B型超聲原理與超聲波的發展和應用

天津市施樂醫療器械有限公司銷售輪椅中心介紹：

一.B型超聲儀的工作原理

　　B型超聲儀的工作原理與A型儀基本相同。它是由主控電路、發射電路、接收電路（高頻信號放大器、視頻信號放大器）、掃描發生器、圖像顯示器（電子槍、偏轉系統、熒光屏）和換能器構成的。

    1、主控電路又稱同步觸發信號發生器，它周期地產生同步觸發脈沖信號，分別觸發發射電路和掃描發生器中的時基掃描電路。超聲脈沖發射的重復頻率是由它控制的，通常同步觸發信號的重復頻率就是超聲脈沖發射的重復頻率。

    2、發射電路在受同步信號觸發時，產生高頻電脈沖激勵換能器�！�

    3、接收電路接收由人體受檢組織反射的超聲信息，有以下幾個主要過程：①對高頻超聲信號放大和對數壓縮；②對高頻超聲信號檢波，轉變為視頻信號；③對視頻信號進行放大；④把放大了的視頻信號顯示在顯示器上。

　　4、換能器將回波信號轉換成高頻電信號后，被檢波器檢出的視頻包絡信號要經過視頻信號放大器放大和處理，然后加到顯示器的柵極進行亮度調制。

    5、掃描發生器產生掃描電壓，使電子束按一定的規律掃描，在顯示器上顯示出切面圖像。超聲回波信號的顯示是通過顯示器件來實現的，常見的顯示器是陰極射線管（CRT）。陰極射線管有靜電式（示波管）和磁偏轉式（顯像管）兩種，兩者的基本結構相同，主要區別是前者采用電場偏轉，而后者采用磁偏轉系統。

    6、電子板的作用是發射高速且很細的電子束。偏轉系統的作用是控制電子束，使其隨外加電壓的變化而偏轉。

　　A型和B型超聲儀工作原理的主要不同點是：①B型將A型的幅度調制顯示改為輝度調制顯示，它將放大后的回聲脈沖電信號送到顯示器的陰極（或控制柵上），使顯示的亮度隨信號大小變化；②B型的時基深度掃描一般加在顯示器的垂直方向，聲束必須掃描，和顯示器水平方向上的位移掃描相應，以構成一幅切面顯示圖。因此，B型儀器也稱為切面顯像儀或二維顯像儀。

　　二.B型超聲的特別與限度

　　B型（brightnessmodulationmode）超聲，為輝度調制型，其原理與A型相同，其不同點有三：①它將回聲脈沖電信號放大后送到顯示器的陰極，使顯示的亮度隨信號的大小而變化；②B型超聲發射的聲束必經掃描，加在顯示器垂直方向的時基掃描與聲束同步，以構成一幅二維切面聲像圖；③醫生根據聲像圖所得之人體信息診斷疾病，而不是像A型超聲那樣根據波型所反映的人體信息診病。

　　B型超聲具有如下特點：它將從人體反射回來的回波信號以光點形式組成切面圖像。此種圖像與人體的解剖結構極其相似，故能直觀地顯示臟器的大小、形態、內部結構，并可將實質性、液性或含氣性組織區分開來。

　　超聲的傳播速度快，成像速度快，每次掃描即產生一幅圖像，快速地重復掃描。產生眾多的圖像組合起來便構成了實時動態圖像。因而能夠實時地觀察心臟的運動功能、胎心搏動，以及胃腸蠕動等。

　　由于人體內組織的密謀不同，相鄰兩種組織的聲阻抗也不同，當聲阻抗差達千分之一時，兩組織界面便會產生回聲反射，從而將兩組織區分開來。超聲對軟組織的這種分辨力是X射線的100倍以上。

　　此外，B型超聲尚具操作簡便，價格便宜、無損傷無痛苦，適用范圍廣等特點，因而已被廣大患者和臨床醫師所接受。

　　B型超聲也還存在下述問題：①顯示的是二維切面圖像，對臟器和病灶的空間構形和空間位置不能清晰顯示；②由于切面范圍和探查深度有限，尤其扇掃時聲穿較小，對病變所在臟器或組織的毗鄰結構顯示不清；③對過度肥胖病人，含氣空腔（胃、腸）和含氣組織（肺）以及骨骼等顯示極差，影響顯像效果和檢查范圍。
 

超聲波是一種波動形式，它可以作為探測與負載信息的載體或媒介（如B超等用作診斷）；超聲波同時又是一種能量形式，當其強度超過一定值時，它就可以通過與傳播超聲波的媒質的相互作用，去影響，改變以致破壞后者的狀態，性質及結構（用作治療）。

超聲波治療的概念： 超聲治療學是超聲醫學的重要組成部分。超聲治療時將超聲波能量作用于人體病變部位，以達到治療疾患和促進機體康復的目的。

在全球，超聲波廣泛運用于診斷學、治療學、工程學、生物學等領域。賽福瑞家用超聲治療機屬于超聲波治療學的運用范疇。

（一）工程學方面的應用：水下定位與通訊、地下資源勘查等

（二）生物學方面的應用：剪切大分子、生物工程及處理種子等

（三）診斷學方面的應用：A型、B型、M型、D型、雙功及彩超等

（四）治療學方面的應用：理療、治癌、外科、體外碎石、牙科等

超聲波的特點:

