超声成像的基本要求

一、超声成像的分类

  超声声像图按其成像速度的不同,可分为实时成像、静态成像和准实时成像。

1.实时成像是指扫描成像速度达到每秒24帧以上的超声显像系统,可用于实时观察显示与记录各种静态和活动脏器的情况,如心脏血管的搏动、胎动、胎心以及血液流动等。目前绝大多数超声显像设备都具有实时成像功能,可观察较小病灶与周围组织结构、脏器之间的空间关系。

2.静态成像 是指成像速度在每秒几帧以下的超声显像系统,只能显示脏器的静态解剖图像,不能用于活动脏器的观察和记录。

3.准实时成像 介于实时成像与静态成像之间,其成像速度在每秒几帧至23 帧范围,可用于观察一些脏器的活动情况,但显示不连续。

成像方式影响到超声声像图的连续显示,无论实时成像,、准实时成像,还是静态成像,在图像处理时都需要插入声像帧数,以便使显示的图像没有闪烁感。

二、声 束 聚 焦

1.声東聚焦的定义 声東在空间中的分布可分为近程区和远程区。在非聚焦的声束系统中,声束的分布不受外部条件的影响而改变,近程区声束宽度与发射声波的晶片直径接近,远程区声束由于自身扩散而增宽,因此,在非聚焦的声束系统中,声束直径均在晶片直径以上,因此其空间分辨力无法提高。

为了提高超声的侧向和横向分辨力,进而提高诊断的有效性,往往要通过外部条件对声束的分布加以限制,使得焦区的声束变窄,这种方法就是声束聚焦。在整个超声探测过程中,声束聚焦在诊断方面作用很大,超声的发射和接收都可以具有聚焦功能。

2.声東聚焦的分类，产生超声聚焦的方法有非电子和电子两大类。

(1)非电子聚焦:可分为声透镜聚焦、声反射镜聚焦和压电材料凹面聚焦,焦点位置固定，主要用来提高横向分辨力。

(2)电子聚焦:多振子通过相位控制实现聚焦,主要改善纵向分辨力,焦点位置可变,可采用分段式聚焦或折线式聚焦。

单晶片探头多采用声透镜或凹面聚焦方式,用于手动接触式扫描，焦点位置固定，可采用不同焦距的探头来完成不同深度的超声扫描。多晶片探头在探头的短轴当向上采用声头经聚焦，焦区固定；在探头的常州方向上采用电子聚焦方式，通常以5mm 左右作一次电子聚焦,焦区远近可调,以保证较高的扫描精度。

三、对数放大器及功能

  超声的反射和散射都可以形成回声,也可以经过多次的透射和反射形成回声,因此,超声回声的振幅类别特别大,最大可达10⁶倍以上。为了使强弱回声信号都能清楚地、不失真地识别和显示、需要超声显像系统的动态响应范围要达到80~120dB,要对这么大范围的信号进行有效地响应,线性系统是难以实现的,通常是利用对数放大器来完成。

它可以实现三种功能:①对强信号进行压缩以保证信号的失真度小;②对弱信号进行有效地放大以保证信号不丢失;③对声的抑制以保证系统具有较高的信噪比。

四、时间增益补偿/深度增益补偿调节

  由于生物组织对超声的衰减作用,相同的病变在不同深度的回声表现出现差异,为了对不同深度的相同病变仍能获得相近的声像图表示,可以通过GC/DGC来进行回声信号强度的补偿。

时间增益补偿(TCC)/深度增益补偿(DGC)调节是通过非线性放大来实现的,分为折线式调节和曲线式调节两种。折线式调节是每隔2cm或2.5cm改变一次增益,其特点是使用简单方便:曲线式调节是将整个补偿区分成近区和远区两部分,两区分别采用不同的增益曲线,分界点固定或可调,其特点是可实现定量调节,并可将调节后的声像图回放以便比较。但应注意,使用使用IGC/DCC功能就失去了生物组织对超声衰减的信号表现,在临床检查中要特别加以注意。

五、数字扫描转换

  数字扫描转换(DSC)是关于信号显示的一种技术。声像图先经过模/数转换,形成数字信号,按照规定好的地址送入存储器。当需要显示该信号的时候,根据不同制式的显示设备,采用数字扫描转换技术,将事先处理好的数字信号经过数/模转换,形成模拟信号,然后正确地在屏幕上显示出来。通过数字扫描转换,可以将声像信号数字化,以便进行信号的各种后处理,提高声像图的分辨力。

六、后 处 理

  超声后处理是指根据诊断需要,对数字化声像图所采取的不同的变换方式。其目的是通过改变声像图的输出表现,使变换后的声像图更利于诊断分析。常用的声像图变换有以下7种方式。

1.线性处理 把信息量x按放大倍数k处理得到一个新信号。声像图的输出与输入成正比,表示整个声像图信号都按一定的比例进行放大或缩小。此处理不能满足特殊部分清晰度诊断的要求。

2.对数处理 原始数据x取对数 l 按照一定的放大得到一个新信号。声像图的输出与输人成对数关系。由于对数函数的特性,对不同声像图信号的处理是有差异的,可以提升弱信号并抑制强信号,把弱信号区域进行放大,常用于弱信号的表现。8L:DL3.指数处理 声像图的输出与输入成指数关系,与对数函数的特性相反,指数处理可以加强强信号并抑制弱信号,对强信号进行处理。9Z/LL/VZOZ4.S形曲线处理 声像图的输出与输入成S形非线性关系。其转换函数对强、弱信号都进行

抑制,但对中间信号进行提升,这种提升可以近似是线性的关系,即强、弱信号抑制,中等信号放大。5.反S形曲线处理 声像图的输出与输人成反S形非线性关系。与S形处理相反,该转换函数对强、弱信号都进行强化,但对中间信号进行抑制。

6.窗口提升处理选择全部声像图信号的一部分进行提升处理,其余的信号不受影响,常用于提升强化某一范围的信号。

7.窗口抑制处理 与窗口提升处理方式类似,对一部分的信号进行处理,用于加强抑制某-范围的信号。

目前几乎所有的超声设备都具有后处理功能,在临床检查中要灵活地运用这些后处理功能,以提高诊断准确性。

七、灰 阶 处 理

  灰阶处理是用于声像图显示的转换方式,以不同的亮度级别来对应回声的振幅强弱,将信号的强弱变换成声像图的亮暗程度。

显然,灰阶数越大,系统能够区别振幅变化的能力就越强。灰阶数是由超声系统规定的位数所决定的,呈2的指数关系。如4位可显示16层灰阶,6位可显示64层灰阶,8位可显示256层灰阶。灰阶处理的能力由系统位数决定,位数越大,灰阶处理能力越强,声像图的层次越丰富在声像图的显示中可以根据需要进行调节。