B超原理和多普勒效应

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2024年6月22日发(作者：)

超声诊断仪类型

医用超声诊断仪是将声纳原理、雷达技术、电子技术三者相结合而研制生产的设备，主要

应用在临床诊断中，其基本原理是将一束高频超声脉冲发射到生物体内，再接收来自生物体内各

组织之间界面处反射的回波，经放大、处理、显示，可观察内脏器官的形状、大小、及各器官的

相互位置、器官的活动以及器官内的异物等，从而判断器官的是否正常。随着科学技术的发展，

越来越多的高新技术应用于这种设备的研究制造中，因此，超声诊断仪的发展也由起初的一维超

声扫描及其显示方式发展为二维甚至三维的超声扫描和显示方式，大大增加了回波信息量，使生

物体内的病灶清晰、易辨，在临床上被越来越广泛地应用在各科门诊的诊断检查方法中，成为与

X-CT、同位素扫描、核磁共振并列的四大医学成像技术之一。其中超声成象因为具有以下三个

特点：①超声波为非电离辐射，在诊断用功率范围内对人体无伤害，可经常性地反复使用；②超

声波对软组织的鉴别力较高，在对软组织疾患诊断时具有优势；③超声成象仪器使用方便、价格

便宜，使得医学超声成象具有强大的生命力和发展前途，是其他成象技术所无法替代的现代诊断

技术。

超声波在医学方面，除了用于治疗和手术外，主要是用于临床诊断。在诊断学方面，现有

的医学超声技术可以分为两大类：即基于回波扫描技术和基于多谱勒频移原理的超声诊断技术。

基于回波技术的超声诊断技术的基本原理是利用超声波在组织界面处产生的反射回波形成

的图象或信号来诊断疾病。这种技术主要用于解剖学范畴的检测和诊断，目的是了解器官的形态

学和组织方面的状况与变化，比如检测体内异物和肿瘤，检查器官的形状及大小变化等等。回波

扫描诊断技术一般按显示回波的方式分为如下五类型：①A型：即将回波以波形的形式显示出来，

其纵坐标为回波幅度，用以表示回波的强弱；横坐标为回波接收的时间，该时间与产生回波的组

织界面相关。②B型：即将回波信号用点的形式显示在显示器上，光点的灰度与回波强弱成正比，

为辉度调制型。当探头上的传感器阵元以不同方式移动扫查时，可以形成二维图象。③C型：此

为透射式扫查方式，可获得有关被测组织的声速和衰减等信息。④M型：此法是在辉度调制型中

加入一个慢扫查锯齿波，从而使回波点从左到右自动扫描。显示的横坐标为慢扫描时间，纵坐标

为声波传播时间（即对应于检测深度位置）⑤F型：此法为用多个切面图象构造一个曲面的成象

形式。除了单一形式外，还有复合型诊断仪，即综合采用上述几种方式成象，目前，回波扫描技

术已大量用于对肝、脾、胃、肾、胆、甲状腺、乳腺、眼球、子宫、卵巢、胸腔、肺、半月板、

脑、心包等多种脏器官的诊查之中。

基于多普勒频移原理的超声诊断技术的基本原理是：利用运动物体反射声波时造成的频率偏

移现象来获取人体的运动信息。这种技术主要用于了解体内器官的功能状况及血液动力学方面的

生理病理状况，如用于测定血液流速、心脏运动状况及血管是否存在栓塞等。目前，超声多普勒

技术主要用于心血管疾病的诊断中。

在诊断学方面，基于探测深度和分辨率两个方面的综合考虑，一般采用的频率为

1MHz~15MHz。低频主要用于深部组织和器官的诊查，而高频则用于眼科等表浅部位的诊查。

同时，为了避免产生生物效应，诊断用的超声波的功率一般在1mW/cm2~10m W/cm2。

在诊断学方面如何提高成象分辨率，寻求可定量表征特异性病变的成象特征量为目前研究

发展B超所需探索的目标。

超声诊断仪的基本工作原理

医用超声诊断仪是将声纳原理和雷达技术相结合生产的为临床应用的医疗仪器。其基本原理

是高频超声脉冲波辐射到生物作内，由生物体内不同界面反射出不同波形并形成图像．从而判断

生物体内是否有病变。超声诊断仪由起初的一维超声扫描显示，发展为二维甚置三维、四维的超

声扫描和显示，大大增加了回波信息量，使生物体内的病灶清晰，易辨，因此，它将被越来越广

泛地应用医用超声诊断仪．

１、一维超声扫描及其显示

在超声诊断设备中，人们常把A型和M型这类，采用超声脉冲回波测距离的技术进行诊

断的型式和方法，称为一维超声检查．这种型式发射超声波的方向不变，从不同声阻抗界面反射

回来信号的幅值或灰度是不同的，经放大后，在屏幕上以水平或垂直方式显示出来，此类图像称

为一维超声图像。

（１）Ａ型超声扫描

探头（换能器）根据探查部位，以固定方式向人体发射数兆赫兹的超声波，通过人体反射回波并

加以放大，并将回波的幅值和形态在屏幕上显示出来。显示器的纵坐标显示反射回波的幅度波形；

横坐标上有时间和距离的标尺。这样可根据回波出现的位置，回波幅度的高低、形状、波数和来

自受检体病变和解剖位置的有关信息进行判断诊断。Ａ型超声探头在固定位置就可获得波谱图．

（２）Ｍ型超声扫描仪

探头（换能器）以固定位置和方向对人体发射接收超声波束。该波束途经不同深度的回波信号对

显示器垂直扫描线进行辉度调制，并按时间顺序展开，形成一幅一维空间各点运动按时间展开的

轨迹图。这就是Ｍ型超声．人也可以理解为：Ｍ型超声是同一方向沿途不同深度点随时间变化的

一维轨迹图．Ｍ型扫描系统特别适用于对运动器官的检查。例如对心脏的检查，在所显示的图形

轨迹上，可进行多种心功能参数测量，所以Ｍ型超声．又称为超声心动图。

２、二维超声扫描及显示

由于一维扫描只能依据图形中超声波回波幅值的大小和回波的疏密对人体脏器进行诊断，

这样一维超声（即Ａ型超声）在超声医学诊断上受到了很大限制．二维超声扫描显像其原理是采

用超声脉冲回波，亮度调节的二维灰阶显示，它形象地反映出人体某一断面的信息。二维扫描系

统使探头内的换能器以固定方式向人体发射数兆赫兹的超声波，并以一定的速度在一个二维空间

运动，即进行二维空间扫描，再把人体反射回波信号加以放大处理后送到显示器的阴极或控制栅

极上，使显示器的光点亮度随着回波信号大小变化，形成二维断层图像，在屏幕上显示时，纵坐

标代表声波传入体内的时间或深度，而亮度则由对应空间点上的超声回波幅度调制，横坐标代表

声束对人体扫描的方向。

超声回波信号的处理方法

１．回波信号的影响因素

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