医用超声设备.ppt
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1、第三章第三章 医学超声仪器医学超声仪器 物体的机械振动产生波,波的频率取决于物体的机械振动产生波,波的频率取决于物体的机械振动产生波,波的频率取决于物体的机械振动产生波,波的频率取决于物体的振动频率。频率范围在物体的振动频率。频率范围在物体的振动频率。频率范围在物体的振动频率。频率范围在2102104 4 310 3108 8赫兹赫兹赫兹赫兹的波称为的波称为的波称为的波称为超声波超声波超声波超声波。一个多世纪前,科学家们就发现石英等晶一个多世纪前,科学家们就发现石英等晶一个多世纪前,科学家们就发现石英等晶一个多世纪前,科学家们就发现石英等晶体薄片具有体薄片具有体薄片具有体薄片具有“压电效应压电
2、效应压电效应压电效应”。19281928年,年,年,年,R.W.WoodR.W.Wood等人首先应用超声波作为生物学方面的研究手段。等人首先应用超声波作为生物学方面的研究手段。等人首先应用超声波作为生物学方面的研究手段。等人首先应用超声波作为生物学方面的研究手段。本世纪四十年代,本世纪四十年代,本世纪四十年代,本世纪四十年代,FirestoneFirestone等人开创了利用超声等人开创了利用超声等人开创了利用超声等人开创了利用超声波诊断疾病的先例,将工业无损伤检测用的超声波诊断疾病的先例,将工业无损伤检测用的超声波诊断疾病的先例,将工业无损伤检测用的超声波诊断疾病的先例,将工业无损伤检测用的
3、超声脉冲回波技术,即类似于现代雷达或声纳的回波脉冲回波技术,即类似于现代雷达或声纳的回波脉冲回波技术,即类似于现代雷达或声纳的回波脉冲回波技术,即类似于现代雷达或声纳的回波测距技术,移用到医院诊断方面,也就是测距技术,移用到医院诊断方面,也就是测距技术,移用到医院诊断方面,也就是测距技术,移用到医院诊断方面,也就是A A型超型超型超型超声仪器声仪器声仪器声仪器,开创了超声显像诊断的历史。,开创了超声显像诊断的历史。,开创了超声显像诊断的历史。,开创了超声显像诊断的历史。精选课件 四十年代末,超声医学作为一门学科已初四十年代末,超声医学作为一门学科已初四十年代末,超声医学作为一门学科已初四十年代
4、末,超声医学作为一门学科已初具雏形。五十年代,超声心动图仪,即具雏形。五十年代,超声心动图仪,即具雏形。五十年代,超声心动图仪,即具雏形。五十年代,超声心动图仪,即MM型仪型仪型仪型仪器器器器取代了取代了取代了取代了A A型超声仪器,它可对心脏瓣膜的运型超声仪器,它可对心脏瓣膜的运型超声仪器,它可对心脏瓣膜的运型超声仪器,它可对心脏瓣膜的运动规律作连续的动态描记。在此基础上,又出动规律作连续的动态描记。在此基础上,又出动规律作连续的动态描记。在此基础上,又出动规律作连续的动态描记。在此基础上,又出现了手动扫描二维断层成像仪,这为发明自动现了手动扫描二维断层成像仪,这为发明自动现了手动扫描二维断
