超聲診斷與治療設(shè)備

1、1,第四章超聲診斷與治療設(shè)備,第一節(jié) 超聲診斷儀簡介：第二節(jié) 超聲波成像原理第三節(jié) 超聲診斷儀的組成第四節(jié) B型超聲診斷儀第五節(jié) 超聲彩色血流成像設(shè)備第六節(jié) 三維超聲成像系統(tǒng)第七節(jié) 超聲多普勒胎兒監(jiān)護儀第八節(jié) 超聲霧化器第九節(jié) 超聲治療儀第十節(jié) 高強度聚焦超聲熱療儀,2,第一節(jié)：超聲診斷儀簡介：　　一、簡介：超聲診斷儀利用超聲波在人體中傳播的物理特性，可以對人體內(nèi)部臟器或病變作體層顯示，據(jù)此對一些疾病進行診斷，臨

2、床上采用的超聲診斷儀頻率在2~10MHz之間； 特點：操作簡便、安全、迅速、無痛苦和無計量積累 臨床應用：十分廣泛。人體的許多部位和臟器如眼、甲狀腺、乳房、心血管、肝臟、膽囊、胸腔膜、脾臟、泌尿系統(tǒng)以及婦產(chǎn)科等?！　“l(fā)展過程：A型、M型和B型超聲診斷儀?，F(xiàn)代B型超聲診斷儀不僅包含了A型、M型功能，而且還包含有多普勒聲譜圖，二維彩色多普勒成像，二次諧波成像，三維成像等功能。電子計算機技術(shù)的發(fā)展，相控陣技術(shù)和數(shù)

3、字圖像處理技術(shù)的應用使得現(xiàn)代B超的圖像分辨率、清晰度和穩(wěn)定性都大大提高。,3,二、分類： 按用途分類：腹部超聲、心臟超聲、眼科超聲和多普勒腦血流診斷儀。 按是否顯示彩色多普勒血流圖分類：彩超和黑白超聲診斷儀。 按功能、圖像質(zhì)量分類：高檔、中低檔和便攜式簡易超聲診斷儀。 有很多超聲診斷儀可以攜帶多種不同的超聲探頭，更換不同的探頭就可以有不同的用途，可以做腹部，又可以做心臟，或做小器官。有的超聲探頭還可

4、以是多頻率的。超聲治療：一定劑量的超聲波作用于人體組織，會產(chǎn)生一定的生物效應（熱效應、機械效應、空化效應）等，利用這些效應達到某種醫(yī)療目的，形成了超聲治療。,4,5,便攜式Ｂ超,肝臟,6,腎臟血流,7,第二節(jié)超聲波成像原理 1.回波測距法： 超聲診斷儀利用超聲脈沖回波測距法工作，即將高頻超聲脈沖發(fā)射到生物體內(nèi)，人體不同組織和臟器有不同的聲阻抗，在聲阻抗突變的組織和臟器界面會反射部分超聲波，另一部分超聲波繼續(xù)向前傳播，遇到聲阻

5、抗突變界面形成二次反射，超聲診斷儀接收來自生物體的反射波，發(fā)射超聲波與接收到回波的時間間隔與探頭到臟器界面的距離成正比，將獲得的時間信號顯示到屏幕上，就可獲得生物體內(nèi)組織界面的位置信息和結(jié)構(gòu)信息。,8,2.顯示方法：A型(Amplitude Modulation)：幅度調(diào)制。橫軸表示深度，縱軸表示回波強度，以不同幅度的脈沖波形的形式表示。這是最基本的顯示方法。 B型(Brightness Modulation)：亮度調(diào)制?？v軸表示深

6、度，得到的超聲回波信號加到顯示器上進行亮度調(diào)制，以亮度表示回波的強弱。如再配以聲束的掃描，使橫軸表示聲束掃描方向就可以得到超聲波體層圖像。 M型(Motion Modulation)：運動調(diào)制。將回波幅度加到顯示器作亮度調(diào)制，縱軸表示深度，如同B型。將這樣的回波信號在時間上拉開，即橫坐標是時間，用于檢查心臟組織運動情況。,9,顯示方法,10,超聲診斷儀組成法,11,第三節(jié)超聲診斷儀的組成(p68)1.基本電路： 主控電路、

