超声成像专题知识讲座培训课件

第一节第一节 超声回波所携带的信息超声回波所携带的信息一、反射和散射回波一、反射和散射回波二、超声成像的三个物理假定二、超声成像的三个物理假定1超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 超声反射回波超声反射回波 1.反射回波反射回波人体组织和脏器的声速、声特性阻抗不人体组织和脏器的声速、声特性阻抗不同，界面上产生反射声波同，界面上产生反射声波(回波，也称回回波，也称回波波)，通常界面两侧介质声学性质差异不，通常界面两侧介质声学性质差异不大，大部分超声穿过界面继续传播，至大，大部分超声穿过界面继续传播，至新界面处又产生回波，反射回波主要携新界面处又产生回波，反射回波主要携带位置信息。带位置信息。一、反射和散射回波一、反射和散射回波2超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024一、反射和散射回波一、反射和散射回波超声与人体组织脏器相互作用时，其波前方向、幅度、相超声与人体组织脏器相互作用时，其波前方向、幅度、相位及频率会因组织的非均匀性而发生变化，产生散射回波，位及频率会因组织的非均匀性而发生变化，产生散射回波，主要携带组织的细微结构信息。主要携带组织的细微结构信息。超声成像的信息主要由反射回波和散射回波所携带，如幅超声成像的信息主要由反射回波和散射回波所携带，如幅度、频率、相位、时间等含有目标的多种信息。度、频率、相位、时间等含有目标的多种信息。2.散射回波散射回波3超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024(1)基于回波扫描的超声诊断技术基于回波扫描的超声诊断技术利用超声在不同组织中产生的反射和散射回波强度成像。利用超声在不同组织中产生的反射和散射回波强度成像。(2)基于多普勒效应的超声诊断技术基于多普勒效应的超声诊断技术利用超声在运动物体散射或反射声波的频移信息成像。利用超声在运动物体散射或反射声波的频移信息成像。3.超声诊断技术超声诊断技术获取解剖学范畴检测组织形态学信息。获取解剖学范畴检测组织形态学信息。获取器官功能和血流动力学信息。获取器官功能和血流动力学信息。一、反射和散射回波一、反射和散射回波4超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 声束在介质中直线传播。声束在介质中直线传播。各介质中声速均匀一致。各介质中声速均匀一致。1.三个物理假定三个物理假定估计成像方位估计成像方位估计成像层面估计成像层面 各种介质中介质吸收系数均匀一致。各种介质中介质吸收系数均匀一致。确定增益补偿等技术参数确定增益补偿等技术参数二、超声成像的三个物理假定二、超声成像的三个物理假定5超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20242.脉冲回波测距脉冲回波测距回波位置与往返路程和声速的关系回波位置与往返路程和声速的关系 l ：声源至界面距离：声源至界面距离t ：回波时间：回波时间脉冲回波测距示意图脉冲回波测距示意图 二、超声成像的三个物理假定二、超声成像的三个物理假定6超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20243.时间增益补偿时间增益补偿时间增益补偿依据假设时间增益补偿依据假设建立，按衰减的幅度进行补偿，建立，按衰减的幅度进行补偿，增益与扫描时间成正比。增益与扫描时间成正比。时间增益补偿时间增益补偿二、超声成像的三个物理假定二、超声成像的三个物理假定7超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024第二节第二节 A型超声成像与型超声成像与M型超声成像型超声成像一、一、A型超声成像型超声成像二、二、M型超声成像型超声成像四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价8超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024超声回波成像超声回波成像 幅度调制回波幅度调制回波 脉冲波表示反射回波脉冲波表示反射回波 脉冲的幅度脉冲的幅度(纵轴纵轴)代表反代表反射回波的强度射回波的强度 脉冲的位置或脉冲之间的脉冲的位置或脉冲之间的距离距离(横轴横轴)正比于反射界面位正比于反射界面位置或界面之间的距离置或界面之间的距离.一、一、A型超声成像型超声成像9超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024M型超声成像原理图型超声成像原理图 辉度调制回波辉度调制回波 光点显示回波光点显示回波 光点的强弱代表回波光点的强弱代表回波信号幅度的大小信号幅度的大小 垂直扫描线垂直扫描线(深度方向，深度方向，纵轴纵轴)多个界面的回波形成多个界面的回波形成一系列垂直亮点。