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三維超聲成像系統(tǒng)
三維超聲成像系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)70年代，由于成像過(guò)程慢，使用復(fù)雜限制了其在臨床上的使用。最近隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維超聲成像系統(tǒng)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，已經(jīng)...[查看全部]
超聲成像系統(tǒng)是運(yùn)用超聲波的物理特性、成像原理以及人體組織器官的特征和臨床醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)觀察人體組織、器官形態(tài)和功能變化的聲像表現(xiàn)，探討疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，從而達(dá)到診斷與治療疾病的目的的儀器。
超聲成像系統(tǒng)的發(fā)展歷史1942年奧地利TDussik使用A型超聲成像系統(tǒng)來(lái)穿透性探測(cè)顱腦，并于1949年成功地獲得了頭部(包括腦室)的超聲圖象。
1951年Wild和Reid首先應(yīng)用A型超聲成像系統(tǒng)對(duì)人體檢測(cè)并報(bào)道了了乳腺癌的回聲圖象。
1954年Donald應(yīng)用超聲波作婦產(chǎn)科檢查，隨后開(kāi)始用于腹部器官的超聲檢查。
1965年Lallagen首先應(yīng)用Doppler法檢測(cè)胎心及某些血管疾病。
1973年荷蘭Bon首先報(bào)道實(shí)時(shí)超聲顯像儀，它是最早真正用于檢查診斷心臟病的切面實(shí)時(shí)超聲顯像儀。
70年代脈沖多普勒與二維超聲結(jié)合成雙功能超聲成像系統(tǒng)，能選擇性獲得取樣部位的血流頻譜?？焖俑盗⑷~變換技術(shù)的應(yīng)用，使得超聲成像系統(tǒng)可以取得某些以前只有用侵入性方法才能獲得的血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。
80年代后，超聲成像系統(tǒng)不斷發(fā)展，應(yīng)用數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換成像技術(shù)，圖象的清晰度和分辨率進(jìn)一步提高。脈沖與連續(xù)頻譜多普勒聯(lián)合應(yīng)用，近一步提高了診斷的準(zhǔn)確性。80年代彩色多普勒新技術(shù)的興起，能實(shí)時(shí)地獲取異常血流的直觀圖象，不僅在診斷心臟瓣膜疾病與先天性心臟疾病方面顯示了獨(dú)特的優(yōu)越性，而且可以用于檢測(cè)大血管、周?chē)芘c臟器血管的病理改變，在臨床上具有重要的意義。
1992年McDicken等人率先提出多普勒組織成像技術(shù)，隨后此技術(shù)被廣泛應(yīng)用于臨床分析心肌活動(dòng)的功能，為臨床心臟疾病的診斷與治療提供了一種安全簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)的檢測(cè)手段。
20世紀(jì)90年代三維超聲成像系統(tǒng)在開(kāi)始成熟，出現(xiàn)了一些商業(yè)系統(tǒng)，并逐步用于臨床，在很多應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出了優(yōu)于傳統(tǒng)二維超聲的特性。
近年來(lái)，超聲成像系統(tǒng)處于快速發(fā)展中，很多新技術(shù)，如
... 查看全文超聲成像系統(tǒng)在上世紀(jì)七十年代就已經(jīng)應(yīng)用于人體組織，當(dāng)時(shí)，超聲成像系統(tǒng)可以顯示人體組織器官散射的結(jié)構(gòu)信息，最初為靜態(tài)圖像，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)圖像處理等技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了超聲成像系統(tǒng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。
超聲成像系統(tǒng)的原理一、超聲成像的基礎(chǔ)
超聲成像系統(tǒng)是利用超聲波的聲成像。目前的醫(yī)用超聲成像系統(tǒng)都是利用超聲波照射人體，通過(guò)接收和處理裁有人體組織或結(jié)構(gòu)性質(zhì)特征信息的回波，獲得人體組織性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)圖像的方法和技術(shù)。它有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，是其他成像所不能代替的：
