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A型超聲

　　1.A型超聲儀的工作原理

　　A型單向超聲診斷儀由主控電路、發(fā)射電路、高頻信號(hào)放大器、補(bǔ)償電路、檢波器、視頻信號(hào)放大器、時(shí)基電路、示波管和換能器組成。

　　主控電路產(chǎn)生觸發(fā)反射電路和時(shí)基掃描電路的同步脈沖信號(hào)。增加同步信號(hào)的重復(fù)頻率，可提高熒光屏的亮度，但重復(fù)頻率過(guò)高，探測(cè)深度就受到限制。目前所采用的多為400～1000Hz的重復(fù)頻率，最低者為50Hz。

　　發(fā)射電路受同步信號(hào)觸發(fā)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)時(shí)間為1.5～5μs的高頻電振蕩。輸出脈沖的幅度和持續(xù)時(shí)間可通過(guò)并聯(lián)在輸出端的電位器來(lái)調(diào)節(jié)。

　　接收電路包括高頻放大器、檢波器和視頻放大器三部分，有的儀器加入補(bǔ)償電路。接收電路中，設(shè)有增益和抑制兩個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕。增益旋鈕用來(lái)調(diào)節(jié)輸出的放大倍數(shù)，抑制旋鈕用來(lái)調(diào)節(jié)門限電平，以除去門限以下的無(wú)用小波，而不影響門限以上的信號(hào)�；芈曅盘�(hào)最后由視頻放大器放大到足夠的幅度，送到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板，產(chǎn)生Y向偏移。偏移的幅度基本和信號(hào)大小成正比。

　　時(shí)基電路產(chǎn)生鋸齒波電壓，經(jīng)后級(jí)放大至足夠的幅度，送至示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板，產(chǎn)生掃描線。鋸齒波的重復(fù)頻率由主控電路決定。一般在400～1000Hz范圍。鋸齒波電壓變化的快慢（斜坡速度）和探測(cè)深度相關(guān)。變化越慢，最大探測(cè)深度越深。儀器的深度調(diào)節(jié)或比率調(diào)節(jié)，就是調(diào)節(jié)鋸齒波電壓的斜率。

　　2.A型超聲的特點(diǎn)與限度

　　A型（amplitudemodulationmode）超聲診斷即超聲示波診斷，亦即幅度調(diào)制型超聲。它是利用超聲波的反射特性來(lái)獲得人體組織內(nèi)的有關(guān)信息，從而診斷疾病的。當(dāng)超聲波束在人體組織中傳播遇到不同聲阻抗的兩層鄰近介質(zhì)界面時(shí)，在該界面上就產(chǎn)生反射回聲，每遇到一個(gè)界面，產(chǎn)生一個(gè)回聲，該回聲在示波器的屏幕上以波的形式顯示，界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗差愈大，其回聲的波幅愈高；反之，界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗差愈小，其回聲的波幅愈低。若超聲波在沒(méi)有界面的均勻介質(zhì)中傳播，即聲阻抗差為零時(shí)則呈現(xiàn)無(wú)回聲的平段。根據(jù)回聲波幅的高低、多少、形狀等對(duì)組織狀態(tài)作為判斷。

　　臨床上常用此法測(cè)量組織界面的距離、臟器的徑線，探測(cè)肝、膽、脾、腎、子宮等臟器的大小和病變范圍，也用于眼科及顱腦疾病的探查。現(xiàn)時(shí)，A型超聲的許多診斷項(xiàng)目已逐漸被B型超聲所取代。然而它對(duì)于腦中線的探測(cè)、眼軸的測(cè)量、漿膜腔積液的診斷、肝膿腫的診斷以及穿刺引流定位等，由于其簡(jiǎn)便易行、價(jià)廉，仍有不可忽視的實(shí)用價(jià)值。

 B型超聲

　　1.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(fā)射電路、接收電路（高頻信號(hào)放大器、視頻信號(hào)放大器）、掃描發(fā)生器、圖像顯示器（電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏）和換能器構(gòu)成的。

　　主控電路又稱同步觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器，它周期地產(chǎn)生同步觸發(fā)脈沖信號(hào)，分別觸發(fā)發(fā)射電路和掃描發(fā)生器中的時(shí)基掃描電路。超聲脈沖發(fā)射的重復(fù)頻率是由它控制的，通常同步觸發(fā)信號(hào)的重復(fù)頻率就是超聲脈沖發(fā)射的重復(fù)頻率。