7、發(fā)射電路、高頻信號放大電路、視頻信號放大器、掃描發(fā)生器 2.超聲換能器：重要部件，核心是晶片 將電能轉(zhuǎn)換成機械能，也可將機械能轉(zhuǎn)換成電能，　　 逆壓電效應：在晶片上加上交變信號，晶片將電能轉(zhuǎn)化成機械振動，發(fā)出超聲波——發(fā)射超聲波　　晶片的正壓電效應：在晶片上加上機械振動時，晶片將機械振動轉(zhuǎn)化成電信號———接收超聲波 3.顯示器： 將人體反射回的超聲信息用顯示器顯示出來，電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒

8、光屏,12,超聲換能器,13,14,15,第四節(jié)B型超聲診斷儀 一、簡介：B型超聲波診斷儀是利用超聲脈沖回波測距原理，在顯示器上以輝度調(diào)制方法形成的回波光點分布圖，該圖代表多條聲束掃描體內(nèi)某一切面，橫坐標代表聲束掃描方向，縱坐標代表聲波傳入人體深度。 二、掃描方式：機械扇形掃查、機械徑向掃查、電子線陣、電子凸陣、電子相控陣、環(huán)陣相控掃查。 三、B型超聲診斷儀的組成：探頭（換能器）、超聲發(fā)射電路、超聲接收電路、數(shù)字掃描變換器、控

9、制及定時電路、軟件、顯示器、電源等,16,四、B型超聲診斷儀的分類（按照探頭掃描方式）： 機械扇形掃描：借助于機械裝置，使探頭作扇形偏轉(zhuǎn)運動掃描，用于心臟實時動態(tài)成像。 徑向掃描：探頭做360°旋轉(zhuǎn)，主要用于體腔內(nèi)。 電子線陣、凸陣掃描、電子相控陣掃描：使用的超聲換能器晶片分成許多獨立的小晶片， 環(huán)陣相控掃描：探頭由許多同心圓環(huán)組成。,17,扇型探頭,凸型探頭,線陣探頭,,五、B型超聲診斷儀的性

10、能（p74） 1.掃描方式： 2.顯示模式 3.探頭工作頻率 4.信號處理能力 5.多普勒功能 6.聲束線數(shù) 7.安全指標,18,六、B型超聲診斷儀的圖像質(zhì)量指標（p74） 1.盲區(qū)：可識別的最近目標距離（深度），取決于放大器的性能。 2.探測深度：所能觀測到的回波目標的最大距離，由換能器靈敏度、發(fā)射功率、接收放大增益、工作頻率決定。 3.軸向分辨率：沿超聲聲束方向，超聲

11、診斷儀圖像能分辨的兩個回波目標的最小距離，該值越小圖像越清晰。與超聲波頻率和超聲脈沖有效脈寬（持續(xù)時間）有關(guān)。 4.側(cè)向分辨率：在超聲聲束掃描平面內(nèi)，垂直于聲束方向超聲診斷儀圖像能分辨的兩個回波目標的最小距離。 5.幾何位置示值誤差：B型超聲診斷儀圖像顯示的尺寸與實際尺寸的差值。,19,七、B型超聲診斷儀的臨床應用 非介入性診斷：將超聲探頭耦合在皮膚表面，對腹部、心臟、眼睛、腦部等進行探查診斷，最常用

12、 介入性診斷：將超聲探頭插入口腔、陰道、肛門、尿道、消化道、直腸、血管、手術(shù)切口進行探查診斷，或采用超聲掃描顯像作為監(jiān)視或引導手段進行穿刺等操作過程。,20,第五節(jié)超聲彩色血流成像設(shè)備一、超聲彩色血流成像設(shè)備簡介（p76） 1.超聲彩色血流成像設(shè)備是高清晰度的黑白Ｂ超再加上彩色多普勒，此法應用多普勒效應原理，當聲源與接收體（即探頭和反射體）之間有相對運動時，回聲的頻率有所改變，這種頻率的變化叫頻移，彩超診斷儀不斷向人體發(fā)射超聲

13、脈沖，然后接收反射回的超聲脈沖，其中包含了人體組織器官信息（回波所用時間）和頻率變化（血流方向和速度）的信息，把回波信號進行多普勒信號處理，形成彩色多普勒超聲血流圖像。 彩色多普勒血流成像包括連續(xù)多普勒和脈沖多普勒圖像。 2.彩超血流方向和速度的表示方法 血流方向：血流靠近探頭（回波頻率增加），用紅色表示；血流遠離探頭（回波頻率減少），用蘭色表示。 血流速度：用紅蘭相接的彩條表示，彩色越鮮艷，流速越快，反之彩色越暗，