1、有高的軟組織分辨力：組織只要有1‰的聲阻抗差異，超聲成像系統(tǒng)就能檢測(cè)出并顯示其反射回波。目前，超聲成像已能在近二十厘米的檢測(cè)深度范同，獲取優(yōu)于1米的圖像空間分辨力。
2、具有高度的安全性：當(dāng)嚴(yán)格控制聲強(qiáng)低于安全閡值時(shí)，超聲成像系統(tǒng)可能成為一種無(wú)損傷的診斷技術(shù)，對(duì)醫(yī)務(wù)人員更是十分安全。
3、實(shí)時(shí)成像：超聲成像系統(tǒng)能高速實(shí)時(shí)成像，可以觀察運(yùn)動(dòng)的器官，并節(jié)省檢查時(shí)間。
4、使用簡(jiǎn)便，費(fèi)用較低，用途廣泛。
二、不同組織回聲聲學(xué)類(lèi)型
根據(jù)各種組織回聲特征，可以把人體組織、器官概括為四種聲學(xué)類(lèi)型：
1、無(wú)反射型
血液、腹水、羊水、尿液、膿汁等液體物質(zhì)，結(jié)構(gòu)均勻，其內(nèi)部沒(méi)有明顯聲阻抗差異，反射系數(shù)近似為零，所以無(wú)反射回波，即使加大增益也探查不到反射回波。這種液體的聲像圖特點(diǎn)是無(wú)回聲暗區(qū)或稱(chēng)之為液性暗區(qū)。由于無(wú)反射，吸收少，聲能透射好，所以后壁回聲增強(qiáng)。
2、少反射型
實(shí)質(zhì)均勻的軟組織，聲阻抗差異較少，反射系數(shù)小，回聲幅度低，檢查用低增益時(shí)，相應(yīng)區(qū)域表現(xiàn)為暗區(qū)，增加增益時(shí)，呈密集反射光點(diǎn)，即少反射型或低回聲區(qū)。
3、多反射型
結(jié)構(gòu)復(fù)雜的實(shí)質(zhì)組織，聲阻抗差異較大，反射較多且強(qiáng)，探查用低增益時(shí)，即可呈現(xiàn)多個(gè)反射光點(diǎn)，增加增益時(shí)，回聲光點(diǎn)更為密集明亮，稱(chēng)為多反射型或高回聲區(qū)。
4、全反射型
軟組織與含
... 查看全文超聲成像系統(tǒng)在醫(yī)院中具有十分重要的地位，為診斷心血管疾病提供了有力的手段。超聲成像系統(tǒng)是精密的電子儀器，其對(duì)溫度、濕度、空氣有嚴(yán)格的要求，為確保其高效地運(yùn)行，合理地進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)具有十分重要的意義。
超聲成像系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)超聲成像系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境的清潔保養(yǎng)
一般的超聲成像系統(tǒng)都是風(fēng)冷散熱，設(shè)備內(nèi)部設(shè)計(jì)有很多風(fēng)機(jī)，形成固定的風(fēng)道，吸入外界的冷風(fēng)把產(chǎn)熱部件的熱量帶出設(shè)備以達(dá)到散熱目的。
超聲成像系統(tǒng)的高壓驅(qū)動(dòng)部分會(huì)有產(chǎn)生高壓的大功率器件，高壓功率器件在工作狀態(tài)會(huì)吸附灰塵，灰塵堆積在功率元件的表面形成隔熱層，即使內(nèi)部風(fēng)道暢通也不能把局部功率器件所產(chǎn)生的熱量帶走，造成功率元件的溫度升高，使元器件不能正常工作，造成設(shè)備的故障。
如果超聲成像系統(tǒng)剛開(kāi)機(jī)一段時(shí)間正常，工作幾個(gè)小時(shí)后出現(xiàn)死機(jī)、重啟、超聲扇區(qū)不正常(抖動(dòng)、頻繁閃動(dòng))等，初步判斷為超聲成像系統(tǒng)積累的灰塵所致。需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行拆開(kāi)外殼除塵，一般除塵操作后此類(lèi)故障都能解決。
超聲探頭的保養(yǎng)
超聲成像系統(tǒng)的核心部件是超聲探頭，超聲探頭是超聲波的發(fā)射源與接收源，對(duì)于超聲探頭的保養(yǎng)極其重要。
1、在超聲成像系統(tǒng)除塵過(guò)程中，檢查探頭表面的橡膠是否有破損，如果橡膠面的破損嚴(yán)重在做檢查時(shí)，破損處與病人身體接觸面在耦合劑的作用下會(huì)產(chǎn)生空腔，圖像變形影響診斷。
2、檢查超聲探頭手柄根部的連線保護(hù)外皮是否有斷裂，是否有漏出內(nèi)部數(shù)據(jù)線的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)線非常細(xì)，在沒(méi)有外皮的保護(hù)下很容易扯斷，扯斷后進(jìn)行一般的焊接效果并不理想，所以發(fā)現(xiàn)有超聲手柄外皮老化斷裂的現(xiàn)象要及時(shí)處理。