　　發(fā)射電路在受同步信號(hào)觸發(fā)時(shí)，產(chǎn)生高頻電脈沖激勵(lì)換能器。

　　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(gè)主要過(guò)程：①對(duì)高頻超聲信號(hào)放大和對(duì)數(shù)壓縮；②對(duì)高頻超聲信號(hào)檢波，轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l信號(hào)；③對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行放大；④把放大了的視頻信號(hào)顯示在顯示器上。

　　換能器將回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻電信號(hào)后，被檢波器檢出的視頻包絡(luò)信號(hào)要經(jīng)過(guò)視頻信號(hào)放大器放大和處理，然后加到顯示器的柵極進(jìn)行亮度調(diào)制。

　　掃描發(fā)生器產(chǎn)生掃描電壓，使電子束按一定的規(guī)律掃描，在顯示器上顯示出切面圖像。

　　超聲回波信號(hào)的顯示是通過(guò)顯示器件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，常見(jiàn)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(zhuǎn)式（顯像管）兩種，兩者的基本結(jié)構(gòu)相同，主要區(qū)別是前者采用電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，而后者采用磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

　　電子板的作用是發(fā)射高速且很細(xì)的電子束。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的作用是控制電子束，使其隨外加電壓的變化而偏轉(zhuǎn)。

　　A型和B型超聲儀工作原理的主要不同點(diǎn)是：①B型將A型的幅度調(diào)制顯示改為輝度調(diào)制顯示，它將放大后的回聲脈沖電信號(hào)送到顯示器的陰極（或控制柵上），使顯示的亮度隨信號(hào)大小變化；②B型的時(shí)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(yīng)，以構(gòu)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。

　　2.B型超聲的特別與限度

　　B型（brightnessmodulationmode）超聲，為輝度調(diào)制型，其原理與A型相同，其不同點(diǎn)有三：①它將回聲脈沖電信號(hào)放大后送到顯示器的陰極，使顯示的亮度隨信號(hào)的大小而變化；②B型超聲發(fā)射的聲束必經(jīng)掃描，加在顯示器垂直方向的時(shí)基掃描與聲束同步，以構(gòu)成一幅二維切面聲像圖；③醫(yī)生根據(jù)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(jù)波型所反映的人體信息診病。

　　B型超聲具有如下特點(diǎn)：它將從人體反射回來(lái)的回波信號(hào)以光點(diǎn)形式組成切面圖像。此種圖像與人體的解剖結(jié)構(gòu)極其相似，故能直觀地顯示臟器的大小、形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并可將實(shí)質(zhì)性、液性或含氣性組織區(qū)分開(kāi)來(lái)。

　　超聲的傳播速度快，成像速度快，每次掃描即產(chǎn)生一幅圖像，快速地重復(fù)掃描。產(chǎn)生眾多的圖像組合起來(lái)便構(gòu)成了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像。因而能夠?qū)崟r(shí)地觀察心臟的運(yùn)動(dòng)功能、胎心搏動(dòng)，以及胃腸蠕動(dòng)等。

　　由于人體內(nèi)組織的密謀不同，相鄰兩種組織的聲阻抗也不同，當(dāng)聲阻抗差達(dá)千分之一時(shí)，兩組織界面便會(huì)產(chǎn)生回聲反射，從而將兩組織區(qū)分開(kāi)來(lái)。超聲對(duì)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(jiǎn)便，價(jià)格便宜、無(wú)損傷無(wú)痛苦，適用范圍廣等特點(diǎn)，因而已被廣大患者和臨床醫(yī)師所接受。

　　B型超聲也還存在下述問(wèn)題：①顯示的是二維切面圖像，對(duì)臟器和病灶的空間構(gòu)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(shí)聲穿較小，對(duì)病變所在臟器或組織的毗鄰結(jié)構(gòu)顯示不清；③對(duì)過(guò)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。

 M型超聲

　　1.M型超聲儀的工作原理

　　主控電路是一個(gè)高重復(fù)頻率的多諧振蕩器，由它產(chǎn)生的同步觸發(fā)脈沖控制有關(guān)電路工作。

　　發(fā)射電路產(chǎn)生電脈沖激勵(lì)換能器工作。

　　接收電路由射頻放大器、時(shí)間增益補(bǔ)償電路、檢波器、視頻放大器和信號(hào)處理等單元組成。射頻放大器采用集中調(diào)諧放大電路，前三級(jí)為阻容耦合寬帶放大器，第四級(jí)為調(diào)諧放大器。總增益大于85dB，帶寬大于900kHz。時(shí)間增益補(bǔ)償電路是一個(gè)波形疊加器，產(chǎn)生控制曲線，用此曲線同時(shí)控制高頻放大器第二級(jí)和第三級(jí)，最高可達(dá)負(fù)60dB的增益補(bǔ)償。并設(shè)有“近區(qū)”、“中區(qū)”（斜坡）和“遠(yuǎn)區(qū)”調(diào)節(jié)。“近區(qū)抑制”可以避免振幅過(guò)高的脈沖使放大器過(guò)載阻塞，提高淺層的分辯力。斜坡的位置和斜率調(diào)節(jié)恰當(dāng)，可清晰地顯示室間隔左右室面。“遠(yuǎn)區(qū)調(diào)節(jié)”用以清晰顯示左室后壁內(nèi)外膜面。

