經(jīng)胃/十二指腸內(nèi)窺鏡超聲,腹腔鏡超聲等。

　　2.超 聲 CT ：在二維超聲圖象上移動超聲焦點,對局部臟器進行放大,實施細微觀察。它的應用局限性是所觀察器官與周圍器官解剖位置不清析。此技術由西門子公司率先開發(fā)。

　　3.三 維 超 聲： 用專用探頭對臟器進行容積式掃描,然后利用計算機進行三位重建,獲得三維圖象。

　　4.四 維 超 聲： 實際上此種技術是在三維超聲基礎上加上時間參數(shù),形成三維立體電影回放圖象。

　　5.血 管 內(nèi) 超 聲：有一種直徑只有幾個毫米的特制超聲探頭,利用介入技術將探頭插入血管內(nèi),對血管內(nèi)情況進行仔細觀察,為介入治療提供可靠的依據(jù)。

　　6. 手提式彩色超聲：隨著現(xiàn)代電子技術的發(fā)展,使彩超這種復雜的電子儀器小型化了,在保證主要功能的前提下出現(xiàn)了手提式彩超。這種彩超主要應用于術中或集診急救,另外在軍隊野外作戰(zhàn)也廣范用途。

　　B超原理

　　1.B型超聲儀的工作原理 B型超聲儀的工作原理與A型儀基本相同。它是由主控電路、發(fā)射電路、接收電路(高頻信號放大器、視頻信號放大器)、掃描發(fā)生器、圖像顯示器(電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏)和換能器構成的。

　　主控電路又稱同步觸發(fā)信號發(fā)生器，它周期地產(chǎn)生同步觸發(fā)脈沖信號，分別觸發(fā)發(fā)射電路和掃描發(fā)生器中的時基掃描電路。超聲脈沖發(fā)射的重復頻率是由它控制的，通常同步觸發(fā)信號的重復頻率就是超聲脈沖發(fā)射的重復頻率。 發(fā)射電路在受同步信號觸發(fā)時，產(chǎn)生高頻電脈沖激勵換能器。

　　接收電路接收由人體受檢組織反射的超聲信息，有以下幾個主要過程：

　?、賹Ω哳l超聲信號放大和對數(shù)壓縮;

　　②對高頻超聲信號檢波，轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l信號;

　?、蹖σ曨l信號進行放大;

　?、馨逊糯罅说囊曨l信號顯示在顯示器上。

　　換能器將回波信號轉(zhuǎn)換成高頻電信號后，被檢波器檢出的視頻包絡信號要經(jīng)過視頻信號放大器放大和處理，然后加到顯示器的柵極進行亮度調(diào)制。

　　掃描發(fā)生器產(chǎn)生掃描電壓，使電子束按一定的規(guī)律掃描，在顯示器上顯示出切面圖像。

　　超聲回波信號的顯示是通過顯示器件來實現(xiàn)的，常見的顯示器是陰極射線管(CRT)。陰極射線管有靜電式(示波管)和磁偏轉(zhuǎn)式(顯像管)兩種，兩者的基本結構相同，主要區(qū)別是前者采用電場偏轉(zhuǎn)，而后者采用磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。 電子板的作用是發(fā)射高速且很細的電子束。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的作用是控制電子束，使其隨外加電壓的變化而偏轉(zhuǎn)。

　　A型和B型超聲儀工作原理的主要不同點是：

　?、貰型將A型的幅度調(diào)制顯示改為輝度調(diào)制顯示，它將放大后的回聲脈沖電信號送到顯示器的陰極(或控制柵上)，使顯示的亮度隨信號大小變化;

　　②B型的時基深度掃描一般加在顯示器的垂直方向，聲束必須掃描，和顯示器水平方向上的位移掃描相應，以構成一幅切面顯示圖。因此，B型儀器也稱為切面顯像儀或二維顯像儀。

　　2.B型超聲的特別與限度

　　B型(brightnessmodulationmode)超聲，為輝度調(diào)制型，其原理與A型相同，其不同點有三：

　　①它將回聲脈沖電信號放大后送到顯示器的陰極，使顯示的亮度隨信號的大小而變化;

　?、贐型超聲發(fā)射的聲束必經(jīng)掃描，加在顯示器垂直方向的時基掃描與聲束同步，以構成一幅二維切面聲像圖;