3、超聲探頭的導(dǎo)線外皮的老化斷裂和對(duì)探頭拿捏的方式有很大關(guān)系，具體的要求是不讓探頭導(dǎo)線折死角。操作超聲成像系統(tǒng)時(shí)習(xí)慣了不正確的抓握探頭的方法，不注意探頭后的導(dǎo)線因自然垂落而折了很大的角度，就會(huì)造成探頭導(dǎo)線外皮一側(cè)長(zhǎng)時(shí)間拉伸、老化、斷裂。
4、探頭表面的橡膠常有破損的情況。經(jīng)
... 查看全文超聲成像系統(tǒng)從早期超聲診斷技術(shù)到目前的多普勒超聲成像系統(tǒng)、三維超聲成像系統(tǒng)和諧波成像系統(tǒng)的發(fā)展歷程來(lái)看，超聲成像系統(tǒng)的發(fā)展目的是為了提高圖像質(zhì)量，準(zhǔn)確反映疾病信息。
多普勒超聲成像系統(tǒng)應(yīng)用多普勒超聲成像系統(tǒng)主要應(yīng)用于心臟和血管疾病的診斷。它是無(wú)損診斷血管疾病的一種重要手段，對(duì)超聲多普勒血流信號(hào)的分析處理可以為疾病診斷提供重要依據(jù)。當(dāng)超聲源與人體內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收到的回波信號(hào)將產(chǎn)生多普勒頻移，由此確定其運(yùn)動(dòng)速度大小、方向以及在斷層上的分布。
1、多普勒超聲成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介
多普勒超聲成像系統(tǒng)目前應(yīng)用于臨床的有一維連續(xù)多普勒、一維脈沖多普勒、彩色多普勒、能量多普勒和多普勒組織成像。
多普勒超聲成像系統(tǒng)是將低速高振幅的心肌運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行彩色編碼顯示心臟運(yùn)動(dòng)信息的圖像診斷技術(shù)。能夠直觀的觀察心動(dòng)周期內(nèi)各時(shí)相的室壁運(yùn)動(dòng)方向，并定量分析心臟各節(jié)段的室壁運(yùn)動(dòng)速度。與傳統(tǒng)超聲目測(cè)分析室壁運(yùn)動(dòng)相比，能夠更為客觀地評(píng)價(jià)心臟的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。但多普勒組織成像無(wú)法克服多普勒聲束與室壁運(yùn)動(dòng)方向夾角所產(chǎn)生的影響。
2、多普勒超聲成像系統(tǒng)用途
多普勒超聲成像系統(tǒng)的臨床應(yīng)用的報(bào)道有很多。二維及彩色多普勒超聲成像系統(tǒng)對(duì)甲狀腺良惡性腫瘤的鑒別有一定的診斷價(jià)值。采用彩色多普勒超聲對(duì)子宮頸部肌瘤的聲像圖特征及其相應(yīng)的生理、病理學(xué)基礎(chǔ)作了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析，得出彩色多普勒超聲對(duì)子宮頸部肌瘤有很高的診斷價(jià)值。也有人針對(duì)彩色多普勒超聲和多層螺旋CT兩種檢查方式進(jìn)行比較。另外，多普勒超聲成像系統(tǒng)也可用于心臟圖像的動(dòng)態(tài)三維圖像。
三維超聲成像系統(tǒng)應(yīng)用三維超聲成像最初由Baun和Greewood在1961年提出。他們?cè)诓杉幌盗衅叫械娜梭w器官二維超聲截面的基礎(chǔ)上，用疊加的方式得到了器官的三維圖像。在這之后，很多人進(jìn)行了這方面的研究工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，三維超聲成像系統(tǒng)取得了明顯的進(jìn)展，一
... 查看全文B型超聲成像系統(tǒng)又叫B超機(jī)，B型超聲成像系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛，目前已成為現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)中不可缺少的診斷方法，可提供重病、急病現(xiàn)場(chǎng)診斷、災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)救治等使用，提高了患者的生存或治愈幾率。
B型超聲成像系統(tǒng)的原理B型超聲成像系統(tǒng)的基本原理：
B型超聲成像系統(tǒng)向人體發(fā)射一組超聲波，按一定的方向進(jìn)行掃描。根據(jù)監(jiān)測(cè)其回聲的延遲時(shí)間，強(qiáng)弱就可以判斷臟器的距離及性質(zhì)。經(jīng)過(guò)電子電路和計(jì)算機(jī)的處理，形成了今天的B超圖像。
