B型超聲

B型超聲

B型超聲(Brightness-mode Ultrasound),簡稱B超。是指使用超聲探頭髮射超聲波給物體,記錄物體內部結構的回波,將回波進行處理而形成灰度圖像,以反映物體的內部結構。

簡介


B型超聲
B型超聲
“超”詞波頻率。範圍:次聲、聲音和超聲。頻率在人耳可以聽到的範圍(20到20000赫茲)之內的聲波被稱為聲音。次聲波頻率低於20赫茲,超聲波率則超過20000赫茲。現在大多數醫學超聲設備的頻率通常大於2兆赫茲。
普,超傳播,且穿透,碰障礙,產,障礙產,儀器收集顯示屏幕,構。陣列探產亮,組,即顯示斷圖,稱二維切圖。隨技術展,維超圖維超圖(超圖)臨床。

特點


型超具:反射波號形式組切圖。圖剖構極似,故觀顯示臟器、形態、構,質、液含組織區。
超聲的傳播速度快,成像速度快,每次掃描即產生一幅圖像,快速地重複掃描。產生眾多的圖像組合起來便構成了實時動態圖像。因而能夠實時地觀察心臟的運動功能、胎心搏動,以及胃腸蠕動等。
由於人體內組織的密度不同,相鄰兩種組織的聲阻抗也不同,當聲阻抗差達千分之一時,兩組織界面便會產生回聲反射,從而將兩組織區分開來。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,適用範圍廣等特點,因而已被廣大患者和臨床醫師所接受。
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;②由於切面範圍和探查深度有限,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;③對過度肥胖病人,含氣空腔(胃、腸)和含氣組織(肺)以及骨骼等顯示極差,影響顯像效果和檢查範圍。

成像原理


B型超聲
B型超聲
將回聲信號顯示為光點,回聲的強弱以點的灰(亮)度顯示。聲阻抗相差越大,反射越強,產生的回聲信號越亮,反之越弱,產生的回聲信號越暗,當探頭在體錶快速順序移動,則產生一行行亮點,組成一個平面,即顯示一個斷面的圖象,稱為二維切面圖象。
B超既不是紅外線也不是紫外線,B超是利用超聲傳導技術和超聲圖像診斷技術的一種儀器,叫B超透視儀,主要運用在醫療領域。
人耳的聽覺範圍有限度,只能對16-20000赫茲的聲音有感覺,20000赫茲以上的聲音就無法聽到,這種聲音稱為超聲。和普通的聲音一樣,超聲能向一定方向傳播,而且可以穿透物體,如果碰到障礙,就會產生回聲,不相同的障礙物就會產生不相同的回聲,人們通過儀器將這種回聲收集並顯示在屏幕上,可以用來了解物體的內部結構。利用這種原理,人們將超聲波用於診斷和治療人體疾病。在醫學臨床上應用的超聲診斷儀的許多類型,如A型、B型、M型、扇形和多普勒超聲型等。B型是其中一種,而且是臨床上應用最廣泛和簡便的一種。通過B超可獲得人體內臟各器官的各種切面圖形比較清晰。B超比較適用於肝、膽腎、膀胱、子宮、卵巢等多種臟器疾病的診斷。

