一文了解超声影像诊断设备：原理、特点与应用
一文了解超声影像诊断设备：原理、特点与应用
超声影像诊断设备是现代医学中不可或缺的诊断工具之一，它利用超声波原理对人体内部组织进行成像，具有无创、实时、动态观察等特点。本文将为您详细介绍超声影像诊断设备的工作原理、技术特点、设备分类以及不同类型的超声探头及其应用，帮助您全面了解这一重要的医学影像技术。
超声影像诊断设备介绍
超声影像诊断设备是根据超声波原理研制的一种临床诊断设备，涉及微电子技术、计算机技术、信息处理技术、声学技术及材料科学等多个学科领域，是多学科交叉融合的结晶。目前，超声成像与X-CT（计算机断层扫描）、ECT（发射型计算机断层扫描）及MRI（磁共振成像）已被公认为当代四大医学成像技术。
超声影像诊断设备主要由主机、超声探头以及显示器/外围设备三大子系统组成，其中超声探头与主机中的波束合成芯片是整个设备中最为核心的两大部件。产品外观如图1所示：
医学超声成像原理
超声波在不同介质中传播时会产生波形的转换。人体是一个非均匀介质，由骨骼、空气、体液、肌肉组织等组成。当超声波在非均匀性组织内传播或从一种组织传播到另一种组织时，由于两种介质的阻抗不同（介质的密度和声速不同形成声学界面），会在界面上形成反射和投射。根据反射回来的超声波可以确定不同组织的边界。
同时，超声波在介质中传播时，随着距离增加，超声波能量逐渐减弱，这种现象被称为衰减。衰减可以分为三种类型：扩散衰减、散射衰减和吸收衰减。其中，散射衰减与晶粒密切相关，吸收衰减也和介质特性密切相关，可以用来确定组织成分，从而判断组织的构成。
医学超声成像的特点
目前，超声医学成像诊断仪的种类非常繁多，它们的突出特点包括：
- 对人体无损伤，特别适合于产科与婴幼儿的检查
- 能方便地进行动态连续实时观察
- 特别适用于胸部脏器、心脏、眼科和妇产科的诊断
- 采用计算机数字影像处理，但目前的影像信息量和清晰度稍低于X线胶片记录
超声医学影像设备分类
超声医学影像设备主要分为以下几种类型：
A型超声诊断仪：将产生超声脉冲的换能器置于人体表面某一点上，声束射入体内，由组织界面返回的信号幅值显示于屏幕上。屏幕的横坐标表示超声波的传播时间（即探测深度），纵坐标则表示回波脉冲的幅度。主要用于颅脑的占位性病变检查。
M型超声诊断仪：将A型方法获取的回波信息，用亮度调制方法，加于CRT阴极（或栅极）上，并在时间轴上加以展开，可获得界面运动轨迹图。尤其适合于心脏等运动器官的检查。
B型超声诊断仪：又称B型超声断面显像仪，它用回波脉冲的幅度调制显示器亮度，而显示器的横坐标和纵坐标则与声速扫描的位置一一对应，从而形成一幅幅亮度调制的超声断面影像。B型超声诊断仪又可分为扇形扫描、线性扫描和复合式等多种类型，是目前最常见的超声仪，常用于探测组织情况。
D型超声多普勒诊断仪：利用多普勒效应，检测出人体内运动组织的信息。多普勒检测法又有连续波多普勒（CW）和脉冲多普勒（PW）之分。适用于观察组织的动态信息。
C型和F型超声成像仪：C型探头移动及其同步扫描呈“Z”字形，显示的声像图与声束的方向垂直，即相当于X线断层像。F型是C型的一种曲面形式，由多个切面像构成一个曲面像，近似三维图像。
超声全息诊断仪：沿引于光全息概念，应用两束超声波的干涉和衍射来获取超声波振幅和相位的信息，并用激光进行重现出振幅和相位。
超声CT：超声CT是X-CT理论的移植和发展，用超声波束代替X射线，并由透射数据进行如同X-CT那样的影像重建。其优点包括无放射线损伤，能得到与X-CT及其它超声方法不同形式的诊断信息。
超声探头类型及应用部位
超声探头是超声诊断设备的重要构成部分，是超声波检测诊断过程中发射和接收超声波的装置。探头的性能直接影响超声波的特性，影响超声波的检测性能，因此探头在超声影像诊断中尤显重要。
超声探头中的一些常规探头主要包括四大类：单晶体凸阵探头、相控阵探头、线阵探头、容积探头、腔内探头。
单晶体凸阵探头：探头面是凸面，接触面小，成像视野呈扇形，常应用于腹部、妇产、肺部等相对部位较深的脏器。
相控阵探头：头面是平面，接触面小，近场视野最小，远场视野大，成像视野呈扇形，适用于心脏。
线阵探头：探头面是平面，接触面大，成像视野呈矩形，成像分辨率高，穿透力相对较低，适用于浅表的血管、小器官、肌骨等检查。
容积探头：容积探头是在二维图像的基础上，将连续采集的空间分布位置，经过计算机重建算法，从而获得完整的空间形态。适用于胎儿面部、脊柱和肢体等。
腔内探头：腔内探头具有频率高，图像分辨率高等特点，不需充盈膀胱，探头紧贴受检部位，使盆腔器官处于声束的近场区域，图像更清晰。