第一篇：醫(yī)學(xué)超聲的特點(diǎn)及設(shè)備分類(lèi)

第1節(jié) 醫(yī)學(xué)超聲的特點(diǎn)及設(shè)備分類(lèi)

醫(yī)學(xué)超聲學(xué)是一門(mén)將聲學(xué)中的超聲（ultrasound）學(xué)與醫(yī)學(xué)應(yīng)用結(jié)合起來(lái)形成的邊緣科學(xué)，也是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)中重要的組成部分。振動(dòng)與波的理論是它的理論基礎(chǔ)。醫(yī)學(xué)超聲學(xué)包括醫(yī)學(xué)超聲物理和醫(yī)學(xué)超聲工程兩個(gè)方面，醫(yī)學(xué)超聲物理研究超聲波在生物組織中的傳播特性和規(guī)律；醫(yī)學(xué)超聲工程則是根據(jù)生物組織中超聲傳播的規(guī)律設(shè)計(jì)制造而用于醫(yī)學(xué)診斷和治療的設(shè)備。

超聲醫(yī)學(xué)影像儀器涉及到微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、聲學(xué)技術(shù)及材料科學(xué)，是多學(xué)科邊緣交叉的結(jié)晶，是理工醫(yī)相互合作與相互滲透的結(jié)果。迄今超聲成像與X-CT、ECT及MRI已被公認(rèn)為當(dāng)代四大醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。

一、醫(yī)學(xué)超聲發(fā)展簡(jiǎn)史

19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)相繼被發(fā)現(xiàn)，由此揭開(kāi)了超聲技術(shù)發(fā)展的新篇章。1912年，英國(guó)的Titanic號(hào)客輪在北美海岸附近航行時(shí)與冰山相撞而沉沒(méi)，使數(shù)千名乘客隨之喪生，釀成了震撼世界的大慘案。1914～1918年第一次世界大戰(zhàn)期間，法國(guó)艦隊(duì)屢遭德國(guó)潛艇攻擊而損失慘重。這一件件歷史事件驅(qū)使一些科學(xué)家開(kāi)始致力于研究水下探測(cè)與定位技術(shù)。1917年，法國(guó)科學(xué)家保羅2朗之萬(wàn)首次使用了主要由石英晶體制成的超聲換能器，并發(fā)明了聲納（sound navigation and ranging，簡(jiǎn)稱SONAR），即聲探測(cè)與定位技術(shù)被成功地用于探測(cè)水下潛艇。20世紀(jì)30年代，超聲用于醫(yī)學(xué)治療和工業(yè)金屬探傷，從而使超聲治療在醫(yī)學(xué)超聲中最先獲得發(fā)展。

1942年，Dussik和Fircstone首先把工業(yè)超聲探傷原理用于醫(yī)學(xué)診斷。用連續(xù)超聲波診斷顱腦疾病。1946年Fircstone等研究應(yīng)用反射波方法進(jìn)行醫(yī)學(xué)超聲診斷，提出了A型超聲診斷技術(shù)原理。

1949年召開(kāi)的第一次國(guó)際超聲醫(yī)學(xué)會(huì)議促進(jìn)了醫(yī)學(xué)超聲的發(fā)展。1958年，Hertz等首先用脈沖回聲法診斷心臟疾病。開(kāi)始出現(xiàn)“M型超聲心動(dòng)圖”，同時(shí)開(kāi)始了B型兩維成像原理的探索。1955年Jaffe發(fā)現(xiàn)鋯鈦酸鉛壓電材料（PZT），這種人造壓電材料性能良好，易于制造，極大地促進(jìn)了工業(yè)和醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。50年代末期，連續(xù)波和脈沖波多普勒（Doppler）技術(shù)以及超聲顯微鏡問(wèn)世。在50年代，用脈沖反射法檢查疾病獲得了很大成功。同時(shí)也為多普勒技術(shù)及B型二維成像奠定了基礎(chǔ)。

1967年，實(shí)時(shí)B型超聲成像儀問(wèn)世，這是B型成像技術(shù)的重大進(jìn)步，超聲全息、陣列式換能器、電子聚焦等被廣泛研究，這一期間，多普勒技術(shù)被進(jìn)一步研究，用頻譜分析法研究血流的方式問(wèn)世，60年代末，美日均研制成功壓電高分子聚合物PVF2（聚偏氟乙烯）換能器。

70年代，以B超顯示為代表的超聲診斷技術(shù)發(fā)展極為迅速，特別是數(shù)字掃描變換器與處理器(DSC與DSP)的出現(xiàn)，把B超顯示技術(shù)推向了以計(jì)算機(jī)數(shù)字影像處理為主導(dǎo)的功能強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、影像質(zhì)量好的新水平。

1980年，在美國(guó)，由于投入使用的超聲成像儀數(shù)量開(kāi)始超過(guò)X線機(jī)，結(jié)束了X線統(tǒng)治影像診斷的近百年歷史，而宣稱進(jìn)入了“超聲醫(yī)學(xué)年”。雙功超聲診斷儀及彩色血流成像儀相繼被推出，多功能超聲成像儀器與多種專(zhuān)用顯像儀器競(jìng)相發(fā)展，超聲探頭結(jié)構(gòu)及聲束時(shí)空處理技術(shù)發(fā)展迅速。機(jī)器更新?lián)Q代日趨頻繁。

90年代，醫(yī)學(xué)超聲影像設(shè)備向兩極發(fā)展，一方面是價(jià)格低廉的便攜式超聲診斷儀大量進(jìn)入市場(chǎng)，另一方面是向綜合化、自動(dòng)化、定量化和多功能等方向發(fā)展，介入超聲、全數(shù)字化電腦超聲成像、三維成像及超聲組織定性不斷取得進(jìn)展，使整個(gè)超聲診斷技術(shù)和設(shè)備呈現(xiàn)出持續(xù)發(fā)展的熱潮。

在探頭方面，新型材料、新式換能器不斷推出，如高頻探頭、腔體探頭、高密度探頭相繼問(wèn)世，進(jìn)一步提高了超聲診斷設(shè)備的檔次與水平。

21世紀(jì)必將是醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)蓬勃發(fā)展、日新月異的新世紀(jì)！

二、醫(yī)學(xué)超聲成像的特點(diǎn)

目前，超聲醫(yī)學(xué)成像診斷儀的種類(lèi)非常繁多，它們的突出特點(diǎn)是：①對(duì)人體無(wú)損傷，這也是與X線診斷最主要的區(qū)別，因此特別適合于產(chǎn)科與嬰幼兒的檢查；②能方便地進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)實(shí)時(shí)觀察，在中檔以上的超聲診斷儀，多留有影像輸出接口，使影像易于采用多種形式（錄像、打印、感光成像、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)等）留存及傳輸與交流；③由于它可以采用超聲脈沖回聲方法進(jìn)行探查，所以特別適用于胸部臟器、心臟、眼科和婦產(chǎn)科的診斷，而對(duì)骨骼或含氣體的臟器組織如肺部，則能較好地成像，這與常規(guī)X線的診斷特點(diǎn)恰恰可以互相彌補(bǔ)；④從信息量的對(duì)比上看，超聲診斷儀采用的是計(jì)算機(jī)數(shù)字影像處理，目前較Ｘ線膠片記錄的影像信息量和清晰度稍低。

三、超聲醫(yī)學(xué)影像設(shè)備分類(lèi)

超聲醫(yī)學(xué)影像設(shè)備根據(jù)其原理、任務(wù)和設(shè)備體系等，可以劃分為很多類(lèi)型。

1.以獲取信息的空間分類(lèi)

(1)一維信息設(shè)備

如A型、M型、D型。

(2)二維信息設(shè)備

如扇形掃查B型、線性掃查B型、凸陣掃查B型等。

(3)三維信息設(shè)備

即立體超聲設(shè)備。

2.按超聲波形分類(lèi)

(1)連續(xù)波超聲設(shè)備

如連續(xù)波超聲多譜勒血流儀。

(2)脈沖波超聲設(shè)備

如A型、M型、B型超聲診斷儀。

3.按利用的物理特性分類(lèi)

(1)回波式超聲診斷儀

如A型、M型、B型、D型等。

(2)透射式超聲診斷儀

如超聲顯微鏡及超聲全息成像系統(tǒng)。

4.按醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備體系分類(lèi)

(1)Ａ型超聲診斷儀

將產(chǎn)生超聲脈沖的換能器置于人體表面某一點(diǎn)上，聲束射入體內(nèi)，由組織界面返回的信號(hào)幅值，顯示于屏幕上，屏幕的橫坐標(biāo)表示超聲波的傳播時(shí)間，即探測(cè)深度，縱坐標(biāo)則表示回波脈沖的幅度（amplitude），故稱A型。

(2)Ｍ型超聲診斷儀

將A型方法獲取的回波信息，用亮度調(diào)制方法，加于CRT陰極（或柵極）上，并在時(shí)間軸上加以展開(kāi)，可獲得界面運(yùn)動(dòng)（motion）的軌跡圖，尤其適合于心臟等運(yùn)動(dòng)器官的檢查。

(3)Ｂ型超聲診斷儀

又稱B型超聲斷面顯像儀，它用回波脈沖的幅度調(diào)制顯示器亮度，而顯示器的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)則與聲速掃描的位置一一對(duì)應(yīng)，從而形成一幅幅亮度（brightness）調(diào)制的超聲斷面影像。故稱B型。B型超聲診斷儀又可分為如下幾類(lèi)：①扇形掃描B型超聲診斷儀----包括高速機(jī)械扇形掃描、凸陣扇形掃描、相控陣扇形掃描等；②線性掃描B型超聲診斷儀；③復(fù)合式B型超聲診斷儀----它包括線性掃描與扇形掃描的復(fù)合以及A型、B型、D型等工作方式的復(fù)合，極大地增強(qiáng)了B型超聲設(shè)備的功能。

(4)Ｄ型超聲多普勒診斷儀

利用多普勒效應(yīng)，檢測(cè)出人體內(nèi)運(yùn)動(dòng)組織的信息，多普勒檢測(cè)法又有連續(xù)波多普勒（CW）和脈沖多普勒（PW）之分。

(5)Ｃ型和Ｆ型超聲成像儀

C型探頭移動(dòng)及其同步掃描呈“Z”字形，顯示的聲像圖與聲束的方向垂直，即相當(dāng)于X線斷層像，F(xiàn)型是C型的一種曲面形式，由多個(gè)切面像構(gòu)成一個(gè)曲面像，近似三維圖像。

(6)超聲全息診斷儀

它沿引于光全息概念，應(yīng)用兩束超聲波的干涉和衍射來(lái)獲取超聲波振幅和相位的信息，并用激光進(jìn)行重現(xiàn)出振幅和相位。

(7)超聲ＣＴ

超聲CT是X-CT理論的移植和發(fā)展，用超聲波束代替X射線，并由透射數(shù)據(jù)進(jìn)行如同X-CT那樣的影像重建，就成為超聲CT，其優(yōu)點(diǎn)：①無(wú)放射線損傷；②能得到與X-CT及其它超聲方法不同形式的診斷信息。

總之，隨著醫(yī)學(xué)進(jìn)步和超聲技術(shù)的發(fā)展，多種新型的醫(yī)用超聲設(shè)備將不斷涌現(xiàn)。本章將主要就A型、B型、D型等超聲設(shè)備做一些簡(jiǎn)要的介紹。第2節(jié) 超聲波的基礎(chǔ)知識(shí)

一、超聲波的產(chǎn)生和特性

1.超聲波的產(chǎn)生

物體的機(jī)械振動(dòng)是產(chǎn)生波的源泉 , 波的頻率取決于物體的振動(dòng)頻率。頻率范圍在 20 ～ 20000Hz 內(nèi)的波稱為可聽(tīng)聲波 , 頻率范圍在 20 ～ 10 － 4 Hz 內(nèi)的波稱為次聲波 , 頻率范圍在 2 3 10 4 ～ 10 8 Hz 的波稱為超聲波 , 頻率范圍在 10 8 ～ 10 12 Hz 的波稱為特超聲波。次聲波、可聽(tīng)聲波、超聲波、特超聲波統(tǒng)稱聲波?？梢?jiàn)，整個(gè)聲波頻譜是比較寬的，其中只有可聽(tīng)聲波才能為人耳所聽(tīng)到，而次聲、超聲、特超聲雖然屬于聲波卻不能為人耳所察覺(jué)。

在自然界存在著多種多樣的超聲波 , 如某些昆蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物就能發(fā)出超聲波 , 又如風(fēng)聲、海浪聲、噴氣飛機(jī)的噪聲中都含有超聲波成分。在醫(yī)學(xué)診斷上所使用的超聲波是由壓電晶體一類(lèi)的材料制成的超聲探頭產(chǎn)生的。眼科方面所使用的超聲頻率在 5 ～ 15MHz 范圍內(nèi) , 心和腹部所使用的超聲頻率在 2 ～ 10MHz 范圍內(nèi)。

2.超聲波的特性

超聲波和可聽(tīng)聲波一樣 , 也是一種機(jī)械波 , 它是由介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)受到機(jī)械力的作用而發(fā)生周期性振動(dòng)產(chǎn)生的。依據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系 , 超聲波亦有縱波和橫波之分?？v波是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相同的波。例如音叉在空氣介質(zhì)中振動(dòng)所產(chǎn)生的聲波 , 空氣介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動(dòng) , 振動(dòng)的方向與聲波的傳播方向一致 , 傳播時(shí)介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生疏密的變化 , 如圖 7-1(a)所示?？v波可以在固體、液體、氣體介質(zhì)中傳播。

圖 7-1 波動(dòng)傳播的 2 種主要形式——縱波與橫波

橫波是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波。一個(gè)典型的例子便是如圖 7-1(b)所示的軟繩上的波 , 我們不妨把軟繩看成密集質(zhì)點(diǎn)的集合 , 如果不斷地?cái)[動(dòng)軟繩的一頭 , 則一系列的橫向振動(dòng)的波就由繩子的左端向右端移去 , 而繩上各質(zhì)點(diǎn)并不隨波的傳播方向移去 , 只是在各自的平衡位置附近作橫向(剪切形式)的振動(dòng)。橫波不能在液體及氣體介質(zhì)中傳播 , 這是因?yàn)橐后w和氣體無(wú)切變彈性。

由超聲診斷儀所發(fā)射的超聲波 , 在人體組織中是以縱波的方式傳播的。就是因?yàn)槿梭w軟組織基本無(wú)切變彈性 , 橫波在人體組織中不能傳播。

與普通聲波(可聞波)相比 , 超聲波具有許多特性 , 其中最突出的有 : ①由于超聲波的頻率高 , 因而波長(zhǎng)很短 , 它可以像光線那樣沿直線傳播 , 使我們有可能只向某一確定的方向發(fā)射超聲波;②由超聲波所引起的媒質(zhì)微粒的振動(dòng) , 即使振幅很小 , 加速度也非常大 , 因此可以產(chǎn)生很大的力量。超聲波的這些特性 , 使它在近代科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等方面得到日益廣泛的應(yīng)用。例如 , 我們可以利用超聲波來(lái)測(cè)量海底的深度和探索魚(yú)群、暗礁、潛水艇等。在工業(yè)上 , 則可以用超聲波來(lái)檢驗(yàn)金屬內(nèi)部的氣泡、傷痕、裂隙等缺陷。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域則可以用超聲波來(lái)滅菌、清洗 , 更重要的用途是做成各種超聲波治療和診斷儀器。

二、超聲波的物理量



1.聲速

聲波在介質(zhì)中單位時(shí)間內(nèi)傳播的距離 , 稱為聲速。用符號(hào) c 表示 , 單位為 m ／ s(米／秒)。聲波的傳播過(guò)程實(shí)質(zhì)上是能量的傳遞過(guò)程 , 它不僅需要一定時(shí)間 , 而且其傳遞速度的快慢還與介質(zhì)的密度及彈性、介質(zhì)的特性以及波動(dòng)的類(lèi)型有關(guān)。對(duì)于縱向傳播的平面波 , 其聲速為式中 : ρ為介質(zhì)密度； k 為介質(zhì)的體積彈性模量。

又由于彈性模量與溫度有關(guān) , 因而聲速還受溫度的影響。例如 , 空氣的溫度在 0 ℃ 時(shí) , 聲速為 332m /s, 氣溫每升高 1 ℃ , 則聲速增加 0.6m /s, 至 15 ℃ 時(shí) , 則為 341m /s。表 7-1 給出了在人體組織器官中和與超聲診斷有關(guān)的介質(zhì)中的聲速。

表 7-1 在有關(guān)介質(zhì)中的超聲速度

介 質(zhì)

傳播速度(m/s)介 質(zhì)

傳播速度(m/s)

空氣(0 ℃)332 腎 臟

1560

石蠟油(33.5 ℃)1420 肝 臟

1570

海水(30 ℃)1545 頭顱骨

3360

生理鹽水 1534

鞏 膜

1604

人體軟組織(平均值)1540 角 膜 1550 血液 1570 房 水 1532

腦組織

1540

水晶體

1641 脂肪

1476 玻璃體

1532

肌肉(平均值)1568

2.周期和頻率

介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置往返振動(dòng) 1 次所需要的時(shí)間叫周期 , 用 T 表示，單位是秒（s）；在 1s 的時(shí)間內(nèi)完成振動(dòng)的次數(shù)稱為頻率 , 用 f 表示 , 單位為周 /s，又稱作 Hz(Hz)。周期與頻率成互為倒數(shù)關(guān)系 , 以下式表示：

圖 7-2 波長(zhǎng)與振幅

 f=1 ／ T

超聲診斷常用的頻率范圍在 0.8 ～ 15MHz 之間 , 而最常用的為 2.5 ～ 10（MHz）。

3.波長(zhǎng)

在一個(gè)周期內(nèi) , 聲波所傳播的距離就是一個(gè)波長(zhǎng) , 用λ表示。對(duì)于縱波 , 等于兩相鄰密集點(diǎn)(或稀疏點(diǎn))間的距離 , 如圖 7-2(a)所示;對(duì)于橫波 , 則是從一個(gè)波峰(或波谷)到相鄰波峰(波谷)的距離 , 如圖 7-2(b)所示。

波長(zhǎng)λ、聲速 c 與頻率 f 之間滿足以下關(guān)系：

 λ＝ c/f

頻率和波長(zhǎng)在超聲成像中是 2 個(gè)極為重要的參數(shù) , 波長(zhǎng)決定了成像的極限分辨率 , 而頻率則決定了可成像的組織深度。表 7-2 給出了醫(yī)學(xué)超聲診斷常用的幾種超聲波頻率與其波長(zhǎng)、周期和極限分辨力的關(guān)系。

表 7-2 波長(zhǎng)、周期與極限分辨力之間的關(guān)系

頻率(MHz)波長(zhǎng)(mm)周期(μ s)極限分辨力(mm)1 1.5 1 0.75 2 0.75 0.5 0.375 2.5 0.6 0.4 0.3 3 0.5 0.33 0.25 3.5 0.43 0.29 0.22 5 0.3 0.13 0.1 7.5 0.2 0.13 0.1 10 0.15 0.1 0.075 15 0.1 0.06 0.05

注：取超聲波在人體中傳播的平均聲速 c=1540mm/s 作為換算標(biāo)準(zhǔn)

4.聲壓

縱波在彈性媒質(zhì)內(nèi)傳播過(guò)程中 , 媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的壓強(qiáng)是隨時(shí)間變化的 , 媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的密度時(shí)疏時(shí)密 , 從而使平衡區(qū)的壓力時(shí)強(qiáng)時(shí)弱 , 結(jié)果導(dǎo)致有波動(dòng)時(shí)壓強(qiáng)(P W)與無(wú)波動(dòng)時(shí)壓強(qiáng)(P O)之間有一定額壓強(qiáng)差(P W － P O), 這一波動(dòng)壓強(qiáng)稱為聲壓。對(duì)于一無(wú)吸收媒質(zhì)的平面波 , 有波動(dòng)時(shí)壓強(qiáng)的最大值與沒(méi)有波動(dòng)作用時(shí)各點(diǎn)壓強(qiáng)的差值稱為壓強(qiáng)振幅(P m), 它可由下式確定：

 P m = ρ cV m

即：聲壓振幅 P m 與媒質(zhì)密度ρ、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的最大值 V m 及波速 c 成正比。

聲壓有效值為：

5.聲強(qiáng)

聲強(qiáng)是表示聲的客觀強(qiáng)弱的物理量 , 它用每秒鐘通過(guò)垂直于聲波傳播方向的 1平方厘米面積的能量來(lái)度量 , 它的單位是焦耳／(秒2平方厘米)［ J/(s 2 cm 2)］。

聲強(qiáng)與聲源的振幅有關(guān) , 振幅越大 , 聲強(qiáng)也越大;振幅越小 , 聲強(qiáng)也越小。當(dāng)聲源發(fā)出的聲波向各個(gè)方向傳播時(shí) , 其聲強(qiáng)將隨著距離的增大而逐漸減弱。這是由于聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的能量是一定的 , 離開(kāi)聲源的距離越遠(yuǎn) , 能量的分布面也越大 , 因此通過(guò)單位面積的能量就越小?；谶@一原理 , 在超聲診斷探頭發(fā)射超聲時(shí) , 必須考慮波束的聚焦 , 它可以減小聲能的分散 , 使聲能向一個(gè)比較集中的方向傳播 , 因而可以增加診斷探測(cè)的深度。

6.聲阻抗率

聲阻抗率是描述聲波傳播彈性媒質(zhì)的一個(gè)重要物理量。對(duì)于各向同性的均勻媒質(zhì)中無(wú)衰減的平面自由行波來(lái)說(shuō) , 媒質(zhì)中某點(diǎn)有效聲壓 P 與振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)速度有效值 V 之比稱為聲阻抗率 , 它用 Zs 表示：

 Zs = P ／ V= ρ c

實(shí)際上 , 聲壓與質(zhì)點(diǎn)振速不一定同相位 , 所以聲阻抗率是 2 個(gè)同頻率、但不同相的余弦量的比值 , 并不是一個(gè)恒量。對(duì)于無(wú)衰減的平面行波 , 聲壓和振速可視為同相 , 媒質(zhì)各點(diǎn)的聲阻抗率是同一個(gè)恒量ρ c, 對(duì)一定頻率的聲波來(lái)說(shuō) , 它只決定于媒質(zhì)密度ρ和波速 c 的乘積。

聲阻抗率和電學(xué)中一個(gè)無(wú)限長(zhǎng)、無(wú)損耗傳輸線的特性阻抗相似 , 其中聲壓相當(dāng)于電壓 , 振速相當(dāng)于電流強(qiáng)度 , 聲阻抗率相當(dāng)于電阻。通常聲阻抗率是一個(gè)復(fù)數(shù) , 其實(shí)部稱為聲阻率 , 虛部稱為聲抗率。人體正常組織的聲阻抗率的平均值約為 1.5 3 10 6 牛頓2秒 / 米 3(N 2 s ／ m 3), 而與超聲測(cè)量有關(guān)材料的密度和聲阻抗率則如表 7-3 所示。

表 7-3 幾種物質(zhì)及人體組織的聲阻抗率 介 質(zhì)

密度(g ／ cm 3)聲阻抗率(3 10 6 N 2 s ／ m 3)

空氣(0 ℃)0.00129 0.000428

水(37 ℃)0.9934 1.513

生理鹽水(37 ℃)1.002 1.537

石蠟油(33.5 ℃)0.835 1.186 血 液

1.055 1.656 腦脊水

1.000 1.522 羊 水 1.013 1.493

肝 臟 1.050 1.648

肌肉(平均值)1.074 1.684

軟組織(平均值)1.016 1.524

脂 肪

0.955 1.410

顱 骨

1.658 5.570

水晶體

1.136 1.874

三、生物組織與超聲波之間的相互影響

 1.生物組織對(duì)超聲的衰減

當(dāng)超聲波在生物組織中傳播時(shí) , 作為傳播介質(zhì)的生物組織對(duì)超聲的衰減機(jī)制是十分復(fù)雜的。除組織對(duì)超聲波的反射、散射等引起的能量的分散之外 , 組織對(duì)超聲能量的吸收而造成的衰減亦不可忽視。在生物組織中 , 造成吸收衰減的內(nèi)在原因主要有介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的粘滯性、導(dǎo)熱系數(shù)和溫度等因素 , 而這些因素造成對(duì)超聲衰減的大小又與超聲的頻率有關(guān) , 超聲衰減在人體中與傳播距離成正比。超聲傳播到其強(qiáng)度減弱一半的距離叫半價(jià)層 , 因此 , 可以用半價(jià)層來(lái)表明生物組織吸收的大小。人體組織、器官的超聲半價(jià)層如表 7-4 所示。