　　1、超聲波在傳播時，方向性強，能量易于集中。

　　2、超聲波能在各種不同媒質中傳播，且可傳播足夠遠的距離。

　　3、超聲與傳聲媒質的相互作用適中，易于攜帶有關傳聲媒質狀態的信息（診斷或對傳聲媒質產生效應。

醫學超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性，即將超聲波發射到人體內，當它在體內遇到界面時會發生反射及折射，并且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形態與結構是不相同的，因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同，醫生們正是通過儀器所反映出的波型、曲線，或影象的特征來辨別它們。此外再結合解剖學知識、正常與病理的改變，便可診斷所檢查的器官是否有病。

　　
目前，醫生們應用的超聲診斷方法有不同的形式，可分為A型、B型、M型及D型四大類。

　　
　　A型：是以波形來顯示組織特征的方法，主要用于測量器官的徑線，以判定其大小�？捎脕龛b別病變組織的一些物理特性，如實質性、液體或是氣體是否存在等。

　　
　　B型：用平面圖形的形式來顯示被探查組織的具體情況。檢查時，首先將人體界面的反射信號轉變為強弱不同的光點，這些光點可通過熒光屏顯現出來，這種方法直觀性好，重復性強，可供前后對比，所以廣泛用于婦產科、泌尿、消化及心血管等系統疾病的診斷。

　　
　　M型：是用于觀察活動界面隨時間變化的一種方法。最適用于檢查心臟的活動情況，其曲線的動態改變稱為超聲心動圖，可以用來觀察心臟各層結構的位置、活動狀態、結構的狀況等，多用于輔助心臟及大血管疫病的診斷。

　　
　　D型：是專門用來檢測血液流動和器官活動的一種超聲診斷方法，又稱為多普勒超聲診斷法�？纱_定血管是否通暢、管腔有否狹窄、閉塞以及病變部位。新一代的D型超聲波還能定量地測定管腔內血液的流量。近幾年來科學家又發展了彩色編碼多普勒系統，可在超聲心動圖解剖標志的指示下，以不同顏色顯示血流的方向，色澤的深淺代表血流的流速�，F在還有立體超聲顯象、超聲CT、超聲內窺鏡等超聲技術不斷涌現出來，并且還可以與其他檢查儀器結合使用，使疾病的診斷準確率大大提高。超聲波技術正在醫學界發揮著巨大的作用，隨著科學的進步，它將更加完善，將更好地造福于人類。

應用超聲效應已廣泛用于實際，主要有如下幾方面：

　　1、超聲檢驗。超聲波的波長比一般聲波要短，具有較好的方向性，而且能透過不透明物質，這一特性已被廣泛用于超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術。超聲成像是利用超聲波呈現不透明物內部形象的技術 。把從換能器發出的超聲波經聲透鏡聚焦在不透明試樣上，從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息（如對聲波的反射、吸收和散射的能力），經聲透鏡匯聚在壓電接收器上，所得電信號輸入放大器，利用掃描系統可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術已在醫療檢查方面獲得普遍應用，在微電子器件制造業中用來對大規模集成電路進行檢查，在材料科學中用來顯示合金中不同組分的區域和晶粒間界等。聲全息術是利用超聲波的干涉原理記錄和重現不透明物的立體圖像的聲成像技術，其原理與光波的全息術基本相同，只是記錄手段不同而已（見全息術）。用同一超聲信號源激勵兩個放置在液體中的換能器，它們分別發射兩束相干的超聲波：一束透過被研究的物體后成為物波，另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖，用激光束照射聲全息圖，利用激光在聲全息圖上反射時產生的衍射效應而獲得物的重現像，通常用攝像機和電視機作實時觀察。

　　2、超聲處理。利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應和化學效應，可進行超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應和進行生物學研究等，在工礦業、農業、醫療等各個部門獲得了廣泛應用。

　　3、基礎研究。超聲波作用于介質后，在介質中產生聲弛豫過程，聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運過程，并在宏觀上表現出對聲波的吸收（見聲波）。通過物質對超聲的吸收規律可探索物質的特性和結構，這方面的研究構成了分子聲學這一聲學分支。普通聲波的波長遠大于固體中的原子間距，在此條件下固體可當作連續介質 。但對頻率在1012赫以上的 特超聲波 ，波長可與固體中的原子間距相比擬，此時必須把固體當作是具有空間周期性的點陣結構。點陣振動的能量是量子化的 ，稱為聲子（見固體物理學）。特超聲對固體的作用可歸結為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種準粒子的相互作用。對固體中特超聲的產生、檢測和傳播規律的研究，以及量子液體——液態氦中聲現象的研究構成了近代聲學的新領域——量子聲學。