5、层成像仪,这为发明自动现了手动扫描二维断层成像仪,这为发明自动扫描二维断层成像仪即扫描二维断层成像仪即扫描二维断层成像仪即扫描二维断层成像仪即B B型超声仪器打下了基型超声仪器打下了基型超声仪器打下了基型超声仪器打下了基础。其间,还有人提出将超声多普勒效应用于础。其间,还有人提出将超声多普勒效应用于础。其间,还有人提出将超声多普勒效应用于础。其间,还有人提出将超声多普勒效应用于医学临床诊断。六十至七十年代是医学临床诊断。六十至七十年代是医学临床诊断。六十至七十年代是医学临床诊断。六十至七十年代是B B型超声仪型超声仪型超声仪型超声仪器器器器出现并极大发展的时期,出现了机械直线扫出现并极大发展的
6、时期,出现了机械直线扫出现并极大发展的时期,出现了机械直线扫出现并极大发展的时期,出现了机械直线扫描、机械扇形扫描、电子直线扫描及电子扇形描、机械扇形扫描、电子直线扫描及电子扇形描、机械扇形扫描、电子直线扫描及电子扇形描、机械扇形扫描、电子直线扫描及电子扇形扫描等仪器,并且超声扫描等仪器,并且超声扫描等仪器,并且超声扫描等仪器,并且超声CTCT的研究工作开始进行,的研究工作开始进行,的研究工作开始进行,的研究工作开始进行,A A型超声仪器也逐渐被淘汰。型超声仪器也逐渐被淘汰。型超声仪器也逐渐被淘汰。型超声仪器也逐渐被淘汰。精选课件 八十年代,随着微型计算机研究与应用八十年代,随着微型计算机研究
7、与应用八十年代,随着微型计算机研究与应用八十年代,随着微型计算机研究与应用的飞速发展,超声智能化的步伐加快。利用的飞速发展,超声智能化的步伐加快。利用的飞速发展,超声智能化的步伐加快。利用的飞速发展,超声智能化的步伐加快。利用微机与超声诊断仪器相结合,可以简化临床微机与超声诊断仪器相结合,可以简化临床微机与超声诊断仪器相结合,可以简化临床微机与超声诊断仪器相结合,可以简化临床操作,实现信号处理、变换、计算和判断等操作,实现信号处理、变换、计算和判断等操作,实现信号处理、变换、计算和判断等操作,实现信号处理、变换、计算和判断等过程的自动进行。另外,将过程的自动进行。另外,将过程的自动进行。另外,
8、将过程的自动进行。另外,将脉冲超声多普勒脉冲超声多普勒脉冲超声多普勒脉冲超声多普勒血流仪血流仪血流仪血流仪与与与与B B超相结合,还产生了双功能超声诊超相结合,还产生了双功能超声诊超相结合,还产生了双功能超声诊超相结合,还产生了双功能超声诊断仪。进入九十年代,断仪。进入九十年代,断仪。进入九十年代,断仪。进入九十年代,彩色彩色彩色彩色B B超超超超诞生,它可以诞生,它可以诞生,它可以诞生,它可以在显示动态心脏黑白图像的同时,显示动态在显示动态心脏黑白图像的同时,显示动态在显示动态心脏黑白图像的同时,显示动态在显示动态心脏黑白图像的同时,显示动态多普勒血流的彩色图像在心脏内的分布,不多普勒血流的
9、彩色图像在心脏内的分布,不多普勒血流的彩色图像在心脏内的分布,不多普勒血流的彩色图像在心脏内的分布,不论在图像的分辨率和清晰度上,还是疾病诊论在图像的分辨率和清晰度上,还是疾病诊论在图像的分辨率和清晰度上,还是疾病诊论在图像的分辨率和清晰度上,还是疾病诊查的可靠性上,都达到了相当高的水平,是查的可靠性上,都达到了相当高的水平,是查的可靠性上,都达到了相当高的水平,是查的可靠性上,都达到了相当高的水平,是目前医院必备的医学诊断仪器。目前医院必备的医学诊断仪器。目前医院必备的医学诊断仪器。目前医院必备的医学诊断仪器。精选课件 医学诊断上所使用的超声波频率一医学诊断上所使用的超声波频率一般为般为0.
