彩色超声诊断仪的彩超的原理

彩色超声诊断仪简称彩超。

彩超的原理，简单来讲就是高清晰度的黑白B超再加上彩色多普勒。

首先让我们谈谈什么是超声波，大家知道人耳能听到的声音频率为20Hz----20KHz，低于20Hz的声波为次声波，人耳是听不到的，高于20KHz的声波为超声波，人耳也是听不见的。超声波之所以被广泛用于医疗领域是因为他有许多奇妙的特点：

1由于超声波频率高、波长短，他可以像光那样沿直线传播，使得我们有可能向某已确定方向上发射超声波。

2声波是纵波，可以顺利地在人体组织里传播。

3 超声波遇到不同的介质交接面时会产生反射波。

这些特点构成了今天超声仪器在医学领域广泛应用的基础。

B超成像的基本原理就是：向人体发射一组超声波，按一定的方向进行扫描。根据监测其回声的延迟时间，强弱就可以判断脏器的距离及性质。经过电子电路和计算机的处理， 形成了我们今天的B超图像。

B超的关键部件就是我们所说的超声探头 (probe)，其内部有一组超声换能器，是由一组具有压电效应的特殊晶体制成。这种压电晶体具有特殊的性质，就是在晶体特定方向上加上电压，晶体会发生形变，反过来当晶体发生形变时，对应方向上就会产生电压，实现了电信号与超声波的转换。

下面是一个B超的一般原理图： 一般的B超工作过程为：当探头获得激励脉冲后发射超声波， （同时探头受聚焦延迟电路控制，实现声波的声学聚焦。）然后经过一段时间延迟后再由探头接受反射回的回声信号，探头接收回来的回声信号经过滤波，对数放大等信号处理。然后由DSC电路进行数字变换形成数字信号，在CPU控制下进一步进行图像处理， 再同图表形成电路和测量电路一起合成视频信号送给显示器形成我们所熟悉的B超图像，也称二维黑白超声图像。

以上我们谈到了黑白B超，再让我们谈谈彩色B超，即”彩超”。

其实彩超并不是看到了人体组织的真正的颜色，而是在黑白B超图像基础上加上以多普勒效应原理为基础的伪彩而形成的。那么何谓多普勒效应呢，当我们站在火车站台上听有远处开来的火车笛叫声会比远离我们的火车笛叫声音调要高，也就是说对于静止的观测者来说，向着观测者运动物体发出的声波频率会升高，相反频率会降低，这就是著名的多普勒效应。现代医用超声就是利用了这一效应，当超声波碰到流向远离探头液体时回声频率会降低，流向探头的液体会使探头接收的回声信号频率升高。利用计算机伪彩技术加以描述，使我们能判定超声图像中流动液体的方向及流速的大小和性质，并将此叠加在二维黑白超声图像上，形成了我们今天见到的彩超图像。

超声频移诊断法，即D超，它应用多普勒效应原理，当声源与接收体（即探头和反射体）之间有相对运动时，回声的频率有所改变，此种频率的变化称之为频移，D超包括脉冲多普勒、连续多普勒和彩色多普勒血流图像。

彩色多普勒超声一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术获得的血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像。由此可见，彩色多普勒超声（即彩超）既具有二维超声结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的丰富信息，实际应用受到了广泛的重视和欢迎，在临床上被誉为“非创伤性血管造影”。其主要优点是：①能快速直观显示血流的二维平面分布状态。②可显示血流的运行方向。③有利于辨别动脉和静脉。④有利于识别血管病变和非血管病变。⑤有利于了解血流的性质。⑥能方便了解血流的时相和速度。⑦能可靠地发现分流和返流。⑧能对血流束的起源、宽度、长度、面积进行定量分析。

但彩超采用的相关技术是脉冲波，对检测物速度过高时，彩流颜色会发生差错，在定量分析方面明显逊色于频谱多普勤，现今彩色多普勒超声仪均具有频谱多普勒的功能，即为彩色──双功能超声。

彩色多普勒超声血流图（CDF）又称彩色多普勒超声显像（CDI），它获得的回声信息来源和频谱多普勒一致，血流的分布和方向呈二维显示，不同的速度以不同的颜色加以别。双功多普勒超声系统，即是B型超声图像显示血管的位置。多普勒测量血流，这种B型和多普勒系统的结合能更精确地定位任一特定的血管。

1．血流方向 在频谱多普勒显示中，以零基线区分血流方向。在零基线上方者示血流流向探头，零基线以下者示血流离开探头。在CDI中，以彩色编码表示血流方问，红色或**色谱表示血流流向探头（热色）；而以蓝色或蓝绿色色谱表示血流流离探头（冷色）。

2．血管分布CDI显示血管管腔内的血流，因而属于流道型显示，它不能显示血管壁及外膜。

3．鉴别癌结节的血管种类 用CDI可对肝癌结节的血管进行分类。区分其为结节周围绕血管、给节内缘弧形血管。结节的流人血管、结节内部血管及结节流出血管等。

声波是一种机械能的表现形式。声源每秒振动的次数叫频率，一般用赫兹表示，符号为Hz。频率在20000Hz以上的声波即为超声波。超声波本身有一定的方向性；超声波在传播过程中要发生反射、折射以及多普勒效应等；超声波在介质中传播时，发生声能衰减。因此超声通过一些实质性器官，会发生形态及强度各异的反射，声束通过肿瘤组织，声能的吸收和衰减现象也比较明显，由于人体组织器官的生理、病理、解剖情况的不同，对超声的反射、折射和吸收衰减各不相同，超声诊断就是根据这些反射信号的多少、强弱、分布规律来判断各种疾病。医用诊断超声波的发生与接收，均由特制的探头来完成，它能把电能和声能互相转换，声检查法（简称A超），B型超声诊断（简称B超），M型超声诊断以及用于检测人体心脏功能的超声心动图，超声多普勒诊断，也叫D型超声诊断，等等。所有这些诊断及其诊断仪对于疾病诊断无疑是带来很大方便和科学依据，但超声诊断也有一定限制。因之，在临床使用当中，要结合临床和其他诊断技术资料，综合判断，以期得出正确的诊断，求得正确治疗并取得满意疗效。