表 7-4 人體組織、器官的超聲半價(jià)值

組織器官

半價(jià)值(cm)超聲頻率(MHz)血漿 100 1.0 血液 35 1.0 脂肪 6.9 0.8 肌肉 3.6 0.8

腦(固定標(biāo)本)2.5 0.87

肝(死后 20h)2.4 1.0 顱骨

0.23 0.8 腎

1.3 2.4

腹壁(連腹肌)4.9 1.5

由表 7-4 可見(jiàn) , 血液的半價(jià)層最大 , 這說(shuō)明血液對(duì)超聲的衰減最小。在人體中 , 不同的組織由于具有不同的介質(zhì)密度和性質(zhì) , 也往往表現(xiàn)出對(duì)超聲不同的衰減系數(shù)。實(shí)測(cè)結(jié)果表明 , 人體中血液和眼球玻璃體液吸收聲能最小 , 肌肉組織吸收稍強(qiáng) , 纖維組織及軟骨吸收聲能較大 , 而骨骼對(duì)超聲的吸收最大。表 7-5 列出了人體主要組織成分對(duì)不同頻率超聲的衰減系數(shù)。

表 7-5 人體主要組織成分對(duì)不同頻率超聲的衰減系數(shù)

人體組織

衰減系數(shù)(dB 2 cm-1 2 MHz-1)頻率范圍(MHz)

眼球玻璃體液

0.10 6 ～ 30

血液

0.18 10 脂肪

0.63 0.8 ～ 7.0

延髓(順纖維)0.80 1.7 ～ 3.4

腦組織

0.85 0.9 ～ 3.4 肝臟

0.94 0.3 ～ 3.4

腎臟

1.00 0.3 ～ 4.5 脊髓 1.00 1.0

肌肉(順纖維)1.30 0.8 ～ 4.5 顱骨 20.00 1.6

肺

41.00 1.0

由于超聲在人體中的衰減與超聲頻率有關(guān) , 因此 , 研究超聲衰減與頻率的關(guān)系 , 對(duì)超聲儀器的設(shè)計(jì)和使用都頗具意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 , 在 1 ～ 15MHz 超聲頻率范圍內(nèi) , 人體組織對(duì)超聲波的吸收衰減系數(shù)幾乎與頻率成正比。人體軟組織對(duì)超聲的平均衰減系數(shù)約為 0.81dB 2 cm － 1 2 MHz － 1 , 其含義是超聲波頻率每增加 1MHz 或超聲傳播距離每增加 1cm , 則組織對(duì)超聲的衰減增加 0.81dB。因此 , 對(duì)一個(gè) 3MHz 聲束 , 當(dāng)其在人體軟組織中傳播 10cm 時(shí) , 則聲強(qiáng)衰減可達(dá) :  0.81dB 2 cm －１ 2 MHz －１ 3 3MHz 3 10cm =24.3dB

而當(dāng)頻率升高到 10MHz 時(shí) , 傳播相同的距離所導(dǎo)致的聲強(qiáng)衰減將達(dá) :

0.81dB 2 cm －１ 2 MHz －１ 3 10MHz 3 10cm =81dB

這就說(shuō)明頻率的因素甚為重要。因此 , 根據(jù)探查部位的組織不同和深度不同 , 合理選擇使用探頭的頻率 , 對(duì)診斷效果將有較大影響。

2.超聲波的反射、折射與透射

超聲波在人體組織內(nèi)傳播不僅有衰減 , 同時(shí)還存在著反射、折射與透射現(xiàn)象。在人體均質(zhì)性組織內(nèi)傳播時(shí) , 超聲波只沿其傳播方向前進(jìn) , 此時(shí)不存在反射、折射問(wèn)題。如果超聲波在非均質(zhì)性組織內(nèi)傳播或從一種組織傳播到另一種組織 , 由于兩種組織聲阻抗的不同 , 在聲阻抗改變的分界面上便會(huì)產(chǎn)生反射、折射與透射 , 見(jiàn)圖 7-3。

圖 7-3 超聲在不同介質(zhì)中的反射、入射與折射

原介質(zhì)中的超聲波稱為入射波 , 在分界面處入射波的能量一部分將產(chǎn)生反射 , 另一部分能量將通過(guò)界面后繼續(xù)傳播，這就是透射。透射的超聲波傳播方向與入射波的傳播方向不同 , 因而這部分透射過(guò)的超聲波又稱折射波。入射波與界面法線的夾角叫入射角θ 1 , 反射波與界面法線的夾角叫反射角θ 1 ′ , 入射角與反射角是相等的 , 即θ 1 = θ 1 '。這被稱作超聲波的反射定律。若入射波與界面是垂直的 , 則反射波即按入射波方向反射 , 故可以在超聲波診斷儀器中用一個(gè)探頭，既發(fā)射超聲波又接收反射波(回波)。折射波與界面法線的夾角稱為折射角θ 2，入射角θ 1 的正弦與折射角θ 2 的正弦之比，等于入射波在介質(zhì) 1 中的聲速 c 1 與折射波在介質(zhì) 2 中的聲速 c 2 之比(sin θ 1 ／ sin θ 2 =c 1 /c 2)，這被稱作超聲波的折射定律。若入射波與界面垂直，透過(guò)界面的超聲波的傳播方向與入射波方向一致，即不產(chǎn)生折射。

反射波的能量除取決于兩種介質(zhì)的聲阻抗差別外，還取決于界面的大小，反射界面越大，反射波的能量也越強(qiáng)，當(dāng)反射界面的尺寸遠(yuǎn)小于超聲波波長(zhǎng)λ時(shí)，可以認(rèn)為不產(chǎn)生反射。

當(dāng)被探查的人體組織結(jié)構(gòu)很小，與入射超聲波的波長(zhǎng)相差不多時(shí)，會(huì)產(chǎn)生波的衍射現(xiàn)象。當(dāng)被探查的組織結(jié)構(gòu)小于入射波波長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生波的散射。

3.超聲波的生物效應(yīng)

超聲波是一種依靠介質(zhì)來(lái)傳播的聲波，它具有機(jī)械能，因此，在傳播的過(guò)程中將不可避免地和介質(zhì)相互作用，產(chǎn)生各種效應(yīng)。比如聲波能量作用于介質(zhì)，會(huì)引起質(zhì)點(diǎn)高頻振動(dòng)，產(chǎn)生速度、加速度、聲壓和聲強(qiáng)等力學(xué)量的改變，從而引起機(jī)械效應(yīng);由于介質(zhì)對(duì)超聲能量的吸收，將使介質(zhì)溫度升高，從而引起熱效應(yīng);當(dāng)超聲波作用于液體時(shí)，會(huì)使液體內(nèi)部壓力發(fā)生變化，產(chǎn)生壓力或拉力，當(dāng)拉力達(dá)到一定強(qiáng)度，可以使液體分子斷裂，產(chǎn)生近于真空的空穴，引起所謂空穴效應(yīng)（也稱空化效應(yīng)）等。當(dāng)超聲作用于生物組織時(shí)，以上提到的各種物理效應(yīng)同樣存在，因而會(huì)對(duì)生物組織產(chǎn)生某些生物效應(yīng)。比如，由于生物組織的粘滯性而造成的吸收，將使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能，使生物組織產(chǎn)生溫升，當(dāng)超聲能量達(dá)到一定強(qiáng)度的時(shí)候，除產(chǎn)生熱效應(yīng)外 , 空化效應(yīng)的結(jié)果還可能使組織細(xì)胞產(chǎn)生破壞性形變。因此，雖然目前普遍地認(rèn)為超聲對(duì)人體的危害甚微，但診斷用超聲劑量并不被認(rèn)為是越大越好。一般接受的劑量應(yīng)小于安全劑量 50 焦耳／平方厘米(J ／ cm 2)，并且最大照射強(qiáng)度低于 100mW ／ cm 2。然而 , 超聲能終歸是一種機(jī)械能，它不同于各種有損射線，所以，利用超聲波所實(shí)現(xiàn)的各種檢查治療手段，應(yīng)該說(shuō)是比較安全的。第3節(jié) 醫(yī)用超聲探頭

一、壓電換能器

超聲診斷儀是通過(guò)探頭產(chǎn)生入射超聲波(發(fā)射波)和接收反射超聲波(回波)的，它是診斷設(shè)備的重要部件。高頻電能激勵(lì)探頭中的晶體產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，反射超聲波的機(jī)械振動(dòng)又可以通過(guò)探頭轉(zhuǎn)換為電脈沖。也就是說(shuō)探頭能將電能轉(zhuǎn)換成聲能，又能夠?qū)⒙暷苻D(zhuǎn)換成電能，所以探頭又稱做超聲換能器。其原理來(lái)自于晶體的壓電效應(yīng)。

1.壓電效應(yīng)

壓電效應(yīng)泛指晶體處于彈性介質(zhì)中所具有的一種聲-電可逆特性，此現(xiàn)象為法國(guó)物理學(xué)者居里兄弟于1880年所發(fā)現(xiàn)，故也稱居里效應(yīng)（圖7-4）。

圖7-4 晶體的壓電效應(yīng)

具有壓電效應(yīng)性質(zhì)的晶體,稱為壓電晶體。目前常用于超聲探頭的晶體片有鋯酸鉛、鈦酸鋇、石英、硫酸鋰等人工或天然晶體。鈦酸鋇及鋯酸鉛是在高溫下燒結(jié)的多晶陶瓷體，把毛坯燒結(jié)成陶瓷體后，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)难心バ拚?，得到所需的幾何尺寸，再用高壓直流電?chǎng)極化后,就具有壓電性質(zhì)，成為換能器件。

(1)正壓電效應(yīng) 在晶體或陶瓷的一定方向上，加上機(jī)械力使其發(fā)生形變，晶體或陶瓷的兩個(gè)受力面上，產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷;形變方向相反，電荷的極性隨之變換，電荷密度同外施機(jī)械力成正比，這種因機(jī)械力作用而激起表面電荷的效應(yīng)，稱為正壓電效應(yīng)，如圖7-4（a）。

(2)逆壓電效應(yīng) 在晶體或陶瓷表面沿著電場(chǎng)方向施加電壓，在電場(chǎng)作用下引起晶體或陶瓷幾何形狀應(yīng)變，電壓方向改變，應(yīng)變方向亦隨之改變，形變與電場(chǎng)電壓成比例，這種因電場(chǎng)作用而誘發(fā)的形變效應(yīng)，稱為逆壓電效應(yīng)，如圖7-4（b）。

一般情況下，壓電效應(yīng)是線性的，然而，當(dāng)電場(chǎng)過(guò)強(qiáng)或壓力很大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)非線性關(guān)系。

晶體和陶瓷片因切割方位和幾何尺寸的不同，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的固有頻率也不同,當(dāng)外加的交變電壓的頻率與固有頻率一致時(shí)，產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)最強(qiáng);當(dāng)外加的機(jī)械力的頻率與固有頻率一致時(shí)，所產(chǎn)生的電荷也最多。在超聲波診斷儀中激勵(lì)脈沖的頻率必須與探頭的固有頻率相同。

2.壓電換能器的特性

壓電換能器的特性參量很多，現(xiàn)只簡(jiǎn)單介紹以下3種。

(1)頻率特性 壓電換能器的晶體本身是一個(gè)彈性體，因此有其固有的諧振頻率，當(dāng)所施力的頻率等于其固有頻率時(shí)，它將產(chǎn)生機(jī)械諧振，由于正壓電效應(yīng)而產(chǎn)生最大電信號(hào)。另一方面，當(dāng)所施加電的頻率和壓電晶體固有頻率一致時(shí)，由于逆壓電效應(yīng)則應(yīng)發(fā)生機(jī)械諧振，諧振時(shí)振幅最大，彈性能量也最大，這時(shí)，壓電體獲得最大形變振動(dòng),通過(guò)介質(zhì)產(chǎn)生超聲波輸出。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)所施加力或電的頻率不與晶體固有頻率一致時(shí)，壓電換能器晶體產(chǎn)生的電信號(hào)幅度和變形振動(dòng)幅度都將變小，可見(jiàn)，它們都是頻率的函數(shù)。

圖7-5 壓電晶體的電流-頻率特性

如果對(duì)壓電晶體施加一定值的電壓，改變所加電壓的頻率，回路電流或阻抗將隨其變化，當(dāng)電壓頻率為某一頻率fm時(shí)，電流出現(xiàn)最大值Imax，當(dāng)電壓頻率為另一頻率fn時(shí)，電流出現(xiàn)最小值Imin。壓電晶體的電流隨頻率而變化的現(xiàn)象（見(jiàn)圖7-5），說(shuō)明了壓電換能器晶體的等效阻抗是一個(gè)隨頻率而變化的量。如果繼續(xù)增加電壓的頻率，還可以發(fā)現(xiàn)有規(guī)律地出現(xiàn)一系列電流的波動(dòng)，且波動(dòng)的最大值(對(duì)應(yīng)fm1、fm2?)是依次減小的，而波動(dòng)最小值(對(duì)應(yīng)fn1、fn2?則是依次增大的，fm稱為壓電振子的最小阻抗頻率(又可稱為最大傳輸頻率);fn稱為最大阻抗頻率(又可稱為最小傳輸頻率)。

(2)換能特性 換能器的換能特性包括兩個(gè)方面:電能－機(jī)械能－超聲能，超聲能－機(jī)械能－電能。前者屬于發(fā)射過(guò)程，后者屬于接收過(guò)程。能量間轉(zhuǎn)換必然產(chǎn)生損失(產(chǎn)生了無(wú)益的能耗)，以轉(zhuǎn)換效率來(lái)表征換能器這一性能：

電機(jī)轉(zhuǎn)換效率=輸出的機(jī)械功率／輸入的電功率

機(jī)聲轉(zhuǎn)換效率=輻射的超聲功率／輸入的機(jī)械功率

因此：

電聲轉(zhuǎn)換效率=輻射的超聲功率／輸入的電功率

(3)暫態(tài)特性 超聲診斷儀的換能器大多工作于脈沖狀態(tài)，換能器對(duì)脈沖的響應(yīng)速率稱為暫態(tài)特性，這也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。換能器的暫態(tài)特性與其頻率特性是有關(guān)系的，簡(jiǎn)言之，換能器的頻譜越寬，它的暫態(tài)特性也越好，可允許的超聲脈沖的寬度越窄。在這里，所描述的脈沖寬度是指斷續(xù)發(fā)射出超聲的時(shí)間長(zhǎng)度，單位是秒(s），它與頻率（超聲波每秒振動(dòng)的次數(shù)）是不同的。

二、超聲探頭的類(lèi)別

 超聲探頭可以從以下不同方面來(lái)分類(lèi)，它們是:①按診斷部位分類(lèi)，有眼科探頭、心臟探頭、腹部探頭、顱腦探頭、腔內(nèi)探頭和兒童探頭等之分（圖7-6）；②按應(yīng)用方式分類(lèi)，有體外探頭、體內(nèi)探頭、穿刺活檢探頭之分;③按探頭中換能器所用振元數(shù)目分類(lèi)，又有單元探頭和多元探頭之說(shuō);

圖7-6 應(yīng)用在不同診斷部位的各類(lèi)超聲探頭

④按波束控制方式分類(lèi)，則有線掃探頭、相控陣探頭、機(jī)械扇掃探頭和方陣探頭等;⑤按探頭的幾何形狀分類(lèi)(這是一種慣用的分類(lèi)方法)，則有矩形探頭、柱形探頭、弧形探頭(又稱凸形)、圓形探頭等。還有其它的一些分類(lèi)方法,這里不一一進(jìn)行介紹。通常工作中，習(xí)慣使用較多的是按①、④、⑤3種方式分類(lèi)。以下僅就最常見(jiàn)典型探頭加以介紹。

圖7-7 柱形單振元探頭結(jié)構(gòu)剖面圖

1.柱形單振元探頭

柱形單振元探頭主要用于A超和M超，又稱筆桿式探頭。目前在經(jīng)顱多普勒（TCD)及胎心監(jiān)護(hù)儀器中亦用此探頭。由于它是各型超聲成像儀用探頭的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，特此作一介紹。

(1)結(jié)構(gòu) 柱形單振元探頭的基本結(jié)構(gòu)如圖7-7所示。

它主要由5部分組成:①壓電晶體，用于接收電脈沖產(chǎn)生機(jī)械超聲振動(dòng)，完成聲-電和電-聲轉(zhuǎn)換工作。其幾何形狀和尺寸是根據(jù)診斷要求來(lái)設(shè)計(jì)的，上、下電極分別焊有一根引線，用來(lái)傳輸電信號(hào);②墊襯吸聲材料，用于衰減并吸收壓電振子背向輻射的超聲能量，使之不在探頭中來(lái)回反射而使振子的振鈴時(shí)間加長(zhǎng)，因此要求墊襯具有較大的衰減能力，并具有與壓電材料接近的聲阻抗，以使來(lái)自壓電振子背向輻射的聲波全部進(jìn)入墊襯中并不再反射回到振子中去，吸聲材料一般為環(huán)氧樹(shù)脂加鎢粉，或鐵氧體粉加橡膠粉配合而成;③聲學(xué)絕緣層，防止超聲能量傳至探頭外殼引起反射，造成對(duì)信號(hào)的干擾;④外殼，作為探頭內(nèi)部材料的支承體，并固定電纜引線，殼體上通常標(biāo)明該探頭的型號(hào)、標(biāo)稱頻率;⑤保護(hù)層，用以保護(hù)振子不被磨損。保護(hù)層應(yīng)該選擇衰減系數(shù)低并耐磨的材料，由于保護(hù)層與振子和人體組織同時(shí)接觸，其聲阻抗應(yīng)接近人體組織的聲阻，并將保護(hù)層兼做為層間插入的聲阻抗?jié)u變層，其厚度應(yīng)為λ/4。

(2)基本特性 超聲探頭作為一種傳感器，其最重要的性能有:特征頻率、受電激勵(lì)后振動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短以及其體積的大小。

探頭的特征頻率決定于壓電晶體的厚度。給壓電晶體施加電激勵(lì)后，其前面和后面都會(huì)發(fā)出聲能，只要周?chē)橘|(zhì)的聲阻抗與壓電晶體不一樣，部分聲能就會(huì)在前后界面處反射回晶體，并以聲波形式在晶體內(nèi)以同一速度傳播。聲波傳至對(duì)面所需要的時(shí)間與晶體的厚度成正比，當(dāng)晶體厚度恰為波長(zhǎng)的一半時(shí)，反射應(yīng)力和發(fā)射應(yīng)力在每一面相互加強(qiáng)，壓電晶體產(chǎn)生共振，呈現(xiàn)最大的位移幅度。相當(dāng)于半波長(zhǎng)厚度的頻率叫壓電晶體的基礎(chǔ)共振頻率。當(dāng)晶體厚度與波長(zhǎng)相等時(shí)，每一面的應(yīng)力正好相反，位移幅度最小。由于任何頻率下的半波長(zhǎng)晶體的厚度決定于聲波在該晶體材料中的傳播速度，因此，對(duì)每一種壓電材料都必須特別計(jì)算出它的半波長(zhǎng)厚度，也就是說(shuō)，不同的壓電材料的半波長(zhǎng)厚度并不相同。由于波長(zhǎng)與頻度成反比，所以壓電元件的厚度與產(chǎn)生的頻率成反比。

傳感器受電激勵(lì)后振動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短影響超聲系統(tǒng)的縱向分辨力。為了追求好的縱向分辨力，通常使激勵(lì)電脈沖寬度盡量窄，然而由于超聲探頭的壓電材料對(duì)電激勵(lì)常呈較長(zhǎng)時(shí)間的反應(yīng)(即電脈沖結(jié)束后聲振蕩仍以衰減振蕩方式維持一段時(shí)間),此種振鈴反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)超聲脈沖，如不予以阻尼，就會(huì)導(dǎo)致分辨力減弱。為此必須在壓電體后面放置特別的墊襯材料，利用其吸音特性產(chǎn)生阻尼，使振鈴反應(yīng)減弱,從而縮短脈沖總長(zhǎng)度。同時(shí)，此阻尼材料還可以吸收壓電晶體后面發(fā)出的聲能，否則這種能量就會(huì)在晶體中產(chǎn)生反射，干擾來(lái)自被檢介質(zhì)中的回聲。阻尼強(qiáng)的墊襯使換能器的聲脈沖時(shí)間縮短，但也使靈敏度降低;阻尼弱則有損于分辨力，卻使換能器有較佳的靈敏度。

圖7-8 機(jī)械扇形掃描探頭工作原理示意

 對(duì)于柱形單振元探頭，振元直徑的大小主要影響超聲場(chǎng)的形狀。一般來(lái)說(shuō)，振元直徑大，聲束的指向性好，并易于聚焦。當(dāng)然，當(dāng)聲窗受限制時(shí)，只能使用較小的振元。通常振元直徑在5～30mm范圍內(nèi)選定。

2.機(jī)械扇掃超聲探頭

機(jī)械扇形掃描超聲探頭配用于扇掃式B型超聲診斷儀，它是依靠機(jī)械傳動(dòng)方式帶動(dòng)傳感器往復(fù)搖擺或連續(xù)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)扇形掃描的（圖7-8）。

利用機(jī)械掃描實(shí)現(xiàn)超聲影像的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，是70年代后期才趨于成熟的一項(xiàng)技術(shù)。開(kāi)始時(shí)掃描線數(shù)較少，掃描角度也不大，掃描線的間隔角度的均勻性亦差,而且探頭的體積和重量都較大，操作使用十分不便。比如早期的機(jī)械扇掃探頭的重量達(dá)0.6kg以上，且掃描角度僅30°。隨著技術(shù)的進(jìn)步，到80年代中期，機(jī)械扇掃超聲換能器的產(chǎn)品性能日趨改善，重量可以做到0.2kg以下，掃描幀頻約30幀/s,掃描角度達(dá)85°，而且掃描線的均勻性也大大改善。這不僅給操作使用帶來(lái)了方便,而且使機(jī)械扇掃超聲影像的質(zhì)量獲得明顯的提高。

機(jī)械扇掃探頭除換能器聲學(xué)特性的基本要求之外，還應(yīng)滿足以下要求:①保證探頭中的壓電振子作30次/s左右的高速擺動(dòng)，擺動(dòng)幅度應(yīng)足夠大；②擺動(dòng)速度應(yīng)均勻穩(wěn)定；③整體體積小、重量輕，便于手持操作;④外形應(yīng)適合探查的需要，并能靈活改變掃查方向;⑤機(jī)械振動(dòng)及噪聲應(yīng)小到不致引起病人的緊張和煩躁。

目前來(lái)看，機(jī)械扇掃探頭主要存在的不足之處，是噪聲大和探頭壽命短。多數(shù)的機(jī)械扇掃探頭壽命僅有數(shù)千小時(shí)，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)而言，無(wú)論是技術(shù)、工藝、或者材料都是十分難以解決的問(wèn)題。目前，機(jī)械扇掃探頭的生產(chǎn)已越來(lái)越少，大有被電子凸陣及相控陣扇掃探頭所取代的趨勢(shì)。

圖7-9 電子線陣探頭剖面示意

 3.電子線陣超聲探頭

電子線陣超聲探頭配用于電子式線性掃描超聲診斷儀。其結(jié)構(gòu)如圖7-9所示，它主要由6部分組成:開(kāi)關(guān)控制器、阻尼墊襯、換能器陣列、匹配層、聲透鏡和外殼。

