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B型超声原理与超声波的发展和应用


天津市施乐医疗器械有限公司销售轮椅中心介绍:

一.B型超声仪的工作原理

  B型超声仪的工作原理与A型仪基本相同。它是由主控电路、发射电路、接收电路(高频信号放大器、视频信号放大器)、扫描发生器、图像显示器(电子枪、偏转系统、荧光屏)和换能器构成的。

    1、主控电路又称同步触发信号发生器,它周期地产生同步触发脉冲信号,分别触发发射电路和扫描发生器中的时基扫描电路。超声脉冲发射的重复频率是由它控制的,通常同步触发信号的重复频率就是超声脉冲发射的重复频率。

    2、发射电路在受同步信号触发时,产生高频电脉冲激励换能器。 

    3、接收电路接收由人体受检组织反射的超声信息,有以下几个主要过程:①对高频超声信号放大和对数压缩;②对高频超声信号检波,转变为视频信号;③对视频信号进行放大;④把放大了的视频信号显示在显示器上。

  4、换能器将回波信号转换成高频电信号后,被检波器检出的视频包络信号要经过视频信号放大器放大和处理,然后加到显示器的栅极进行亮度调制。

    5、扫描发生器产生扫描电压,使电子束按一定的规律扫描,在显示器上显示出切面图像。超声回波信号的显示是通过显示器件来实现的,常见的显示器是阴极射线管(CRT)。阴极射线管有静电式(示波管)和磁偏转式(显像管)两种,两者的基本结构相同,主要区别是前者采用电场偏转,而后者采用磁偏转系统。

    6、电子板的作用是发射高速且很细的电子束。偏转系统的作用是控制电子束,使其随外加电压的变化而偏转。

  A型和B型超声仪工作原理的主要不同点是:①B型将A型的幅度调制显示改为辉度调制显示,它将放大后的回声脉冲电信号送到显示器的阴极(或控制栅上),使显示的亮度随信号大小变化;②B型的时基深度扫描一般加在显示器的垂直方向,声束必须扫描,和显示器水平方向上的位移扫描相应,以构成一幅切面显示图。因此,B型仪器也称为切面显像仪或二维显像仪。

  二.B型超声的特别与限度

  B型(brightnessmodulationmode)超声,为辉度调制型,其原理与A型相同,其不同点有三:①它将回声脉冲电信号放大后送到显示器的阴极,使显示的亮度随信号的大小而变化;②B型超声发射的声束必经扫描,加在显示器垂直方向的时基扫描与声束同步,以构成一幅二维切面声像图;③医生根据声像图所得之人体信息诊断疾病,而不是像A型超声那样根据波型所反映的人体信息诊病。

  B型超声具有如下特点:它将从人体反射回来的回波信号以光点形式组成切面图像。此种图像与人体的解剖结构极其相似,故能直观地显示脏器的大小、形态、内部结构,并可将实质性、液性或含气性组织区分开来。

  超声的传播速度快,成像速度快,每次扫描即产生一幅图像,快速地重复扫描。产生众多的图像组合起来便构成了实时动态图像。因而能够实时地观察心脏的运动功能、胎心搏动,以及胃肠蠕动等。

  由于人体内组织的密谋不同,相邻两种组织的声阻抗也不同,当声阻抗差达千分之一时,两组织界面便会产生回声反射,从而将两组织区分开来。超声对软组织的这种分辨力是X射线的100倍以上。

  此外,B型超声尚具操作简便,价格便宜、无损伤无痛苦,适用范围广等特点,因而已被广大患者和临床医师所接受。

  B型超声也还存在下述问题:①显示的是二维切面图像,对脏器和病灶的空间构形和空间位置不能清晰显示;②由于切面范围和探查深度有限,尤其扇扫时声穿较小,对病变所在脏器或组织的毗邻结构显示不清;③对过度肥胖病人,含气空腔(胃、肠)和含气组织(肺)以及骨骼等显示极差,影响显像效果和检查范围。
 

超声波是一种波动形式,它可以作为探测与负载信息的载体或媒介(如B超等用作诊断);超声波同时又是一种能量形式,当其强度超过一定值时,它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用,去影响,改变以致破坏后者的状态,性质及结构(用作治疗)。