　?、坩t(yī)生根據(jù)聲像圖所得之人體信息診斷疾病，而不是像A型超聲那樣根據(jù)波型所反映的人體信息診病。

　　B型超聲具有如下特點：它將從人體反射回來的回波信號以光點形式組成切面圖像。此種圖像與人體的解剖結構極其相似，故能直觀地顯示臟器的大小、形態(tài)、內(nèi)部結構，并可將實質(zhì)性、液性或含氣性組織區(qū)分開來。

　　超聲的傳播速度快，成像速度快，每次掃描即產(chǎn)生一幅圖像，快速地重復掃描。產(chǎn)生眾多的圖像組合起來便構成了實時動態(tài)圖像。因而能夠?qū)崟r地觀察心臟的運動功能、胎心搏動，以及胃腸蠕動等。

　　由于人體內(nèi)組織的密謀不同，相鄰兩種組織的聲阻抗也不同，當聲阻抗差達千分之一時，兩組織界面便會產(chǎn)生回聲反射，從而將兩組織區(qū)分開來。超聲對軟組織的這種分辨力是X射線的100倍以上。

　　此外，B型超聲尚具操作簡便，價格便宜、無損傷無痛苦，適用范圍廣等特點，因而已被廣大患者和臨床醫(yī)師所接受。

　　B型超聲也還存在下述問題：

　　①顯示的是二維切面圖像，對臟器和病灶的空間構形和空間位置不能清晰顯示;

　?、谟捎谇忻娣秶吞讲樯疃扔邢?，尤其扇掃時聲穿較小，對病變所在臟器或組織的毗鄰結構顯示不清;

　?、蹖^度肥胖病人，含氣空腔(胃、腸)和含氣組織(肺)以及骨骼等顯示極差，影響顯像效果。

　　超原理及維修檢測方法

　　超聲診斷具有無侵襲，不影響人體，適應性廣等優(yōu)點，目前它已成為臨床診斷上不可缺少的手段，特別是以超聲圖像技術為中心的B型超聲系統(tǒng)已成為普遍使用的醫(yī)學檢查手段，在臨床各個領域中的應用已趨廣泛，它作為一種主要的診療手段，顯示其在各類疾病的應用價值，超聲技術的迅速發(fā)展，由于B超系統(tǒng)結構復雜故障頻繁，設備引進時多數(shù)沒有維修手冊，給設備維修帶來了很大困難，本文通過了解B超儀的工作原理，詳細分析系統(tǒng)基本結構和信號流程，還能夠判斷故障點并予以排除。

　　超聲系統(tǒng)的結構與原理分析

　　目前常用的B超系統(tǒng)的掃描方式可分為線陣掃描和相控扇掃兩種。線陣掃描B超系統(tǒng)的基本原理是將若干組超聲換能器依直線排列，由控制系統(tǒng)控制，連續(xù)依次激勵各組換能器，形成掃描波束。同時，換能器接收回波信號。當前一組換能器完全接收回波后，下一相鄰組換能器，才開始工作。同時，采用相控技術進行波束聚焦，使得回波信號得到增強，并將其送到信號處理系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)再將回波信號根據(jù)需要進行處理后，變成視頻信號輸出，供給顯示器，圖像記錄儀進行記錄，相控扇掃B超系統(tǒng)的原理與線陣掃描B超系統(tǒng)的原理相同，不同之處只是換能器的掃描控制方式。相控扇掃是利用控制器，按特定的時差規(guī)律順序，使換能器被等級差時間延遲的激勵脈沖激發(fā)發(fā)射超聲波，通過不同相位超聲波的功率疊加，形成特定角度的波束，改變各換能器的發(fā)射相位差，可以使波束角度改變，形成扇掃波束。下面就以相控陣超聲系統(tǒng)為例，分析B型超聲系統(tǒng)的主要結構和原理;可分為兩大部分，即控制系統(tǒng)部分和成像系統(tǒng)部分。控制器系統(tǒng)部分是整個系統(tǒng)控制中心，它接受操作者的控制命令。成像系統(tǒng)又由掃描器子系統(tǒng)和掃描轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)兩部分組成，在掃描器子系統(tǒng)分配器單元及前端處理器單元能根據(jù)需要選擇相應的探頭，對探頭發(fā)送激勵電壓，并且接受相應的回波信號，延時電路是掃描器的心臟部分，它分成粗延時和細延時兩部分，提供發(fā)射和接收時聚焦和相控所需要的延時，圖像檢測電路和多普勒檢測電路包括二維M方式下成像所需要的所有濾波和檢測電路，以及對多普勒信號和血流信號進行檢測處理，產(chǎn)生的超聲回波合成信號供給掃描轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)進行進一步處理。TGC電路產(chǎn)生對應于TGC前控制面版上設定的電壓并為延時電路提供時鐘信號。掃描器通過RS232與其他子系統(tǒng)通訊。

