现代医学超声诊断仪新技术发展特点

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1、现代医学超声诊断仪新技术发展特点(2009-06-0418:57:40)   医学超声诊断方法建立在医学超声工程技术发展的基础上。但由于人体组织器官自身的多样性、复杂性、生理和病理组织的特异性，实现准确的超声诊断绝非易事，这就向医学超声工程技术开发提出了很高的要求。广泛深入的临床诊断应用，进一步促进了医学超声工程技术的发展。从20世纪70年代到90年代，多阵元超声换能器技术、数字扫描转换技术、超声多普勒检测技术、数字声束成形技术等重大技术的突破，有力地促进医学超声诊断仪的发展，促进了医学超声图像诊断的蓬勃发展和深入应用。由于低强度超声对人体组织不产生损伤，使超声

2、图像诊断成为医学图像诊断的首选技术。现代医学超声诊断仪已是最新医学超声基础理论研究、新型压电材料和超声换能器研制、计算机处理、声成像技术与信息传输技术相结合的产物。70年代以B型超声显像技术为特征，80年代彩色多普勒血流成像技术为特征，90年代则以超声体成像为特征。而当今医学超声诊断的新技术发展特点主要体现在宽频带化、数字化、多功能化、多维化及信息化等五个方面的综合应用上，这一发展趋势在90年代后期已日渐明显，也引导着未来先进医学超声诊断设备研制的创新思维。    一、宽频带化  宽频带技术的发展涉及到新型宽带超声换能器(探头)研制、宽频带信号接收、处理及显示技

3、术，实际上体现新型压电材料、多阵元探头研制及宽频带信号处理的技术水平。早期应用标称频率为2.5、3.5、5、7、10MHz等的探头一般系指其中心频率，其带宽Δf约为1MHz，此种探头可称为单中心频率窄带探头，目前仍大量应用，其不足处是深部组织回声高频信号损失较大，影响整幅图像的清晰度与灵敏度。80年代中期，人们根据超声在生物组织中的衰减规律及其对超声图像的影响，开发了宽频带探头，如中心频率为3.5MHz的探头，可以产生2.5~6MHz的超声波，其有效带宽可达到3MHz左右，检测表浅组织时由于高频率可以提高分辨率，而对深部组织时由有较低频形成衰减较少的回声信号，从

4、而使深部组织结构得以较清晰的图像显示，因此在宽频带探头的检测下可以形成多频率构成的图像，又称为融合图像技术。这也是与动态滤波信号处理技术的应用密不可分的，同时整个信号处理通道响应带通也应提高到相应宽带的程度。    90年代，变频宽带探头和超宽频带探头获得应用，例如同一只探头可以变换产生2.5、3.5、6MHz为中心频率的超声波，小器官探头可以产生5、7、9MHz中心频率的超声波，其频带宽度可以达到8MHz以上。超宽频带探头已可以产生1.8~12MHz的超声波，术中探头则能发射6~15MHz的超声波，可以准确显示浅表血管壁与内膜。超高频探头可产生60~100MH

5、z的超声波，极大地提高了皮肤及表浅组织的分辨率。变中心频率宽频带探头的应用为诊断医师提供了方便，也可以更容易获得更为清晰的图像，提高了检测灵敏度和动态范围。但信噪比则略有下降。    宽频带化是医学超声诊断仪的重要技术发展。实际上超声二次谐波信号接收与处理，也是扩展信号的带宽。而伪随机及随机超声发射与探测的研究，将使超声频带接近无限带宽。可以在极宽的频谱范围内显示与诊断。但理论分析表明，声图像的纵向分辨随着带宽的增加而提高，而信噪比(S/N)及横向分辨率则下降。当空间分辨率越高时，时间分辨率则下降。因此发射宽频带技术必须折衷考虑多种因素。    二、数字化  数

6、字化技术的开发与应用伴随着现代B型超声显像仪发展的整个进程。一般说来，又可分为数字化后处理和数字化前(端)处理两个发展阶段。早在70年代中期，应用数字扫描转换(DSC)技术，它将由换能器接收的组织界面回声信号经前置放大、射频放大、视频放大等模拟信号处理后，再经DSC中的微机控制A/D转换变成数字信号进入图像存储器，接着按帧读出的图像数字信号再经D/A转换变成模拟信号进入显像管进行显示。显然DSC技术是一种在回声模拟信号处理后进行的数字化后处理技术，由它带来B型超声显像仪的一次重大的突破性进展，它实现了图像的存储、冻结、无闪烁和灰阶电视显示，随着高速器件的应用，逐

7、步实现了实时动态显示，取得了临床应用的蓬勃发展。    80年代中期，国际出现了将原来单一信号通道发展成同时发射和接收处理128路回声信号，并由微机控制，由模、数混合运算，计算出符合声学理论计算的每个回波声束(即波束成形器)，由软件控制的声透镜(DCLS)作动态聚焦、动态变迹、动态孔径和增强处理，这实际上是由软件控制实现回声信号的前端数字化处理，多通道同时处理提高了成像速度。随后，又出现了以全数字运算微机控制的128通道回声信号进行前端数字处理的超声显像诊断仪。理论上，全数字声束成形技术能够进一步减少非线性衰减延迟的相关失真和信号传输损失，实现了按象素点聚焦声束

8、。在数字化超声诊断仪的基