10、5MHz15MHz,多是由压电晶体多是由压电晶体一类的材料制成的超声探头产生的。利一类的材料制成的超声探头产生的。利用压电陶瓷或晶体的正压电效应和逆压用压电陶瓷或晶体的正压电效应和逆压电效应,可以将其做成超声波发射和人电效应,可以将其做成超声波发射和人体组织反射波接收的器件,即超声换能体组织反射波接收的器件,即超声换能器,它是超声诊断仪器的重要部件,也器,它是超声诊断仪器的重要部件,也称探头。称探头。精选课件压电效应及超声探头压电效应及超声探头精选课件 如如果果知知道道超超声声波波的的传传播播速速度度与与传传播播时时间间,便便可可算算出出超超声声波波在在人人体体内内传传播播的深度,其表达式见公
11、式:的深度,其表达式见公式:c=f 其其中中,c是是超超声声波波的的声声速速,是是超超声声波波长,波波长,f是超声波频率。是超声波频率。医医学学上上正正是是通通过过探探查查某某些些组组织织的的深深度或大小来判断病灶的性质和状况。度或大小来判断病灶的性质和状况。精选课件医学超声波诊断仪医学超声波诊断仪A型超声波诊断仪型超声波诊断仪M型超声波诊断仪型超声波诊断仪B型超声波断层显像仪型超声波断层显像仪超声多普勒血流仪、成像仪与彩超超声多普勒血流仪、成像仪与彩超 超声三维成像系统(超声超声三维成像系统(超声CT)精选课件3.1 A型超声波诊断仪型超声波诊断仪 A A型超声诊断仪是型超声诊断仪是型超声诊
12、断仪是型超声诊断仪是19471947年出现的幅度调制式的年出现的幅度调制式的年出现的幅度调制式的年出现的幅度调制式的仪器,我国于仪器,我国于仪器,我国于仪器,我国于19581958年开始生产。年开始生产。年开始生产。年开始生产。A A超的同步电路产超的同步电路产超的同步电路产超的同步电路产生几百生几百生几百生几百HzHz到到到到2 2KHzKHz的正负电脉冲,使发射电路产生的正负电脉冲,使发射电路产生的正负电脉冲,使发射电路产生的正负电脉冲,使发射电路产生持续持续持续持续1.551.55ss的高频电脉冲。探头在高频电脉冲的的高频电脉冲。探头在高频电脉冲的的高频电脉冲。探头在高频电脉冲的的高频电
13、脉冲。探头在高频电脉冲的激励下,产生超声振动,发射超声波。超声波在人激励下,产生超声振动,发射超声波。超声波在人激励下,产生超声振动,发射超声波。超声波在人激励下,产生超声振动,发射超声波。超声波在人体内传播,遇到不同组织的界面时,产生反射波体内传播,遇到不同组织的界面时,产生反射波体内传播,遇到不同组织的界面时,产生反射波体内传播,遇到不同组织的界面时,产生反射波回波。探头接收反射波后,将其转换成电脉冲,进回波。探头接收反射波后,将其转换成电脉冲,进回波。探头接收反射波后,将其转换成电脉冲,进回波。探头接收反射波后,将其转换成电脉冲,进入接收电路,再通过检波和放大等电路,送到示波入接收电路,
14、再通过检波和放大等电路,送到示波入接收电路,再通过检波和放大等电路,送到示波入接收电路,再通过检波和放大等电路,送到示波器的垂直偏转板上,而示波器的水平偏转板上加载器的垂直偏转板上,而示波器的水平偏转板上加载器的垂直偏转板上,而示波器的水平偏转板上加载器的垂直偏转板上,而示波器的水平偏转板上加载的是时基锯齿波,即扫描电压。因此,的是时基锯齿波,即扫描电压。因此,的是时基锯齿波,即扫描电压。因此,的是时基锯齿波,即扫描电压。因此,示波器的荧示波器的荧示波器的荧示波器的荧光屏上的横坐标代表超声波的传播时间,一般以光屏上的横坐标代表超声波的传播时间,一般以光屏上的横坐标代表超声波的传播时间,一般以光
