《電子技術應用》
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现代超声医学影像诊断技术的发展
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摘要: 超声医学影像设备经历了半个多世纪的发展历程,特别是90年代以来随着医学、机械材料、计算机、电子工程技术的飞速发展,超声诊断仪器的性能不断提高、功能不断完善、用途不断扩展。现在,没有一个医院可以离得开超声影像诊断技术,超声影像诊断具有高空间分辨率、高软组织对比、实时快速成像、操作方法简便、无禁忌、无损伤、可重复、可提携和经济等特点,它与CT、MRI、同位素显像一起构成了临床医学中必不可少的四大影像诊断技术。
Abstract:
Key words :

  超聲醫(yī)學影像" title="超聲醫(yī)學影像">超聲醫(yī)學影像設備經歷了半個多世紀的發(fā)展歷程,特別是90年代以來隨著醫(yī)學、機械材料、計算機、電子工程技術的飛速發(fā)展,超聲診斷儀器的性能不斷提高、功能不斷完善、用途不斷擴展。現在,沒有一個醫(yī)院可以離得開超聲影像診斷技術" title="診斷技術">診斷技術,超聲影像診斷具有高空間分辨率、高軟組織對比、實時快速成像、操作方法簡便、無禁忌、無損傷、可重復、可提攜和經濟等特點,它與CT、MRI、同位素顯像一起構成了臨床醫(yī)學中必不可少的四大影像診斷技術。

超聲影像診斷技術在醫(yī)學上的應用概況

  超聲影像診斷技術在醫(yī)學上的應用始于上世紀中期,開始只是利用A型超聲儀檢測離體臟器的厚度,并進行一些臨床疾病診斷的探索;繼之利用M型超聲儀探測正常人和風濕性心臟病患者的心臟;直至70年代初期,可以顯示臟器和病變形態(tài)結構變化的B型超聲顯像技術應用于臨床,從此翻開了臟器二維切面超聲成像檢查技術的新的一頁。80年代中期彩色多普勒超聲診斷儀問世,由于它可以顯示臟器和病變的形態(tài)結構與血流動力學改變的雙重信息,又將超聲影像診斷技術水平向前推進了一步。直到9 0 年代計算機數字技術的廣泛應用,醫(yī)學超聲三維成像技術的研究成功,使得超聲影像診斷技術進入了一個較高水平和新的發(fā)展階段。也就是說,從上世紀末到本世紀初,超聲影像診斷技術的發(fā)展是驚人的,它取得了許多重大的技術性突破。縱觀超聲影像診斷技術的發(fā)展過程,是一個由“點”(A型超聲)→ “ 線” (M型超聲) → “ 面” ( 二維超聲)→“體”(三維超聲)的發(fā)展過程;是一個由一維陣向到二維陣向朝三維陣向的發(fā)展過程;是一個由靜態(tài)成像向實時動態(tài)成像的發(fā)展過程;是一個由單參量診斷技術向多參量診斷技術的發(fā)展過程;也是一個由解剖結構形態(tài)影像向解剖結構功能影像、代謝影像、酶和受體及基因表達成像融合的分子影像的發(fā)展過程。

數字技術在超聲影像診斷設備中的應用

  超聲診斷儀的數字化, 從數字掃描轉換器開始到今天的超聲發(fā)射、接收、成像過程的全數字化,數字技術已為高性能超聲影像診斷設備普遍采用,如探頭新型編碼發(fā)射接收技術、數字化聲束技術、數字式延時技術、動態(tài)變跡技術、動態(tài)電子聚焦、動態(tài)孔徑技術等。數字技術的發(fā)展和應用還促進和帶動了超聲影像診斷設備的高性能、智能化和小型化。高性能的超聲影像診斷裝置不僅能夠滿足臨床疾病診斷的各種需求,而且能夠深入開展相關基礎理論和臨床醫(yī)學研究,從而進一步促進了超聲影像診斷技術從單純形態(tài)學向形態(tài)生理與功能學及分子影像學方向的發(fā)展。智能化可實現一鍵操作,如一鍵多功能,既可調節(jié)TGC、接收增益、動態(tài)范圍,又可調節(jié)速度標尺,多普勒基線等眾多參數,從而避免了檢查過程中復雜、繁瑣的調節(jié)操作。在保證所需功能前提下的超聲儀器小型化,其裝置結構簡單,如筆記本電腦大小,無論是床邊檢查還是出診或急診的現場搶救檢查,更能體現出超聲影像診斷技術的重要臨床地位和價值,同時,也拓寬了超聲診斷技術的臨床應用范圍。另外,隨著信息高速公路的興起,通訊和網絡技術的廣泛應用,目前不同廠家、不同機型的超聲影像診斷設備都設有DICOM3.0標準接口。在DICOM3.0標準中,不僅涵蓋了與醫(yī)學影像學直接相關的數據字典、信息交互、網絡通訊、介質存儲和文件格式以及顯示打印、管理等方方面面的內容,而且還有逐步覆蓋整個醫(yī)療環(huán)境中容量和數據信息交換的趨勢。也就是說可以將超聲影像診斷設備或連同超聲影像工作站一起融入醫(yī)院圖像管理與通訊系統(tǒng)(PACS),甚至融入整個醫(yī)院的信息系統(tǒng)。

超聲影像診斷儀探頭技術的發(fā)展

  探頭又稱為換能器, 它是超聲影像診斷儀中最重要的部件之一,其主要作用是將超聲發(fā)射到人體后再接收人體中的超聲回波信號。高性能、高品質的探頭不僅是獲得高質量圖像的前提,更是各種新的超聲成像方法的技術保證。探頭的結構一般是由主體、殼體和導線三部分組成,其中壓電材料(晶片)是主體的核心。從單晶片、多晶片發(fā)展到數十個、數百個甚至千個以上的晶片,同時由若干個晶片并聯起來組成的探頭陣元數都在不斷擴展。目前,探頭的主要發(fā)展趨勢是新材料、新工藝、多陣元(高密度)、高頻、寬頻帶和專用。新材料:主要包括復合材料和有機薄膜材料;新工藝:就是將壓電陶瓷和高聚物按一定的連接方式,一定的體積比例和一定的空間幾何分布復合而成,具有高靈敏度、低電阻抗(有利于與人體組織間的匹配)和較低機械品質因素(有利于頻帶的展寬)等優(yōu)勢; 高密度: 1 維(256陣元)、1.5維( 8 × 1 2 8 陣元) 、2維(60×60陣元);高頻: 3MHz - 7MHz頻率的探頭用于診斷腹部和心臟疾病,10MHz-15MHz頻率的探頭用于淺表臟器的檢查,20MHz-40MHz頻率的探頭用于眼和皮膚的超聲成像, 而100MHz-200MHz頻率的探頭主要用于超聲顯微鏡; 寬頻帶: 寬頻帶是指換能器工作頻率的上下限范圍,它可實現使用一個探頭檢查時由淺到深發(fā)射和接收由高到低不同頻率的超聲回波信號,同時,也是實現頻域復合成像、諧波成像和其它一些非線性成像新技術的重要保障;專用:就是將探頭制成特殊形狀,如專門用于食道、直腸、陰道、尿道、膀胱、腹腔、血管等檢查的專用腔內探頭。


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