　　掃描轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)由以下部分組成：

　　(1)掃描器I/O接口電路;

　　(2)多普勒處理器單元;

　　(3)彩色血流處理器電路對從掃描器I/O電路接收到的數(shù)字化血流信號進行檢測，然后把血流信號和二維信號疊加在一起;

　　(4)M方式、生理頻譜電路把M方式生理信號、多普勒等數(shù)字信號，根據(jù)需要進行處理后，送人視頻I/O接口板;

　　(5)坐標變換電路利用特定的算法將聲數(shù)據(jù)的報坐標信號變換成光輸出的直角坐標信號;

　　(6)圖像存儲器單元用于存儲圖像信號，供給視頻輸入輸出電路;

　　(7)圖像處理單元;

　　(8)視頻輸入/輸出電路將各種圖像、字符、信號合成輸出到彩色監(jiān)視器供操作者觀察，同時向視頻打印機和錄像機提供視頻信號。

　　B型超聲診斷儀(簡稱B超)是在A超基礎上發(fā)展起來的，它的工作原理與A超基本相同，也是利用脈沖回波成像技術。因此它的基本構成也是由探頭、發(fā)射電路、接收電路和顯示系統(tǒng)組成。

　　所不同的是：

　?、貰超將A超的幅度調(diào)制顯示改為亮度調(diào)制顯示;

　?、贐超的時基深度掃描時加在顯示器垂直方向上，并使聲束掃查受檢體的過程與在顯示器水平方向上的位移掃描相對應;

　　③在回波信號處理與圖象處理各環(huán)節(jié)上，大部分的B超都應用了專門的數(shù)字計算機控制數(shù)字信號的存儲與處理以及整個成像系統(tǒng)的運行，使圖象質(zhì)量大為提高。 從1952年用B型超聲成像儀對肝臟標本顯像以來，經(jīng)過10年的不斷發(fā)展，第一代單探頭慢掃描B型斷層顯像儀在臨床上開始應用。70年代又相繼出現(xiàn)了第二代快速機械掃描和高速實時多探頭電子掃描超聲斷層顯像儀。80年代，以計算機圖像處理為主導的自動化、定量化程度更高的第四代超聲顯像儀步入了應用階段。當前超聲診斷正向著專門化、智能化發(fā)展。

　　B超的應用范圍

　　B型實時成像儀用于診斷的依據(jù)是斷層圖像的特征，主要由圖像形態(tài)、輝度、內(nèi)部結構、邊界回聲、回聲總體、臟器后方情況以及周圍組織表現(xiàn)等，它在臨床醫(yī)學方面應用十分廣泛。

　　1.在婦產(chǎn)科中的探測

　　可以顯示胎頭、胎體、胎位、胎心、胎盤、宮外孕、死胎、葡萄胎、無腦兒、盆腔腫塊等，也可以根據(jù)胎頭的大小估計妊娠周數(shù)。

　　2.人體內(nèi)部臟器的輪廓及其內(nèi)部結構的探測

　　如肝、膽、脾、腎、胰和膀胱等外形及其內(nèi)部結構;區(qū)分腫塊的性質(zhì)，如浸潤性病變往往無邊界回聲或邊緣不氣，若腫塊有膜時其邊界有回聲且顯示平滑;也可顯示動態(tài)器官，如心臟瓣膜的運動情況等。

　　3.表淺器官內(nèi)布組織探測

　　如眼睛、甲狀腺、乳房等內(nèi)部結構的探查和線度的測量