醫學超聲成像

　　接收回聲

　　聲波返回探頭，與探頭發射聲波相似，只是過程恰恰相反。返回的聲波使探頭的單元振蕩并使振蕩轉化為電脈沖，脈沖由探頭發送至超聲主機，并處理成數字圖像。

　　形成圖像

　　超聲儀必須確定接收到的回聲的3個要素：1.) 在探頭的眾多單元中是哪個單元接收到的回聲；2.) 回聲的信號強度；3.) 從探頭發射聲波到接收到其回聲用了多少時間。一旦超聲儀確定了這3點，即可明確圖像中哪個象素應該顯示，亮度為多少。接收信號轉化為數字圖像可比方為往一 個空白的電子表格上填寫數據。接收脈沖的探頭單元決定電子表格的哪一'列'(如A，B，C列等)。接收回聲所用的時間決定哪一'行'(如1，2，3行 等)，回聲的強度決定亮度(白色表示強回聲，黑色表示無回聲，不同的灰階表示2者之間的不同回聲)，如同在電子表格的格子里填入數據。

　　超聲成像設備 

線陣探頭

　　超聲檢查使用含有一個或多個換能器的探頭向物體發射脈沖。當聲波遇到聲阻抗不同的物體，部分聲波就會被反射，當探頭探測到時即為回聲。回聲返回探頭 的時間被測量記錄，用于計算產生此回聲的組織界面的深度。2種物質之間的聲阻抗差異越大，回聲越強。液體和氣體之間的聲阻抗差異極大，導致遇到其界面的絕 大多數聲能被反射，致使其區域外的物體不能顯像。

　　在不同的物質中聲波的傳播速度不同，這取決于該物質的聲阻抗。但是，醫學超聲的主機假定聲速恒為1540m/s。雖然由于產生回聲，會喪失一部分聲能，但與由于聲波被吸收而產生的衰減而言影響很小。

　　為了產生二維圖像，聲束采用機械或電子方式的聲學換能器相控陣列進行掃射。接收的數據則進行處理以構建圖像。

　　用于醫學超聲的聲波頻率一般在1~13MHz。頻率越高相應的波長越短，所得影像的分辨率越高。但是隨著聲波頻率的增高，聲波的衰減也越快。所以為了探查更深的組織，使用較低的頻率(3-5MHz)。

　　大多數超聲儀也能顯示各種彩色圖像。這僅僅是指定不同的顏色用以表示接收到的回聲的振幅。 此外。由一系列的2維圖像可以生成三維圖像，通常使用的是特殊探頭。

　　微氣泡

　　超聲造影是指在醫學超聲檢查中使用微氣泡造影劑以提高超聲信號的反射。此技術當前應用于超聲心動圖技術，將來可能應用于分子成像和藥物擴散。

　　多普勒超聲

頸總動脈多普勒頻譜

頸總動脈彩色超聲多普勒聲像圖

　　多普勒超聲大大提高了醫學超聲檢查的能力，它利用多普勒效應判斷某結構（通常是血流）是否朝向或背離探頭運動，并計算出其相對速度。通過計算部分樣本容積的頻率漂移(例如心臟瓣膜上方的噴射血流)，可以確定其方向、速度，并顯示出來。這對心血管方面的研究特別有用，對其他的一些醫學領域也是必要的，比方說診斷肝臟門脈高壓癥時的血流逆行。多普勒信息的圖形化顯示可以使用頻譜多普勒，也可以使用彩色多普勒或者能量多普勒。通常此信息利用立體聲揚聲器表現出來：是一種雖然為人工合成，但是特征明顯的聲音。

　　嚴格說來，大多數現代超聲儀并不使用多普勒效應來測定流速，而是依賴脈沖多普勒(PW) 技術。機器發出超聲波脈沖，然后再切換至接收模式。這樣，接收到的反射脈沖并沒有頻率漂移，聲學效應也不連續。但是，經過多次測量，這些序貫的測量的相變 可以用來得到頻率漂移(因為頻率是相變的速度)。為了從發射信號和接收信號得到相變漂移信息，通常使用2種算法中的一種：自相關技術或者相關性技術。 更舊的機器，采用連續多普勒(CW)技術，按上述方式顯示多普勒效應。為了做到這點，機器的發射和接收換能器必須是分立的。采用連續多普勒技術的機器，其 主要缺點在于不能獲得距離信息（而這正是脈沖多普勒系統的主要優點——發射和接收脈沖所花的時間在知道聲速的情況下可以換算成距離信息）。

　　在超聲社區（但不是指信號處理社區），術語多普勒超聲兼指脈沖多普勒和連續多普勒系統，而忽視速度測量的不同機理。

　　超聲檢查的優勢

　　對肌肉和軟組織顯像良好，對于顯示固體和液體腔隙之間的界面有特別用處；
　　實時生成圖像，檢查操作者可動態選擇對診斷最有用的部分觀察并記錄，利于快速診斷；
　　顯示臟器的結構；
　　目前未知有長期副作用，一般不會造成患者不適；
　　設備廣泛分布并相對靈活；
　　有小型的、便攜式掃描儀；可在患者床邊進行檢查；
　　相對于其他檢查價格便宜（例如CT成像，雙向X射線吸收成像或者核磁共振成像）。 

　　超聲顯像的不足

　　超聲設備對骨的穿透性差。例如，腦的超聲成像就極為受限；
　　因為聲阻抗的差異過大，當探頭與要探查的組織之間有氣體時超聲顯像質量很差。例如，由于前方受到胃腸道氣體的干擾，使得胰腺的成像非常困難，肺臟成像也是不可能的(除非是探查胸腔積液)；
　　即使沒有骨骼或氣體的干擾，超聲的探查深度也是有限的，使得遠離體表的結構成像困難，特別是肥胖病人；
　　操作者的手法十分重要。高超的技巧和豐富的經驗對于獲得高質量的圖像和作出準確診斷是必要的。 

　　超聲成像的危險性

　　對于超聲的安全性曾經有過爭議。既然超聲是能量的一種形式，那么就存在一個問題：“此種能量波會對我的組織產生何種影響？”有一些報道稱一些接受了超出建議次數超聲檢查的產婦產出低體重兒。

　　可能的一些副作用：

　　熱效應：局部組織吸收超聲的能量并使組織的溫度升高。
　　空化效應：溶解的氣體因為局部的溫度升高從溶質中釋出。
 
　　但是，研究中尚未發現有證實了的副作用記錄。

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