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彩超的发展史(一)
来源: | 作者:卓一彩超维修行政部 | 发布时间: 2022-11-28 | 2611 次浏览 | 分享到:

超声发展和原理

一、超声诊断学 

       现代科技(电子技术、计算机科学等)与声学原理相结合应用于临床医学诊断即为超声诊断学。

二、超声发展史 

       A型:超声示波诊断法——幅度调制型,以波形显示界面回波。纵轴为回波幅度,横轴为超声波传播深度。属一维显示,反应不同深度界面的反射强度,于1958年应用于临床。 

       M 型:超声光点扫描法——M型超声心动图。纵轴为界面运动幅度,横轴为时间,曲线灰度代表界面反射强度。属一维显示,反应界面随时间的运动曲线,1961年应用于临床。 

       B型:超声显像诊断法——辉度调制型。即以光点的形式显示二维切面图形。仪器结构复杂,主要部件有探头、发射电路、接收电路、扫描电路、主控电路、显示器。20世纪70年代初应用于临床,70年代中后期采用了灰阶及DSC技术,实时超声图像质量大大改善,于80年代迅速发展并普及,90年代后期进入全数字化时代。 

       DSC:数字扫描转换器,主体是图像存储器,使数字信号转变成标准电视扫描制式的模拟信号,显示为稳定的二维图像。 

       D型:超声频移诊断法——Doppler频谱、 CDFI、CDE、DTI等,1983年日本Aloka公司研制出世界 上第一台彩超,并首先规定朝向探头与背向探头的血流分别以红色及蓝色显示。20世纪90年 代彩超迅速普及,90年代后期进入全数字化时代。 

       三维超声:20世纪90年代开始应用于临床。 

三、超声诊断的优点、局限性及临床应用 

1、超声与普通X-CT等影像技术相比有以下优点

       (1)无放射性,无创伤,价廉,方便快捷,可反复检查 

       (2)直观实时显示检查器官与病灶的切面图像 

       (3)对活动脏器(如心脏)能实时动态显示其切面图像,便于观察。 

       (4)能发挥管腔造影功能,而无需任何造影剂 

       (5)对软组织内的病灶有良好的分辨力,能清晰显示实质性器官中2—3mm的囊性或实质性病灶。   

2、超声诊断的局限性 

        超声对骨与含气性器官透射率太低,故目前超声对骨关节、颅脑、肺、胃肠道疾病的诊断受到限制。   

3、超声诊断的临床应用 

       (1)腹部脏器的器质性病变与腹部包块。 

       (2)妇科疾病与盆腔包块。 

       (3)生理产科、病理产科、胎儿畸形检测。 

       (4)浅表器官(如眼球、甲状腺、乳腺、睾丸等)与浅表软组织疾病。 

       (5)心脏疾病。 

       (6)外周血管疾病。 

       (7)胸水、腹水及穿刺定点。 

       (8)介入性超声(用于诊断与治疗)。

四、 压电效应

       压电晶体在机械应力的作用下,会在晶体表面产生电荷,反之,若对晶体施以交变电场,晶体也会产生应力变形,这种机械能与电能互相转变的现象称压电效应。前者称正压电效应,后者称逆压电效应。 

五、超声波的发射和接收:电—声转换 

       1、 超声波的发射利用了逆压电效应。当压电晶体受到仪器产生的高频交变电压作用时,压电晶体将在厚度方向上产生胀缩变形,即振动。这个振动的晶片即成了超声波的声源,当振动频率超过2万Hz时即为超声波。 

       2、 超声波的接收利用了正压电效应。当回声信号作用于压电晶体上时,相当于对其施加一外力,晶体表面将产生携带回声信息的微弱电信号,这种电信号经放大、处理后即能在显示器上以光点形式显示用于诊断的声像图。 

六、 超声探头的基本结构和功能结构

       (1)压电晶体:产生压电效应,与发射及接收超声有关。目前常用压电陶瓷材料是锆钛酸铅。 

       (2)吸声背块(背材):吸收背向辐射的超声,提高纵向分辨力。 

       (3)匹配层(面材):   A、导声作用(声阻抗匹配)  B、保护电极与晶体。 

       声阻抗匹配条件: 

       A、匹配层厚度d=1/4λ。      B、匹配层声阻抗Z22= Z1*Z3。 

       (4)聚焦件:在匹配层前方加聚焦件(几何、电子),使声束聚焦,从而提高横向分辨力。

        (5)电极与电路  发射及接收超声波,起换能器作用。 

七、探头的主要参量 

       1、 频率:一般在2—20MHz之间,低频探头适用于深部器官检查,高频探头适用于浅表器官检查。       

       2、 分辨力:包括时间分辨力、空间分辨力与对比分辨力。 

       A、时间分辨力:指帧频,腹部实时超声要求450px深度时,帧频大于25帧/ s,心脏实时超声要求450px深度时,帧频大于30帧/s。 

       B、空间分辨力:指超声探头能分辨空间相邻两个点之间最小距离的能力。包括纵向分辨力、侧向分辨力、横向分辨力。 

       纵向分辨力:超声探头能区分声束轴线上相邻两点之间最小距离的能力。与探头频率有关,探头频率越高,分辨力越高,理论上约λ/2,实际上3.5-5MHz探头纵向分辨力约1mm。  

       侧向分辨力:指声束扫描平面内垂直于声束方向(探头长轴方向)的分辨力,与声束宽度有关。3.0-3.5MHz探头侧向分辨力约2mm。

       横向分辨力:指声束扫描平面的厚度方向上(探头短轴方向)的分辨力,与声束宽度有关。 

       C、对比分辨力:指灰阶级数(由白到黑的灰阶等级),现代超声仪一般256级。 

       3、 穿透力:超声在介质中传播时,能量不断衰减,到达一定深度时,不能产生可被接收的反射。能产生有效反射回声的传播距离,就是穿透力,与频率有关,频率越高,穿透力越低。 

八、 探头的种类

       1、按扫描方式分:线阵、凸阵、扇扫(包括机械式与相控阵)、三维容积探头。 

       2、低频探头(2-5MHz)、高频探头(大于5 MHz)。 

       3、单频探头(一个中心工作频率)、宽频探头(工作频率范围宽,带宽系数大于0.5)、变频探头(频率可变,有二个或二个以上的中心工作频率)、宽频+变频。 

九、 超声耦合剂的作用

       1、排除空气,增加透声,起导声作用。 

       2、要求超声偶合剂的声阻抗接近于人体软组织平均声阻抗。 

 

 


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