一系列垂直亮点。在水平方向（横轴）展开，可构成一幅各反射界面位在水平方向（横轴）展开，可构成一幅各反射界面位置及回波强度随时间变化的活动曲线图。置及回波强度随时间变化的活动曲线图。二、二、M型超声成像型超声成像10超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024二、二、M型超声成像型超声成像M型超声心动图（二尖瓣波群）型超声心动图（二尖瓣波群）可进行多种心功能参数的测量可进行多种心功能参数的测量 不能获得真正的二维解剖图像不能获得真正的二维解剖图像不适用于静态脏器诊查不适用于静态脏器诊查 仅适用于以探头为顶点的仅适用于以探头为顶点的90扇面内扇面内 11超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024解剖解剖M 型超声成像：利用型超声成像：利用计算机软件，逐帧将任意方计算机软件，逐帧将任意方向的取样线与每条声束线交向的取样线与每条声束线交叉点的灰度值及位置信息提叉点的灰度值及位置信息提取出来，并加以显示，实现取出来，并加以显示，实现了二维时序图像中任意方向了二维时序图像中任意方向上灰度、位置上灰度、位置-时间函数的时间函数的重现。重现。解剖解剖M 型超声成像型超声成像二、二、M型超声成像型超声成像12超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024第三节第三节 B型超声成像型超声成像一、辉度调制式断面图像形成一、辉度调制式断面图像形成二、二、B B型超声成像中的电子扫描型超声成像中的电子扫描三、三、B B型超声成像中的图像处理型超声成像中的图像处理四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价13超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20241.B型超声成像原理型超声成像原理辉度调制回波；辉度调制回波；光点强弱代表回波信号幅度大小；光点强弱代表回波信号幅度大小；快速移动声束线逐次获得不同位置界面反射回波；快速移动声束线逐次获得不同位置界面反射回波；B B型超声成像原理图型超声成像原理图一、辉度调制式断面图像的形成一、辉度调制式断面图像的形成14超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20242.扫描扫描线形扫描线形扫描扇形扫描扇形扫描声束线沿特定方向的快速移动声束线沿特定方向的快速移动声束的线形扫描与扇形扫描声束的线形扫描与扇形扫描一、辉度调制式断面图像的形成一、辉度调制式断面图像的形成15超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20243.B型超声心动图型超声心动图快速连续不断地扫描，可以实现实时动态显示，满足实时快速连续不断地扫描，可以实现实时动态显示，满足实时动态显示运动性脏器动态显示运动性脏器(心脏心脏)二维形态的二维形态的B型超声成像也称二型超声成像也称二维超声心动图。维超声心动图。二维超声心动图（舒张期）二维超声心动图（舒张期）B型、型、M型联用型联用一、辉度调制式断面图像的形成一、辉度调制式断面图像的形成16超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20244.B型超声与型超声与M型超声的主要差别型超声的主要差别M型：帧扫描是与时间成线性关系慢变化型：帧扫描是与时间成线性关系慢变化 显示取样线上各点动态状况显示取样线上各点动态状况B型：帧扫描与声线实际位置严格对应型：帧扫描与声线实际位置严格对应 显示断面图像显示断面图像辉度调制辉度调制 探头固定探头固定辉度调制辉度调制 声束运动声束运动一、辉度调制式断面图像的形成一、辉度调制式断面图像的形成17超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20245.三种超声成像比较三种超声成像比较B超成像原理图超成像原理图M超、超、A超成像原理图超成像原理图一、辉度调制式断面图像的形成一、辉度调制式断面图像的形成18超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20241.电子线性扫描电子线性扫描以电子开关或全数字化系统控制由若干个晶片并联以电子开关或全数字化系统控制由若干个晶片并联起来组成的探头阵元组顺序发射来实现。起来组成的探头阵元组顺序发射来实现。