14、流速越慢。,21,22,23,3.血流湍流的表示方法： 用速度方差（速度離散度）表明湍流的存在，速度方差值用綠色表示，該值越大，綠色越鮮艷，反之，該值越小，綠色越暗。　朝向探頭流動的血流出現(xiàn)湍流，紅色加綠色形成黃色　 遠離探頭流動的血流出現(xiàn)湍流，藍色加綠色形成青色,24,4.彩超特點：彩超既具有二維超聲結(jié)構(gòu)圖像的優(yōu)點，又同時提供了血流動力學的豐富信息，在實際應用中受到了廣泛的重視和歡迎，在臨床上被譽為“非創(chuàng)傷性血管造影”。其

15、主要優(yōu)點是： ①能快速直觀顯示血流的二維平面分布狀態(tài)。 ②可顯示血流的運行方向。 ③有利于辨別動脈和靜脈。 ④有利于識別血管病變和非血管病變。 ⑤有利于了解血流的性質(zhì)。 ⑥能方便了解血流的時相和速度。 ⑦能可靠地發(fā)現(xiàn)分流和返流。 ⑧能對血流束的起源、寬度、長度、面積進行定量分析。,25,二、組成： 主機：前端 接收發(fā)射功能 后端 黑白和彩色圖像的形成 系統(tǒng)軟件：人機接

16、口、系統(tǒng)的控制、計算和測量功能 顯示器：顯示圖像（黑白斷層圖像和彩色血流圖像）、計 算測量結(jié)果、操作菜單 探頭：64個壓電晶體組成，電信號轉(zhuǎn)換成超聲信號、回波信號轉(zhuǎn) 換成電信號。 附件：錄像機、彩色拷貝機。,26,三、技術(shù)指標 1.存儲模式 2.最大存儲幀數(shù) 3.存入方式 4.回放方式 5.心電觸發(fā)方式 6.工作方式：B型、M型、頻譜多普勒、彩色多普勒四、臨床應

17、用： 用三基色提供了血流信號的二維圖像，并可以和二維B型超聲圖像一起進行空間定位，對于血流中異常血流做出直觀、迅速準確的診斷，因此在臨床上特別在心血管病的診斷方面得到廣泛的應用， 如：可以顯示心腔和大血管的血流狀態(tài)，直觀診斷先天性心臟病血液分流，顯示異常流動的范圍與原因、估計瓣膜缺損大小，直觀診斷瓣膜返流及顯示瓣膜狹窄程度等。,27,五、 醫(yī)用超聲診斷儀檔次劃分（p74）　　中國計量科學研究院、中國科學院聲學研究所制定了

18、我國《醫(yī)用超聲診斷儀超聲源》檢定規(guī)程。 為了實現(xiàn)機器性能評價的可比性，新規(guī)程將被檢儀器劃分為 A、B、C、D 四檔分別評價， A檔：多探頭、多種掃描方式、帶 M 型功能和多普勒功能。 B檔：；多探頭、多種掃描方式、帶M型和多普勒功能。 C檔為有數(shù)字掃描變換器（DSC）、凍結(jié)和電子游標測距功能的B超。 D檔為無數(shù)字掃描變換器（DSC）功能的最簡單B超。,28,第六節(jié)三維超聲成像系統(tǒng)一

19、、簡介： 傳統(tǒng)的B型超聲成像系統(tǒng)僅能提供人體斷面的二維圖像，臨床醫(yī)生是憑自己的經(jīng)驗在腦子里重構(gòu)出人體的三維結(jié)構(gòu)，這就在一定程度上影響了臨床診斷的準確性與治療的有效性。特別是對一些畸形的或病變的臟器，二維圖像的診斷更顯得欠缺。 三維超聲成像是在二維超聲成像基礎(chǔ)上發(fā)展起來的人體結(jié)構(gòu)立體成像系統(tǒng)，包括靜態(tài)三維成像和動態(tài)三維成像。 成像步驟：圖像采集、圖像的后處理、三維圖像的重建、三維圖像的顯示和定量測量；,29,二、圖像

20、采集：三維成像的第一步，非常關(guān)鍵的一步，大多數(shù)采用運動掃查二維平面而獲得三維信號，主要掃查方式有以下幾種： 1.機械驅(qū)動掃查：由計算機控制步進電機、機械裝置帶動探頭進行運動，平行掃查、扇形掃查、旋轉(zhuǎn)掃查 2.自由掃查：操作者手持帶有空間位置感測器的二維掃查探頭進行掃查，計算機可感知探頭在空間運動軌跡，從而確定獲得的二維圖像的空間坐標，對掃查結(jié)果進行三維圖像重建。 3.一體化探頭：二維超聲探頭與擺動結(jié)構(gòu)封裝在一起，操作者將探頭