成像系統


一個典型超聲系統的外觀
探頭架上可以放置多個探頭,這些探頭通過探頭連接器與系統相連接。圖的最上端是顯示器,用於顯示圖像信息和人機交互界面。控制面板上有很多旋鈕和開關,操作者可以通過控制這些旋鈕和開關來調整和設定系統的重要參數。最下面是可以靈活轉動的輪子,便於系統自由移動;另外還有一些外圍設備,如刻錄機USB介面等。當然,除了這種台車式的結構,隨著電路集成度的進一步提高,攜帶型超聲系統發展迅速。
醫學超聲成像系統中的常用換能器
超聲探頭的主體是換能器,它的作用是完成能量轉換。目前,最廣泛應用的主要有三種換能器:線陣、凸面陣、相控陣。在超聲成像領域,掃描是指換能器發出的聲束掠過人體某個剖面的過程。B型超聲成像過程中的掃描方式按其提出的時間順序先後包括:手動掃描、機械掃描、線性電子掃描、相控陣電子掃描和動態頻率掃描。手動掃描和機械掃描是指探頭或聲束的移動是靠手動操作或機械控制的,其掃描速度很慢,實時成像困難。隨著電子技術的發展,在線陣式和面陣式探頭研製成功后,電子掃描技術得到廣泛應用,掃描速度大大增加,實時成像成為現實。
典型的超聲系統
典型的超聲成像系統結構各主要子系統的功能如下:
(1)首先從聲束合成處理單元開始。在收到從控制單元下達的指令之後,聲束合成處理單元產生髮射脈衝信號,通過模擬器件到達換能器,產生聲波。
(2)回波通過換能器后,進入接收電路;經過模擬信號處理、ADC採樣後進入聲束合成處理單元,完成接收數字聲束合成。
(3)聲束合成后的線數據,進行解調處理。
(4)接下來的處理與模式相關。對於B模式,通常要先完成包絡檢測、然後進行對數壓縮;而彩色血流模式,要進行多普勒參數估計;脈衝多普勒模式要進行頻譜分析。
(5)最後將各種模式得到的數據分別顯示。B模式形成灰度圖像,彩色血流圖像疊加在B模式的圖像之上,還可以顯示脈衝多普勒模式的聲譜圖。
(6)控制面板主要完成以下功能:換能器的選擇;成像模式的選擇;掃描深度的控制;焦點的控制;時間增益補償(Time gain compensation,TGC)的控制等。
控制單元可能包括基於PC的控制軟體或基於嵌入式系統的控制軟體,控制整個超聲系統的人機交互、數據採集處理等。還有電源模塊,為所有硬體提供電能。

用途


1)B超、彩超做為膽、腎結石的診斷,是目前比較好的工具之一;
2)B超是一種經濟、實用、可重複、無損傷的檢查手段。由於人體各組織的密度不同,不同組織具有不同的聲阻抗。當入射的超聲波進入相鄰的兩種組織或器官時,就會出現聲阻抗差,當此差值>0.1時,通過這兩種組織的交界面上的超聲波就會發生反射和折射。因而當聲波穿過時在兩種組織之間形成了聲學界面,不同組織又表現出不同的回聲。根據不同回聲超聲儀可以檢測出某些肌腱、韌帶、關節軟骨及某些骨的病變,是診斷骨科疾患的重要輔助手段,
3)尤其在產科的應用範圍得到空前的拓展,它對於評估胎兒結構是否異常、多胎妊娠、胎兒大小以及懷孕周期等狀況有著十分重要的意義,產科b超以其無痛、無創、快速三大優點而著稱於世。
4)在臨床上,它被廣泛應用於心內科、消化內科、泌尿科和婦產科疾病的診斷。
B型超聲是臨床上應用最廣泛和簡便的一種超聲設備。通過B超可獲得人體內臟各器官的各種圖像。B超能用於多種器官如肝、膽腎、膀胱、子宮、卵巢等疾病的診斷。B超檢查的價格也比較便宜,又無不良反應,可反覆檢查。B超檢查也有其不足之處。它的解析度不夠高,一些過小的病變不易被發現。一些含氣量高的臟器遮蓋的部分不易被十分清晰地顯示。同時檢查者的操作細緻程度和經驗對診斷的準確性有很大關係,未來計算機輔助診斷會對此有較大幫助。

擴展閱讀


1.萬明習主編,《生物醫學超聲學》,科學出版社,2010,ISBN:978-7-03-027204-1。
2.康雁主編,《醫學成像技術與系統》,清華大學出版社,2014,ISBN:978-7-302-37530-2。
3.黃力宇編著,《醫學成像的基本原理》,電子工業出版社,2009,ISBN:9787121085949。
4.Paul Suetens,Fundamentals of Medical Imaging,Cambridge University Press; 2 edition (August 31, 2009),ISBN-13:978-0521519151.
5.B.D. Steinberg, “Digital beamforming in ultrasound”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 1992, 39(6):716-21.
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