常规扫描示意图常规扫描示意图(m=5)(1)常规扫描常规扫描n个阵元构成阵元组个阵元构成阵元组m个阵元构成线阵个阵元构成线阵 (m一一n1)条扫描线组成条扫描线组成一帧线性扫描图像一帧线性扫描图像二、二、B B型超声成像中的电子扫描型超声成像中的电子扫描19超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024二、二、B B型超声成像中的电子扫描型超声成像中的电子扫描隔行扫描示意图隔行扫描示意图(m=5，n=80)(2)隔行扫描隔行扫描相邻阵元组错开两个阵元相邻阵元组错开两个阵元先扫描奇数线，再扫描偶数线先扫描奇数线，再扫描偶数线 每帧图像由每帧图像由(m一一n1)条扫描线构成条扫描线构成防止前一次回波对后一次扫描干扰防止前一次回波对后一次扫描干扰第一声束是第一声束是1、2、n第二声束是第二声束是3、4、n220超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024飞跃扫描示意图飞跃扫描示意图(m=5)(3)飞跃扫描飞跃扫描二、二、B B型超声成像中的电子扫描型超声成像中的电子扫描21超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024半间距扫描示意图半间距扫描示意图 (4)半间距扫描半间距扫描二、二、B B型超声成像中的电子扫描型超声成像中的电子扫描22超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024半间距飞跃组合扫描示意图半间距飞跃组合扫描示意图 (5)半间距飞跃组合扫描半间距飞跃组合扫描二、二、B B型超声成像中的电子扫描型超声成像中的电子扫描23超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 间距扫描示意图间距扫描示意图 (6)1/4间距扫描间距扫描二、二、B B型超声成像中的电子扫描型超声成像中的电子扫描24超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20242.相控阵扇形性扫描相控阵扇形性扫描利用线利用线(或面或面)阵式换能器阵元发射时有一定的相位延迟，阵式换能器阵元发射时有一定的相位延迟，使合成声束的轴线与线阵平面中心线有一夹角，随夹角的使合成声束的轴线与线阵平面中心线有一夹角，随夹角的变化可实现扇形扫描。变化可实现扇形扫描。相控阵扇形扫描原理图相控阵扇形扫描原理图d：晶片中心距离；：晶片中心距离；t t：延迟时间；：延迟时间；：合成声束偏转角度：合成声束偏转角度c：人体中的声速：人体中的声速 二、二、B B型超声成像中的电子扫描型超声成像中的电子扫描25超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024相控阵接收原理图相控阵接收原理图扫描按时差对各晶片接收回波进行时差补偿，然后叠加扫描按时差对各晶片接收回波进行时差补偿，然后叠加获得目标空间位置正确信息，完成相控阵扇形扫描信号获得目标空间位置正确信息，完成相控阵扇形扫描信号接收。接收。二、二、B B型超声成像中的电子扫描型超声成像中的电子扫描26超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20241.动态范围动态范围在回波信号既不被噪声淹没也不饱和的前提下，在回波信号既不被噪声淹没也不饱和的前提下，允许仪器允许仪器接收放大回波信号幅度的变化范围。接收放大回波信号幅度的变化范围。一般仪器在一般仪器在4060dB 动态范围越大，所显示影像的层次越丰富，影像越清晰动态范围越大，所显示影像的层次越丰富，影像越清晰 三、三、B B型超声成像中的图像处理型超声成像中的图像处理27超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024三、三、B B型超声成像中的图像处理型超声成像中的图像处理2.数字扫描变换器数字扫描变换器将回波的模拟信号转换为数字信号，进行图像后处理。将回波的模拟信号转换为数字信号，进行图像后处理。(1)像素亮度后处理像素亮度后处理(2)空间后处理空间后处理(3)时间后处理时间后处理(4)图像冻结图像冻结28超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20241.声像图特征声像图特征(1)根据图像中的不同灰阶，把回波信号分为：强回声、根据图像中的不同灰阶，把回波信号分为：强回声、高回声、等回声、低回声和无回声。高回声、等回声、低回声和无回声。回声强度示意图回声强度示意图四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价29超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价(2)按显示器上所形成状态，回声形态可划分为按显示器上所形成状态，回声形态可划分为:光团、光光团、光斑、光环、光点、光带等。斑、光环、光点、光带等。