　　檢波器檢出的視頻信號(hào)可直接由射頻放大器放大送給顯示器顯示，也可經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后才放大。

　　時(shí)基電路和A型的相同，但是加在顯示器的垂直方向上，而顯示器的水平方向則是加入慢掃描電路產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)以形成時(shí)間掃描。

　　按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，點(diǎn)陣時(shí)標(biāo)電路產(chǎn)生上下相鄰兩點(diǎn)間距為1cm，左右兩行相距為0.5s的占陣時(shí)標(biāo)，供測(cè)量之用。

　　脈位調(diào)制電路利用脈沖位置調(diào)制的方法，使參考信號(hào)（心電、心音或其它參數(shù)）和心動(dòng)圖同步顯示在熒光屏上。

　　2.M型超聲的特點(diǎn)與限度

　　M型（motionmode）超聲是輝度調(diào)制型中的一個(gè)特殊類型，主要用于心臟及大血管檢查，早期將之稱為M型超聲心動(dòng)圖（M-ultrasoundcardiogram&echocardiogram）。它是在輝度調(diào)制型中加入慢掃描鋸齒波，使光點(diǎn)自左向右緩慢掃描。其縱坐標(biāo)為掃描時(shí)間線，即超聲的傳播時(shí)間及被測(cè)結(jié)構(gòu)的深度、位置；橫坐標(biāo)為光點(diǎn)慢掃描時(shí)間。由于探頭位置固定，心臟有規(guī)律地收縮和舒張，心臟各層組織和探頭間的距離便發(fā)生節(jié)律性的改變。隨著水平方向的慢掃描，便把心臟各層組織展開(kāi)成曲線。所以它所描記的是聲束所經(jīng)心臟各層組織結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡。根據(jù)瓣膜的形態(tài)、厚度、反射強(qiáng)弱、活動(dòng)速度等改變，它可確診二尖瓣狹窄、瓣膜贅生物、腱索斷裂、心肌肥厚等病變。對(duì)心房粘液瘤、附壁血栓及心包積液等診斷較準(zhǔn)確。對(duì)先天性心臟病、瓣膜脫垂等可提供重要的診斷資料。與心電圖及心機(jī)械圖配合則可測(cè)定多項(xiàng)心功能指標(biāo)。

　　與A型超聲一樣，M型超聲是由單晶片發(fā)射，單聲束進(jìn)入人體，因而只能獲得一條線上的回波信息；較之B型超聲能獲得一個(gè)切面的信息量要少得多。當(dāng)然，A型超聲能準(zhǔn)確地顯示人體組織內(nèi)各部位間的距離，而M型超聲則可看出各部位間在一定時(shí)間內(nèi)相互的位移關(guān)系，即心動(dòng)狀態(tài)。

 彩色多普勒

　　1.彩色多普勒血流顯像儀的工作原理

　　彩色多普勒血流儀與脈沖波和連續(xù)波多普勒一樣，也是利用紅細(xì)胞與超聲波之間的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)顯像的。彩色多普勒血流儀包括二維超聲顯像系統(tǒng)、脈沖多普勒（一維多普勒）血流分析系統(tǒng)、連續(xù)波多普勒血流測(cè)量系統(tǒng)和彩色多普勒（二維多普勒）血流顯像系統(tǒng)。震蕩器產(chǎn)生相差為π/2的兩個(gè)正交信號(hào)，分別與多普勒血流信號(hào)相乘，其乘積經(jīng)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)梳形濾波器濾波，去掉血管壁或瓣膜等產(chǎn)生的低頻分量后，送入自相關(guān)器作自相關(guān)檢測(cè)。由于每次取樣都包含了許多個(gè)紅細(xì)胞所產(chǎn)生的多普勒血流信息，因此經(jīng)自相關(guān)檢測(cè)后得到的是多個(gè)血流速度的混合信號(hào)。把自相關(guān)檢測(cè)結(jié)果送入速度計(jì)算器和方差計(jì)算器求得平均速度，連同經(jīng)FFT處理