山东大学：《医学电子仪器原理与技术》课程电子教案（PPT课件）第三章 医学超声仪器

第三章医学超声仪器 物体的机械振动产生波，波的频率取决于物 体的振动频率。频率范围在2×104~3×108赫兹的 波称为超声波。 一个多世纪前，科学家们就发现石英等晶体 薄片具有“压电效应”。1928年，R.W.Wood等 人首先应用超声波作为生物学方面的研究手段 本世纪四十年代，Firestone等人开创了利用超声 波诊断疾病的先例，将工业无损伤检测用的超声 脉冲回波技术，即类似于现代雷达或声纳的回波 测距技术，移用到医院诊断方面，也就是A型超 声仪器，开创了超声显像诊断的历史

第三章 医学超声仪器 物体的机械振动产生波，波的频率取决于物 体的振动频率。频率范围在2×104~ 3×108赫兹的 波称为超声波。 一个多世纪前，科学家们就发现石英等晶体 薄片具有“压电效应”。1928年，R.W.Wood等 人首先应用超声波作为生物学方面的研究手段。 本世纪四十年代，Firestone等人开创了利用超声 波诊断疾病的先例，将工业无损伤检测用的超声 脉冲回波技术，即类似于现代雷达或声纳的回波 测距技术，移用到医院诊断方面，也就是A型超 声仪器，开创了超声显像诊断的历史

四十年代末，超声医学作为一门学科已初 具雏形。五十年代，超声心动图仪，即M型仪 器取代了A型超声仪器，它可对心脏瓣膜的运动 规律作连续的动态描记。在此基础上，又出现 了手动扫描二维断层成像仪，这为发明自动扫 描二维断层成像仪即B型超声仪器打下了基础。 其间，还有人提出将超声多普勒效应用于医学 临床诊断。六十至七十年代是B型超声仪器出现 并极大发展的时期，出现了机械直线扫描、机 械扇形扫描、电子直线扫描及电子扇形扫描等 仪器，并且超声CT的研究工作开始进行，A型 超声仪器也逐渐被淘汰

四十年代末，超声医学作为一门学科已初 具雏形。五十年代，超声心动图仪，即M型仪 器取代了A型超声仪器，它可对心脏瓣膜的运动 规律作连续的动态描记。在此基础上，又出现 了手动扫描二维断层成像仪，这为发明自动扫 描二维断层成像仪即B型超声仪器打下了基础。 其间，还有人提出将超声多普勒效应用于医学 临床诊断。六十至七十年代是B型超声仪器出现 并极大发展的时期，出现了机械直线扫描、机 械扇形扫描、电子直线扫描及电子扇形扫描等 仪器，并且超声CT的研究工作开始进行，A型 超声仪器也逐渐被淘汰

八十年代，随着微型计算机研究与应用的 飞速发展，超声智能化的步伐加快。利用微机 与超声诊断仪器相结合，可以简化临床操作， 实现信号处理、变换、计算和判断等过程的自 动进行。另外，将脉冲超声多普勒血流仪与B 超相结合，还产生了双功能超声诊断仪。进入 九十年代，彩色B超诞生，它可以在显示动态 心脏黑白图像的同时，显示动态多普勒血流的 彩色图像在心脏内的分布，不论在图像的分辨 率和清晰度上，还是疾病诊查的可靠性上，都 达到了相当高的水平，是目前医院必备的医学 诊断仪器

八十年代，随着微型计算机研究与应用的 飞速发展，超声智能化的步伐加快。利用微机 与超声诊断仪器相结合，可以简化临床操作， 实现信号处理、变换、计算和判断等过程的自 动进行。另外，将脉冲超声多普勒血流仪与B 超相结合，还产生了双功能超声诊断仪。进入 九十年代，彩色B超诞生，它可以在显示动态 心脏黑白图像的同时，显示动态多普勒血流的 彩色图像在心脏内的分布，不论在图像的分辨 率和清晰度上，还是疾病诊查的可靠性上，都 达到了相当高的水平，是目前医院必备的医学 诊断仪器