回声形态示意图回声形态示意图(3)按图像中光点的分布情况可分为：均匀或非均匀、密集按图像中光点的分布情况可分为：均匀或非均匀、密集或稀疏等不同类型。或稀疏等不同类型。30超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20242.空间分辨力空间分辨力清晰区分细微组织的能力清晰区分细微组织的能力(1)横向分辨力横向分辨力 在在与与超超声声波波束束垂垂直直平平面面上上能能分分辨辨开开相相邻邻两两点点间间最最小小距距离的能力。离的能力。超声束直径小于两点间距可将其分辨。超声束直径小于两点间距可将其分辨。四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价31超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024(2)(2)轴向分辨力轴向分辨力超声传播方向上两界面回波不重叠的最小距离超声传播方向上两界面回波不重叠的最小距离设脉冲宽度设脉冲宽度t t，两界面可测最小距离，两界面可测最小距离d，声速，声速c若使两界面回波刚好不重合，必须满足若使两界面回波刚好不重合，必须满足 脉冲宽度愈小，纵向可辨距离脉冲宽度愈小，纵向可辨距离d愈小，轴向分辨率愈小，轴向分辨率愈高愈高四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价32超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024轴向可分辨示意图轴向可分辨示意图轴向分辨不清示意图轴向分辨不清示意图四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价33超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024(3)(3)侧向分辨力侧向分辨力超声换能器长轴方向的分辨力超声换能器长轴方向的分辨力 线阵、面阵及相控阵线阵、面阵及相控阵换能器有侧向分辨力与横换能器有侧向分辨力与横向分辨力之区别向分辨力之区别超声换能器短轴方向的分辨力称为横向分辨力超声换能器短轴方向的分辨力称为横向分辨力 空间分辨力示意图空间分辨力示意图 单晶或环型换能器侧单晶或环型换能器侧向分辨力与横向分辨力相向分辨力与横向分辨力相等等四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价34超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20243.对比度分辨力对比度分辨力 是对超声图像中相邻两个结构能够加以区分程度的量是对超声图像中相邻两个结构能够加以区分程度的量度度 超声图像对比度是画面上相邻两个结构亮度之比，主超声图像对比度是画面上相邻两个结构亮度之比，主要取决于反射特性和纹理要取决于反射特性和纹理反射特性主要由生物组织的阻抗特性决定反射特性主要由生物组织的阻抗特性决定 两种组织的声特性阻抗差越大，其反射强度越大，其两种组织的声特性阻抗差越大，其反射强度越大，其对比度也越好对比度也越好四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价35超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20244.时间分辨力时间分辨力单位时间成像的幅数，即帧频，表示时间分辨力单位时间成像的幅数，即帧频，表示时间分辨力 帧频越高，获取图像的时间越短，即成像速度越快，帧频越高，获取图像的时间越短，即成像速度越快，其时间分辨力越高其时间分辨力越高 时间分辨力的极限时间分辨力的极限 合理选择合理选择R、F和和N 多声束技术可突破上式的极限多声束技术可突破上式的极限 四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价36超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20245.清晰均匀性清晰均匀性(1)对比清晰度对比清晰度(2)图像均匀性图像均匀性显示相似振幅、不同灰阶细微差别回声的能力显示相似振幅、不同灰阶细微差别回声的能力低对比度条件下、鉴别软组织和细微结构的能力低对比度条件下、鉴别软组织和细微结构的能力整个显示画面的均匀程度整个显示画面的均匀程度四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价37超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20246.