B型超聲成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部件就是我們所說(shuō)的超聲探頭，其內(nèi)部有一組超聲換能器，是由一組具有壓電效應(yīng)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(huì)發(fā)生形變，反過(guò)來(lái)當(dāng)晶體發(fā)生形變時(shí)，對(duì)應(yīng)方向上就會(huì)產(chǎn)生電壓，實(shí)現(xiàn)了電信號(hào)與超聲波的轉(zhuǎn)換。
B型超聲成像系統(tǒng)工作過(guò)程：
當(dāng)B型超聲成像系統(tǒng)探頭獲得激勵(lì)脈沖后發(fā)射超聲波，然后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延遲后再由探頭接受反射回的回聲信號(hào)，探頭接收回來(lái)的回聲信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波，對(duì)數(shù)放大等信號(hào)處理。接著由DSC電路進(jìn)行數(shù)字變換形成數(shù)字信號(hào)，在CPU控制下進(jìn)一步進(jìn)行圖像處理，再同圖表形成電路和測(cè)量電路一起合成視頻信號(hào)送給顯示器形成我們所熟悉的B超圖像，也稱(chēng)二維黑白超聲圖像。
B型超聲成像系統(tǒng)的特點(diǎn)B型超聲成像系統(tǒng)是超聲波檢查的一種，是一種非手術(shù)的診斷性檢查，是一門(mén)新興的學(xué)科，已成為現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)中不可缺少的診斷方法。在臨床應(yīng)用方面，B超可以清晰地顯示各臟器及周?chē)鞴俚母鞣N斷面像，由于圖像富于實(shí)體感，接近于解剖的真實(shí)結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)用超聲可以早期明確診斷。
B型超聲成像系統(tǒng)可以連貫地、動(dòng)態(tài)地觀察臟器的運(yùn)動(dòng)和功能;可以追蹤病變、顯示立體變化，而不受其成像分層的限制。目前超聲檢查已被公認(rèn)為膽道系統(tǒng)疾病首選的檢查方法。B超對(duì)實(shí)質(zhì)性器官(肝、胰、脾、腎等)以外的臟器，還能結(jié)合多普勒技術(shù)監(jiān)測(cè)血液流量、方向，從而辨別臟器的受損性質(zhì)與程度。例如通過(guò)
... 查看全文多普勒超聲成像系統(tǒng)一般包含有發(fā)射、接收處理以及監(jiān)測(cè)三大部分。多普勒超聲成像系統(tǒng)中，處理和監(jiān)測(cè)部分廣泛使用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)、測(cè)定聲束方位的換能器定位系統(tǒng)等，從而提高測(cè)量精度，并顯示多種參數(shù)。
多普勒超聲成像系統(tǒng)的工作原理1、超聲多普勒頻移信號(hào)產(chǎn)生的原理
所謂多普勒效應(yīng)就是接收到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)反射或散射的超聲波頻率與原發(fā)射頻率有所不同。這種由多普勒效應(yīng)引起的發(fā)射頻率與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)反射或散射的頻率之間的頻差稱(chēng)為多普勒頻移。當(dāng)考慮到聲源和接收器運(yùn)動(dòng)方向之間存在夾角時(shí)，對(duì)于多普勒超聲成像系統(tǒng)計(jì)算多普勒頻移常用公式：
對(duì)于反射式超聲多普勒診斷儀計(jì)算多普勒頻移常用公式：
式中：c為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度;為聲源和接收器運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角;v為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度;人為聲源頻率，正號(hào)表示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)朝向探頭運(yùn)動(dòng)，負(fù)號(hào)表示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)背向探頭運(yùn)動(dòng)。
2、多普勒頻移的解調(diào)原理