超声波治疗的概念:
超声治疗学是超声医学的重要组成部分。超声治疗时将超声波能量作用于人体病变部位,以达到治疗疾患和促进机体康复的目的。


在全球,超声波广泛运用于诊断学、治疗学、工程学、生物学等领域。赛福瑞家用超声治疗机属于超声波治疗学的运用范畴。


(一)工程学方面的应用:水下定位与通讯、地下资源勘查等


(二)生物学方面的应用:剪切大分子、生物工程及处理种子等


(三)诊断学方面的应用:
A型、B型、M型、D型、双功及彩超等


(四)治疗学方面的应用:理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等


超声波的特点
:


  1
、超声波在传播时,方向性强,能量易于集中。


  2
、超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离。


  3
、超声与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应。


医学超声波检查的工作原理与声纳有一定的相似性,即将超声波发射到人体内,当它在体内遇到界面时会发生反射及折射,并且在人体组织中可能被吸收而衰减。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的,因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同,医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线,或影象的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变,便可诊断所检查的器官是否有病。

  
目前,医生们应用的超声诊断方法有不同的形式,可分为
A型、B型、M型及D型四大类。

  
  A型:是以波形来显示组织特征的方法,主要用于测量器官的径线,以判定其大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性,如实质性、液体或是气体是否存在等。

  
  B型:用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时,首先将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点,这些光点可通过荧光屏显现出来,这种方法直观性好,重复性强,可供前后对比,所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。

  
  M型:是用于观察活动界面随时间变化
的一种方法。最适用于检查心脏的活动情况,其曲线的动态改变称为超声心动图,可以用来观察心脏各层结构的位置、活动状态、结构的状况等,多用于辅助心脏及大血管疫病的诊断。

  
  D型:是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法,又称为多普勒超声诊断法。可确定血管是否通畅、管腔有否狭窄、闭塞以及病变部位。新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。近几年来科学家又发展了彩色编码多普勒系统,可在超声心动图解剖标志的指示下,以不同颜色显示血流的方向,色泽的深浅代表血流的流速。现在还有立体超声显象、超声CT、超声内窥镜等超声技术不断涌现出来,并且还可以与其他检查仪器结合使用,使疾病的诊断准确率大大提高。超声波技术正在医学界发挥着巨大的作用,随着科学的进步,它将更加完善,将更好地造福于人类。


应用超声效应已广泛用于实际,主要有如下几方面:


  1
、超声检验。超声波的波长比一般声波要短,具有较好的方向性,而且能透过不透明物质,这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术 。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上,从试样透出的超声波携带了被照部位的信息(如对声波的反射、吸收和散射的能力),经声透镜汇聚在压电接收器上,所得电信号输入放大器,利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已在医疗检查方面获得普遍应用,在微电子器件制造业中用来对大规模集成电路进行检查,在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界等。声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声成像技术,其原理与光波的全息术基本相同,只是记录手段不同而已(见全息术)。用同一超声信号源激励两个放置在液体中的换能器,它们分别发射两束相干的超声波:一束透过被研究的物体后成为物波,另一束作为参考波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图,用激光束照射声全息图,利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现像,通常用摄像机和电视机作实时观察。


  2
、超声处理。利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应,可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化 、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等,在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。


  3
、基础研究。超声波作用于介质后,在介质中产生声弛豫过程,声弛豫过程伴随着能量在分子各自电度间的输运过程,并在宏观上表现出对声波的吸收(见声波)。通过物质对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构,这方面的研究构成了分子声学这一声学分支。普通声波的波长远大于固体中的原子间距,在此条件下固体可当作连续介质 。但对频率在1012赫以上的 特超声波 ,波长可与固体中的原子间距相比拟,此时必须把固体当作是具有空间周期性的点阵结构。点阵振动的能量是量子化的 ,称为声子(见固体物理学)。特超声对固体的作用可归结为特超声与热声子、电子、光子和各种准粒子的相互作用。对固体中特超声的产生、检测和传播规律的研究,以及量子液体——液态氦中声现象的研究构成了近代声学的新领域——量子声学。

| 发布时间:2018-3-23    来源:    查看次数:298
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