(1)開(kāi)關(guān)控制器 用于控制探頭中各振元按一定組合方式工作，若采用直接激勵(lì)，則每一個(gè)振元需要一條信號(hào)線連接到主機(jī)，目前換能器振元數(shù)已普遍增加到數(shù)百個(gè)，則與主機(jī)的連線需要數(shù)百根，這不僅使工藝復(fù)雜，因此而增加的探頭和電纜的重量也是不堪設(shè)想的。采用開(kāi)關(guān)控制器就可以使探頭與主機(jī)的連線數(shù)大大減小。

(2)阻尼墊襯 其作用與柱形單振元探頭中的墊襯作用相同，用于產(chǎn)生阻尼,抑制振鈴并消除反射干擾。阻尼墊襯材料的構(gòu)成要求亦和柱形單振元探頭相似。

(3)換能器陣列 換能器的晶體振元通常是采用切割法制造工藝，即對(duì)一寬約10mm，一定厚度的矩形壓電晶體，通過(guò)計(jì)算機(jī)程控順序開(kāi)槽。開(kāi)槽寬度應(yīng)小于0.1mm，開(kāi)槽深度則不能一概而論，這是因?yàn)樗镁暮穸热Q于探頭的工作頻率，相當(dāng)于半波長(zhǎng)厚度的頻率叫做壓電晶體的基礎(chǔ)共振頻率。晶體材料的半波長(zhǎng)厚度σ可由下式給出。

σ=Cp2T21／2 式中:Cp為超聲波在該材料中的傳播速度，T為工作頻率超聲波的周期。

當(dāng)換能器的工作頻率確定后，根據(jù)所用晶片材料的半波長(zhǎng)厚度，即可確定所用晶片的厚度。顯然，探頭的工作頻率越高，所用晶片的厚度則越薄。開(kāi)槽的深度主要影響振元間互相耦合的大小，振元間互耦大則相互干擾大，使收發(fā)分辨力降低。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)槽深則互耦小。 至于每個(gè)振元的寬度，一是考慮輻射強(qiáng)度，寬度窄則振元的有效面積小，輻射強(qiáng)度小，影響探測(cè)靈敏度。二是波束和擴(kuò)散角，寬度窄則近場(chǎng)區(qū)域以外擴(kuò)散角大,聲束主瓣寬,副瓣大,橫向分辨力下降，要使副瓣小,則應(yīng)滿足振元中心間距d<1/2λ?？紤]以上因素，通常取單個(gè)振元寬度與厚度之比小于0.6。因此，工作頻率越高,換能器的制作困難越大。例如，對(duì)某種已選定的晶體材料而言，當(dāng)工作頻率為2.5MHz時(shí)，假設(shè)其半波長(zhǎng)厚度為0.8mm，則單個(gè)振元的寬度小于0.48mm。當(dāng)工作頻率上升到5MHz時(shí)，晶體的半波長(zhǎng)厚度僅為0.4mm，則單個(gè)振元的寬度小于0.24mm。當(dāng)工作頻率為7.5MHz時(shí)，晶體半波長(zhǎng)厚度僅有0.26mm，則單個(gè)振元的寬度應(yīng)小于0.16mm?？梢?jiàn)，高頻率的探頭、換能器制作工藝難度大。

為了進(jìn)一步減小互耦，線陣探頭應(yīng)滿足d<λ/2的條件。但前已述及，對(duì)于高頻探頭，晶片切割難度大，再考慮單片輻射面積的需要，只好折中考慮，取振元的寬、厚比為0.6，這往往并不滿足d<λ/2的條件。更新的設(shè)計(jì)是采用組合振元方式，即每一組激勵(lì)振元由幾個(gè)晶片組成(這樣的一個(gè)組合稱作一群)，則可以較好地解決互耦與工藝的矛盾。比如將100mm310mm30.8mm的壓電晶體均勻刻劃成64個(gè)窄條，刻縫寬為0.05mm，每一個(gè)窄條作為一個(gè)振元，并設(shè)工作波長(zhǎng)λ=1.60，那么這種尺寸結(jié)構(gòu)d/λ=1.55/1.60≈1，遠(yuǎn)不能滿足d<λ/2的條件。而如果將此壓電晶體刻劃成256個(gè)窄條，每4個(gè)窄條作為一個(gè)振元(發(fā)射時(shí)給予同相激勵(lì))，探頭總共仍為64個(gè)振元(或稱作64群)，但尺寸結(jié)構(gòu)d/λ=0.40/1.60=1/4，則可以滿足以上條件。所以采用新設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，它既保證了探頭的輻射功率，又使副瓣得到壓縮。

(4)匹配層 由于聲透鏡同時(shí)與晶體振元和人體接觸，兩者的聲阻抗差別甚大［壓電晶體振元的阻抗Zf≈(20～35)3106kg2s－１2m－2，人體組織的阻抗Ze≈(1.58～1.7)3106kg2s－１2m－2］，難于使聲透鏡的特性阻抗同時(shí)與兩者匹配。超聲經(jīng)不同阻抗界面?zhèn)鞑ィ瑢a(chǎn)生反射，會(huì)增加能量損耗并影響分辨力，因此，往往需要采用匹配層來(lái)實(shí)現(xiàn)探頭與負(fù)載之間的匹配。

對(duì)匹配層除厚度與聲阻抗的要求外，還要求其聲阻尼要小，以減小對(duì)超聲能量的損耗。在工藝上應(yīng)保證其同時(shí)與晶體振元和聲透鏡接觸良好。

圖7-10 電子凸陣探頭示意

匹配層材料通常也采用環(huán)氧加鎢粉配制。

4.電子凸陣超聲探頭

凸陣探頭的結(jié)構(gòu)原理與線陣探頭相類(lèi)似，只是振元排列成凸形（圖7-10）。但相同振元結(jié)構(gòu)凸形探頭的視野要比線陣探頭大。由于其探查視場(chǎng)為扇形，故對(duì)某些聲窗較小的臟器的探查比線陣探頭更為優(yōu)越，比如檢測(cè)骨下臟器，有二氧化碳和空氣障礙的部位更能顯現(xiàn)其特點(diǎn)。但凸形探頭波束掃描遠(yuǎn)程擴(kuò)散，必須給予線插補(bǔ)，否則因線密度低將使影像清晰度變差。

最后要特別提一下的是探頭的工作情況，不論是線陣探頭還是凸形探頭，探頭中的振元都不是同時(shí)被激勵(lì)的，它們總是被分組分時(shí)受激勵(lì)，而且分配的方法有多樣。

5.相控陣超聲探頭

圖7-11 相控陣探頭結(jié)構(gòu)示意

相探陣超聲探頭可以實(shí)現(xiàn)波束扇形掃描，因此又稱為相控電子扇掃探頭，它配用于相控陣扇形掃描超聲診斷儀。相控陣超聲探頭外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)與線陣探頭頗有相似之處。其一是所用換能器也是多元換能器陣列;其二是探頭的結(jié)構(gòu)、材料和工藝亦相近，主要由換能器、阻尼墊襯、聲透鏡以及匹配層幾部分組成；

但它們的不同之處也主要有兩點(diǎn)：第一是在探頭中沒(méi)有開(kāi)關(guān)控制器，這是因?yàn)橄嗫仃囂筋^換能器中，各振元基本上是同時(shí)被激勵(lì)的，而不是像線陣探頭換能器那樣分組、分時(shí)工作的，因此，不需要用控制器來(lái)選擇參與工作的振元。第二是相控陣探頭的體積和聲窗面積都較?。▓D7-11），這是因?yàn)橄嗫仃囂筋^是以扇形掃描方式工作的，其近場(chǎng)波束尺寸小，也正因?yàn)榇耍哂袡C(jī)械扇形掃描探頭的優(yōu)點(diǎn)，可以通過(guò)一個(gè)小的“窗口”，對(duì)一個(gè)較大的扇形視野進(jìn)行探查。

第4節(jié) 典型超聲影像設(shè)備的工作原理簡(jiǎn)述

一、A型超聲回波顯示

A型超聲診斷儀因其回聲顯示采用幅度調(diào)制(amplitude modulation)而得名。A型顯示是超聲診斷儀最基本的一種顯示方式，即在陰極射線管(CRT)熒光屏上，以橫坐標(biāo)代表被探測(cè)物體的深度，縱坐標(biāo)代表回波脈沖的幅度，故由探頭(換能器)定點(diǎn)發(fā)射獲得回波所在的位置可測(cè)得人體臟器的厚度、病灶在人體組織中的深度以及病灶的大小。根據(jù)回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，還可在一定程度上對(duì)病灶進(jìn)行定性分析。

A型超聲診斷儀適應(yīng)于醫(yī)學(xué)各科的檢查，從人的腦部直至體內(nèi)臟器。其中應(yīng)用最多的是對(duì)肝、膽、脾、腎、子宮的檢查。對(duì)眼科的一些疾病，尤其是對(duì)眼內(nèi)異物,用A型超聲診斷儀比X線透視檢查更為方便準(zhǔn)確。在婦產(chǎn)科方面，對(duì)于婦女妊娠的檢查以及子宮腫塊的檢查，也都比較準(zhǔn)確和方便。

由于A型顯示的回波圖，只能反映局部組織的回波信息，不能獲得在臨床診斷上需要的解剖圖形，且診斷的準(zhǔn)確性與操作醫(yī)師的識(shí)圖經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大，因此其應(yīng)用價(jià)值已漸見(jiàn)低落，即使在國(guó)內(nèi)，A型超聲診斷儀也很少生產(chǎn)和使用了。

二、M型超聲顯示

M型超聲成像診斷儀適用于對(duì)運(yùn)動(dòng)臟器，如心臟的探查。由于其顯示的影像是由運(yùn)動(dòng)回波信號(hào)對(duì)顯示器掃描線實(shí)行輝度調(diào)制，并按時(shí)間順序展開(kāi)而獲得一維空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序（motion-time）圖，故稱之為M型超聲成像診斷儀，其所得的圖像也叫作超聲心動(dòng)圖。

M型超聲診斷儀發(fā)射和接收工作原理參見(jiàn)圖7-12（a），與A型有些相似，不同的是其顯示方式。對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，由于各界面反射回波的位置及信號(hào)大小是隨時(shí)間而變化的，如果仍用幅度調(diào)制的A型顯示方式進(jìn)行顯示，所顯示波形會(huì)隨時(shí)間而改變，得不到穩(wěn)定的波形圖。因此，M型超聲診斷儀采用輝度調(diào)制的方法，使深度方向所有界面反射回波，用亮點(diǎn)形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來(lái)，隨著臟器的運(yùn)動(dòng)，垂直掃描線上的各點(diǎn)將發(fā)生位置上的變動(dòng)，定時(shí)地采樣這些回波并使之按時(shí)間先后逐行在屏上顯示出來(lái)。圖7-12（b）為一幅心臟博動(dòng)時(shí)測(cè)定，所獲得心臟內(nèi)各反射界面的活動(dòng)曲線圖。可以看出，由于臟器的運(yùn)動(dòng)變化，活動(dòng)曲線的間隔亦隨之發(fā)生變化，如果臟器中某一界面是靜止的，活動(dòng)曲線將變?yōu)樗街本€。

圖7-12 M型超聲診斷儀原理與成像

圖7-12 型超聲診斷儀原理與成象

M型超聲診斷儀對(duì)人體中的運(yùn)動(dòng)臟器，如心臟、胎兒胎心、動(dòng)脈血管等功能的檢查具有優(yōu)勢(shì)，并可進(jìn)行多種心功能參數(shù)的測(cè)量，如心臟瓣膜的運(yùn)動(dòng)速度、加速度等。但M型顯示仍不能獲得解剖圖像，它不適用于對(duì)靜態(tài)臟器的診查。

三、B型超聲成像顯示

為了獲得人體組織和臟器解剖影像，繼A型超聲診斷儀應(yīng)用于臨床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超聲成像儀又先后問(wèn)世，由于它們的一個(gè)共同特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體組織和臟器的斷層顯示，通常將這類(lèi)儀器稱為超聲斷層掃描診斷儀。

雖然B型超聲成像診斷儀因其成像方式采用輝度調(diào)制(brightness modulation)而得名，其影像所顯示的卻是人體組織或臟器的二維超聲斷層圖(或稱剖面圖)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，所以，B型超聲成像儀與A型、M型超聲診斷儀在結(jié)構(gòu)原理上都有較大的不同。

B型超聲成像儀和M型一樣采用輝度調(diào)制方式顯示深度方向所有界面反射回波，但探頭發(fā)射的超聲聲束在水平方向上卻是以快速電子掃描的方法(相當(dāng)于快速等間隔改變A超探頭在人體上的位置)，逐次獲得不同位置的深度方向所有界面的反射回波，當(dāng)一幀掃描完成，便可得到一幅由超聲聲束掃描方向決定的垂直平面二維超聲斷層影像，稱之為線形掃描斷層影像。也可以通過(guò)改變探頭的角度(機(jī)械的或者電子的方法)，從而使超聲波束指向方位快速變化，使每隔一定小角度，被探測(cè)方向不同深度所有界面的反射回波，都以亮點(diǎn)的形式顯示在對(duì)應(yīng)的掃描線上，便可形成一幅由探頭擺動(dòng)方向決定的垂直扇面二維超聲斷影像，稱之為扇形掃描斷層影像。

如果以上提到的2種超聲影像，其獲取回波信息的波束掃描速度相當(dāng)快，便可以滿足對(duì)運(yùn)動(dòng)臟器的穩(wěn)定取樣，因而，連續(xù)不斷地掃描，便可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，觀察運(yùn)動(dòng)性臟器的動(dòng)態(tài)情況。

圖7-13 B型超聲斷層掃描與成像

圖7-13 型超聲斷層掃描與成象

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線掃式斷層B型超聲波診斷儀適用于觀察腹部臟器，如對(duì)肝、膽、脾、腎、子宮的檢查，而扇掃斷層B型超聲波診斷儀適用于對(duì)心臟的檢查。現(xiàn)代B型超聲波診斷儀通常同時(shí)具備以上2種探查功能，通過(guò)配用不同的超聲探頭，方便地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖7-13顯示2種超聲斷層影像。

四、D型超聲成像顯示

D型超聲成像診斷儀也即超聲多普勒診斷儀，它是利用聲學(xué)多普勒原理，對(duì)運(yùn)動(dòng)中的臟器和血液所反射回波的多普勒頻移信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并處理，轉(zhuǎn)換成聲音、波形、色彩和輝度等信號(hào)，從而顯示出人體內(nèi)部器官的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。超聲多普勒診斷儀主要分為3種類(lèi)型：即連續(xù)式超聲多普勒(continuous wave doppler)成像診斷儀、脈沖式超聲多普勒(pulsed wave doppler)成像診斷儀及實(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成像(color doppler flow image)診斷儀。

連續(xù)式超聲多普勒成像儀被最早應(yīng)用。它是由探頭中的一個(gè)換能器發(fā)射出某一頻率的連續(xù)超聲波信號(hào)，當(dāng)聲波遇到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)血流中的紅細(xì)胞群，則反射回來(lái)的信號(hào)已是變化了頻率的超聲波。探頭內(nèi)的另外一個(gè)換能器將其檢測(cè)出來(lái)轉(zhuǎn)成電信號(hào)后送入主機(jī)，經(jīng)高頻放大后與原來(lái)的發(fā)射頻率電信號(hào)進(jìn)行混頻、解調(diào)，取出差頻信號(hào)根據(jù)處理和顯示方式的不同，可轉(zhuǎn)換成聲音、波形或血流圖以供診斷。這種方式由于難以測(cè)定距離，不能確定器官組織的位置，給應(yīng)用診斷造成諸多不便。

脈沖式超聲多普勒成像儀是以斷續(xù)方式發(fā)射超聲波信號(hào)，因此稱為脈沖式。它由門(mén)控制電路來(lái)控制發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生和選通回聲信號(hào)的接收與放大，借助截取回聲信號(hào)的時(shí)間段來(lái)選擇測(cè)定距離，鑒別器官組織的位置。由于發(fā)射和接收的信號(hào)為脈沖式，就可以由探頭內(nèi)的一個(gè)換能器來(lái)完成發(fā)射和接收雙重任務(wù)，這對(duì)于簡(jiǎn)化探頭機(jī)械結(jié)構(gòu)，避免收、發(fā)信號(hào)之間的不良藕合，提高影像質(zhì)量都是十分有益的。隨著脈沖多普勒技術(shù)、方向性探測(cè)、頻譜處理和計(jì)算機(jī)編碼技術(shù)的采用及發(fā)展，超聲多普勒診斷儀不僅能夠?qū)嚯x進(jìn)行分辨，又能判定血流的方向和速度，以多種形式提供診斷信息給醫(yī)生，使其測(cè)量水平由定性邁向定量。

實(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成像診斷儀是80年代后期心血管超聲多普勒診斷領(lǐng)域中的最新科技成果。它將脈沖多普勒技術(shù)與二維（B型）實(shí)時(shí)超聲成像和M型超聲心動(dòng)圖結(jié)合起來(lái)，在直觀的二維斷面實(shí)時(shí)影像上，同時(shí)顯現(xiàn)血流方向和相對(duì)速度，提供心血管系統(tǒng)在時(shí)間和空間上的信息。進(jìn)而通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)字化技術(shù)和影像處理技術(shù)，使其在影像診斷儀器的構(gòu)架上兼具了生理監(jiān)測(cè)的功能，提供諸如血流速度、容積、流量、加速度、血管徑、動(dòng)脈指數(shù)等極具價(jià)值的信息；這就是俗稱的“彩超”或“彩色多普勒”。第5節(jié) B型超聲成像診斷儀

B型超聲顯示影像真實(shí)、直觀，而且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像顯示，具有很高的診斷價(jià)值，受到醫(yī)學(xué)界的高度重視和普遍接受，因此，雖然B型超聲波成像診斷儀臨床應(yīng)用歷史不長(zhǎng)，發(fā)展卻非常迅速,目前在各級(jí)醫(yī)院應(yīng)用極為廣泛。本節(jié)對(duì)幾種應(yīng)用較廣又具代表性的B型超聲成像診斷儀的工作原理作一扼要介紹。

一、機(jī)械扇形掃描B超儀

超聲波束以扇形方式掃查，可以不受透聲窗口窄小的限制而保持較大的探查范圍。比如對(duì)心臟的探查，由于胸骨和肋骨的阻礙，就只宜用扇形掃描B型超聲波診斷儀進(jìn)行。由于心臟運(yùn)動(dòng)速度快，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，要求用于心臟探查的扇形掃描B型診斷儀具有較高的成像速度，一般在每秒30幀以上，同時(shí)應(yīng)具有足夠的探查深度和適量的線密度。

產(chǎn)生高速機(jī)械扇形掃描通常采用的方法有2種，其一是單振元曲柄連桿擺動(dòng)法，其二是風(fēng)車(chē)式多振元(3個(gè)或4個(gè)晶體換能器)旋轉(zhuǎn)法。

1.擺動(dòng)式扇掃B超儀

擺動(dòng)式扇掃B超儀探頭利用直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)凸輪、曲柄、連桿機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往返擺動(dòng)，從而帶動(dòng)單個(gè)晶體換能器在一定角度(30°～90°之間)范圍內(nèi)產(chǎn)生扇形超聲掃描，由于用于收發(fā)超聲的晶體換能器在工作過(guò)程中是往返擺動(dòng)的，因此它不能像A超探頭那樣直接與人體接觸,而需通過(guò)某種聲媒質(zhì)來(lái)傳遞超聲，通常這種聲媒質(zhì)為蓖麻油。這樣既可以使換能器自由運(yùn)動(dòng)，又保證了探頭發(fā)射超聲能量能有效地傳送。一種典型的高速機(jī)械扇形掃描B型超聲診斷儀電原理方框圖如圖7-14所示。同步發(fā)生器控制整機(jī)的同步工作，同步信號(hào)頻率通常為3～4kHz(即探頭發(fā)射脈沖的重復(fù)頻率),當(dāng)幀頻一定時(shí)，同步信號(hào)頻率的高低決定了掃描的幀線數(shù)。例如，當(dāng)同步信號(hào)頻率取3kHz，幀掃描頻率取每秒30幀，則每幀

圖7-14 機(jī)械扇掃B超儀原理框圖 掃描線為100根。適當(dāng)加大同步信號(hào)的頻率，在幀掃描頻率不變的情況下，每幀的掃描線數(shù)可以做得更高，從而使掃描線密度加大，影像的清晰度提高。

理論上,信號(hào)的采集可以在探頭中換能器往返擺動(dòng)的過(guò)程中重復(fù)進(jìn)行。對(duì)30Hz幀頻而言，擺動(dòng)速度只需每秒15次即可。但由于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不可避免地存在間隙,往返擺動(dòng)所獲得的兩幅影像對(duì)應(yīng)像素會(huì)出現(xiàn)位置上的偏差，因而使重建影像的穩(wěn)定性變差。因此，接收機(jī)往往僅在換能器擺動(dòng)的正程采集信號(hào)，而對(duì)逆程的回波信號(hào)予以舍棄，這就需將擺動(dòng)速度提高1倍，使之達(dá)每秒30次。雖然實(shí)現(xiàn)這種速度在技術(shù)上并不困難，但由于擺速高，加速度大，致使噪聲和振動(dòng)加劇。

圖7-15 旋轉(zhuǎn)式扇掃探頭示意圖

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2.旋轉(zhuǎn)式扇掃B超儀

擺動(dòng)式探頭噪聲大而且機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,其壽命和掃描均勻性都不盡如人意,因此便出現(xiàn)了針對(duì)性的改進(jìn)型設(shè)計(jì)��旋轉(zhuǎn)式。旋轉(zhuǎn)式基本可以克服擺動(dòng)式的缺點(diǎn)，它的探頭是采用4個(gè)（或3個(gè)）性能相同的換能器，等角度安放在一個(gè)圓形轉(zhuǎn)輪上，馬達(dá)帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，每個(gè)換能器靠近收/發(fā)窗口時(shí)開(kāi)始發(fā)射和接收超聲波,各換能器交替工作,如圖7-15所示。因此,對(duì)于4晶片探頭，轉(zhuǎn)輪每旋轉(zhuǎn)1周，聲束對(duì)人體作4次扇形掃查，在熒光屏上獲得4幀影像。而對(duì)于3晶片探頭，轉(zhuǎn)輪每旋轉(zhuǎn)1周，在熒光屏上可獲得3幀影像。當(dāng)要求幀掃描為每秒30次時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度僅需每秒7.5周或10周。

旋轉(zhuǎn)式探頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)只需單方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速均勻，沒(méi)有加速度，加之轉(zhuǎn)速低，因此，掃描均勻，噪聲和振動(dòng)都很小，其壽命遠(yuǎn)較擺動(dòng)式長(zhǎng)。但旋轉(zhuǎn)式探頭對(duì)所用晶片的一致性要求很高。采用旋轉(zhuǎn)式探頭的扇掃B型超聲診斷儀的電路原理與擺動(dòng)式基本相同。

二、高速電子線形掃描B超儀

將多個(gè)聲學(xué)上相互獨(dú)立的壓電晶體成一線排列稱作線陣，用電子開(kāi)關(guān)切換接入發(fā)射/接收電路的晶體，使之分時(shí)組合輪流工作，如果這種組合是從探頭的一側(cè)向另一側(cè)順序進(jìn)行的，每次僅有接入電路的那一組被激勵(lì)，產(chǎn)生合成超聲波束發(fā)射并接收，即可實(shí)現(xiàn)電子控制下的超聲波束線性掃描。