伪像伪像(1)伪像形成的原因伪像形成的原因实际情况下实际情况下三个物理假定难满足三个物理假定难满足技术限制、方法不全技术限制、方法不全诊断上的主观偏差诊断上的主观偏差四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价38超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20241)图像形状与位置失真图像形状与位置失真声速不同造成散射体位置失真声速不同造成散射体位置失真声特性阻抗差异较大产生反射失真声特性阻抗差异较大产生反射失真圆柱体后成像示意图圆柱体后成像示意图四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价39超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 2)图像亮度失真图像亮度失真 声束传播路径上媒质的不均匀性，声速与声衰减变化声束传播路径上媒质的不均匀性，声速与声衰减变化及界面存在，改变回波强弱，而改变亮度。及界面存在，改变回波强弱，而改变亮度。反射或折射回声与原区反射或折射回声与原区域回声叠加引起亮度增强造域回声叠加引起亮度增强造成图像失真。成图像失真。不同类型后方回声示意图不同类型后方回声示意图四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价40超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 (2)伪像分类伪像分类 1)混响伪像混响伪像多次反射形成多次反射形成混响伪像混响伪像（a）胆囊内显示混响伪像；（b）胆囊内无混响伪像识别方法：侧动探头、加压探测识别方法：侧动探头、加压探测四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价41超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 2)切片厚度伪像切片厚度伪像也称容积伪像也称容积伪像切片厚度伪像切片厚度伪像（a）胆囊内显示切片厚度伪像；胆囊内显示切片厚度伪像；（b）胆囊内无切片厚度伪像胆囊内无切片厚度伪像识别方法：侧动探头、加压探测识别方法：侧动探头、加压探测四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价42超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 3)旁瓣伪像旁瓣伪像旁瓣和主瓣同时检测物体，两者回声重复造成旁瓣和主瓣同时检测物体，两者回声重复造成旁瓣伪像旁瓣伪像旁瓣伪像示意图旁瓣伪像示意图（a）膀胱内有旁瓣伪像；（b）膀胱内无伪像四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价43超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 4)声影声影胆结石声像图胆结石声像图前方有强反射或声衰前方有强反射或声衰减很大的物质存在，减很大的物质存在，在其后方出现声线不在其后方出现声线不能达到的区域。能达到的区域。四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价44超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 5)后方回声增强后方回声增强后方回声增强后方回声增强(肝囊肿肝囊肿)当前方的病灶或器官的当前方的病灶或器官的声衰减甚小时，其后方声衰减甚小时，其后方回声强于同深度的周围回声强于同深度的周围组织。组织。四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价45超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 6)侧壁回声失落侧壁回声失落侧壁回声失落示意图侧壁回声失落示意图超声入射角较大时，反射声转向他侧不复回探头的现象。超声入射角较大时，反射声转向他侧不复回探头的现象。侧壁回声失落侧壁回声失落(睾丸睾丸)四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价46超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 7)侧后折射声影侧后折射声影侧后折射声影侧后折射声影(乳腺乳腺)超声从低声速介质进入高超声从低声速介质进入高声速介质，在入射角超过声速介质，在入射角超过临界角时，产生全反射，临界角时，产生全反射，以致其后方出现声影，也以致其后方出现声影，也称侧边声影。称侧边声影。