15、屏上的横坐标代表超声波的传播时间,一般以13.3313.33ss为一大格;而纵坐标显示的是回波的幅度为一大格;而纵坐标显示的是回波的幅度为一大格;而纵坐标显示的是回波的幅度为一大格;而纵坐标显示的是回波的幅度与形状。与形状。与形状。与形状。精选课件 A超可以应用于医学各科的检查,尤超可以应用于医学各科的检查,尤其对眼科和妇科疾病方面的病灶深度、其对眼科和妇科疾病方面的病灶深度、大小、脏器厚薄以及病灶的物理性质等大小、脏器厚薄以及病灶的物理性质等检查比较方便准确。但检查比较方便准确。但A超的回波图只能超的回波图只能体现局部组织信息,无法反映解剖形态,体现局部组织信息,无法反映解剖形态,现已被现已
16、被M超和超和B超取代。超取代。精选课件A型超声仪器工作原理方框图型超声仪器工作原理方框图 精选课件 同步电路(主控振荡器)产生同步脉冲同步电路(主控振荡器)产生同步脉冲同步电路(主控振荡器)产生同步脉冲同步电路(主控振荡器)产生同步脉冲来同时触发发射电路和扫描电路,使两者同来同时触发发射电路和扫描电路,使两者同来同时触发发射电路和扫描电路,使两者同来同时触发发射电路和扫描电路,使两者同时工作。发射电路在同步电路发出的触发脉时工作。发射电路在同步电路发出的触发脉时工作。发射电路在同步电路发出的触发脉时工作。发射电路在同步电路发出的触发脉冲作用下,产生高频振荡波,一方面将此波冲作用下,产生高频振荡
17、波,一方面将此波冲作用下,产生高频振荡波,一方面将此波冲作用下,产生高频振荡波,一方面将此波送入放大电路进行放大,加至示波器的垂直送入放大电路进行放大,加至示波器的垂直送入放大电路进行放大,加至示波器的垂直送入放大电路进行放大,加至示波器的垂直偏转板上显示发射波;另一方面激励探头产偏转板上显示发射波;另一方面激励探头产偏转板上显示发射波;另一方面激励探头产偏转板上显示发射波;另一方面激励探头产生一次超声振荡,并进入人体。人体组织反生一次超声振荡,并进入人体。人体组织反生一次超声振荡,并进入人体。人体组织反生一次超声振荡,并进入人体。人体组织反射回来的微弱的回波信号经探头接收并转换射回来的微弱的
18、回波信号经探头接收并转换射回来的微弱的回波信号经探头接收并转换射回来的微弱的回波信号经探头接收并转换成电脉冲后,由接收电路放大、检波后,送成电脉冲后,由接收电路放大、检波后,送成电脉冲后,由接收电路放大、检波后,送成电脉冲后,由接收电路放大、检波后,送至示波器的垂直偏转板上并显示出来。另外,至示波器的垂直偏转板上并显示出来。另外,至示波器的垂直偏转板上并显示出来。另外,至示波器的垂直偏转板上并显示出来。另外,在同步脉冲作用下,在示波器的水平偏转板在同步脉冲作用下,在示波器的水平偏转板在同步脉冲作用下,在示波器的水平偏转板在同步脉冲作用下,在示波器的水平偏转板上加时基锯齿波电压上加时基锯齿波电压
19、上加时基锯齿波电压上加时基锯齿波电压扫描电压,使荧光屏扫描电压,使荧光屏扫描电压,使荧光屏扫描电压,使荧光屏上显现出回波的波形与变化。上显现出回波的波形与变化。上显现出回波的波形与变化。上显现出回波的波形与变化。精选课件3.2 M型超声波诊断仪型超声波诊断仪 M M型超声波诊断仪是继型超声波诊断仪是继型超声波诊断仪是继型超声波诊断仪是继A A超之后发展出的超之后发展出的超之后发展出的超之后发展出的辉度调制式仪器,诞生于辉度调制式仪器,诞生于辉度调制式仪器,诞生于辉度调制式仪器,诞生于19541954年,至今临床上年,至今临床上年,至今临床上年,至今临床上还在使用,目前主要用于心脏疾病的诊断,尤
20、还在使用,目前主要用于心脏疾病的诊断,尤还在使用,目前主要用于心脏疾病的诊断,尤还在使用,目前主要用于心脏疾病的诊断,尤其用于观察心脏瓣膜的活动情况。其用于观察心脏瓣膜的活动情况。其用于观察心脏瓣膜的活动情况。其用于观察心脏瓣膜的活动情况。MM超与超与超与超与A A超超超超有共同之处,即都是利用探头向人体发射超声有共同之处,即都是利用探头向人体发射超声有共同之处,即都是利用探头向人体发射超声有共同之处,即都是利用探头向人体发射超声脉冲并接收反射脉冲。不同的是脉冲并接收反射脉冲。不同的是脉冲并接收反射脉冲。不同的是脉冲并接收反射脉冲。不同的是MM超的发射波超的发射波超的发射波超的发射波和回波信号