電子線掃B型超聲波診斷儀的原理如圖7-16所示。

圖7-16 電子線掃B超儀原理框圖

由n個(gè)振子(或稱振元)組成線陣換能器，各振子中心間距為d。每次發(fā)射和接收，由相鄰m個(gè)振子構(gòu)成一個(gè)組合,并借助電子開(kāi)關(guān)順序改變這種組合。比如，第1次由組合m1(假定由振子1～4組合)進(jìn)行發(fā)射和接收，此時(shí)發(fā)射聲束中心位于振子2、3中間,并與探頭垂直;第2次發(fā)射由組合m2(由振子2-5組成)進(jìn)行,此時(shí)發(fā)射聲束中心位于振子3、4之間。兩次發(fā)收波束空間位移為d，按順序經(jīng)過(guò)(n-m+1)次發(fā)射和接收，即可完成聲束橫向掃描范圍為(n-m+1)d的一幀完整影像的探查。

重建影像在垂直方向上采用平行光柵，這只要使形成光柵的x和y軸向上的鋸齒波脈沖與控制信號(hào)嚴(yán)格同步即可?？刂菩盘?hào)同時(shí)決定發(fā)射脈沖的重復(fù)頻率和掃描光柵的行頻，當(dāng)發(fā)射脈沖重復(fù)頻率為4kHz時(shí)，如果光柵掃描滿幅線數(shù)取128線，則影像幀頻約為每秒31幀。光柵掃描滿幅線數(shù)的多少影響影像的質(zhì)量,滿幅線數(shù)愈多、即線密度愈高，則影像也愈清晰。但光柵滿幅線數(shù)的多少并不是可以隨意設(shè)定的,它受探頭結(jié)構(gòu)尺寸大小以及波束掃描方式的限制。當(dāng)掃描方式確定后，在探頭寬度一定的情況下，線數(shù)的多少只能依靠發(fā)射脈沖重復(fù)頻率的改變來(lái)控制。當(dāng)脈沖重復(fù)頻率和掃描方式確定后,探頭越寬，視野則越增大，但線密度必然降低。

在探頭已選定的情況下，探頭中各晶體投入工作的次序和方式，即波束掃描制式將直接影響到掃描的線數(shù)，比如，將順序掃描方式改為d/2間隔掃描方式，將可以使波束掃描的線密度提高1倍。

三、電子相控陣扇形掃描B超儀

應(yīng)用相控技術(shù)，對(duì)施加于線陣探頭的所有晶體振元的激勵(lì)脈沖進(jìn)行相控制，亦可以實(shí)現(xiàn)合成波束的扇形掃描，用此技術(shù)實(shí)現(xiàn)波束掃描的B型超聲波診斷儀稱為電子相控陣扇型掃描B超儀。

1.相控陣掃描原理

前已述及，對(duì)成線陣排列的多個(gè)聲學(xué)上相互獨(dú)立的壓電晶體振元同時(shí)給予電激勵(lì)，可以產(chǎn)生合成波束發(fā)射,且合成波束的方向與振元排列平面的法線方向一致,這種激勵(lì)方式稱為同相激勵(lì)，其合成波束指向性如圖7-17所示。

圖7-17 同相激勵(lì)指相性圖

如果對(duì)線陣排列的各振元不同時(shí)給予電激勵(lì)，而是使施加到各振元的激勵(lì)脈沖有一個(gè)等值的時(shí)間差τ，如圖7-18（a）所示，則合成波束的波前平面與振元排列平面之間，將有一相位差θ。因此，合成波束的方向與振元排列平面的法線方向就有一相位差θ。如果均勻地減少τ值，相位差θ也將隨著減少。當(dāng)合成波束方向移至θ=0后，使首末端的激勵(lì)脈沖時(shí)差逆轉(zhuǎn)并逐漸增大，則合成波束的方向?qū)⑾颍仍龃蟮姆较蜃兓鐖D7-18（b）所示。從圖7-18（a）、（b）可以看出，如果對(duì)超聲振元的激勵(lì)給予適當(dāng)?shù)臅r(shí)間控制，就可以在一定角度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)超聲波束的扇形掃描。這種通過(guò)控制激勵(lì)時(shí)間而實(shí)現(xiàn)波束方向變化的掃描方式，叫做相控陣掃描。

圖7-18 項(xiàng)控陣探頭發(fā)射波束掃描原理

各相鄰振元激勵(lì)脈沖的等差時(shí)間τ與波束偏向角θ之間的關(guān)系由下式給出：

θ＝sin-1（τ2c／d）

式中，c=1540m/s，為超聲波在人體軟組織中傳播的平均速度；d為相鄰振元的中心間距。



2.儀器組成與工作原理

電子相控陣扇掃B型超聲診斷儀的掃描單元原理如圖7-19所示，整機(jī)在主控脈沖同步下工作。

偏向角參數(shù)發(fā)生器用于在半個(gè)幀頻周期內(nèi)，等時(shí)差地產(chǎn)生64個(gè)不同周期的序列脈沖(設(shè)定每幀掃描線數(shù)為128，而單側(cè)只有64條掃描線，所以只要64個(gè)不同的等差延遲，當(dāng)設(shè)定每幀掃描線數(shù)為64時(shí)為32個(gè))，圖7-19 相控陣B超掃描單元框圖

這64個(gè)不同周期的序列脈沖分別代表64個(gè)偏向角的序列信號(hào)。它們分時(shí)順序加入相位控制器。相位控制器用來(lái)把偏向角參數(shù)轉(zhuǎn)換成相控陣的觸發(fā)信號(hào)。每當(dāng)偏向角參數(shù)發(fā)生器送入1個(gè)代表某一偏向角度的脈沖，相位控制器就產(chǎn)生1次發(fā)射所需的若干個(gè)等值時(shí)差為τ1的觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)的個(gè)數(shù)由探頭振元數(shù)確定，可以是32個(gè)或者是48個(gè)。這在技術(shù)上可以采用一個(gè)32位或者48位輸出的移位計(jì)數(shù)器，并通過(guò)選定移位寄存器的工作速度來(lái)保證在下一個(gè)偏向角時(shí)序脈沖到達(dá)之前，移位寄存器工作完畢。得到的32路(假設(shè)探頭振元數(shù)為32)觸發(fā)信號(hào)，分別送往32路發(fā)射聚焦延遲電路，各路延遲量由設(shè)定焦距而定。經(jīng)聚焦延遲的32路觸發(fā)信號(hào)再分送于32路脈沖激勵(lì)器，所產(chǎn)生的32個(gè)激勵(lì)脈沖分別加于探頭中的32個(gè)壓電振元，激勵(lì)各振元產(chǎn)生超聲波發(fā)射。

在發(fā)射的間歇期間，來(lái)自32個(gè)振元的回波信號(hào)，通過(guò)接收延時(shí)電路合成為一路送往接收放大電路，經(jīng)放大處理后送顯像管的陰極進(jìn)行調(diào)輝顯示。需要指出的是，接收延時(shí)電路包含了接收聚焦延時(shí)和接收方向延時(shí)2個(gè)延時(shí)量，這是因?yàn)榘l(fā)射時(shí)32路激勵(lì)脈沖接受了發(fā)射方向延時(shí)和發(fā)射聚焦延時(shí)2個(gè)延時(shí)量，因此，接收到的32路信號(hào)必須給予相應(yīng)的時(shí)間補(bǔ)償，才能保證它們?cè)诮邮辗糯箅娐份斎攵送嗪铣伞?/p>

至此，圖7-19所示電路完成了1次發(fā)射接收工作，在熒光屏上獲得一條掃描線方向上的超聲信息，當(dāng)偏向角發(fā)生器產(chǎn)生的下1個(gè)時(shí)序脈沖發(fā)出時(shí)，相位控制器又產(chǎn)生32個(gè)等值時(shí)差為τ2(τ1≠τ2)的觸發(fā)信號(hào)，并分別經(jīng)過(guò)聚焦延時(shí)后去觸發(fā)32路激勵(lì)脈沖發(fā)生器，使探頭再次發(fā)射與接收。由于τ2≠τ1，因此第2次發(fā)射波束的方向與第1次將有1個(gè)θ角位移，如此重復(fù)128次，便完成了一幀影像的掃描。

3.相控陣扇掃與機(jī)械扇掃2種方式的比較

機(jī)械扇掃B型超聲波診斷儀采用機(jī)械式扇掃探頭，探頭中換能器為圓形單振子，具有較好的柱狀聲束，因此，容易獲得較高的靈敏度與影像分辨力，且波束控制電路相對(duì)簡(jiǎn)單，儀器成本低。缺點(diǎn)是機(jī)械式探頭制作要求嚴(yán)格、工作噪聲強(qiáng)、重量較大，其性能和可靠性取決于加工精度和材料品質(zhì)，并由于漏水和機(jī)械磨損等原因，探頭壽命短。此外，由于機(jī)械式探頭的振元必須運(yùn)動(dòng)(擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng))，因此，振元不能直接與被檢者貼近，而必須離開(kāi)一定距離，這就使扇掃波束的頂點(diǎn)不處在探頭的前端面。故與電子式扇掃探頭相比，當(dāng)扇掃角度相同時(shí)，機(jī)械式探頭受肋骨的影響略大,不如電子式探頭更適用于小的透聲窗口。

相控陣扇掃B超儀采用電子式扇掃探頭，其突出的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有機(jī)械噪音，探頭壽命長(zhǎng)，重量輕。但其缺點(diǎn)也是突出的，首先是波束副瓣大，因而干擾嚴(yán)重，分瓣力也受影響;另外探頭中晶陣切割應(yīng)非常精細(xì)，整機(jī)線路復(fù)雜，儀器成本也高。但近年來(lái)研制生產(chǎn)的相控陣扇掃B超儀無(wú)論在成像質(zhì)量還是儀器成本上都得到了較大程度上的改善，目前，相控陣扇掃方式已明顯占據(jù)主導(dǎo)地位。

四、B超儀的常用性能指標(biāo)



B超儀作為超聲診斷儀中的主流和最普及的設(shè)備，非常有必要了解一下與其相關(guān)的性能指標(biāo)。這里主要包含兩方面：技術(shù)參數(shù)和使用參數(shù)。下面擇其重點(diǎn)參數(shù)給予介紹。

1.技術(shù)參數(shù)

(1)分辨力

分辨力（單位：毫米）是指超聲診斷儀對(duì)被檢組織相鄰回聲圖的分辨能力，分縱向(深度方向)和橫向(水平方向)分辨力。

①縱向分辨力表示在聲束軸線Z方向上，對(duì)相鄰回聲影像的分辨能力?？梢杂脙苫芈朁c(diǎn)之間的最小可辨距離來(lái)表示，其值越小，則縱向分辨力越高?？v向分辨力受多種因素的影響。首先，縱向分辨力與發(fā)射超聲頻率有關(guān)。聲波的縱向分辨力極限為聲波的半波長(zhǎng)，比如2.5MHz（λ＝0.6mm）聲波的縱向極限分辨力為0.3mm。但這只是最高縱向分辨力的理論數(shù)值，縱向分辨力又與超聲發(fā)射脈沖的寬度有關(guān)，其脈沖寬度越短，縱向分辨力越高。就系統(tǒng)而言，縱向分辨力還在很大程度上受機(jī)器接收增益的影響，并在一定程度上受被測(cè)介質(zhì)特性(指被測(cè)體的色散吸收和運(yùn)動(dòng)情況)的影響，通常各種因素均能使影像在熒光屏上顯示的分辨力下降而低于縱向分辨力的理論數(shù)值（λ／2）。

②橫向分辨力表示在水平掃描X方向上，對(duì)相鄰回聲影像的分辨能力。影響橫向分辨力的因素主要是聲束的直徑、聚焦特性、以及顯示器件和探頭換能器性能等。

(2)超聲的工作頻率f和脈沖重復(fù)頻率FPR

①超聲的工作頻率f是指探頭與儀器聯(lián)接后，實(shí)際輻射超聲波的頻率，也即所發(fā)射超聲波在每秒中內(nèi)自身的振蕩次數(shù)。它可以根據(jù)配用不同的探頭來(lái)變換選擇,而探頭的標(biāo)稱頻率通常是固定的。儀器工作頻率f的選擇，主要考慮衰減和探測(cè)部位的不同，但也要考慮對(duì)縱向分辨力的影響。頻率越高，波長(zhǎng)越短，則波束的方向性越好，使縱向分辨力提高，但衰減也成比例地增加，探測(cè)深度減小，信噪比也受到影響。因此，不能無(wú)限制地提高工作頻率，通常B超儀器的工作頻率在0.5～10MHz范圍內(nèi)，應(yīng)根據(jù)不同需要選擇。

②脈沖重復(fù)頻率FPR（pulse repeat frequency，PRF）指脈沖工作方式超聲儀器在每秒鐘重復(fù)發(fā)射超聲脈沖的個(gè)數(shù)，也就是探頭激勵(lì)脈沖的頻率。這與前述的超聲波頻率是2個(gè)不同概念，參見(jiàn)圖7-20。

圖7-20 超聲的工作頻率f和脈沖重復(fù)頻率FPR

兩者的物理量綱單位一致（Hz），但取值范圍差異較大。脈沖重復(fù)頻率FPR決定了儀器的最大探測(cè)距離，這是由于：

Dmax ＝ ctr／2 式中:c為超聲波在人體中傳播的平均速度

tr為聲波往返1次所需的時(shí)間

當(dāng)脈沖重復(fù)頻率FPR確定后，其脈沖周期TPR＝1／FPR也即被確定,TPR即是聲波往返可利用的最大時(shí)間。為避免前、后2個(gè)脈沖相重疊而影響影像質(zhì)量，并考慮顯示器掃描的逆程時(shí)間，應(yīng)有：



tr＜TPR 因此有

Dmax ＜ cTPR／2

例如，當(dāng)取FPR＝3.125kHz(對(duì)應(yīng)TPR＝320μs)、c＝1540m/s，則Dmax＜24.64cm。最大探測(cè)距離并不等于儀器的探測(cè)深度(探測(cè)深度受發(fā)射功率、接收靈敏度等因素影響),只是設(shè)計(jì)中允許設(shè)定探測(cè)深度的最大值。

脈沖重復(fù)頻率FPR不可取太高，否則將限制儀器的最大探測(cè)距離，但FPR也不可取太低，否則將影響影像的幀頻或線密度。因?yàn)閷?duì)于固定焦點(diǎn)的B超儀，其顯示影像的每一條掃描線對(duì)應(yīng)1次超聲的發(fā)射，當(dāng)脈沖重復(fù)頻率FPR確定為3kHz時(shí)，如果希望影像每幀的線數(shù)為100，則幀頻為30 Hz。如果FPR降為1kHz，而且仍要求每幀線數(shù)為100，則幀頻降為10Hz，這將不能保證實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。當(dāng)然，為了保證幀頻，也可以降低每幀的線數(shù)，但這將使影像質(zhì)量變差。因此，脈沖重復(fù)頻率Fc的選擇應(yīng)綜合考慮。對(duì)于B型超聲波成像儀，F(xiàn)PR的值通常在2～4kHz范圍。

(3)脈沖的寬度和振鈴

①脈沖的寬度指脈沖從開(kāi)始產(chǎn)生到截止的時(shí)間長(zhǎng)短。脈寬越窄越有利于提高影像的軸向分辨率，因此激勵(lì)脈沖寬度應(yīng)該控制在一個(gè)較窄的范圍，但激勵(lì)脈沖寬度的縮小受到探測(cè)深度和系統(tǒng)接收通道頻帶寬度的限制。脈沖寬度越窄，則要求系統(tǒng)的接收通道頻帶越寬，這給接收系統(tǒng)的制作帶來(lái)了困難?，F(xiàn)代B超儀發(fā)射脈沖寬度小于0.2μs。

②振鈴是指探頭受電激勵(lì)截止后產(chǎn)生聲波余振動(dòng)的長(zhǎng)短。理想的情況是當(dāng)施加于探頭的電激勵(lì)脈沖結(jié)束后，振動(dòng)立即停止，但事實(shí)上這是無(wú)法做到的。由于它會(huì)嚴(yán)重影響超聲系統(tǒng)的縱向分辨力，因此，希望探頭產(chǎn)生余振(振鈴)的時(shí)間也越短越好。

當(dāng)兩個(gè)界面距離相隔太近時(shí)，如果發(fā)射脈沖的振鈴時(shí)間長(zhǎng)，則第1個(gè)回波的后沿將與第2個(gè)回波的前沿混在一起，以致無(wú)法分辨產(chǎn)生這2個(gè)回波的界面。脈沖的振鈴時(shí)間及聲速還影響相鄰回波的最小可分辨距離。振鈴時(shí)間長(zhǎng)、聲速大，則最小可辨距離大，分辨力就差。而脈沖的振鈴時(shí)間的長(zhǎng)短又受超聲工作頻率、探頭阻尼特性的影響，降低工作頻率和加大阻尼都可以使振鈴減弱，從而使脈沖的振鈴時(shí)間減小。激勵(lì)脈沖寬度也直接影響發(fā)射脈沖的振鈴時(shí)間，諸此之間既相互聯(lián)系又相互矛盾。

(4)灰階與動(dòng)態(tài)范圍

①灰階是表示接收機(jī)顯示器調(diào)輝顯示能力的一個(gè)參數(shù)，灰階有16、32、64和128等級(jí)之分，級(jí)數(shù)越高，表示顯示器調(diào)輝能力越強(qiáng)。儀器的灰階級(jí)數(shù)高，其顯示回聲像的層次感強(qiáng)，影像的信息量就高。這是因?yàn)锽型超聲顯像儀都是將回聲信號(hào)振幅的高低轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌潭鹊牧炼认袼剡M(jìn)行顯示的，回聲幅度高的信號(hào)在屏上以白色(或黑色)顯示，幅度低的信號(hào)以黑色(或白色)顯示，回聲幅度在白色和黑色電平之間的信號(hào)，則以不同灰度進(jìn)行顯示。通常將黑色和白色之間的灰度區(qū)等分為16、32或64個(gè)灰階，并對(duì)黑色和白色電平之間的相應(yīng)電平回聲轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的灰度顯示。

②動(dòng)態(tài)范圍是指在保證回聲信號(hào)既不被噪聲淹沒(méi)也不飽和的前提下，允許儀器接收放大回聲信號(hào)幅度的變化范圍。一般儀器在40～60dB，也有些儀器的動(dòng)態(tài)范圍可調(diào)。動(dòng)態(tài)范圍大，所顯示影像的層次豐富，影像清晰。但動(dòng)態(tài)范圍受顯像管特性的限制，通常不可能做得很大。實(shí)際上回聲的動(dòng)態(tài)范圍與顯示器所具有的動(dòng)態(tài)范圍是不相同的，回聲的動(dòng)態(tài)范圍大(約100dB)，顯示器的動(dòng)態(tài)范圍小(約20dB)，因此，為了防止有用信息的丟失,必須對(duì)回聲的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行壓縮，并將動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的分貝(dB)數(shù)分成等級(jí)顯示出來(lái),這種處理稱作灰階處理，又稱窗口技術(shù)。經(jīng)處理后的信號(hào)將壓縮那些無(wú)用的灰階信息，而保留并擴(kuò)展那些具有診斷意義的微小灰階差別，使影像質(zhì)量得到改善。

(5)聚焦方式指對(duì)探頭發(fā)射和接收波束采用何種方法聚焦，有聲學(xué)聚焦、電子聚焦和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)聚焦（圖7-21）等。

圖7-21 探頭的3種主要聚焦方式

①聲學(xué)聚焦是利用聲學(xué)凸面透鏡、聲學(xué)凹面反射鏡等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)波束的聚焦，由于超聲在透鏡中的聲速c1和在人體中的聲速c2不同，當(dāng)c1＜c2時(shí)采用凸面鏡，當(dāng)c1＞c2時(shí)采用凹面鏡。以凸面鏡為例，超聲在透鏡的邊緣穿越時(shí)被延時(shí)較少，而在透鏡中心穿越時(shí)則被延時(shí)較多；因此，邊緣和中心的聲波總會(huì)在某一時(shí)刻匯聚在聲束軸上的一點(diǎn)，此即聲學(xué)焦點(diǎn)，見(jiàn)圖7-21（a）。凹面透鏡的聚焦過(guò)程可據(jù)此類(lèi)推。

②電子聚焦指應(yīng)用電子延遲線技術(shù)，對(duì)多振元探頭發(fā)射激勵(lì)脈沖進(jìn)行相位控制的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)波束的聚焦。每一次發(fā)射對(duì)應(yīng)有1個(gè)相位差延時(shí)量τ，如圖7-21（b），中心聲波較邊緣聲波延遲了一段時(shí)間（或距離），由若干個(gè)子波共同合成了一個(gè)波陣凹面，最終會(huì)聚于焦點(diǎn)。

③實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)聚焦也是電子聚焦的一種，與電子聚焦不同之處是，多點(diǎn)動(dòng)態(tài)聚焦的焦點(diǎn)不是固定的，而是通過(guò)改變發(fā)射激勵(lì)脈沖的相位延時(shí)量，使在波束同一軸線（Z）方向上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)聚焦發(fā)射,見(jiàn)圖7-21（c），并通過(guò)數(shù)字掃描變換器對(duì)幾次不同焦點(diǎn)發(fā)射所獲得的回波信息分段取樣處理，最后合成為一行信息，實(shí)現(xiàn)接收后的二次聚焦。由于這個(gè)信息是幾次對(duì)焦點(diǎn)區(qū)域信息的合成，因此，所顯示影像的清晰度和分辨力都較一點(diǎn)聚焦所獲得的影像更佳。目前在一些較高檔次的B超機(jī)型中，常見(jiàn)到這種新技術(shù)的采用。

對(duì)于線陣探頭，通常在短軸（Y）方向采用聲學(xué)聚焦，而在長(zhǎng)軸（X）方向采用電子聚焦或?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)電子聚焦。

(6)時(shí)間增益控制(TGC)考慮到超聲在人體內(nèi)傳播過(guò)程中，由于介質(zhì)對(duì)聲波的反射、折射和吸收，超聲強(qiáng)度將隨探測(cè)深度的增加而逐漸減弱，致使處于不同深度的相同密度差界面反射回波強(qiáng)弱不等，從而不能真實(shí)反映界面的情況，必須對(duì)來(lái)自不同深度(不同時(shí)間到達(dá))的回聲給予不同的增益補(bǔ)償，即使接收機(jī)的近場(chǎng)增益適當(dāng)小，遠(yuǎn)場(chǎng)增益適當(dāng)大，通常稱此種控制手段為時(shí)間增益控制(time gian control，TGC)。一般超聲儀器給出的TGC參數(shù)為:近區(qū)增益-80～-10dB，遠(yuǎn)區(qū)增益0～5dB。它所代表的含義為在聲場(chǎng)近區(qū)，接收機(jī)增益可在某設(shè)定增益基礎(chǔ)上，衰減10～80dB;而在遠(yuǎn)區(qū)，接收機(jī)增益可以控制增大0～5dB。

2.使用參數(shù)

B超的使用參數(shù)是使用或購(gòu)買(mǎi)者應(yīng)熟悉和了解的一類(lèi)參數(shù)，它與技術(shù)參數(shù)并無(wú)嚴(yán)格的區(qū)分。

(1)掃描方式和探頭規(guī)格

①掃描方式指儀器所發(fā)射的超聲波束對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行探測(cè)的方法。方式不同，儀器所配用的探頭和電路構(gòu)成亦不同，因此，儀器的成本和價(jià)格也不同。采用何種掃描方式的超聲儀器，取決于被檢目標(biāo)的需要，比如對(duì)腹部臟器的探查，可以使用電子線掃B超儀，而對(duì)心臟的探查，由于受聲窗的限制，僅適合使用機(jī)械或電子扇形掃描B超儀。

②探頭規(guī)格有標(biāo)稱工作頻率、尺寸、形狀等參數(shù)，還有是否可配合穿刺等特殊要求。探頭標(biāo)稱工作頻率通常在15MHz范圍以內(nèi)，可根據(jù)不同需要選定。探頭尺寸和形狀的選定應(yīng)根據(jù)被探測(cè)介質(zhì)聲窗大小和部位來(lái)考慮?，F(xiàn)代B超儀通常都配有多種頻率和形狀的探頭，以適用于不同探查的需要。