21、指向所需探測位置，系統(tǒng)會自動完成數(shù)據(jù)采集。 4.三維電子相控陣探頭：由壓電微元方陣列及相應的電子學系統(tǒng)構(gòu)成，用相控原理實現(xiàn)三維超聲掃查。采集圖像信息類型： 組織灰階圖像信息---組織結(jié)構(gòu)三維圖像 血流彩色多普勒圖像信息---血管結(jié)構(gòu)三維圖像,30,三維超聲成像系統(tǒng),三維圖像,31,32,三、圖像后處理：計算機對采集的一系列二維圖像進行空間定位及數(shù)字化處理，并對相鄰切面之間空隙進行圖像插補平滑，形成一個三

22、維立體數(shù)據(jù)庫。四、三維重建：　１.立體幾何構(gòu)成法：?。?表面提取法：　３.體元模型法：三維物體被劃分成依次排列的小立方體，一個小立方體就是一個體元，一定數(shù)目的體元按相應的空間位置排列即可構(gòu)成三維立體圖像—體元數(shù)量多，需要相當精密的計算機，,33,五、三維圖像的顯示　從體元模型三維重建技術(shù)出現(xiàn)以后即開始采用總體顯示法，顯示組織結(jié)構(gòu)的所有灰階信息。 可以從任意角度和方向?qū)χ亟ńM織結(jié)構(gòu)進行觀察，使組織結(jié)構(gòu)的空間位置關(guān)系顯得更清晰

23、； 六、三維定量測量 七、臨床應用　三維超聲成像在保留二維超聲成像所有信息的同時，提供直觀的三維圖像，有助于疾病的定性、定量及定位診斷，在以下方面顯示其應用價值：　　含液性結(jié)構(gòu)和病變：顯示其立體形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)壁特征?！　”灰后w環(huán)繞的結(jié)構(gòu)和病變：清楚顯示其表面特征，　　透明成像技術(shù)：顯示實質(zhì)性臟器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形態(tài)和空間位置關(guān)系?！　⊙鞑噬嗥绽眨褐亟ㄅK器內(nèi)部血管的三維圖像。,34,八、三維成像的應用領(lǐng)域 1.在產(chǎn)

24、科的應用二維超聲通常只對胎兒結(jié)構(gòu)進行切面觀察，因而有許多不足。三維超聲不僅可以對胎兒體表結(jié)構(gòu)進行表面重建，還可以用透明成像對胎兒體內(nèi)結(jié)構(gòu)進行三維成像，可從整體上對胎兒形體結(jié)構(gòu)進行觀察，提高胎兒畸形的產(chǎn)前診斷率，確定不同孕齡胎兒正常及病理形態(tài)。 2.在婦科的應用1、子宮疾病2、 卵巢疾病3、 監(jiān)測卵泡發(fā)育4、 宮內(nèi)節(jié)育器（IUD） 3.在腹部、小器官血管成像的應用1、正常臟器三維圖像的表現(xiàn)2、病變臟器三維圖像的表現(xiàn)

25、 4.在頸動脈與腦的應用 5.泌尿生殖系,35,九、發(fā)展方向 1.縮短檢查時間； 2.臟器或腫瘤容積的定量分析； 3.更精確地評價血管情況； 4.檢測對治療的反應； 5.三維實時顯像； 6.三維彩色血流成像； 7.三維腔內(nèi)超聲檢查； 8.三維實時經(jīng)皮導向穿刺。,36,第七節(jié)：超聲多普勒胎兒監(jiān)護儀一、基本原理　利用多普勒原理，從母體腹部拾取胎兒心臟運動的多普勒信號，經(jīng)過處理后，即可

26、顯示胎兒心率曲線并進行監(jiān)護。二、組成（p83）：　超聲換能器：多晶片探頭，發(fā)射晶片（中央），接收晶片?！〕暯邮蘸桶l(fā)射電路　前處理電路：信號放大、濾波、電壓檢測?。?Ｄ轉(zhuǎn)換　計算機　顯示器、報警裝置、描記器,37,三、參數(shù)：　超聲波頻率：≤２.５MHz 超聲強度：≤9mw/cm2 測量范圍：50～210bpm 報警心率的上下限：由醫(yī)生設(shè)定四、除以上參數(shù)外，還可對母體心電、血壓、血氧、呼吸、體溫等生理參數(shù)進行