多普勒超聲成像系統(tǒng)，接收器接收到的口波信號(hào)除了有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)產(chǎn)生的多普勒頻移信號(hào)外，還有靜止目標(biāo)或慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)產(chǎn)生的信號(hào)。另外，由于實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)射和接收換能器靠得很近，所以總有一部分發(fā)射信號(hào)透過(guò)來(lái)直接耦合到接收器，這些不需要的波稱(chēng)為雜波。從復(fù)雜的口波信號(hào)中提取多普勒頻移信號(hào)，完成這一任務(wù)稱(chēng)為多普勒頻移解調(diào)。
由于血流的速度遠(yuǎn)小于發(fā)射波聲速，且口波中雜波分量的幅度通常比有用的多普勒頻移信號(hào)大得多，所以要求解調(diào)器既能檢出頻率在發(fā)射頻率百分之一以下的多普勒頻移信號(hào)，還要能檢出被雜波所掩蓋的多普勒頻移信號(hào)。完成這一任務(wù)的方法很多，非定向解調(diào)中有相干解調(diào)和非相干解調(diào);定向解調(diào)中有單邊帶濾波法、外差法和正交相位解調(diào)法等。
多普勒超聲成像系統(tǒng)的應(yīng)用范圍1、連續(xù)超聲多普勒診斷儀的應(yīng)用
連續(xù)超聲多普勒診斷儀通過(guò)發(fā)射與接收連續(xù)多普勒信號(hào)，來(lái)獲得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信息。這類(lèi)多普勒超聲成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，可用來(lái)觀測(cè)心壁、瓣膜、胎體的
... 查看全文三維超聲成像系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)70年代，由于成像過(guò)程慢，使用復(fù)雜限制了其在臨床上的使用。最近隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維超聲成像系統(tǒng)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，已經(jīng)進(jìn)入臨床應(yīng)用階段。
三維超聲成像系統(tǒng)的基本原理三維超聲成像系統(tǒng)分為靜態(tài)三維成像和動(dòng)態(tài)三維成像，動(dòng)態(tài)三維成像由于參考時(shí)間因素，用整體顯像法重建感興趣區(qū)域準(zhǔn)實(shí)時(shí)活動(dòng)的三維圖像，則又稱(chēng)之為四維超聲心動(dòng)圖。靜態(tài)與動(dòng)態(tài)三維超聲成像重建的原理基本相同。
1、立體幾何構(gòu)成法
該超聲成像系統(tǒng)將人體臟器假設(shè)為多個(gè)不同形態(tài)的幾何體組合，需要大量的幾何原型，因而對(duì)于描述人體復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)并不完全適合，現(xiàn)已很少應(yīng)用。
2、表面輪廓提取法
是將三維超聲空間中一系列坐標(biāo)點(diǎn)相互連接，形成若干簡(jiǎn)單直線來(lái)描述臟器的輪廓的超聲成像系統(tǒng)，曾用于心臟表面的三維重建。
該超聲成像系統(tǒng)所需計(jì)算機(jī)內(nèi)存少，運(yùn)動(dòng)速度較快。缺點(diǎn)是:①需人工對(duì)臟器的組織結(jié)構(gòu)勾邊，既費(fèi)時(shí)又受操作者主觀因素的影響;②只能重建比較大的心臟結(jié)構(gòu)(如左、右心腔)，不能對(duì)心瓣膜和腱索等細(xì)小結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建;③不具灰階特征，難以顯示解剖細(xì)節(jié)，故未被臨床采用。
3、體元模型法
是目前最為理想的動(dòng)態(tài)三維超聲成像系統(tǒng)，可對(duì)結(jié)構(gòu)的所有組織信息進(jìn)行重建。在體元模型法中，三維物體被劃分成依次排列的小立方體，一個(gè)小立方體就是一個(gè)體元。任一體元(v)可用中心坐標(biāo)(x，y，z)確定，這里x，y，z分別被假定為區(qū)間中的整數(shù)。
二維圖像中最小單元為像素，三維圖像中則為體素或體元，體元素可以認(rèn)為是像素在三維空間的延伸。與平面概念不同，體元素空間模型表示的是容積概念，與每個(gè)體元相對(duì)應(yīng)的數(shù)V(v)叫做“體元值”或“體元容積”，一定數(shù)目的體元按相應(yīng)的空間位置排列即可構(gòu)成三維立體圖像。該超聲成像系統(tǒng)描述一個(gè)復(fù)雜的人體結(jié)構(gòu)所需體元數(shù)目很大，而體元數(shù)目的多少(即體元素空間分辨率)決定模型的復(fù)雜程度。
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