(2)顯示方式與顯示范圍

①顯示方式超聲診斷影像顯示有A型、M型、B型等，一臺(tái)B型超聲診斷儀可以有其中一種或幾種顯示功能，比如有B單幅(在屏上僅顯示1幅B型影像)顯示，B雙幅(在屏上同時(shí)顯示1幅凍結(jié)B型影像和1幅實(shí)時(shí)B型影像)顯示、B/M顯示(在屏上既顯示B型實(shí)時(shí)影像，又顯示M型實(shí)時(shí)影像)。

②顯示范圍指的是屏上光柵的最大尺寸，它并不一定等于儀器的探測(cè)深度，不過(guò)在儀器的設(shè)計(jì)時(shí)，通常使兩者基本接近。

(3)注釋和測(cè)量功能此功能可以簡(jiǎn)化資料收集的過(guò)程，提高資料收集的速度及準(zhǔn)確性。而功能的強(qiáng)弱往往標(biāo)示一部?jī)x器的檔次水平。

①注釋功能某些是由儀器自行控制的，比如有關(guān)探頭頻率的顯示、影像處理值（γ校正值等）的自動(dòng)顯示，接收機(jī)總增益、近程增益和遠(yuǎn)程增益值的顯示等。當(dāng)操作者采用某種頻率的探頭或設(shè)定控制接收機(jī)增益為某值時(shí)，儀器將自行控制在屏上某固定位置顯示出當(dāng)前數(shù)值和檢查時(shí)間的年、月、日、時(shí)、分、秒。某些注釋功能則需要操作者進(jìn)行相應(yīng)操作才能在屏上插入，比如被檢者編號(hào)(ID)、體位標(biāo)志、病灶注釋、探頭標(biāo)志等，都必須由操作者控制插入。

②測(cè)量功能指儀器對(duì)被探查臟器進(jìn)行定量分析所具有的各種測(cè)量功能。有距離測(cè)量，臟器或病灶面積、周長(zhǎng)和重量的測(cè)量，M方式運(yùn)動(dòng)速度和心功能參數(shù)的測(cè)量，對(duì)妊娠周期的測(cè)量等。除距離和速度的測(cè)量之外，其它測(cè)量通常必須在影像凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行。

(4)記錄方式

探查獲得的超聲影像通常只在熒光屏上進(jìn)行顯示，為了保留資料還必須考慮將影像記錄下來(lái)。影像的記錄有多種方式，比如用波拉一步照相機(jī)拍照、視頻打印機(jī)打印或采用錄像機(jī)進(jìn)行磁帶錄像等。一般B型超聲成像診斷儀都配有相應(yīng)的輸出信號(hào)接口，可由用戶確定選用1～2種記錄方式。第6節(jié) 超聲多普勒成像儀

一、多普勒效應(yīng)

1842年奧地利物理學(xué)家多普勒（Doppler）發(fā)現(xiàn)并研究了聲波的“頻移”現(xiàn)象，后被命名為“多普勒效應(yīng)”。此效應(yīng)是指波源將某一頻率f的波以一種固定的傳播速度向外輻射時(shí),如果發(fā)射波的波源與接收波的接收系統(tǒng)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則所接收到的波的頻率f′會(huì)發(fā)生變化（即頻移），兩個(gè)頻率的差值Δf=f′－f。在聲源與接收系統(tǒng)之間的運(yùn)動(dòng)為相向的情況下，Δf為正值（f′＞f，接收頻率提高）；而相背運(yùn)動(dòng)的情況下，Δf為負(fù)值（f′＜f，接收頻率降低）。

產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因可以這樣來(lái)簡(jiǎn)單地解釋?zhuān)月暡槔寒?dāng)聲波在某種介質(zhì)中以固定的傳播速度c前進(jìn)時(shí)，聲速c(m2s-1)為波長(zhǎng)λ(m)和頻率f(s-1)的乘積，即c=λ2f；但如果聲源與接收系統(tǒng)之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度為 v（v是一個(gè)具有方向性的矢量單位，相向運(yùn)動(dòng)時(shí)v取正值，相背運(yùn)動(dòng)時(shí)v取負(fù)值），則聲波向接收系統(tǒng)的相對(duì)傳播速度c′為：原來(lái)傳播速度c與相對(duì)運(yùn)動(dòng)v的迭加，即c′=c+v。在前式c=λ2f中波長(zhǎng)λ不會(huì)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)的存在而改變，只是聲速c改變?yōu)閏′。此時(shí)，只有f也隨之改變?yōu)閒′才能維持c′=λ2f′成立，于是有: f′＝c′／λ＝（c＋v→）／λ

Δf＝f′－f＝（c＋v→）／λ－c／λ＝v→／λ

將λ=c／f代入上式，有

Δf＝f2v→／c

此意為頻移量Δf為相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度與原聲速的比值。

多普勒效應(yīng)并非僅僅存在于聲波傳遞中，任何以波動(dòng)形式行進(jìn)的能量傳遞過(guò)程，均可產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，如無(wú)線電波、高能X射線(或γ射線)、可見(jiàn)光線以及其他電磁輻射等。只是這里所列舉的各種波動(dòng)的傳遞速度太快，而波源與接收系統(tǒng)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v→與波的原有傳遞速度（光速）的比值極小，因此頻移量Δf很難測(cè)出，尤其不能被人體直接感受到。不過(guò)現(xiàn)代天文學(xué)正是借助多普勒效應(yīng)通過(guò)檢測(cè)、辨認(rèn)宇宙深處恒星發(fā)光顏色的變化來(lái)判定天體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。人類(lèi)之所以最先在聲波范疇內(nèi)發(fā)現(xiàn)并研究出多普勒效應(yīng)，是由于聲波本身屬于人耳的可聽(tīng)聞波動(dòng)，且聲波在空氣中的傳播速度不高（341m/s,15℃,1個(gè)大氣壓），以及聲源與人耳的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度常常使聲頻率變化f′(=f+Δf)落在人耳的敏銳辨識(shí)區(qū)內(nèi)。例如火車(chē)從我們身旁的鐵路上呼嘯而過(guò)時(shí)，會(huì)使我們非常明顯地聽(tīng)出鳴叫著的汽笛聲突然間由尖銳變得低沉起來(lái)。也就是說(shuō)當(dāng)火車(chē)馳向我們時(shí)（v→為正），我們所聽(tīng)到的汽笛聲（f1′）要比火車(chē)固定不動(dòng)時(shí)的聲音（f）尖銳一些（Δf1＝f1′－f＞0）；當(dāng)火車(chē)背向我們馳去時(shí)（v→為負(fù)），所聽(tīng)到的汽笛聲（f2′）要比原來(lái)的聲音（f）低沉一些（Δf2＝f2′－f＜0）。

二、多普勒原理在超聲醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用

在經(jīng)過(guò)30多年以來(lái)的臨床實(shí)踐后，超聲多普勒方法的應(yīng)用價(jià)值已愈加明顯。尤其在以運(yùn)動(dòng)器官為主要研究對(duì)象的心血管內(nèi)、外科，超聲多普勒診斷成像儀器更成為不可或缺的有力診斷工具；大多數(shù)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)（如心臟瓣膜）或散射子集合（如血管中的紅細(xì)胞群體）反射回來(lái)的超聲波束，檢測(cè)出其中的多普勒頻移，作為探查目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度信息，然后用耳去監(jiān)聽(tīng)、用儀器去分析、用圖像去顯示或者用影像去顯現(xiàn)人體內(nèi)部器官的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

以人體內(nèi)血流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)為例，聲波的發(fā)射源與接收器均為超聲探頭自身，在檢測(cè)時(shí)刻探頭是固定不動(dòng)的。超聲波向著流動(dòng)中的紅細(xì)胞集合體傳播，遇到聲障（紅細(xì)胞）時(shí)，相對(duì)于流動(dòng)中的紅細(xì)胞，聲波f已經(jīng)產(chǎn)生了一次多普勒頻移（f′），頻移量Δf′＝f′－f；而聲障反射回來(lái)的超聲波（f′）仍沿著原來(lái)的傳播路徑向反方向傳送至探頭，同時(shí)又迭加了一個(gè)相同方向的運(yùn)動(dòng)速度（v），因此探頭處檢測(cè)到的超聲波又產(chǎn)生了一次新的頻移（f″），最終頻移量Δf″＝f″－f′＝2Δf′，即

Δf″＝ 2f2v→／c

假定頻率f為3.5MHz的超聲波，向著以0.1m/s速度運(yùn)動(dòng)的血流發(fā)射，正常聲速c=1540m/s，則回聲的頻移量Δf″由上式可得，約為±450Hz（相向運(yùn)動(dòng)時(shí)f″＝3.5MHz＋450Hz；相背運(yùn)動(dòng)時(shí)f″＝3.5MHz－450Hz）。由此可見(jiàn)，多普勒頻移量Δf與超聲固有頻率f及反射目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度v→成正比；與聲波在某種組織中的傳播速度成反比。并且采用超聲多普勒方法的一個(gè)特點(diǎn)：由于常用超聲頻率在人體組織中產(chǎn)生的多普勒頻移量Δf恰好在人耳的敏銳聽(tīng)覺(jué)辨別范圍內(nèi)（大約200～1200Hz），因此只要將此信號(hào)檢測(cè)放大后，僅憑有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生聆聽(tīng)，就可以獲得有價(jià)值的臨床診斷信息。

不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中，超聲的發(fā)射與接收并不一定正對(duì)著探測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向，多數(shù)情況下它們之間會(huì)存在一個(gè)夾角θ，因此上述多普勒頻移量Δf的完整表達(dá)式應(yīng)為：

Δf＝2fcosθ2v→／c 式中，Δf為探頭與目標(biāo)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度所檢測(cè)到回聲的頻移量；f為探頭發(fā)射出超聲的固有頻率；v→為探頭與目標(biāo)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，相向運(yùn)動(dòng)時(shí)取正值，相背運(yùn)動(dòng)時(shí)取負(fù)值；c為超聲在某種人體組織內(nèi)的正常傳播速度；θ為探頭發(fā)射超聲方向與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角。參見(jiàn)圖7-22。圖7-22（a）為目標(biāo)相對(duì)于聲源固定，回波頻率未變化；圖7-22（b）血流背向聲源運(yùn)動(dòng)，v→＝－｜v→｜，回波頻率降低（f′＜f）；圖7-22（c）血流朝向聲源運(yùn)動(dòng)，v→=＋｜v→｜，回波頻率升高（f′＞f）。

圖7-22 應(yīng)用在血流探查中的超聲多普勒原理

三、連續(xù)波式超聲多普勒成像儀

連續(xù)波式超聲多普勒成像儀的工作原理見(jiàn)圖7-23。

圖7-23 連續(xù)波式超聲多普勒成象儀原理示意

1．超聲波的產(chǎn)生、發(fā)射和反射

主頻振蕩器產(chǎn)生并輸出頻率為f的振蕩信號(hào)，送入聲發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元，經(jīng)過(guò)放大后驅(qū)動(dòng)探頭中的壓電換能器向外輻射出頻率為f的連續(xù)超聲波。如果超聲波指向的目標(biāo)處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，那么反射回來(lái)的超聲波（回聲信號(hào)）的頻率依舊為原來(lái)的f；可是如果發(fā)射波指向的目標(biāo)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，回聲信號(hào)超聲波的頻率就應(yīng)當(dāng)為前述的頻移f′，頻移量Δf＝2fcosθ2v→/c（但是Δf并非是從此處得出，而是從后面將要敘述的Δf＝f′－f處獲得）。

2.頻移信號(hào)的檢測(cè)和頻移量的獲得

連續(xù)波式多普勒診斷儀的探頭內(nèi)通常設(shè)計(jì)為雙換能器結(jié)構(gòu)，以獨(dú)自完成各自的發(fā)射和接收任務(wù)，一只換能器連續(xù)不斷地發(fā)射出頻率為f的超聲信號(hào)，另一只換能器則不停地接收反射頻率為f′的回聲波，并將之轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)電纜線送至機(jī)器的高頻放大單元，經(jīng)過(guò)信號(hào)幅度放大后再送至混頻解調(diào)器作解調(diào)處理。混頻解調(diào)器是一個(gè)非線性差頻處理單元電路，它有2路輸入信號(hào)端口和1個(gè)信號(hào)輸出端口。2個(gè)輸入信號(hào)分別為：①高頻放大單元送來(lái)的f′電信號(hào)；②主頻振蕩器分出的參照f(shuō)電信號(hào)。在混頻解調(diào)器內(nèi)，這2路信號(hào)進(jìn)行混頻、相差處理，將差頻信號(hào)Δf＝f′－f從輸出端口送出。由于頻移f′中實(shí)際上已包含了相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v→、夾角θ和聲速c等變量因素信息，因此解調(diào)出的Δf即為2fcosθ2v→／c的最終結(jié)果。

3．信息的處理和顯示

前已述及，Δf的頻率范圍處在200～1200Hz之間，這正是人耳可聞音頻范圍內(nèi)的敏銳部分，所以可以通過(guò)音頻放大器放大，然后送入揚(yáng)聲器重現(xiàn)為音頻聲波，作為一種形式的診斷信息提供給醫(yī)生。這種最為直接的顯示方式稱為監(jiān)聽(tīng)式診斷儀。

此外，顯示方式還有：相位式、指向式和顯像式等。相位顯示方式是將音頻Δf信號(hào)放大供慢掃描示波器或記錄儀掃記；指向式的儀器可以將Δf=f′－f的大小和正負(fù)轉(zhuǎn)換為v→的運(yùn)動(dòng)方向信息；連續(xù)波式多普勒顯像方式僅能簡(jiǎn)單地在示波管上產(chǎn)生一個(gè)血管在皮膚表面上的投影圖像?？偟膩?lái)說(shuō)，連續(xù)波超聲多普勒診斷儀由于顯示的信息量較小，其臨床應(yīng)用已日漸趨少。

四、脈沖波式超聲多普勒成像儀

連續(xù)波式超聲多普勒診斷儀的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、速度分辨能力強(qiáng)，很高的血流速度它都可以檢測(cè)出來(lái)，且不受深度限制，只要在波束內(nèi)運(yùn)動(dòng)的任何物體的回聲信號(hào)都能探得。也正因?yàn)槿绱?，所有的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)都產(chǎn)生了多普勒信號(hào)并混疊在一起，因而無(wú)法辨識(shí)信息產(chǎn)生的確切部位，所以它沒(méi)有距離（深度）的信息，無(wú)軸向距離分辨力。脈沖波式成像儀正是為解決這一問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。

1.單元構(gòu)成與工作原理



參見(jiàn)圖7-24。整機(jī)由主控制單元、發(fā)射單元、探頭單元及接收處理單元中的多普勒信號(hào)處理通道和B（M）型輝度調(diào)制處理通道組成。

圖7-24 脈沖式多普勒成象儀結(jié)構(gòu)框圖

主控制單元是以中央微處理器、超聲頻率振蕩發(fā)生器為核心的中樞機(jī)構(gòu)，它可以改變振蕩器發(fā)生的頻率f，控制發(fā)射單元中脈沖形成的周期（或脈沖重復(fù)頻率FPR），協(xié)調(diào)探頭的收、發(fā)工作狀態(tài)以及啟、閉接收電路中的距離選通門(mén)。振蕩器產(chǎn)生的超聲波頻率信號(hào)分為兩路：一路送至發(fā)射電路中的門(mén)控電路，供其調(diào)制成脈沖信號(hào)送出；另一路傳至接收電路中作為原始信號(hào)的相位參考標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)射單元中的脈沖波源采自振蕩器送來(lái)的超聲頻率(f)信號(hào)。門(mén)控電路執(zhí)行主控電路的命令，將連續(xù)波f截取成重復(fù)頻率為FPR的脈沖段（也可按主控器的程序，調(diào)成其他頻率或其他函數(shù)形式的波形），送至發(fā)射驅(qū)動(dòng)器、探頭等轉(zhuǎn)換成超聲波發(fā)射。

接收單元中有2路通道，一路將回聲信號(hào)按B型（輝度調(diào)制型）即時(shí)顯示出斷面影像；另一路則主要處理回聲中的多普勒頻移信號(hào)，最終以聲音或圖形的信號(hào)顯示出來(lái)。

由于超聲發(fā)射是以脈沖方式間歇進(jìn)行的，所以發(fā)射和接收信號(hào)可以由探頭中的同一塊晶體完成。而探頭中排列有許多的晶振陣元，就能在幾乎是同一時(shí)間內(nèi)完成許多通道的收、發(fā)工作。發(fā)射脈沖的寬度比較窄，只有1～2μs，但前后2個(gè)脈沖之間的間隔時(shí)間較脈沖本身的寬度大得多。換能器在發(fā)射完第1個(gè)脈沖后即處于接收狀態(tài)，入射超聲穿過(guò)人體各層組織時(shí)會(huì)產(chǎn)生一系列回聲，被探頭換能器接收后，轉(zhuǎn)換成一系列電脈沖信號(hào)。通過(guò)收、發(fā)切換電路送進(jìn)接收放大電路處理。至下一個(gè)發(fā)射脈沖到來(lái)時(shí)，切換電路狀態(tài)反轉(zhuǎn)，使換能器停止接收，重新工作于發(fā)射狀態(tài)，周而復(fù)始。上述工作過(guò)程與B型診斷儀的收發(fā)過(guò)程一致，因而它可以和B型顯示通道共用一個(gè)探頭，同時(shí)完成B型斷層成像和D型信號(hào)顯示。

2.探測(cè)距離的選通

為了獲得人體內(nèi)部所需探測(cè)目標(biāo)的回聲信息，就必須采用距離（或深度）選通接收門(mén)控制器。在人體軟組織中，超聲的傳播速度差別不大，可以將平均聲速視為常數(shù)（c=1540m/s），故從發(fā)射出脈沖信號(hào)的前沿為起始時(shí)刻(t0)計(jì)起，至返回信號(hào)的脈沖到達(dá)時(shí)間的長(zhǎng)短與運(yùn)動(dòng)器官距離換能器的深度成正比。于是只要調(diào)節(jié)“距離選通門(mén)”的啟閉時(shí)間，就能控制探測(cè)距離和沿著這一距離方向上的一段長(zhǎng)度（又稱作“容積”），這樣就可以只接收感興趣目標(biāo)的回聲信號(hào)，濾除前后的無(wú)關(guān)信號(hào)。設(shè)距離選通門(mén)的開(kāi)啟時(shí)刻為t1，關(guān)閉時(shí)刻為t2，探頭換能器至探測(cè)目標(biāo)之間的距離為d，由于t1-t0為聲波在人體傳播的往返時(shí)間，則有d=c2(t1-t0)/2。如果再改變“距離選通門(mén)”的關(guān)閉時(shí)間t2，又可以控制接收信號(hào)的長(zhǎng)度，即τ=t2-t1的時(shí)間長(zhǎng)短。在脈沖式超聲診斷中把（t1-t0）對(duì)應(yīng)的距離稱作取樣深度；而把（t2-t1）對(duì)應(yīng)的距離稱作容積長(zhǎng)度。診斷醫(yī)生通過(guò)調(diào)節(jié)和使用這2個(gè)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的定位檢測(cè)。

3.運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的方向性探測(cè)和頻譜分析

運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的單一方向性探測(cè)可以比較容易地運(yùn)用頻移量Δf=f′-f的取值正負(fù)來(lái)判定。但有時(shí)情況并非盡然如此。比如血管內(nèi)紅細(xì)胞的方向、速度并不總是相同，在某些部位會(huì)存在湍流或反流現(xiàn)象，此時(shí)多普勒信號(hào)也不是單一的頻率，從而具有一定的頻帶寬度，這樣就必須把這一信號(hào)的頻率上、下邊帶分離開(kāi)來(lái)，通?？梢圆捎脝芜厧е苯臃蛛x、正交相位探測(cè)等方法。如果需要對(duì)一定頻帶寬度的頻譜作出比較精確的定量分析時(shí)，則應(yīng)該采用實(shí)時(shí)頻譜分析方法。使用這一方法在多普勒信號(hào)中分離和鑒別出許多頻率并作出處理。圖7-24中的傅立葉變換器即是為從事這項(xiàng)工作而設(shè)置。根據(jù)傅立葉變換理論，任何復(fù)雜的波形都可以分解成許多不同幅度、相位和頻率的簡(jiǎn)單波形，這樣的分解可以大大地簡(jiǎn)化診斷中對(duì)復(fù)雜信息的分析。

另外，由于超聲B型成像顯示的配合使用，脈沖式多普勒診斷儀還可以在B型影像上顯示出多普勒聲束線和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向上的夾角θ，于是根據(jù)v→=Δf2c/(2f2cosθ)便可得出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度。

4.脈沖多普勒方法對(duì)探測(cè)深度和速度的限制

脈沖多普勒診斷儀每秒鐘發(fā)射的超聲脈沖個(gè)數(shù)，即脈沖重復(fù)頻率FPR一般為幾kHz，這種探測(cè)方式的最大取樣深度Dmax是由脈沖重復(fù)頻率（或２個(gè)脈沖的間隔時(shí)間）來(lái)決定的。FPR越高（脈沖間隔越短），Dmax越?。环粗?，Dmax越大。兩者關(guān)系為：



Dmax =c/2FPR 僅從上式來(lái)看，若要增大探測(cè)深度Dmax，則須降低脈沖重復(fù)頻率FPR。

但是在脈沖多普勒方式中，探測(cè)部位的聲波波形是以離散時(shí)間間隔取樣的，發(fā)射1個(gè)脈沖取樣1次，實(shí)際的多普勒頻移信號(hào)是在取樣信號(hào)基礎(chǔ)上重建的，參見(jiàn)圖7-25。

圖7-25 多普勒信號(hào)的取樣和重建

根據(jù)納奎斯特（Nyquist）信息取樣定理：取樣頻率（即脈沖重復(fù)頻率FPR）必須2倍于原始波形頻率（即多普勒頻移量Δf）以上時(shí)，才能最起碼地保持原始波形的真實(shí)性，即須滿足：Δf≤FPR/2才能真實(shí)有效地取樣。根據(jù)這一取樣定理，當(dāng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度比較低時(shí)，原始波形多普勒頻移量Δf低于取樣頻率的1/2（即FPR/2），則可以如實(shí)地重建原始信號(hào)波形，見(jiàn)圖7-25（a）；反之，如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度較高會(huì)有Δf>FPR/2，那么由取樣信號(hào)重建的波形就與原始波形不一樣，見(jiàn)圖7-25（b），這種現(xiàn)象稱為影像的混疊。

在常規(guī)脈沖多普勒系統(tǒng)中，能檢測(cè)的最高運(yùn)動(dòng)速度Vmax與最大探測(cè)距離Ｄmax的乘積是一個(gè)常數(shù)：



Vmax2Ｄmax＝λ/22FPR/22c/2FPR＝λ/c8＝c2/8f 所以提高其中一個(gè)時(shí)，必定會(huì)以降低另一個(gè)作為代價(jià)。

五、彩色多普勒血流成像儀

脈沖多普勒探測(cè)的只是一維聲束上超聲多普勒血流信息，它的頻譜顯示表示流過(guò)取樣容積的血流速度變化。所以，如同習(xí)慣上把M型稱為一維超聲心動(dòng)圖一樣，我們把常規(guī)的這種脈沖多普勒技術(shù)稱為一維多普勒。一維多普勒在測(cè)定某一位置的血流是很方便的，但是，如果要了解瓣口血流流動(dòng)的詳細(xì)分布，一維多普勒就很困難，我們只能一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)地測(cè)，把每一個(gè)點(diǎn)的血流速度記錄下來(lái)，最后得到一個(gè)大致的血流輪廓（profile）。目前更為實(shí)用而技術(shù)上更為復(fù)雜先進(jìn)的系統(tǒng)是彩色多普勒成像儀器，由于其對(duì)于血流方面的多種狀態(tài)具有強(qiáng)大的顯示能力，如：①同時(shí)顯示心臟某一斷面上的異常血流的分布情況；②反映血流的途徑及方向；③明確血流性質(zhì)是層流、湍流或渦流；④可以測(cè)量血流束的面積、輪廓、長(zhǎng)度、寬度；⑤血流信息能顯示在二維切面像或M型圖上，更直觀地反映結(jié)構(gòu)異常與血流動(dòng)力學(xué)異常的關(guān)系等。因此，它常被稱為彩色多普勒血流成像（color doppler flow image, CDFI）或者彩色血流圖（color flow mapping, CFM）。當(dāng)然這種儀器除了裝配多種頻率的脈沖波、連續(xù)波多普勒探頭外，還可以匹配其它的探頭，從而完成B型、D型、M型等綜合性探查工作。