四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价47超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20248)多途径反射伪像多途径反射伪像多途径反射伪像示意图多途径反射伪像示意图声束非垂直入射到组织内某界面，并反射偏离到另一界面声束非垂直入射到组织内某界面，并反射偏离到另一界面(不在声束传播方向上不在声束传播方向上)，然后再反射直至被接收，显示的，然后再反射直至被接收，显示的位置与目标实际位置相差甚远。位置与目标实际位置相差甚远。四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价48超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 9)镜面伪像镜面伪像镜面伪像示意图镜面伪像示意图镜面伪像（肝脏血管瘤）镜面伪像（肝脏血管瘤）四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价49超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 10)折射伪像折射伪像 折射伪像示意图折射伪像示意图折射伪像折射伪像（a）胆囊壁重复伪像；（b）胆囊壁无重复伪像四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价50超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 11)声速失真声速失真 声速失真伪像示意图声速失真伪像示意图通过低声速结构的回声接收到得晚，而通过高声速结构的回通过低声速结构的回声接收到得晚，而通过高声速结构的回声接收到得早，结果使深部的图像失真。平整的表面变得不声接收到得早，结果使深部的图像失真。平整的表面变得不平整；甚至使小结构不能显示。平整；甚至使小结构不能显示。四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价51超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024肝被膜破裂伪像肝被膜破裂伪像由于超声在肝内富含脂肪由于超声在肝内富含脂肪的血管平滑肌脂肪瘤的血管平滑肌脂肪瘤(L)中中的传播速度较慢，出现的的传播速度较慢，出现的肝被膜破裂伪像肝被膜破裂伪像(左下方三左下方三角箭头所示角箭头所示)。四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价52超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024 这这类类伪伪像像的的克克服服或或减减弱弱标标志志着着设设备备运运行行质质量量提提高高，及及医医生生对对被被检检者者摆摆位位及及运运动动状状态态的的合合理理指指导导，从从而而有有效效控控制制图像质量。图像质量。四、四、B超图像及质量评价超图像及质量评价伪像还可以来自设备硬件的损坏，信号采集、处理、扫描伪像还可以来自设备硬件的损坏，信号采集、处理、扫描参数选择，仪器调节不当以及视野大小、位置选择和人体参数选择，仪器调节不当以及视野大小、位置选择和人体摆位不当等。摆位不当等。53超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024第四节第四节 频谱多普勒频谱多普勒一、连续波多普勒一、连续波多普勒 二、脉冲波多普勒二、脉冲波多普勒54超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024接收频率与发射频率之接收频率与发射频率之差即为多普勒频移差即为多普勒频移fd流速的测量值只取决于多普勒频移值流速的测量值只取决于多普勒频移值 最大可测血流速度受数字模拟转换器工作速度的限制。最大可测血流速度受数字模拟转换器工作速度的限制。连续波多普勒示意图连续波多普勒示意图一、连续波多普勒一、连续波多普勒55超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024一、连续波多普勒一、连续波多普勒连续多普勒探头连续地发射和接收脉冲波，多普勒超连续多普勒探头连续地发射和接收脉冲波，多普勒超声束内所有回波信号均被记录下来。声束内所有回波信号均被记录下来。优点：能测量高速血流优点：能测量高速血流 缺点：不能定位缺点：不能定位 56超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024(1)距离选通距离选通1.距离选通与采样容积距离选通与采样容积距离选通与采样容积距离选通与采样容积 选通深度选通深度(2)采样容积采样容积S：声束截面积：声束截面积 脉冲波多普勒示意图脉冲波多普勒示意图二、脉冲波多普勒二、脉冲波多普勒57超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20242.