21、加到了示波器的栅极或阴极。信号和回波信号加到了示波器的栅极或阴极。信号和回波信号加到了示波器的栅极或阴极。信号和回波信号加到了示波器的栅极或阴极。信号的强弱控制了到达荧光屏的电子束的强弱,反的强弱控制了到达荧光屏的电子束的强弱,反的强弱控制了到达荧光屏的电子束的强弱,反的强弱控制了到达荧光屏的电子束的强弱,反映到荧光屏上就是光点的明暗,即映到荧光屏上就是光点的明暗,即映到荧光屏上就是光点的明暗,即映到荧光屏上就是光点的明暗,即辉度调制辉度调制辉度调制辉度调制。精选课件 示波器的水平和垂直偏转板都被加入锯齿波示波器的水平和垂直偏转板都被加入锯齿波示波器的水平和垂直偏转板都被加入锯齿波示波器的水平
22、和垂直偏转板都被加入锯齿波电压,垂直偏转板上的锯齿波与发射脉冲同步,电压,垂直偏转板上的锯齿波与发射脉冲同步,电压,垂直偏转板上的锯齿波与发射脉冲同步,电压,垂直偏转板上的锯齿波与发射脉冲同步,水平偏转板上的锯齿波频率要低于它。水平偏转板上的锯齿波频率要低于它。水平偏转板上的锯齿波频率要低于它。水平偏转板上的锯齿波频率要低于它。因此荧光因此荧光因此荧光因此荧光屏上光点在垂直方向的距离表示探测深度,在水屏上光点在垂直方向的距离表示探测深度,在水屏上光点在垂直方向的距离表示探测深度,在水屏上光点在垂直方向的距离表示探测深度,在水平方向的移动表示时间的进行,光点的亮度表示平方向的移动表示时间的进行,
23、光点的亮度表示平方向的移动表示时间的进行,光点的亮度表示平方向的移动表示时间的进行,光点的亮度表示回波信号的强弱。回波信号的强弱。回波信号的强弱。回波信号的强弱。MM超常用于检测心脏疾病,当心超常用于检测心脏疾病,当心超常用于检测心脏疾病,当心超常用于检测心脏疾病,当心脏收缩和舒张时,其各层组织的界面与固定放置脏收缩和舒张时,其各层组织的界面与固定放置脏收缩和舒张时,其各层组织的界面与固定放置脏收缩和舒张时,其各层组织的界面与固定放置于人体表面的探头之间的距离随时改变,导致光于人体表面的探头之间的距离随时改变,导致光于人体表面的探头之间的距离随时改变,导致光于人体表面的探头之间的距离随时改变,
24、导致光点随之移动,在水平扫描电压下,光点水平展开,点随之移动,在水平扫描电压下,光点水平展开,点随之移动,在水平扫描电压下,光点水平展开,点随之移动,在水平扫描电压下,光点水平展开,描绘出各层组织结构的活动曲线图,因此也叫超描绘出各层组织结构的活动曲线图,因此也叫超描绘出各层组织结构的活动曲线图,因此也叫超描绘出各层组织结构的活动曲线图,因此也叫超声心动图,它能显示心脏各部分结构的活动情况、声心动图,它能显示心脏各部分结构的活动情况、声心动图,它能显示心脏各部分结构的活动情况、声心动图,它能显示心脏各部分结构的活动情况、动态变化、心室排血量以及可以得出室间隔、动动态变化、心室排血量以及可以得出
25、室间隔、动动态变化、心室排血量以及可以得出室间隔、动动态变化、心室排血量以及可以得出室间隔、动脉等结构的定量数据等,是临床心脏疾病诊断中脉等结构的定量数据等,是临床心脏疾病诊断中脉等结构的定量数据等,是临床心脏疾病诊断中脉等结构的定量数据等,是临床心脏疾病诊断中比较准确实用的工具。比较准确实用的工具。比较准确实用的工具。比较准确实用的工具。精选课件 M型超声心动图的产生原理型超声心动图的产生原理 精选课件 上图是上图是上图是上图是MM超的简要方框图。其原理与超的简要方框图。其原理与超的简要方框图。其原理与超的简要方框图。其原理与A A超基本相超基本相超基本相超基本相同,只是同步电路控制发射电路
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