1.工作原理

彩色多普勒血流成像儀的彩色影像是同時(shí)迭加在B型黑白影像上的，這種顯示方式的取樣信息必須完全重合，因此2種方式是共用1個(gè)高速相控陣掃描探頭來(lái)實(shí)現(xiàn)聲波的發(fā)射和信號(hào)的探測(cè)接收的。它的總體構(gòu)成與前面介紹的脈沖波式多普勒成像儀的結(jié)構(gòu)有許多相同之處。除中央主控制器、發(fā)射驅(qū)動(dòng)和探頭各單元以外，在接收信號(hào)處理單元中的B型、M型顯示及脈沖多普勒信號(hào)檢測(cè)處理兩通道的基礎(chǔ)上，又并行增加了彩色多普勒血流圖的測(cè)量變換通道，圖7-26為其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)框圖。圖中省略了主頻振蕩、中央主控制器和脈沖發(fā)射等單元，簡(jiǎn)化了B（M）型顯示和脈沖多普勒2個(gè)信號(hào)處理通道。

圖7-26 彩色多普勒血流成象儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖

系統(tǒng)在接收到發(fā)射來(lái)的回聲信號(hào)后，先進(jìn)入相位檢波器與原始振蕩信號(hào)進(jìn)行相位比較，再將一路信號(hào)送入脈沖多普勒信號(hào)處理通道；另一路則經(jīng)過(guò)低通濾波器去除沒(méi)有意義的雜波信號(hào)。由于來(lái)自器官壁和組織邊界的反射信號(hào)很強(qiáng)卻又不具備診斷意義，基于這類(lèi)信號(hào)通常處于靜止?fàn)顟B(tài)，能產(chǎn)生的多普勒頻移量很低，所以可使用濾波器將低頻信號(hào)濾除。濾過(guò)后的信號(hào)經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后，再進(jìn)行自相關(guān)處理。這一步驟是將前后2個(gè)脈沖產(chǎn)生回聲的時(shí)間差換算成相位差，再根據(jù)相位差與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系處理成血流方向和速度結(jié)果。在一維多普勒診斷儀（連續(xù)波CW和脈沖波PW）中，是將回聲頻率與原始振蕩頻率比較出頻移量Δf，然后通過(guò)多普勒方程式換算出血流方向和速度。而在自相關(guān)處理中，用探測(cè)時(shí)間差異來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題：脈沖發(fā)射過(guò)程中，前后兩個(gè)相鄰脈沖之間的時(shí)間差Δt′=t2′-t1′，與Δt有所不同；其中包含了探測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向與速度等變量因素，最后反映在回波脈沖波形的相位差異上，由此通過(guò)脈沖自身相位差的關(guān)系解得血流方向和速度的方法稱作自相關(guān)處理技術(shù)。通過(guò)自相關(guān)處理后的信號(hào)與另外2個(gè)通道的B、M、D信號(hào)一起送入數(shù)字掃描變換器（DSC）相合并，然后通過(guò)彩色轉(zhuǎn)換處理器把血流信息變?yōu)椴噬畔ⅲ?jīng)過(guò)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后，從顯示器上顯示出二維實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)影像，其中B型（或M型）為黑白影像，在相應(yīng)的斷面解剖結(jié)構(gòu)上迭加有彩色血流信號(hào)。

2.血流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的彩色顯示方法

通過(guò)數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)處理，我們可以很方便地將血流的某種信息參數(shù)處理成任何一種色彩模擬量，但是為了統(tǒng)一顯示標(biāo)準(zhǔn)，目前彩色多普勒血流成像儀都采用國(guó)際照明委員會(huì)規(guī)定的彩色圖，它有紅、綠、藍(lán)3種基本顏色，其它顏色都是由這3種顏色混合而成。規(guī)定血流的方向用紅和藍(lán)表示，朝向探頭的運(yùn)動(dòng)血流用紅色，遠(yuǎn)離探頭運(yùn)動(dòng)的血流顏色用藍(lán)色，而湍動(dòng)血流用綠色。綠色的混合比率是與血流的湍動(dòng)程度成正比的，所以正向湍流的顏色接近黃色（由于紅和綠的混合），而反向湍流的顏色接近深青色（由于藍(lán)和綠的混合）。血流的層流越多，所顯示的紅色或藍(lán)色越純正。此外還規(guī)定血流的速度與紅藍(lán)兩種彩色的亮度成正比，正向速度越高，紅色的亮度越亮；同樣反向速度越高，藍(lán)色的亮度越亮。這樣，用3種彩色顯示了血流的方向、速度及湍流程度，為臨床提供了實(shí)時(shí)血流分析的資料。圖7-27表示了彩色多普勒血流成像儀中彩色圖像的各種定義，圖7-27 血流的彩色顯示定義

圖7-27（a）表示紅、綠、藍(lán)3種原色相加后的混合效果，圖7-27（b）為血流方向和速度與色彩明暗的對(duì)照關(guān)系。

需要指出的是，自相關(guān)技術(shù)是一種相位檢測(cè)處理技術(shù)，而彩色多普勒血流成像采用的也是脈沖波，故它同樣存在著脈沖多普勒診斷儀所具有的局限性。如果被測(cè)血流速度很高，使相位差ΔΦ超過(guò)180°，此時(shí)自相關(guān)處理器所反映的結(jié)果將可能出現(xiàn)嚴(yán)重失真。圖7-28表示相位差與血流方向之間的相互關(guān)系。

當(dāng)0°<ΔΦ<180°時(shí)，表示血流是朝向探頭運(yùn)動(dòng)的正向血流，當(dāng)-180°<ΔΦ<0°時(shí)，表示血流是遠(yuǎn)離探頭運(yùn)動(dòng)的反向血流。然而，當(dāng)相位差超過(guò)180°，例如180°+ΔΦ時(shí)，自相關(guān)輸出的結(jié)果落到了-180°～0°范圍，即表示其方向與真實(shí)血流方向相反。上面已說(shuō)明，正向血流用紅色表示，圖7-28 相位差與血流方向之間的關(guān)系

反向血流用藍(lán)色表示，現(xiàn)在，由于正向血流速度太高，使相位差超過(guò)了180°，從而使彩色發(fā)生了突然翻轉(zhuǎn)，即由紅色變?yōu)樗{(lán)色。這種現(xiàn)象稱為彩色多普勒血流顯示中的混疊現(xiàn)象。這種混疊條件與脈沖式一維多普勒檢測(cè)是一致的。另外，在彩色多普勒中，由于血流的方向決定了血流的顏色（一般正向血流為紅色，反向血流為藍(lán)色），所以同一流向的血流處在與聲束不同角度時(shí)血流的顏色也可能不同。如圖7-29所示，在左邊，血流速度在超聲束上的分量是向上的，故呈紅色（朝向探頭）；在右邊，血流速度在超聲束上的分量是向下的，故呈藍(lán)色（遠(yuǎn)離探頭）；圖7-29角度對(duì)血流彩色顯示的影響而中間因血流方向與聲束垂直，多普勒頻移為零，故呈黑色。在同一血管中血流呈現(xiàn)了3種絕然不同的顏色，這是角度所造成的。其實(shí)角度問(wèn)題對(duì)多普勒檢查的影響，不僅限于彩超血流成像。在一維多普勒診斷中，角度太大，多普勒的頻譜幅度會(huì)被壓縮；角度的誤差也會(huì)給血流定量測(cè)定帶來(lái)困難。由于θ=0°時(shí)，cosθ=1，故Δf最大；當(dāng)θ=90°時(shí)，cosθ=0，故Δf=0。因此應(yīng)用多普勒技術(shù)時(shí)，應(yīng)盡可能使聲束與血流方向的夾角θ減小，這與依靠組織反射成像的M型和B型是不同的。

圖7-29 角度對(duì)血流彩色顯示的影響

3.臨床應(yīng)用效果評(píng)析

彩色多普勒與二維超聲心動(dòng)圖及頻譜多普勒相比較具有獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)，但這種技術(shù)也有明顯的不足。它對(duì)后兩種技術(shù)是互補(bǔ)的關(guān)系，而不能代替。為了更好發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在這里把彩色多普勒與B型超聲和頻譜多普勒作一簡(jiǎn)要的比較。

(1)彩色多普勒與B型超聲

人體血液中的紅細(xì)胞對(duì)超聲波的散射作用雖然比較強(qiáng)，但由于散射超聲波能量很弱，故紅細(xì)胞是一個(gè)低的回聲源，在B型灰階顯像中這種信號(hào)是以黑色顯示的?？墒窃谟行┭魉俣缺容^低的情況下，B型影像上確實(shí)也可觀察到血管內(nèi)血液的流動(dòng)，如門(mén)靜脈血流流動(dòng)。產(chǎn)生這種影像的原因目前有很大的爭(zhēng)論，還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的看法。但普遍認(rèn)為單獨(dú)的紅細(xì)胞是不會(huì)顯像的。尤其是正常情況下人體心臟和大血管內(nèi)的血流速度一般都比較高，因而血流在心室和心房?jī)?nèi)都是不顯示的。隨著超聲儀器動(dòng)態(tài)范圍的改進(jìn)和接收弱信號(hào)能力的增強(qiáng)，對(duì)于血流的灰階顯示可能會(huì)有一些改善，但到目前為止，不管哪個(gè)廠家的B型成像儀都是不能顯示血流的。

彩色多普勒血流儀則通過(guò)對(duì)散射回的多普勒信息作相位檢測(cè)并經(jīng)自相關(guān)處理、彩色灰階編碼，把平均血流速度信息以色彩顯示，并組合到B型灰階影像上。彩色多普勒血流顯像的出現(xiàn)，使超聲心動(dòng)圖發(fā)展到一個(gè)新的階段。由于這種技術(shù)無(wú)損傷地顯示心血管內(nèi)的血流，不僅可以加快過(guò)去B型對(duì)心臟疾病檢查的速度，而且可以直接采集到心內(nèi)血流速度、輪廓的信息，這對(duì)臨床是十分重要的。

(2)彩色多普勒血流成像與頻譜多普勒

脈沖多普勒與連續(xù)波多普勒并不顯示血流影像，它們只是顯示取樣容積內(nèi)和一根聲束線上血流變化的快速傅里葉變換(FFT)頻譜。因而，它對(duì)血流的探測(cè)不是直觀的，我們是通過(guò)頻譜的變化進(jìn)而理解血流的改變的。

彩色多普勒血流顯像與脈沖多普勒頻譜都是以多普勒原理和脈沖回聲技術(shù)為基礎(chǔ)的，但它們的信號(hào)處理和顯示技術(shù)不相同。彩色多普勒血流顯像對(duì)血流的顯示是直觀的，它對(duì)于辨別血流的湍動(dòng)、了解流速在心血管內(nèi)分布較脈沖多普勒更快更好。但是，對(duì)血流的定量測(cè)定來(lái)說(shuō)，脈沖多普勒與連續(xù)波多普勒卻是非常有效的工具。 第7節(jié) 醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備中的新技術(shù)

盡管超聲成像理論久已成熟，但受限于材料科學(xué)、加工技術(shù)、計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量等方面的制約，一些超聲成像的其他方法以及在新領(lǐng)域的開(kāi)拓上，目前仍在不斷地探索之中。并且在前述的常見(jiàn)診斷設(shè)備之中，也有許多尚待完善之處，諸如影像質(zhì)量的提高、探測(cè)目標(biāo)范圍的拓寬、檢測(cè)項(xiàng)目和計(jì)算功能的開(kāi)發(fā)及精度的提高等，以至于世界上眾多著名生產(chǎn)廠商每年都有新機(jī)型推出。以下我們介紹的是部分已經(jīng)成熟并且投放市場(chǎng)或者尚在研究的新技術(shù)。

一、全數(shù)字型Ｂ型超聲診斷儀

隨著電子產(chǎn)品的數(shù)字化進(jìn)程的加快，全數(shù)字化Ｂ超成了近年來(lái)Ｂ型超聲診斷儀的發(fā)展方向。目前已研制出全數(shù)字計(jì)算機(jī)信號(hào)處理的超聲診斷系統(tǒng)，它采用軟件控制，可隨時(shí)加入新的軟件程序以更新整機(jī)功能，并能夠配接不同的探頭系統(tǒng)，如機(jī)械扇掃探頭、線陣探頭、凸陣探頭、相控陣探頭、環(huán)陣探頭、腔體探頭等，可以顯示Ｂ型、Ｍ型、脈沖和連續(xù)多普勒信號(hào)及兩維彩色多普勒血流圖，實(shí)現(xiàn)多參量、多方位綜合診斷。

圖7-30 全數(shù)字式B超通道部分簡(jiǎn)化框圖

在全數(shù)字化Ｂ超系統(tǒng)中，每個(gè)換能器陣元所對(duì)應(yīng)的接收通道都采用一個(gè)高速Ａ/D轉(zhuǎn)換器，直接對(duì)接收射頻回波信號(hào)進(jìn)行采樣和量化，并采用計(jì)算機(jī)控制的高性能的數(shù)字式超聲波束形成及控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)與工作在射頻下的高采樣率Ａ/D變換器及高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)結(jié)合起來(lái)，就形成全數(shù)字式Ｂ超診斷儀的核心。其通道部分框圖如圖7-30。

它與常規(guī)模擬Ｂ超有兩大重要區(qū)別：第一，在常規(guī)模擬Ｂ超中，延遲線采用多抽頭的Ｌ-Ｃ模擬延遲線，靠電子開(kāi)關(guān)控制，所以電路龐大，造價(jià)高，還會(huì)引起插入損耗、阻抗失配及開(kāi)關(guān)瞬態(tài)造成的假象，且硬件系統(tǒng)不易調(diào)整延遲時(shí)間；而在全數(shù)字Ｂ超中，采用全數(shù)字延遲線，延遲時(shí)間可用軟件編程，在換用不同探頭時(shí)，能自動(dòng)配合或手動(dòng)調(diào)整延遲時(shí)間至最佳。第二是常規(guī)模擬Ｂ超在檢波后才進(jìn)行采樣，采樣率低。而在數(shù)字化Ｂ超中，為提高影像質(zhì)量、降低模擬失真而直接對(duì)射頻進(jìn)行采樣。按照納奎斯特采樣定理，采樣率最少應(yīng)為信號(hào)最高頻率成分的2倍，這樣不但使Ａ/D變換器成本很高而且數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大，給實(shí)時(shí)處理帶來(lái)困難。因此如何降低數(shù)字式超聲系統(tǒng)的采樣率成為一項(xiàng)重要的技術(shù)問(wèn)題，通常的解決辦法采用均勻采樣、正交采樣、二階采樣等辦法，以降低數(shù)字化B超中波束形成的采樣率。此外，數(shù)字化B超每一個(gè)陣元都要有單獨(dú)的A/D轉(zhuǎn)換和延遲與插補(bǔ)，線路的復(fù)雜程度可想而知，所以硬件電路的簡(jiǎn)化方案也成為數(shù)字化B超需要解決的另一難題。不過(guò)，超聲診斷設(shè)備的全面數(shù)字化已成為重要的發(fā)展方向，隨著數(shù)字信號(hào)處理芯片的日新月異發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)正使超聲診斷設(shè)備邁向更新的水平。

二、彩階超聲圖像處理技術(shù)

在輝度調(diào)制的黑白Ｂ超中，最終在顯示器上的結(jié)果是以亮度差異來(lái)反映影像結(jié)構(gòu)的，我們把這個(gè)反映影像結(jié)構(gòu)的亮度差異稱作灰階。由于回聲幅度與反射界面兩側(cè)結(jié)構(gòu)的聲阻抗差異有關(guān)，它傳遞組織結(jié)構(gòu)的重要信息。通常振幅信息的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)60dB以上，而一般的顯示器僅有20dB的亮度動(dòng)態(tài)范圍。為了不使有用的信息丟失，就要采用壓縮技術(shù)（如對(duì)數(shù)放大器）將60dB的信號(hào)壓縮為20dB，以匹配顯示器的動(dòng)態(tài)范圍。這種經(jīng)過(guò)幅度壓縮處理的回聲圖，稱為灰階（灰度）顯示回聲圖。它包含了各種幅度的信號(hào)，使影像層次豐富。不過(guò)，灰階顯示方式也有如下缺點(diǎn)：①人眼對(duì)灰階的識(shí)別能力一般只有10級(jí)左右，靈敏度不夠高；②灰階不容易表示２個(gè)或３個(gè)以上的參數(shù)，例如，人要識(shí)別同一點(diǎn)的2個(gè)不同的頻率回波強(qiáng)度的差別或者用聲衰減和聲速2個(gè)不同的參數(shù)來(lái)描述同一點(diǎn)時(shí)，灰階就很難表達(dá)這種區(qū)別。彩階（color scale）超聲影像處理正是彌補(bǔ)了灰階顯示的上述缺點(diǎn)，圖7-31 彩色編碼原理圖

眼睛能區(qū)分比黑白灰階更多的顯示電平，而且從原理上允許使用更靈敏的定量顯示。事實(shí)上彩色本身的多維性允許它更容易同時(shí)表達(dá)多達(dá)３個(gè)以上參數(shù)的顯示電平值，總的來(lái)說(shuō)彩階顯示有以下3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①可增加對(duì)比靈敏度；②可提供定量顯示；③可提供多參數(shù)顯示。彩階超聲影像又稱為彩階圖，它可使人體細(xì)微組織結(jié)構(gòu)及多普勒的清晰度達(dá)到最佳顯示，并可在更大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)提高肉眼對(duì)黑白微弱信號(hào)的分辨力。其技術(shù)核心是采用了彩色編碼的方法，如圖7-31所示，將回聲幅度劃分為許多彩色區(qū)域，把某一幅度范圍定義某種顏色。這樣，可以大大增加顯示信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，具有較高的定性分辨力，尤其對(duì)肝臟腫物的區(qū)分更為明顯。下面就以中國(guó)安迪泰集團(tuán)的BC&NBSP;-1001A型Ｂ超微處理彩色顯示儀為例，講述其基本原理。

超彩階超聲影像處理是利用微電子技術(shù)進(jìn)行的一種影像增強(qiáng)處理技術(shù)，它通過(guò)光學(xué)處理、等密度分割、幅度鑒別、模數(shù)轉(zhuǎn)換等方法進(jìn)行彩色編碼，使輸入的圖像值轉(zhuǎn)換到特定彩色空間相應(yīng)坐標(biāo)中去，從而顯示預(yù)期的彩色影像。

BC&NBSP;-1001Ａ系列Ｂ超微處理彩色顯示儀由主機(jī)和顯示器兩部分組成，主機(jī)通過(guò)軟硬件技術(shù)對(duì)原Ｂ超診斷儀取出的信號(hào)進(jìn)行微處理，使之呈現(xiàn)出8種不同的顏色組合，根據(jù)診斷的組織結(jié)構(gòu)和不同病變的需要，要選擇不同的色彩，其工作原理見(jiàn)圖7-32。時(shí)鐘電路和8031單片機(jī)一起，構(gòu)成了整機(jī)的控制中心，對(duì)顏色變換、對(duì)比度、亮度調(diào)節(jié)起控制作用。

圖7-32 BCCX-1001A系列B超微處理彩色顯示儀原理框圖

預(yù)處理電路主要對(duì)外來(lái)的Ｂ超視頻信號(hào)進(jìn)行幅度的調(diào)整以適應(yīng)不同Ｂ超儀的配接需求。Ａ／D變換后，對(duì)輸入像素的灰階進(jìn)行綠、紅、藍(lán)3個(gè)獨(dú)立的變換，然后經(jīng)過(guò)程序庫(kù)查尋，與同步信號(hào)進(jìn)行復(fù)合，把3個(gè)結(jié)果單獨(dú)地加到彩色顯示器的紅、綠、藍(lán)3個(gè)電子槍上，就完成了一幅受變換函數(shù)性質(zhì)所調(diào)制的彩色合成影像。

三、超聲三維成像



常規(guī)超聲成像的掃描方式，可以從不同角度取得體內(nèi)結(jié)構(gòu)的各種切面，但是醫(yī)生更需要從立體（三維）的影像上來(lái)觀察體內(nèi)組織的結(jié)構(gòu)和病變情況。為此，人們?cè)噲D通過(guò)各種不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)三維影像的重建。獲得三維成像首先要取得足夠的三維數(shù)據(jù)，在X-CT和MRI的三維成像技術(shù)中都是采用多層平行切片方法（如同切面包片一樣），取得一組二維數(shù)據(jù)，再通過(guò)插補(bǔ)構(gòu)成三維數(shù)據(jù)。由于肋骨和肺葉的影響，這一方式在超聲的心臟成像中還不能采用，必須讓探頭通過(guò)適當(dāng)?shù)摹按翱凇辈杉枞S數(shù)據(jù)。在取得三維數(shù)據(jù)以后，進(jìn)一步的問(wèn)題便是三維重建和三維立體顯示，圖7-33 三維灰階成象顯示的胎兒面部

在這方面，超聲三維影像重建的技術(shù)原理與其他成像儀器的三維影像重建并無(wú)顯著區(qū)別。主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理來(lái)完成三維重建的。目前已有多種立體重建方法，并且隨著計(jì)算機(jī)軟件的不斷升級(jí)和硬件性能的更新與提高，三維影像的重建速度和精度也在不斷改善。圖7-33為美國(guó)ATL公司生產(chǎn)的HDI5000型彩超顯示的三維灰度影像，畫(huà)面中已非常清晰地再現(xiàn)了腹中胎兒的面部。

在超聲三維成像的回聲信息采集中，最簡(jiǎn)單的方法是采用坐標(biāo)位移法，通過(guò)移動(dòng)坐標(biāo)位置將數(shù)幀常規(guī)B型影像疊加在一起。如圖7-34所示。

圖7-34 坐標(biāo)位移三維顯示法示意圖

沿Y軸方向移動(dòng)電子掃查探頭，由于影像位置的移動(dòng)，很多B型影像便寫(xiě)進(jìn)同一存儲(chǔ)器，于是探頭只要沿Z軸方向掃描1次，便可以得到建立1幅三維影像所需的原始數(shù)據(jù)。要想實(shí)現(xiàn)立體顯示，還應(yīng)對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)影像平滑處理、灰階影像處理、實(shí)時(shí)邊界探測(cè)和實(shí)時(shí)內(nèi)邊界消除等復(fù)雜的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程之后，再進(jìn)行儲(chǔ)存、疊加和顯示。如圖7-35。該系統(tǒng)大致由探頭、影像處理、數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換和顯示器等單元構(gòu)成。

除了這種沿軸向移動(dòng)獲取多平面重建三維影像的方法外，還有軸旋轉(zhuǎn)角度獲取多平面進(jìn)行三維重建的，如沿心臟長(zhǎng)軸每轉(zhuǎn)30°取一切面，1周共取6幅切面，便可重建心臟的三維影像。也有采用長(zhǎng)軸影像和短軸影像重建三維影像的。這些方法都要同時(shí)把切面影像及它們之間的位置與角度信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)作相應(yīng)的組合和處理后，在熒光屏上再現(xiàn)該器官的三維影像。物體的三維影像可以用網(wǎng)格線來(lái)表示物體形狀的外形框架影像，也可以用灰階來(lái)表示物體表面形狀的立體陰影影像，用減法處理獲得的旋轉(zhuǎn)式透明三維灰階影像可以顯示器官立體的透明影像，圖7-35 超聲三維顯示儀器系統(tǒng)構(gòu)成框圖

