第7讲-超声成像及超声显微镜概要.pptx

第7讲超声成像和超声显微镜C型成像方式所得到的是与声束传播方向垂直的断面构图像。与B型成像不同的是：C型成像中声束不仅要沿x方向扫描而且还要沿y方向扫描即是面扫描(二维扫描)而不是线扫描(一维扫描)。为获得某一与声束垂直的z＝z0断面的清晰图像扫描声束应聚焦于该平面并由换能器接收到的散射声信号中选取对应于从z＝z0处散射回来信号幅度调制荧光屏上与物体(xy)坐标相应光点的亮度以获得z＝z0断面的声像显示。F型成像与C型成像在原理上十分相似．其区别在于C型成像断面为与声束垂直的断面(为常数)而F型成像断面可为任意平面或曲面（）。为保证F型成像断面内图像的分辨率扫描声束的聚焦位置应可调为使焦点落在成像断面内即对应于不同扫描位置的焦距也应满足：由于C型及F型成像与B型成像的主要区别在于扫描方式和成像断面不同由于C型和F型成像需用面扫描(电子扫描中采用换能器面阵)这带来电子线路和换能器制作的复杂性且很费时难以获得实时动态显示这就限制了其实际应用因而至今这两种方式的成像仪器尚未广泛进入市场。超声CT成像是由X光CT成像引伸而来。CT是英文ComputedTomography(计算机断层像)的缩写。用这种成像方法可获得声速、声衰减系数、声散射系数及非线性参数等的定量图像。目前研究的超声CT成像法主要有透射型和反射型两种。而图像的重建则基于两种理论射线理论和衍射理论。衍射理论即波动声学理论将介质看成声学参量(密度、声速等)连续变化的非均匀体其中声波的传播可通过波动方程的解来描述。将这种理论用于图像重建时必须作相应的简化假定(如为常数的变化很小等)并采用近似求解波动方程。而这些近似往往引入相当大的误差致使衍射理论用于重建像的效果并不比射线理论高明相反却带来重建计算的复杂性。因此在实际中射线理论的图像重建方法使用较多。在这里我们以透射型为例。介绍射线理论的图像重建方法。采用换能器阵列各阵元作为点源发射照射整个物体接收来自物体各点的散射声信号并加以储存然后根据各成像点的空间位置对各换能器元接收的信号引入适当延迟以获得被成像物体的逐点聚焦声像这种成像方式称为合成孔径成像。合成孔径聚焦方式又分为相延和时延聚焦两种如图所示。图(a)所示的为相延聚焦即对各换能器阵元(12…n)所接收到的散射信号引入适当的相延然后叠加输出。当的选择正好是按对聚焦时各通道的信号正好同相叠加因而输出最大即通过相延实现了对点的聚焦。改变即可移动聚焦点。图(b)则示出时延聚焦即按照欲成像点的位置适当选择各通道信号的时延使得来自该点的信号同相叠加从而实现聚焦。一般说来采用相延的合成孔径成像需要用较长的脉冲以保证整个孔径的有效利用但这却会带来全息成像的缺点。因为相位相差若干个整周期的信号也可以同相叠加造成孪生像的问题。如果采用时延方式则可使用只有一两周或数周的短脉冲这样距离较远的两个点的散射信号不能互相叠加因而旁瓣问题可以减少孪生像可以消除。当然如采用短脉冲整个系统需要有足够的带宽。由于时延聚焦比起相延聚焦来优越性较多合成孔径成像系统多用时延聚焦。用于获得二维断层图像的合成孔径成像系统通常采用线孔径。上图为元线阵在一个平面内(平面)成像的示意图。设换能器和物体在方向均为无穷大故此问题为二维问题。各换能器元既作发射又作接收用一短脉冲激励所接收的声信号经前后放大后记录。设物体为位于的一点源当阵元工作时接收信号相对于发射信号的时延为为得到整个平面内的像需分别对该面内每一个点聚焦。分别引入相应的时延于第个换能器所接收的信号式中为常数引入的目的在于保证时延为正值以便从电路上实现这一时延。与换能器之位置无关但可以根据来选取适当的值。延迟后的信号经过一个选通门其中为选取的脉冲长度然后将各换能器对应通道的信号进行线性或非线性叠加再用所得总信号以适当方式调制荧光屏上对应点的亮度则可得到平面的像显示。通常这种时延方式的合成孔径成像也称为逆投影重建像。合成孔径二维成像(线孔径)与采用电子聚焦的B型成像有许多类似之处。合成孔径聚焦方式本质上与B型成像的电子聚焦相同两种成像方法所得到的图像的内容也