超声(Ultrasound，简称US)医学是声学、医学、光学及电子学相结合的学科。凡研究高于可听声频率的声学技术在医学领域中的应用即超声医学。包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程，所以超声医学具有医、理、工三结合的特点，涉及的内容广泛，在预防、诊断、治疗疾病中有很高的价值。 超声成像是利用超声声束扫描人体，通过对反射信号的接收、处理，以获得体内器官的图象。常用的超声仪器有多种：A型（幅度调制型）是以波幅的高低表示反射信号的强弱，显示的是一种“回声图”。M型（光点扫描型）是以垂直方向代表从浅至深的空间位置，水平方向代表时间，显示为光点在不同时间的运动曲线图。以上两型均为一维显示，应用范围有限。B型（辉度调制型）即超声切面成象仪，简称“B超”。是以亮度不同的光点表示接收信号的强弱，在探头沿水平位置移动时，显示屏上的光点也沿水平方向同步移动，将光点轨迹连成超声声束所扫描的切面图，为二维成象。至于D型是根据超声多普勒原理制成．C型则用近似电视的扫描方式，显示出垂直于声束的横切面声象图。近年来，超声成象技术不断发展，如灰阶显示和彩色显示、实时成象、超声全息摄影、穿透式超声成像、超声计并机断层圾影、三维成象、体腔内超声成像等。 超声成像方法常用来判断脏器的位置、大小、形态，确定病灶的范围和物理性质，提供一些腺体组织的解剖图，鉴别胎儿的正常与异常，在眼科、妇产科及心血管系统、消化系统、泌尿系统的应用十分广泛。

能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。人类能够感觉的声波频率范围约在20-20000HZ。频率超过20000HZ，人的感觉器官感觉不到的声波，叫做超声波。

声波的基本物理性质如下：

(一)声波的频率、周期和速度

声源振动产生声波，声波有纵波、横波和表面波三种形式。而纵波是一种疏密波，就像一根弹簧上产生的波。用于人体诊断的超声波是声源振动在弹性介质中产生的纵波。声波在介质中传播，介质中质点在平衡位置来回振动一次，就完成一次全振动，一次全振动所需要的时间称振动周期(T)。在单位时间内全振动的次数称为频率(f)，频率的单位是赫兹(HZ)。f=1/T，声波在介质中以一定速度传播，质点振动一周，波动就前进一个波长(λ)。波速(C)=λ/T或C=f·λ。

(二)声阻抗

声波在媒介中传播，其传播速度与媒质密度有关。在密度较大介质中的声速比密度较小介质中的声速要快。在弹性较大的介质中声速比弹性较小的介质中要快。这就引出了声阻抗的定义，声阻抗为介质密度(ρ)和声速(C)的乘积。用字母Z表示，Z=ρ·C。

兽用B超工作原理：利用换能器（探头）经压电效应发射出高频超声波透入机体组织产生回声，回声又被换能器接收变成高频电信号后传送给主机，经放大处理后于荧光屏上显现出被探查部位的切面声像图。

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显示尺寸: 65英寸液晶显示器。

显示倍率： ×08、×10、×12、×15、×18、×20六种模式；×08、×10时，可提升深度显示。

局部放大：可实时局部2倍放大。

动态范围： 0～120dB可调。

聚 焦：动态数字电子逐点聚焦。

前处理：可变孔径, 动态变迹、动态数字滤波等。

后处理： 8种γ校正、行相关、帧相关、点线相关、线性内插、数字时空滤波、数字勾边增强、伪彩处理等。

变 频： 具有25MHz/30MHz/35MHz/40MHz/50MHz五种变频接收；

图像极性：左/右翻转、上/下翻转

**存储：实时显示时连续256幅循环存储。

适用范围：

胚胎移植过程中的检查；

猪、马等动物空怀的识别；

禽类的肌肉厚度、面积测定；

子宫、卵巢等生殖系统疾病诊断；

妊娠、胎儿发育、胎儿活力和性别鉴定的诊断；

各种动物乳房机体表肿瘤、脓肿、血肿的检查；

牛、羊、马、猪、骆驼等大动物的背膘厚度测定，臀部脂肪、腰肌面积和肌肉的质量的测定。

体模的技术参数

TM材料声速：1540± 10m/s（23 ±3℃）；

TM材料声衰减系数：070±005db/cm/MHz（23 ±3℃）；

尼龙靶线直径：03±005mm；

尼龙靶线公差：±01mm。

选配件：

65MHZ/R13微凸探头

75MHz/L40线阵探头。

B型超声，简称B超。是指发射超声波给物体，将回声信号显示为光点，回声的强弱以点的灰（亮）度显示,然后记录物体的回波，根据回波的变化，判断物体的存在变化情况。它将从人体反射回来的回波信号以光点形式组成切面图像。此种图像与人体的解剖结构极其相似，故能直观地显示脏器的大小、形态、内部结构，并可将实质性、液性或含气性组织区分开来。

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