有利于觀察器官內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。目前所能實(shí)現(xiàn)的超聲三維影像大多是靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的三維超聲成像功能，除了在靜態(tài)的影像質(zhì)量和動(dòng)態(tài)的幀頻數(shù)目（反映動(dòng)態(tài)過(guò)程的連續(xù)性）上仍需進(jìn)一步提高外，最主要的不足是目前幾乎沒(méi)有三維影像是實(shí)時(shí)獲得的，因而會(huì)產(chǎn)生“時(shí)-空非同步”失真。

四、超聲CT

在20世紀(jì)70年代初，用于頭部和全身的X線掃描斷層成像（X-CT）機(jī)相繼問(wèn)世后，給醫(yī)學(xué)診斷史開(kāi)創(chuàng)了具有劃時(shí)代意義的新篇章。其實(shí)用于CT成像的傳遞媒介并不限于X線，自從X-CT在醫(yī)學(xué)診斷上取得巨大突破后，科學(xué)家們就對(duì)其他傳遞媒介的CT技術(shù)進(jìn)行了廣泛而卓有成效的探索。如微波CT（microwave-CT）、核磁共振CT（MRI-CT）和超聲CT（US-CT）等。

超聲波在人體內(nèi)傳播時(shí)，體內(nèi)的不同組織結(jié)構(gòu)的不同聲學(xué)特性會(huì)引起聲速的變化和聲強(qiáng)度的衰減差異。設(shè)法獲得這些聲速的變化或者聲衰減的數(shù)據(jù)并以此為參量，用計(jì)算機(jī)再建出超聲透射影像，這種成像技術(shù)即為超聲計(jì)算機(jī)斷層成像（US-CT）。

圖7-36 US-CT掃描示意圖

為了獲得各種參量的數(shù)據(jù)，用超聲波照射探測(cè)目標(biāo)，如圖7-36所示。

1對(duì)共軸的發(fā)射換能器和接收換能器同步地沿著1條直線掃描，取得切面內(nèi)的投影數(shù)據(jù)，然后這對(duì)發(fā)射接收換能器組在同一平面中旋轉(zhuǎn)1個(gè)角度，再作直線掃描，取得這個(gè)視角的投影數(shù)據(jù)，如此繼續(xù)下去，取得足夠多的數(shù)據(jù)后，再把這些信息組合起來(lái)，象X-CT那樣，使用代數(shù)重建法或反投影技術(shù)來(lái)重建影像。

需要指出的是，計(jì)算機(jī)斷層成像理論和技術(shù)是建立在射線在被掃描物體中沿原來(lái)的射線方向傳輸?shù)那疤嵘?，?duì)X線或γ射線是沒(méi)有問(wèn)題的，然而當(dāng)超聲穿出組織時(shí)引起的折射和衍射會(huì)使超聲波束偏離原來(lái)的指向，因此得到的衰減剖面影像可能不是沿著原來(lái)聲速方向上的組織成分的真實(shí)數(shù)據(jù)顯示，從而造成一定程度上的誤差。這些方面的改善還有待于今后對(duì)非幾何光學(xué)的影像重建理論研究，以及更佳工作參量的選取等方面的不斷探索。這正是US-CT早在1974年問(wèn)世并用于臨床診斷但迄今未能廣泛普及的主要原因。

就超聲CT而言，無(wú)論是從今后的發(fā)展前景而言，還是從目前對(duì)臨床應(yīng)用的價(jià)值而言，仍然是具備許多優(yōu)點(diǎn)的，現(xiàn)歸納如下：①它選用了區(qū)別于B型超聲診斷儀的新的成像工作參量（如聲速、聲衰減等），因而可獲得有關(guān)人體組織結(jié)構(gòu)與狀態(tài)的其他信息；②它給出了人體斷面上聲速或聲衰減的定量空間分布，為定量診斷的可能性開(kāi)拓了新的途徑；③與X-CT相比，造價(jià)成本低，更重要的是在輻射安全性上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；④US-CT技術(shù)還可用于測(cè)量人體內(nèi)與聲波有關(guān)的其他物理量，如在加熱治療法中，它已成功地用于體內(nèi)無(wú)損測(cè)溫等。

五、超聲顯微鏡

20世紀(jì)50年代，超聲顯微鏡（ultrasonic microscope）的名稱和原理即被提出，至70年代中期已有2種形式的超聲顯微鏡被研制出來(lái)，一種為機(jī)械掃描式超聲顯微鏡（scanning acoustic microscope, SAM），一種為激光掃描式超聲顯微鏡（scanning laser acoustic microscope, SLAM）。這是繼光學(xué)顯微鏡（LM）和電子顯微鏡（EM）之后的又一類(lèi)生物醫(yī)學(xué)細(xì)微結(jié)構(gòu)分析研究的有力工具。

對(duì)于一些透光性較差的樣品，在直接用光學(xué)顯微鏡觀察時(shí)，細(xì)微結(jié)構(gòu)不容易被清晰地觀察到，而超聲顯微鏡不像光鏡那樣，必須要給樣品加染著色劑；也不像電鏡那樣，必須置樣品于高度真空之中。它完全可以在自然條件下進(jìn)行觀察分析。因此，超聲顯微鏡不僅僅是光鏡和電鏡的重要補(bǔ)充，而且由于它具備了自身特有的優(yōu)點(diǎn)，以至于可能在生物醫(yī)學(xué)中開(kāi)拓出新的應(yīng)用領(lǐng)域。

在光學(xué)顯微鏡中，用以探測(cè)和揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的載體是光波，而在超聲顯微鏡中，探測(cè)信息的載體則代之以聲波。我們知道，由于波的衍射作用，顯微鏡的分辨力大小主要決定于探測(cè)波的波長(zhǎng)，波長(zhǎng)越短，分辨力越高。當(dāng)聲波的頻率相當(dāng)高時(shí)，聲波波長(zhǎng)可以小到與光波波長(zhǎng)相比擬，甚至可以比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)短得多。因此，超聲顯微鏡的分辨力不僅可以與光學(xué)顯微鏡的分辨力相媲美，而且還有可能大大超過(guò)它。超聲顯微鏡是以水作為顯微鏡的聲耦合媒質(zhì)的，當(dāng)聲波的頻率被提高到33109Hz時(shí)，由于水中的聲速不變，仍為1500m／s，所以此刻其中對(duì)應(yīng)的聲波波長(zhǎng)λ＝c／f＝0.5μm。這比綠色的可見(jiàn)光波長(zhǎng)0.55μm還要短一些。按照分辨率d≈1／2λ＝0.25μm，則超聲顯微鏡在f＝3GHz（33109Hz）時(shí)，它的分辨力已能和光鏡相匹敵。實(shí)際上在通過(guò)采取提高聲波頻率、降低工作溫度及增大聲波功率等措施的基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步地提高超聲顯微鏡的分辨本領(lǐng)。據(jù)報(bào)道，在以液氦作為聲耦合介質(zhì)的0.1K的超低溫之下，其分辨力已有達(dá)到0.09μm的記錄。

機(jī)械掃描式超聲顯微鏡（SAM）根據(jù)工作方式不同又有透射式和反射式之分。前者的超聲發(fā)射與接收換能器（也可合用一塊換能器）只能在聲透鏡單側(cè)。圖7-37為透射式SAM的工作原理示意圖，現(xiàn)以其為例稍作介紹。

圖7-37 超聲顯微鏡(SAM)結(jié)構(gòu)示意圖

聲透鏡是用藍(lán)寶石晶體為材料制成，對(duì)稱兩組透鏡的外表面為平面，而相對(duì)的內(nèi)部為拋光的半球形凹面聲聚焦透鏡。凹面表層還涂有一層玻璃，用以在藍(lán)寶石與水之間的聲阻抗變化上起到緩沖作用，以減少聲波在界面上產(chǎn)生反射。兩相對(duì)凹面中間充以水作為傳聲媒質(zhì)，超聲壓電換能器被分別貼裝在藍(lán)寶石聲透鏡的兩側(cè)外表面。當(dāng)超聲頻率電壓激勵(lì)發(fā)射換能器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生平行聲束，并且經(jīng)過(guò)聲透鏡的作用會(huì)聚于水中的焦點(diǎn)上，此焦平面即為載放臺(tái)上被觀察樣品的位置。透過(guò)樣品的聲波經(jīng)過(guò)另一塊聲透鏡后會(huì)還原成平行聲束，聲束經(jīng)過(guò)接收換能器又被轉(zhuǎn)換為包含樣品內(nèi)部聲學(xué)參量信息的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大及處理后可送入顯示器重現(xiàn)出樣品上某點(diǎn)的影像。如果使載放臺(tái)連同樣品在機(jī)械裝置的推動(dòng)下在垂直于聲透鏡軸線的平面上沿著X-Y軸做有規(guī)律的掃描運(yùn)動(dòng)，就能使樣品中的每一點(diǎn)依次被直射聲波所透射掃描。同時(shí)，顯示器的光柵亦做同步掃描運(yùn)動(dòng)，則可以在熒光屏上顯示出樣品結(jié)構(gòu)的全部影像。改變樣品機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)的區(qū)域也就調(diào)整了超聲顯微鏡的放大倍率。通常這一掃描運(yùn)動(dòng)在幾秒內(nèi)便可完成一幅影像的重現(xiàn)過(guò)程。

SAM是利用超聲波在傳播中，由于樣品的硬度、構(gòu)造和粘性的不同，使聲波狀態(tài)產(chǎn)生微細(xì)差異的性質(zhì)，從中選取工作參量，比如以聲速和聲衰減作為測(cè)定目標(biāo)，便可派生出2種計(jì)量方法：①相位計(jì)測(cè)法：由于是把在組織中傳播的聲速變化顯示成影像，故而以聲速越快的組織越接近于紅色、聲速越慢越接近于藍(lán)色的顏色而顯示出來(lái)；②振幅計(jì)測(cè)法：由于是把在組織中的聲波衰減量作為振幅的變化而加以顯示，故而以衰減（振幅的變化）越大的組織越接近于紅色、衰減越小則越接近藍(lán)色的顏色顯示出來(lái)。進(jìn)一步還能夠?qū)⒂跋裆先我獾攸c(diǎn)的橫方向的組織中聲速變化或衰減量的變化作為波狀圖形而同時(shí)顯示出來(lái)。當(dāng)然生物組織中是沒(méi)有明顯的顏色差異的，這里所顯示的顏色也是通過(guò)我們以前敘述的彩階處理技術(shù)，依靠計(jì)算機(jī)彩色編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)色彩顯示的。由于原理相同，此處不再贅述。圖7-38為SAM所成像的2幅診斷圖（原圖為彩色），圖7-38（a）為發(fā)生了梗死心肌的相位影像，波狀圖形表示畫(huà)面中的聲速分布，右側(cè)為梗死后的纖維組織，(a)發(fā)生心肌梗死的相位(聲速)影像

(b)肺癌組織的振幅(聲衰減)影像



圖7-38 超聲顯微鏡(SAM)所成影象

表現(xiàn)為聲速較高（原圖以紅色標(biāo)記）；圖7-38（b）為發(fā)生了肺癌的組織利用振幅方式來(lái)觀察時(shí)的影像，右側(cè)的癌變組織與正常組織相比較，超聲的衰減量為大（原圖以黃紅色標(biāo)定）。其視場(chǎng)面積為1.92mm2，超聲頻率的選擇分別為130MHz和110MHz。在這里，超聲頻率f的選擇依據(jù)也是：f高則分辨力強(qiáng)，但衰減量大；f低則分辨力弱，衰減量小。這要根據(jù)樣品的厚薄和放大倍率的要求來(lái)綜合選定。

激光掃描超聲顯微鏡（SLAM）的情況類(lèi)似液面聲全息。它采用平面波，但不需要參考聲波干涉。當(dāng)聲波透過(guò)樣品在液面形成代表樣品結(jié)構(gòu)信息的波紋時(shí)，由激光掃描讀出這些信息，經(jīng)電腦處理后顯示。從原理上來(lái)說(shuō)它要比SAM優(yōu)越，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。由于它只需一薄層水放置樣品并形成液面，因此衰減比SAM小許多，有利于提高工作頻率或樣品的厚度。此外，它的樣品不移動(dòng)，保持靜止，由激光束進(jìn)行掃描，影像穩(wěn)定。目前在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷中已有較多的應(yīng)用。提高SLAM分辨率的關(guān)鍵除了提高超聲波的頻率f（相比較在同樣介質(zhì)中傳遞時(shí)，聲速c不變，則波長(zhǎng)λ降低）之外，還需進(jìn)一步縮短激光的波長(zhǎng)，以期繼續(xù)改良SLAM的性能參數(shù)。超聲顯微鏡的工作頻率目前在100MHz到3GHz之間，分辨率已達(dá)到微米級(jí)之下，其工作頻率如此之高，因此介質(zhì)的吸收衰減也非常之大，穿透深度很有限，所以它只適宜做標(biāo)本切片觀察。在用超聲顯微鏡觀察樣品時(shí)，可以顯示物體彈性性質(zhì)的局部改變，一些影響傳播的物理性質(zhì)，如壓縮系數(shù)、密度、粘性和彈性等改變均可反映到聲像圖中。另外，它不用染色就能把生物材料的精細(xì)結(jié)構(gòu)加以鑒別。還由于樣品是處于水中進(jìn)行聲耦合，而且這種低功率的聲波對(duì)生命物質(zhì)的活性沒(méi)有什么影響，所以對(duì)于細(xì)胞等生命物質(zhì)的活動(dòng)及性質(zhì)的研究特別有利。

第二篇：2014年超聲醫(yī)學(xué)試題及答案

2014年超聲醫(yī)學(xué)試題

姓名得分

一、單項(xiàng)選擇題，在（）內(nèi)填入最佳答案代碼A、B、C、D、E。合計(jì)60分。每題2分。

1、目前臨床上最常用的超聲儀器是(B)

A、A型超聲儀B、B型超聲儀C、D型超聲儀

D、M型超聲儀E、以上都不是

2、用于醫(yī)學(xué)上的超聲頻率為（C）

A、<1MHzB、2MHzC、2.5～10MHzD、20～40MHzE、40MHz3、超聲檢查中常用的切面有(E)

A、矢狀面B、橫切面C、斜切面D、冠狀面E、以上都不是

4、彩色多普勒技術(shù)不用于下列哪項(xiàng)檢查(C)

A、表淺器官B、心血管系統(tǒng)C、腹水、胸腔積液定位

D、腹腔臟器E、外周血管

5、多普勒頻移(A)

A、與反射體的速度呈正比B、在脈沖多普勒系統(tǒng)中較大

C、在聲強(qiáng)極高時(shí)較大

D、取決于所用探頭陣元數(shù)E、連續(xù)波多普勒最大

6、軟組織中的超聲衰減量(A)

A、隨組織厚度而增加B、由TGC曲線的范圍決定

C、隨著波長(zhǎng)減小而增大

D、使用數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器時(shí)無(wú)關(guān)緊要E、與頻率無(wú)關(guān)

7、下面哪種組織對(duì)超聲傳播阻礙最小(D)

A、肌肉B、脂肪C、肝D、血液E、脾

8、最早在妊娠多少周時(shí)能夠用超聲測(cè)量雙頂徑(B)

A、14周B、12周C、8周D、6周E、10周9、下列哪項(xiàng)不是層流的超聲多普勒頻譜表現(xiàn)（E）

A、頻譜窄B、頻譜充填C、出現(xiàn)空窗

D、頻譜包絡(luò)光滑E、頻譜速度正常

10、彩色多普勒超聲心動(dòng)圖圖像中紅色代表（A）

A、朝向探頭的正向血流B、背向探頭的負(fù)向血流C、動(dòng)脈血流

D、靜脈血流E、垂直探頭方向的血流

11、超聲心動(dòng)圖最基本的檢查方法是（A）

A、二維超聲心動(dòng)圖B、M型超聲心動(dòng)圖 C、頻譜多普勒超聲心動(dòng)圖D、彩色多普勒超聲心動(dòng)圖E、M型彩色多普勒超聲心動(dòng)圖

12、具有較好時(shí)間分辨力的超聲心動(dòng)圖是（D）

A、二維超聲心動(dòng)態(tài)圖B、頻譜多普勒超聲心動(dòng)圖C、彩色多普勒心動(dòng)圖D、M型超聲心動(dòng)圖E、組織多普勒顯像

13、二尖瓣狹窄超聲心動(dòng)圖表現(xiàn)為（E）

A、左心房，右心房擴(kuò)大B、左心房.右心房擴(kuò)大

C、右心房.有心室擴(kuò)大D、左心房.左心室擴(kuò)大E、左心室.右心室擴(kuò)大

14、患者出現(xiàn)右上腹痛.發(fā)熱以及白細(xì)胞記數(shù)增高,膽囊顯示增大伴有回聲增強(qiáng)的碎片,這可能提示為(C)

A、瓷壯膽囊B、水腫膽囊C、膽囊積膿D、膽囊癌E、膽囊積血

15、二維超聲心動(dòng)圖在什么切面可直接顯示左冠狀動(dòng)脈主干和右冠狀動(dòng)脈近端(B)

A、左心長(zhǎng)軸面B、心底短軸面C、心尖四腔切面D、劍突下四腔切面E、胸骨旁四腔切面

16、超聲檢查時(shí),下列哪組血管是胰腺的定位標(biāo)志(A)

A、脾靜脈.腸靜膜上動(dòng)脈.腹主動(dòng)脈B、脾靜脈.腸系膜下動(dòng)脈.十二指腸動(dòng)脈C、腹主動(dòng)脈.腸系膜下動(dòng)脈.腸系膜上靜脈D、腸系膜上動(dòng)脈.腸系膜下動(dòng)脈.脾動(dòng)脈E、十二指腸動(dòng)脈.胃動(dòng)脈.脾動(dòng)脈

17、正常人體軟組織的內(nèi)部回聲強(qiáng)度排列順序，下述哪項(xiàng)正常：

（A）

A、腎竇>胰腺>肝臟>腎實(shí)質(zhì)；B、腎竇>肝臟>胰腺>腎實(shí)質(zhì)；

C、胰腺>腎竇>肝臟>腎實(shí)質(zhì)；D、胰腺>腎竇>腎實(shí)質(zhì)>肝臟。

18、關(guān)于原發(fā)性甲亢聲像圖表現(xiàn)，下列敘述哪項(xiàng)不正確：（C）

A、雙側(cè)甲狀腺?gòu)浡栽龃螅籅、實(shí)質(zhì)回聲增粗、不均；

C、實(shí)質(zhì)回聲均勻，血流豐富； D、CDFI示血流呈火海樣。

19、風(fēng)濕性心臟病單純二尖瓣狹窄，不出現(xiàn)下列哪種情況：（C）

A、左房增大B、二尖瓣舒張期高速血流

C、左室肥厚D、右心擴(kuò)大

20、肝內(nèi)血管紋理減少最常見(jiàn)于：（A）

A、肝硬化B、門(mén)靜脈梗阻性疾病

C、布加氏綜合癥D、急性重癥肝炎

21、大量腹水與巨大卵巢囊腫下列哪點(diǎn)最有鑒別診斷價(jià)值（B）

A、腹水液性暗區(qū)形態(tài)不規(guī)則；囊腫液性暗區(qū)形態(tài)規(guī)則。

B、腹水液性暗區(qū)內(nèi)有腸管回聲；囊腫液性暗區(qū)無(wú)腸管回聲。

C、腹水液性暗區(qū)無(wú)分隔；囊腫液性暗區(qū)常有分隔。

D、腹水液性暗區(qū)常位于腹部?jī)蓚?cè)；囊腫液性暗區(qū)位于腹部正中。

22、單純房間隔缺損，超聲上可見(jiàn)哪項(xiàng)表現(xiàn)（C）

A、左室擴(kuò)大B、左室肥厚C、右室擴(kuò)大D、室間隔向右室膨隆

23、膽囊壁增厚不見(jiàn)于下列哪種情況（D）

A、膽囊炎癥B、肝硬化

C、結(jié)核性滲出性腹膜炎D、宮外孕破裂伴腹腔積液

24、一黃疸病人超聲發(fā)現(xiàn)肝內(nèi)膽管擴(kuò)張、膽囊腫大、主胰管不

擴(kuò)張，其阻塞部位可能在（A）

A、肝門(mén)部B、肝總管C、膽囊管以下D、壺腹部

25、惡性病變的聲像圖特點(diǎn)中，應(yīng)除外：（A）

A、形態(tài)較規(guī)則B、邊緣不光滑或斷續(xù)

C、內(nèi)部回聲低弱或增強(qiáng)D、周?chē)M織呈浸潤(rùn)性改變

26、哪些器官的檢查應(yīng)首選超聲檢查（USG）：（A）

A、肝臟彌散性病變B、骨折后愈合情況

C、胃炎D、肺炎性假瘤

27、為安全起見(jiàn)大于3個(gè)月的胎兒除什么外不作定點(diǎn)的長(zhǎng)時(shí)間輻射：（D）

A、腦B、眼C、心臟D、四肢

28、呼吸系統(tǒng)USG的主要適應(yīng)證中應(yīng)除外：（D）

A、胸膜轉(zhuǎn)移瘤B、周?chē)头伟?/p>

C、胸腔積液D、中心型肺癌

29、超聲心動(dòng)圖的檢查需要通過(guò)聲窗進(jìn)行，常規(guī)的聲窗中不包括：（B）

A、心前區(qū)B、心底部C、胸骨旁D、劍突下

30、超聲心動(dòng)圖胸前檢查患者常用體位是：（A）

A、平臥位B、俯臥位C、半坐位D、半臥位

二、判斷題，在（）內(nèi)，正確者打“√”，錯(cuò)誤者“×”。每題1.5分，合計(jì)30分。

1、超聲聲束在聚焦區(qū)內(nèi)，由于聲束直徑變小，其強(qiáng)度也隨之變小。(×)

2、未成熟兒顱內(nèi)側(cè)腦室前角內(nèi)出現(xiàn)回聲帶是顱內(nèi)出血的表現(xiàn)。(√)

3、超聲探測(cè)胰管擴(kuò)大一定是胰頭有占位病變。(×)

4、Ｂ超探測(cè)宮內(nèi)節(jié)育器，是根據(jù)子宮內(nèi)看到特殊形態(tài)的強(qiáng)回聲圖像，并有彗尾征而確診。(√)

5、Ｂ超診斷胎兒臍帶饒頸是根據(jù)胎兒頸周羊水中有臍帶聲像，且可見(jiàn)部分皮膚有U形或W形切跡，此多為繞頸1-2周的征象。(√)

6、B超導(dǎo)向穿刺選針時(shí)應(yīng)采用“先細(xì)后粗”原則，抽吸時(shí)避免在現(xiàn)一部位反復(fù)進(jìn)針。(√)

7、腸膜后腫瘤表現(xiàn)為腫瘤位置固定，不隨體位改變，活動(dòng)度小。(√)

8、B超掃查總膽管時(shí)，可見(jiàn)其上段與肝動(dòng)脈伴行，而下段則與門(mén)靜脈平行。(×)

9、黃疸患者進(jìn)行B超控測(cè)的價(jià)值在于確定是否為梗阻性黃疸，進(jìn)而可發(fā)現(xiàn)梗阻部位及性質(zhì)。(√)

10、肺動(dòng)脈高壓時(shí)，B超發(fā)肺動(dòng)脈內(nèi)徑變小，右心室及右心室流出道縮小。(×)

11、超聲波頻率升高，分辯率增加，穿透性下降。(√)

12、多發(fā)性肝囊腫與多囊腫為不同的疾病，前者多與遺傳有關(guān)。

(×)

13、正常心肌組織二維超聲上顯示強(qiáng)回聲。(×)

14、風(fēng)濕性心臟病二尖瓣狹窄，M型超聲二尖瓣波群的典型表現(xiàn)為城垛樣改變。(√)

