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超聲波成像需要三個步驟:發射聲波,接受反射聲波,以及信號分析處理得到圖像。
超聲波探頭是通過壓電陶瓷換能器發射超聲波,不同的探頭能夠發射的聲波頻率不同。醫學超聲波頻率一般是2-13MHz,聲波頻率越高,衍射越弱,成像分別率越高;但與此同時,頻率越高,聲波衰減也越快,穿透深度就小。因此,我們在探測心臟的時候,只能用頻率較低的聲波,否則探測的深度不夠,雖然成像效果差一些;而在探測頸動脈、股動脈等表皮下方的血管時,就用頻率高的聲波,成像好清晰許多。實驗中,我們採用的心臟探頭為2-4MHz,血管探頭為10MHz。
接收反射波的依舊是同一個超聲波探頭,壓電陶瓷換能器將聲波信號轉換成電信號,之後電腦上的系統進行信號處理成像。
超聲探頭,從做到右依次是:心臟探頭、血管探頭、腹部探頭B超
B型超聲波顯示的是探頭面向的組織切麵的二維灰度圖。我們知道確定二維灰度圖上的每個點需要3個信息,橫坐標、縱坐標和灰度。這些是怎麼得到的呢?由於超聲波在人體內接觸到組織會反射,不同的組織聲阻抗不同,根據接收到的回波反射率計算得到聲阻抗,對應於圖上的灰度(如血管壁的組織聲阻抗差不多,在圖像上的灰度就差不多,就能看出來是血管的形狀)。假設探頭是一維的,那麼探頭上每一個探針的位置就對應一個橫坐標。縱坐標是由發射和接收聲波的時間差決定的,假設聲波在人體中傳播速度相同,那麼時間越長表示反射組織的位置越深。最後由得到的灰度圖,可以看到組織輪廓,並可以進行測量,如血管直徑,面積等等。
當然,具體的成像過程遠遠比這個複雜,因為B超是實時的,如何區分發射波、反射波、如何去除噪音,放大信號,信號處理非常複雜,我也不清楚。但以上簡單的描述,已經足夠我們大致了解成像的過程。
超聲的成像原理是通過對反射信號的接收、處理,以獲得體內器官的圖象。常用的超聲儀器有多種:A型(幅度調製型)是以波幅的高低表示反射信號的強弱,顯示的是一種“回聲圖”。
M型(光點掃描型)是以垂直方向代表從淺至深的空間位置,水平方向代表時間,顯示為光點在不同時間的運動曲線圖。以上兩型均為一維顯示,應用範圍有限。