27、檢測。,38,超聲多普勒胎兒監(jiān)護儀,,39,超聲霧化器,40,第八節(jié)超聲霧化器一、簡介：利用超聲波在藥物溶液中產(chǎn)生的空化作用，使藥物變成顆粒細微的氣溶液至患者病灶或被直接吸入治療的儀器。二、原理：超聲霧化器的壓電晶體在高頻交流電作用下產(chǎn)生超聲波，超聲波作用在液氣分界面上，液氣分界面受超聲波的作用產(chǎn)生表面張力波，當表面張力波足夠強時，就會在其波峰處飛出霧粒，超聲波頻率越高，霧粒越小，三、組成：功率源、霧化缸、電源四、微粒直徑與治療

28、效果的關(guān)系（p84）五、作用：主要用于治療各種上下呼吸系統(tǒng)疾病，如感冒、發(fā)熱、咳嗽、哮喘、咽喉腫痛、咽炎、鼻炎、支氣管炎、塵肺等氣管、支氣管、肺泡、胸腔內(nèi)所發(fā)生的疾病。霧化吸入治療是呼吸系統(tǒng)疾病治療方法中一種重要和有效的治療方法，采用霧化吸入器將藥液霧化成微小顆粒，藥物通過呼吸吸入的方式進入呼吸道和肺部沉積，從而達到無痛、迅速有效治療的目的。,41,第九節(jié)超聲治療儀一、應用：　１.鎮(zhèn)痛解痙?。?促進結(jié)締組織分散?。?溶栓作用

29、　４.減輕或消除血腫?。?促進組織再生?。?通過作用于神經(jīng)、體液的反射途徑或穴位經(jīng)絡(luò)影響全身或調(diào)節(jié)相關(guān)臟器功能?！。?治療腫瘤作用。二、組成：　高頻功率發(fā)生器：包括電源電路、高壓電路、振蕩電路、輸出電路、定時電路。　超聲換能器：高頻電能作用于壓電晶體，產(chǎn)生超聲波。,42,超聲治療儀,43,三、主要技術(shù)指標　電源：175～220v 50Hz　功率消耗:100w　輸出頻率：800kHz　輸出強度:0.5～2.5w/cm

30、2　定時范圍:5min 10min 15min 20min 　工作方式:連續(xù)、脈沖,44,第十節(jié)高強度聚焦超聲熱療儀一、簡介：　高強度聚焦超聲治療（HIFU）是一種無創(chuàng)傷非介入性治療方法，它利用超聲聲束可匯聚和穿透性強的物理特點，將超聲能量聚集在很小的區(qū)域上，產(chǎn)生很高的聲強，超聲波透過體表，在病灶上聚焦為一個很小的焦斑區(qū)，該區(qū)域聲強、溫度很高，使該區(qū)域組織發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的壞死。二、組成?。?計算機智能控制系統(tǒng)　　定位成像：發(fā)

31、現(xiàn)腫瘤位置、獲得腫瘤圖像；在治療過程中檢測治療效果?！　∮嬎銠C圖像處理系統(tǒng)：將獲得的圖像進行腫瘤邊緣處理、三維顯示等，制定合適的手術(shù)計劃，并將腫瘤位置信息轉(zhuǎn)換成ＰＬＣ可識別的信息?！。?機械控制系統(tǒng)由ＰＬＣ和繼電器組成，完成ＨＩＦＵ系統(tǒng)位移和發(fā)射頻率，及Ｂ超探頭的位移控制等。,45,聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng),46,聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng),47,３.ＨＩＦＵ發(fā)生系統(tǒng)　設(shè)備的關(guān)鍵部分，由單個或多個換能器組成，換能器發(fā)射強功率超聲，超聲聚焦于

32、一點，可達到治療效果?！【劢钩晸Q能器有兩類：　　　腔內(nèi)治療換能器，　　　體外聚焦換能器４.水處理系統(tǒng)：治療時對皮膚、正常組織進行保護，三、治療機理　熱效應：　空化效應　機械效應四、特點：（p89）　１.溫度高，升溫快?。?治療精度高　聚焦區(qū)域小，焦區(qū)外組織安全，?。?無創(chuàng)傷　　４.適應癥廣泛，可治療較大體積的腫瘤　?。?可與放化療協(xié)同治療?。?可降低腫瘤的復發(fā)與轉(zhuǎn)移,48,五、應用?。?神經(jīng)外科：治療帕金森