脉冲重复频率对血流测量的限制脉冲重复频率对血流测量的限制二、脉冲波多普勒二、脉冲波多普勒脉冲重复频率脉冲重复频率(PRF)也称采样频率，一般为几千也称采样频率，一般为几千Hz。(1)最大探测深度最大探测深度Rmax 下一次脉冲发射之前最后到达换能器的回波信号对应下一次脉冲发射之前最后到达换能器的回波信号对应的位置深部。的位置深部。不发生距离模糊的条件不发生距离模糊的条件58超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024(2)最大多普勒频移最大多普勒频移fdmax最大流速最大流速vmax产生的多普勒频移产生的多普勒频移(3)取样定理取样定理 (4)脉冲重复频率对血流测量的限制脉冲重复频率对血流测量的限制由由得得最大可测流速最大可测流速vmax与最大可测深度与最大可测深度Rmax相互制约相互制约二、脉冲波多普勒二、脉冲波多普勒59超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20243.高脉冲重复频率多普勒高脉冲重复频率多普勒优点：能测量高速血流优点：能测量高速血流 缺点：不能定位缺点：不能定位 介于脉冲多普勒和连续多普勒之间的一种技术介于脉冲多普勒和连续多普勒之间的一种技术 用较高的频率间断地发射和接收超声脉冲获取血流信息用较高的频率间断地发射和接收超声脉冲获取血流信息 高脉冲重复频率多普勒示意图高脉冲重复频率多普勒示意图二、脉冲波多普勒二、脉冲波多普勒60超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024在任意时刻形成的多普勒频移信号都是具有多种频率和振在任意时刻形成的多普勒频移信号都是具有多种频率和振幅的复杂信号，这些信号还必须经过适当地频谱分析和显幅的复杂信号，这些信号还必须经过适当地频谱分析和显示，才能从中获取血流速度的大小和方向、血管深度及内示，才能从中获取血流速度的大小和方向、血管深度及内径尺寸、血流速度的二维分布等信息。径尺寸、血流速度的二维分布等信息。三、频谱分析与显示三、频谱分析与显示61超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024三、频谱分析与显示三、频谱分析与显示1.频谱分析频谱分析多普勒频移值越大血流速度越大多普勒频移值越大血流速度越大多普勒频移为正多普勒频移为正(血细胞朝向探头运动血细胞朝向探头运动)多普勒频移为负多普勒频移为负(血细胞背离探头运动血细胞背离探头运动)(1)多普勒频移信号多普勒频移信号回波信号频率分布示意图回波信号频率分布示意图62超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024红细胞流速不一红细胞流速不一多普勒频移值不一多普勒频移值不一红细胞数量不一红细胞数量不一回波信号多种频率回波信号多种频率振幅信号不一振幅信号不一回波信号多种振幅回波信号多种振幅血流脉动血流脉动频率与振幅频率与振幅随时间变化随时间变化多种频率和振幅组成随时间变化的复杂信号多种频率和振幅组成随时间变化的复杂信号须实时分析每一信号频率、振幅及其随时间变化过程须实时分析每一信号频率、振幅及其随时间变化过程三、频谱分析与显示三、频谱分析与显示63超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024(2)(2)实时频谱分析实时频谱分析 利用傅立叶理论实时分析多普勒信号频率、振幅利用傅立叶理论实时分析多普勒信号频率、振幅及其随时间变化过程。及其随时间变化过程。把组成复杂振动的各个简谐振动的频率和振幅找把组成复杂振动的各个简谐振动的频率和振幅找出来，列成频谱加以分析。出来，列成频谱加以分析。实时频谱分析的方法主要是采用快速傅里叶变换。实时频谱分析的方法主要是采用快速傅里叶变换。三、频谱分析与显示三、频谱分析与显示64超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20242.频谱显示频谱显示(1)音频输出音频输出频移信号频移信号声讯号声讯号层流音频带很窄音乐样单纯音调层流音频带很窄音乐样单纯音调湍流音频带很宽粗糙的搔抓样噪音湍流音频带很宽粗糙的搔抓样噪音低速血流声音低调、沉闷低速血流声音低调、沉闷音频信号失真较少可正确判断血流性质音频信号失真较少可正确判断血流性质声音响度反映振幅大小声音响度反映振幅大小高速血流声音高调、尖锐高速血流声音高调、尖锐音调高低反映频率高低音调高低反映频率高低三、频谱分析与显示三、频谱分析与显示65超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20241)振幅振幅-时间谱时间谱纵坐标代表振幅，以振幅对数值显示纵坐标代表振幅，以振幅对数值显示帮助确定取样容积位置帮助确定取样容积位置横坐标代表时间横坐标代表时间主要用途：主要用途：协助判断异常血流起源协助判断异常血流起源三、频谱分析与显示三、频谱分析与显示(1)音频输出音频输出66超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20242)速度速度(频移频移)-)-时间谱时间谱肱动脉血流频谱图肱动脉血流频谱图(速度速度-时间谱时间谱)横坐标为频移时间，横坐标为频移时间，表示血流持续时间表示血流持续时间 