15、早期妊娠孕囊于停經(jīng)后第5周顯示，約第8周可發(fā)現(xiàn)原始心管搏動(dòng)。(×)

16、通常CDFI所示紅色并非動(dòng)脈血流，而為背離探頭方向血流。(×)

17、比較典型乳腺癌為邊界不規(guī)則、低回聲光團(tuán)，CDFI上血供較豐富可有沙粒體樣回聲。(√)

18、超聲檢查用藕合劑的目的是為了保證探頭移動(dòng)順利。(×)

19、正常情況下，超聲不能顯示肺內(nèi)組織。(√)

20、胸腔積液中包裹有實(shí)質(zhì)性腫塊時(shí)，USG可以區(qū)別實(shí)質(zhì)性包塊與積液的關(guān)系。(√)

三、簡(jiǎn)答題，每題5分，合計(jì)10分。

1、彩色多普勒聲像圖質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有哪些？

答：

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)空間分辨力、速度分辨力、動(dòng)態(tài)分辨力、檢測(cè)低血流第三性、圖像的均勻性和最大穿透力等指標(biāo)來(lái)綜合衡量。

2、分析實(shí)質(zhì)性器官的聲像圖時(shí)應(yīng)注意什么？

答：

（1）要確定屬于彌漫性病變，還是占位性病變；

（2）要確定病變的部位；

（3）要確定病變的性質(zhì)。

第三篇：預(yù)防醫(yī)學(xué)特點(diǎn)

1.預(yù)防醫(yī)學(xué)特點(diǎn)

①.研究對(duì)象包括個(gè)體及群體，重點(diǎn)是群體；②.突出預(yù)防為主的觀念，著眼環(huán)境，面向群體，提倡標(biāo)本兼顧的三級(jí)預(yù)防措施；③.研究重點(diǎn)為人群健康與環(huán)境的關(guān)系；④.重視與臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合，將預(yù)防整合與治療中。⑤.采用的預(yù)防對(duì)策具有較臨床醫(yī)學(xué)更大的人群健康效益⑥.研究方法上注重圍觀和宏觀相結(jié)合。

2.簡(jiǎn)述三級(jí)預(yù)防概念 ① 第一級(jí)預(yù)防：亦稱為病因預(yù)防，這是最積極最有效的預(yù)防措施.包括非特異性預(yù)防措施和特異性預(yù)防措施②.第二級(jí)預(yù)防：亦稱臨床前預(yù)防，即早期發(fā)現(xiàn)、早期報(bào)告、早期診斷、早期隔離、早期治療。它是在疾病初期采取的預(yù)防措施③.第三級(jí)預(yù)防：亦稱臨床預(yù)防，主要包括防止病殘，康復(fù)醫(yī)療。3.預(yù)防醫(yī)學(xué)面臨的問(wèn)題 ①.傳染病和寄生蟲(chóng)病的危險(xiǎn)仍然存在；②.非傳染性慢性病對(duì)人民健康的危害加劇；③.地方病和職業(yè)并將長(zhǎng)期存在，危害嚴(yán)重；④.精神衛(wèi)生和心理健康問(wèn)題日益突出；⑤.意外傷害發(fā)生率不斷提高；⑥.人口與環(huán)境面臨巨大壓力。4.預(yù)防醫(yī)學(xué)的基本觀念 ①.預(yù)防為主觀；②.大衛(wèi)生觀；③.生態(tài)平衡觀；④.多病因觀；⑤.量化研究觀 5.環(huán)境污染對(duì)人群健康影響的基本特征 ①.受害人群廣泛；②.對(duì)健康影響時(shí)間長(zhǎng)；③.污染物來(lái)源廣，種類(lèi)多；④.污染物對(duì)人體的作用復(fù)雜：既可以作用于局部，也可以造成全身反應(yīng);作用方式有急性作用，也有慢性作用；⑤.污染物濃度往往較低，慢性作用的因果關(guān)系不明顯，且混雜因素太多，所以真正的致病因素很容易被忽視。6.環(huán)境污染物的來(lái)源

①.生產(chǎn)性污染：包括工業(yè)“三廢”、農(nóng)藥、化肥殘留等；②生活型污染：包括人畜糞便、生活垃圾、生活污水等;③.其他污染：包括交通、醫(yī)源性、微波、電離輻射和電磁輻射，以及森林火災(zāi)、水災(zāi)、地震、火山爆發(fā)和泥石流等。7.人與環(huán)境的辯證關(guān)系

①.人與環(huán)境的統(tǒng)一性：在人類(lèi)生態(tài)環(huán)境中，人體通過(guò)新陳代謝與周?chē)h(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，同時(shí)又不斷的進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，保持動(dòng)態(tài)平衡。②.人對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性：當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生對(duì)人體“有利”或“有害”的改變時(shí)，人體形成一定的調(diào)節(jié)功能以適應(yīng)環(huán)境狀態(tài)的變動(dòng)。③.人改造環(huán)境的能動(dòng)性：人類(lèi)在適應(yīng)環(huán)境的同時(shí)也會(huì)改造環(huán)境，但是這種主觀上的改造環(huán)境也會(huì)造成一些不良影響。8.食物中毒的特征 ①.潛伏期短，起病急，常在短時(shí)間內(nèi)大量患者同事突然出現(xiàn)；②.臨床表現(xiàn)相似，且多見(jiàn)胃腸道癥狀；③.發(fā)病者均與某種食物有明顯的聯(lián)系，停止食用該種食物后，發(fā)病即停止；④.一般在人物人之間不傳染，發(fā)病曲線呈現(xiàn)驟升驟降的趨勢(shì)。9.判斷疫源地是否被消滅的條件

①.傳染源已移走(如隔離、死亡)或已消除派出病原體狀態(tài)（痊愈）；②.傳染源散播在外環(huán)境中的病原體被徹底消除；③.所有的易感接觸者經(jīng)過(guò)了該病的最長(zhǎng)潛伏期而未出現(xiàn)新的傳染過(guò)程。10.職業(yè)病特點(diǎn)

①.病因明確：患者均有明確的職業(yè)性有害因素接觸史，在控制病因或作用條件后，可以消除或減少發(fā)??；②.所接觸的職業(yè)性有害因素大多是可以檢測(cè)和識(shí)別的，且其強(qiáng)度或濃度需達(dá)到一定程度才能致?。虎?在接觸同樣職業(yè)性有害因素人群中暢游一定數(shù)量發(fā)病，很少出現(xiàn)個(gè)別病例；④.大多數(shù)職業(yè)病如能早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷、及時(shí)治療、妥善處理，預(yù)后較好；⑤.是可預(yù)防的疾病，發(fā)現(xiàn)病因，改善勞動(dòng)條件，控制職業(yè)性有害因素，即可減少職業(yè)病的發(fā)生。11.合理營(yíng)養(yǎng)基本要求

①.膳食應(yīng)供給足量的熱量及各種營(yíng)養(yǎng)素；②.各種營(yíng)養(yǎng)素之間要保持?jǐn)?shù)量上的平衡；③.事物的儲(chǔ)存、加工、烹調(diào)手段合理；④.合理的膳食制度和良好的飲食習(xí)慣；⑤.食物應(yīng)對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，不含致病性微生物和有毒化學(xué)物質(zhì)等。12.實(shí)驗(yàn)流行病學(xué)的特征

①.是前瞻性研究；②.必須有干預(yù)措施；③.必須有嚴(yán)格的平行對(duì)照；④.遵循隨機(jī)化分組的原則；⑤.研究的本質(zhì)是實(shí)驗(yàn)而非觀察。13.傳染源的種類(lèi)

①患者：是重要的傳染源；②.病原攜帶者：

1、潛伏期病原攜帶者；

2、恢復(fù)期病原攜帶者；

3、健康病原攜帶者；③.受感染的動(dòng)物：人類(lèi)罹患以動(dòng)物為傳染源的疾病稱為動(dòng)物園性傳染病或人畜共患病 14傳染病常見(jiàn)的傳播途徑 ①.經(jīng)空氣傳播：飛沫傳播、飛沫核傳播、塵埃傳播；②.經(jīng)水傳播：飲用水傳播、接觸疫水傳播；③.經(jīng)食物傳播：食物本身含有病原體、食物在不同條件下被污染④.經(jīng)接觸傳播：直接接觸傳播、間接接觸傳播；⑤.經(jīng)媒介節(jié)肢動(dòng)物傳播：機(jī)械性傳播、生物性傳播；⑥.經(jīng)土壤傳播；⑦.醫(yī)源性傳播：經(jīng)醫(yī)療器械和設(shè)備傳播、經(jīng)血液及血制品傳播、經(jīng)藥品及藥液傳播；⑧.垂直傳播：胎盤(pán)傳播、上行性傳播、分娩引起的傳播。15.評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的指標(biāo)

①.蛋白質(zhì)生物價(jià)：反映食物蛋白質(zhì)消化吸收后，被機(jī)體利用程度的的指標(biāo)；②.消化吸收率：反映蛋白質(zhì)在消化道內(nèi)被分解、吸收程度；③.蛋白質(zhì)凈利用率：反映食物中蛋白質(zhì)被利用的程度；④.氨基酸評(píng)分：反映蛋白質(zhì)構(gòu)成和利用率的關(guān)系；⑤.蛋白質(zhì)功效比值：反映蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的指標(biāo)。16.病例對(duì)照研究的特點(diǎn)

①.從果到因：縱向的，回顧性的；②.屬于觀察性研究：在自然狀態(tài)下調(diào)查研究對(duì)象相關(guān)的暴露因素；③.設(shè)計(jì)對(duì)照，并進(jìn)行比較：選擇未患疾病的人群樣本作為對(duì)照；④.可以同時(shí)研究多種暴露因子：對(duì)篩選疾病的多重危險(xiǎn)因素是搞笑可行的。

17.診斷試驗(yàn)的評(píng)價(jià)原則

①.診斷試驗(yàn)是否與標(biāo)準(zhǔn)診斷方法進(jìn)行盲法比較②.該試驗(yàn)研究所用的病例和對(duì)照人群是否具有代表性；③.該試驗(yàn)參考值范圍的確定是否合理；④.該試驗(yàn)的重復(fù)性是否有描述；⑤.該試驗(yàn)的實(shí)用性如何。

第四篇：詩(shī)歌題材分類(lèi)及特點(diǎn)(2015.11)

古詩(shī)詞常見(jiàn)題材分類(lèi)

一、邊塞詩(shī)

邊塞詩(shī)是描寫(xiě)邊塞風(fēng)光，反映邊疆將士生活為基本內(nèi)容的詩(shī)歌。

唐代邊塞詩(shī)：這一時(shí)期的邊塞詩(shī)主張以詩(shī)歌來(lái)反映邊塞的山川景物和風(fēng)土人情；表現(xiàn)從軍邊塞、殺敵報(bào)國(guó)的意志；謳歌邊塞將士不畏辛勞、保衛(wèi)邊陲的戰(zhàn)斗精神；抒發(fā)御敵建功的愿望和安邊定遠(yuǎn)的思想；描寫(xiě)將士和親人相互思念的深沉情感；諷刺并勸諫拓土開(kāi)邊、窮兵黷武的統(tǒng)治者。代表詩(shī)人有：王昌齡、高適、岑參等。高適的《燕歌行》、岑參的《白雪歌送武判官歸京》、王之渙的《涼州詞》、王昌齡的《出塞》等均是膾炙人口的名篇佳作。

宋代的邊塞詩(shī)：更多地表現(xiàn)出報(bào)國(guó)無(wú)門(mén)的憤懣壓抑以及歸家無(wú)望的哀傷，如范仲淹的《漁家傲》（“塞下秋來(lái)風(fēng)景異”）。

邊塞詩(shī)常見(jiàn)意象可以從兩個(gè)方面把握：一是與戰(zhàn)爭(zhēng)有關(guān)的器物，如旗、鼓、干、戈，號(hào)角、戰(zhàn)車(chē)、轅門(mén)、烽火等；二是與戰(zhàn)爭(zhēng)有關(guān)的地點(diǎn)和人、事、物，如樓蘭、陰山、瀚海、涼州、長(zhǎng)城、受降城、玉門(mén)關(guān)，單于、吐谷渾，羌笛、胡笳、琵琶。

二、山水田園詩(shī)

山水詩(shī)源于南朝（宋）謝靈運(yùn)，田園詩(shī)源于晉代陶淵明，以唐代王維、孟浩然為代表。這類(lèi)詩(shī)以山水田園為審美對(duì)象，把細(xì)膩的筆觸投向靜謐的山林，悠閑的田野，創(chuàng)造出一種田園牧歌式的生活，借以表現(xiàn)詩(shī)人熱愛(ài)自然、向往自由，對(duì)現(xiàn)實(shí)的不滿、對(duì)田園生活的向往和熱愛(ài)之情，及閑適淡泊、悠然自得的心境。詩(shī)境雋永優(yōu)美，風(fēng)格恬靜淡雅，語(yǔ)言清麗洗練、質(zhì)樸自然，多用白描手法和借景抒情的抒情方式。

三、送別詩(shī)

古詩(shī)中最早出現(xiàn)、最為常見(jiàn)的題材之一，他們一般按時(shí)間、地點(diǎn)來(lái)描寫(xiě)景物、表達(dá)離愁別緒，從而體現(xiàn)作者的思想感情。

主要抒寫(xiě)離情別恨，或用以激勵(lì)勸勉，或用以表達(dá)深情厚誼，或用以抒發(fā)別離之愁。

因?yàn)樗蛣e常與登山臨水相聯(lián)系，采用寓情于景，情景交融的抒情方式，故又稱“山水送別詩(shī)”。如學(xué)過(guò)的《送杜少府之任蜀川》（王勃）、《送孟浩然之廣陵》（李白）、《別董大二首》（高適）、《雨霖鈴》（柳永）等。

送別詩(shī)的常見(jiàn)意象如長(zhǎng)亭、南浦、楊柳、美酒，此外又如:殘陽(yáng)、西風(fēng)、畫(huà)角、鷓鵠、春 風(fēng)、秋月、落葉、殘紅、敗荷、江水,細(xì)雨、秋蟬、蘭舟等。

四、詠物詩(shī)

詠物詩(shī)借吟詠?zhàn)匀换蛏鐣?huì)事物，來(lái)表達(dá)思想感情的詩(shī)歌，托物言志。

常用手法：象征，比擬等。代表作品有王維的《相思》（“紅豆生南國(guó)”）、李白的《白鷺》、杜甫的《歸雁》、陸游的《卜算子?詠梅》、于謙的《石灰吟》、王冕的《墨梅》等等，都是借自然之物，抒自己心志的名篇。

詠物詩(shī)有兩大特點(diǎn)：①是借物寄托、借物抒懷。或發(fā)其志士之悲、君國(guó)之憂；或?qū)懫鋺巡挪挥觥⑶锸窟t暮的感受。②是所借之物，既是作者的理想、旨趣、節(jié)操的化身，更是作品主旨和形象的載體。

五、詠史懷古詩(shī)

詠史懷古詩(shī)是詩(shī)人在閱讀史書(shū)或游覽古跡時(shí)以吟詠或評(píng)論歷史故事、歷史人物為題材，融進(jìn)了詩(shī)人獨(dú)到的見(jiàn)識(shí)，以史詠懷，以史誦人，以史治史，以史喻今，多以簡(jiǎn)潔的文字、精選的意象，融合對(duì)自然、社會(huì)、歷史的感觸，或喟嘆朝代興亡變化，或感慨歲月瞬息變幻，或諷刺當(dāng)政者荒淫無(wú)恥，從而表現(xiàn)作者閱盡滄桑之后的沉思，蘊(yùn)涵了深沉的懷古傷今的憂患意識(shí)，正所謂借古人之酒杯,澆自家之塊磊。代表作品有章碣的《焚書(shū)坑》、李商隱的《賈生》、杜牧的《題烏江亭》、杜甫的《蜀相》、劉禹錫的《烏衣巷》、《石頭城》、蘇軾的《念奴嬌?赤壁懷古》、辛棄疾的《永遇樂(lè)?京口北固亭懷古》、張養(yǎng)浩《山坡羊?潼關(guān)懷古》等，其中蘇軾的《念奴嬌?赤壁懷古》堪稱此詩(shī)的典范。

詠史詩(shī)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：⑴借古傷今、借古諷今；⑵詩(shī)歌有著極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)針對(duì)性；⑶詩(shī)歌里面的“人、事、景、物”，只是作者抒發(fā)感慨、寄寓自己對(duì)歷史的思索的“傳媒”和宣泄物而已。所以，詠史詩(shī)里面的景物或者其他的人和事和現(xiàn)實(shí)中的人和事有一定的距離，都是“有我之景”，是用來(lái)傳達(dá)作者的某種理念和情感的。

六、詠懷詩(shī)

詠懷詩(shī)的特點(diǎn)就是即事抒懷，通過(guò)具體的事件的敘寫(xiě)來(lái)抒寫(xiě)胸臆，抒寫(xiě)個(gè)人的抱負(fù)、恨別、懷遠(yuǎn)、離愁、感時(shí)等情懷的作品。作者往往因一事而有感，發(fā)而成詩(shī)，即為抒懷。

主要表現(xiàn)手法有比興、象征、聯(lián)想等。

七、記行詩(shī)

記行詩(shī)又稱記游詩(shī)、行旅詩(shī)、羈旅詩(shī)?；蛎枋鰝€(gè)人游歷見(jiàn)聞感受，或表現(xiàn)思親懷鄉(xiāng)之情，敘事與抒情相結(jié)合。這類(lèi)詩(shī)離不開(kāi)山水景物描寫(xiě)，所以又稱“山水記行詩(shī)”，如 杜甫的《旅夜抒懷》、馬致遠(yuǎn)的《秋思》，便不可視作山水詩(shī)。

表思鄉(xiāng)懷親之情時(shí)常用意象：明月、鴻雁、家書(shū)、夢(mèng)境等，還要注意一些特殊的節(jié)日。

八、愛(ài)情詩(shī)

以愛(ài)情（包括悼亡）為題材的詩(shī)，也稱“情歌”、“閨怨詩(shī)”，如《兼葭》、《迢迢牽牛星》、《無(wú)題》（“相見(jiàn)時(shí)難別亦難”李商隱）、《鵲橋仙》（“纖云弄巧”秦觀）等等。

九、宮怨詩(shī)/閨怨詩(shī)

宮怨詩(shī)專(zhuān)寫(xiě)古代帝王宮中宮女以及失寵后起的怨情；閨怨詩(shī)則主要抒寫(xiě)古代民間棄婦和思婦（包括征婦、商婦、游子?jì)D等）的憂傷，或者少女懷春、思念情人的感情。

從其內(nèi)容上講，閨（宮）怨詩(shī)主要包括下面幾類(lèi)：表現(xiàn)閨中女子的后悔、怨恨；表現(xiàn)對(duì)游子的思念。；表現(xiàn)對(duì)丈夫的關(guān)切、牽掛；表現(xiàn)閨中人的寂寞、冷清。

十、諷喻詩(shī)

以嘲諷或勸喻手法，揭露社會(huì)黑暗、世態(tài)炎涼，表達(dá)人民或正人直士呼聲的詩(shī)歌。如《碩鼠》、《伐檀》、《蜂》（唐?羅隱）、《輕肥》、《題臨安邸》（南宋?林升）、《醉太平》（“譏貪小利者”元代無(wú)名氏）等。諷喻詩(shī)出題較少。

十一、哲理詩(shī)

通過(guò)對(duì)具體事物的描述、議論，來(lái)寄寓或闡發(fā)某種哲理的詩(shī)歌。有的點(diǎn)明主題，有的含而不露，引人思考。蘇軾的《題西林壁》、《琴詩(shī)》，朱熹的《觀書(shū)有感》等。此外，有些詩(shī)雖不是哲理詩(shī)，但其中有的詩(shī)句富有哲理（如“山重水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村”，“青山遮不住，畢竟東流去”等），也應(yīng)注意。

十二、題畫(huà)詩(shī)

題畫(huà)詩(shī)來(lái)源于畫(huà)面,但又不為畫(huà)面所拘束,它往往是從畫(huà)面的內(nèi)容或其一點(diǎn)生發(fā)開(kāi)去,敷衍成篇?！霸?shī)傳畫(huà)外意，貴有畫(huà)中態(tài)”。

第五篇：標(biāo)準(zhǔn)件概念分類(lèi)及特點(diǎn)簡(jiǎn)介

張家港市萬(wàn)萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)件

標(biāo)準(zhǔn)件概念分類(lèi)及特點(diǎn)簡(jiǎn)介

規(guī)范件是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件（或構(gòu)件）緊固銜接變成一件全體時(shí)所選用的一類(lèi)機(jī)械零件的總稱，它是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)運(yùn)用規(guī)模最廣、運(yùn)用數(shù)量最多的機(jī)械基礎(chǔ)件，素有“工業(yè)之米”之稱，在各種機(jī)械設(shè)備、車(chē)輛船只、飛機(jī)衛(wèi)星、鐵路橋梁、修建結(jié)構(gòu)、東西器械、儀器儀表和生活用品等上面，都運(yùn)用了各式各樣、數(shù)量可觀的緊固件，比如一輛汽車(chē)上就有數(shù)千個(gè)緊固件。緊固件的特點(diǎn)是種類(lèi)規(guī)范繁復(fù)，功能用處各異，并且規(guī)范化、系列化、通用化程度極高，因而也有人把已有國(guó)家規(guī)范的一類(lèi)緊固件稱為規(guī)范緊固件，或簡(jiǎn)稱為規(guī)范件。緊固件通常被分為螺栓、螺柱、螺釘、螺母、自攻螺釘、木螺釘、墊圈、擋圈、銷(xiāo)、鉚釘、組合件和銜接副、焊釘?shù)?2大類(lèi)，一起有些大類(lèi)還可依據(jù)其用處、運(yùn)用原料、強(qiáng)度等級(jí)、形狀、外表處理方式等不一樣進(jìn)行多種分類(lèi)。

當(dāng)前全球緊固件首要用于汽車(chē)工業(yè)、電子工業(yè)和修建及修補(bǔ)工業(yè)。其間，汽車(chē)工業(yè)是最大的用戶，需求量約占緊固件總銷(xiāo)量的23.2％；其次是修補(bǔ)工業(yè)商場(chǎng)和修建工業(yè)，約占緊固件總銷(xiāo)量的20％；第三是電子工業(yè)，約占緊固件總銷(xiāo)量的16.6％。

從職業(yè)歸屬來(lái)看，緊固件職業(yè)在2002年之前是獨(dú)自的職業(yè)小類(lèi)，但2003年開(kāi)端依照新的《國(guó)民經(jīng)濟(jì)職業(yè)分類(lèi)》，“緊固件、繃簧制作”兼并變成了一個(gè)職業(yè)小類(lèi)，因?yàn)榭嚮芍谱鞴镜臄?shù)量和經(jīng)濟(jì)總量都比較小，將其從緊固件職業(yè)中加以除掉的技能難度較大，所以在實(shí)踐剖析緊固件職業(yè)的開(kāi)展?fàn)顩r時(shí)，某些數(shù)據(jù)不將繃簧制作公司加以除掉?！熬o固件、繃簧制作”所對(duì)應(yīng)的職業(yè)中類(lèi)是“通用零部件制作及機(jī)械修補(bǔ)”，對(duì)應(yīng)的職業(yè)大類(lèi)是“通用設(shè)備制作業(yè)”。跟著中國(guó)復(fù)興配備制作業(yè)進(jìn)程的不斷推動(dòng)，工業(yè)晉級(jí)速度不斷加快，中國(guó)緊固件職業(yè)與世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的交融不斷加快，這對(duì)中國(guó)緊固件職業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、技能水平提出了越來(lái)越高的需求，緊固件職業(yè)是不是可以不斷晉升其全體水平不只關(guān)系到能否縮短中國(guó)汽車(chē)、嚴(yán)重技能配備與國(guó)外先進(jìn)水平的整體距離，還關(guān)系到包含人民生活在內(nèi)的整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展水平。

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