医学诊断上所使用的超声波频率一般 为0.5MHz>15MHz,多是由压电晶体一类 的材料制成的超声探头产生的。利用压电 陶瓷或晶体的正压电效应和逆压电效应 可以将其做成超声波发射和人体组织反射 波接收的器件，即超声换能器，它是超声 诊断仪器的重要部件，也称探头

医学诊断上所使用的超声波频率一般 为0.5MHz~15MHz，多是由压电晶体一类 的材料制成的超声探头产生的。利用压电 陶瓷或晶体的正压电效应和逆压电效应， 可以将其做成超声波发射和人体组织反射 波接收的器件，即超声换能器，它是超声 诊断仪器的重要部件，也称探头

压电效应及超声探头 “接地”连接 相声稀离材料 电极 超声聚难透镜 同轴电缆 换能器 + + “火线”莲接 电极 个 树热块 未加压力 压缩 换能器 拉伸 探头外克

压电效应及超声探头

如果知道超声波的传播速度与传播 时间，便可算出超声波在人体内传播的 深度，其表达式见公式：c= 其中，c是超声波的声速，是超声 波波长，是超声波频率。 医学上正是通过探查某些组织的深 度或大小来判断病灶的性质和状况

如果知道超声波的传播速度与传播 时间，便可算出超声波在人体内传播的 深度，其表达式见公式：c=λf 其中，c是超声波的声速，λ是超声 波波长，f是超声波频率。 医学上正是通过探查某些组织的深 度或大小来判断病灶的性质和状况

医学超声波诊断仪 A型超声波诊断仪 M型超声波诊断仪 B型超声波断层显像仪 超声多普勒血流仪、成像仪与彩超 超声三维成像系统（超声CT)

医学超声波诊断仪 A型超声波诊断仪 M型超声波诊断仪 B型超声波断层显像仪 超声多普勒血流仪、成像仪与彩超 超声三维成像系统（超声CT）

3.1A型超声波诊断仪 A型超声诊断仪是1947年出现的幅度调制式的 仪器，我国于1958年开始生产。A超的同步电路产 生几百Hz到2KHz的正负电脉冲，使发射电路产生 持续1.55μs的高频电脉冲。探头在高频电脉冲的激 励下，产生超声振动，发射超声波。超声波在人体 内传播，遇到不同组织的界面时，产生反射波一回 波。探头接收反射波后，将其转换成电脉冲，进入 接收电路，再通过检波和放大等电路，送到示波器 的垂直偏转板上，而示波器的水平偏转板上加载的 是时基锯齿波，即扫描电压。因此，示波器的荧光 屏上的横坐标代表超声波的传播时间，一般以 13.33s为一大格：而纵坐标显示的是回波的幅度与 形状

3.1 A型超声波诊断仪 A型超声诊断仪是1947年出现的幅度调制式的 仪器，我国于1958年开始生产。A超的同步电路产 生几百Hz到2KHz的正负电脉冲，使发射电路产生 持续1.5~5μs的高频电脉冲。探头在高频电脉冲的激 励下，产生超声振动，发射超声波。超声波在人体 内传播，遇到不同组织的界面时，产生反射波—回 波。探头接收反射波后，将其转换成电脉冲，进入 接收电路，再通过检波和放大等电路，送到示波器 的垂直偏转板上，而示波器的水平偏转板上加载的 是时基锯齿波，即扫描电压。因此，示波器的荧光 屏上的横坐标代表超声波的传播时间，一般以 13.33μs为一大格；而纵坐标显示的是回波的幅度与 形状

A超可以应用于医学各科的检查，尤 其对眼科和妇科疾病方面的病灶深度、大 小、脏器厚薄以及病灶的物理性质等检查 比较方便准确。但A超的回波图只能体现 局部组织信息，无法反映解剖形态，现已 被M超和B超取代

A超可以应用于医学各科的检查，尤 其对眼科和妇科疾病方面的病灶深度、大 小、脏器厚薄以及病灶的物理性质等检查 比较方便准确。但A超的回波图只能体现 局部组织信息，无法反映解剖形态，现已 被M超和B超取代

A型超声仪器工作原理方框图 灵敏度时间控制电路 S·TC 接收放大 同步 发射 示波器Y轴 示波器 X轴 示波器显示波形 时基 锯齿波

A型超声仪器工作原理方框图