纵坐标为纵坐标为速度速度(频移频移)幅度，反映血流速度幅度，反映血流速度的大小的大小零位基线以上频移信号正值，血流方向朝向探头零位基线以上频移信号正值，血流方向朝向探头零位基线以下频移信号负值，血流方向背离探头零位基线以下频移信号负值，血流方向背离探头三、频谱分析与显示三、频谱分析与显示67超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024肱动脉血流频谱图肱动脉血流频谱图(速度速度-时间谱时间谱)频谱辉度频谱辉度反映采样容反映采样容积或探查声束内具有相同积或探查声束内具有相同流速红细胞相对数量多少流速红细胞相对数量多少数量越多频谱灰度越亮数量越多频谱灰度越亮数量越少频谱灰度越暗数量越少频谱灰度越暗 频谱离散度频谱离散度以频谱垂直距离宽度表示，代表某一瞬间以频谱垂直距离宽度表示，代表某一瞬间采样容积或探查声束内红细胞速度分布范围大小采样容积或探查声束内红细胞速度分布范围大小速度分布范围大，频谱增宽速度分布范围大，频谱增宽速度分布范围小，频谱变窄速度分布范围小，频谱变窄三、频谱分析与显示三、频谱分析与显示68超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20243)功率谱功率谱横坐标代表频率横坐标代表频率纵坐标代表回波强度纵坐标代表回波强度频率反映红细胞流速频率反映红细胞流速回波强度反映具有该流速红细胞的数目回波强度反映具有该流速红细胞的数目 功率谱可视为取样容积或探查声束内，红细胞流速与功率谱可视为取样容积或探查声束内，红细胞流速与红细胞数量间的关系曲线。红细胞数量间的关系曲线。三、频谱分析与显示三、频谱分析与显示69超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20241.1.混叠伪像混叠伪像 尼奎斯特频率尼奎斯特频率 多普勒多普勒 fd 频移超过尼奎斯特频率，会产生血流方向频移超过尼奎斯特频率，会产生血流方向倒错，即混叠伪像。倒错，即混叠伪像。混叠伪像混叠伪像消除混叠伪像消除混叠伪像(适当调节适当调节PRF)四、伪像四、伪像70超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024四、伪像四、伪像2.角度依赖伪像角度依赖伪像 频谱多普勒具有角频谱多普勒具有角度依赖性，当声束与血度依赖性，当声束与血流方向呈流方向呈90角时，有血角时，有血流的部位无血流信号显流的部位无血流信号显示，测不出频谱。通过示，测不出频谱。通过调整探头角度，改变角调整探头角度，改变角度可以减少或消除度可以减少或消除“有有血流部位无频谱显示血流部位无频谱显示”的伪像。的伪像。角度对多普勒血流测量的影响角度对多普勒血流测量的影响71超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20243.频谱增宽频谱增宽 取样容积过大或靠近血管壁、仪器增益过大，均可人为取样容积过大或靠近血管壁、仪器增益过大，均可人为使频谱增宽，适当调整设置可以消除。使频谱增宽，适当调整设置可以消除。(a)增益增益44%(b)增益增益84%频谱增宽频谱增宽四、伪像四、伪像72超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20244.对称性频谱伪像对称性频谱伪像 由于声束较宽或旁瓣效应，使频谱多普勒基线上方如出由于声束较宽或旁瓣效应，使频谱多普勒基线上方如出现正向血流频谱，则下方出现对称性现正向血流频谱，则下方出现对称性“倒影倒影”。改变探头角。改变探头角度或降低多普勒增益可以消除这种伪像。度或降低多普勒增益可以消除这种伪像。对称性频谱伪像对称性频谱伪像四、伪像四、伪像73超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/20245.血管移动伪像血管移动伪像 由于呼吸影响导致受测血管的位置发生改变，使取样容由于呼吸影响导致受测血管的位置发生改变，使取样容积的位置也发生改变，因而显示的频谱方向、形态和频移大积的位置也发生改变，因而显示的频谱方向、形态和频移大小发生变化小发生变化.可通过叮嘱被检者屏气来消除。可通过叮嘱被检者屏气来消除。四、伪像四、伪像74超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/202475超声成像专题知识讲座超声成像专题知识讲座7/23/2024