B型超聲

B型超聲(Brightness-mode Ultrasound)，簡稱B超。是指使用超聲探頭髮射超聲波給物體，記錄物體內部結構的回波，將回波進行處理而形成灰度圖像，以反映物體的內部結構。

“超聲”這個詞與波動頻率有關。聲音總體上分為三個範圍:次聲、聲音和超聲。頻率在人耳可以聽到的範圍（20到20000赫茲）之內的聲波被稱為聲音。次聲波頻率低於20赫茲，超聲波率則超過20000赫茲。現在大多數醫學超聲設備的頻率通常大於2兆赫茲。

和普通的聲音一樣，超聲能向一定方向傳播，而且可以穿透物體，如果碰到障礙，就會產生回聲，不相同的障礙就會產生不相同的回聲，人們通過儀器將這種回聲收集並顯示在屏幕上，用來了解物體的內部結構。將回聲信號顯示為光點，回聲的強弱以點的灰（亮）度顯示。聲阻抗相差越大，反射越強，產生的回聲信號越亮；反之越弱，產生的回聲信號越暗。使用陣列探頭可以產生一行行亮點，組成一個平面，即顯示一個斷面的圖像，稱為二維切面圖像。隨着技術的發展，三維超聲圖像和四維超聲圖像（超聲心動圖）也已進入臨牀應用。

圖1：一個典型超聲系統的外觀

典型的現代超聲成像系統的外部結構如圖1所示，這是一款中低端醫學超聲系統。探頭架上可以放置多個探頭，這些探頭通過探頭連接器與系統相連接。圖的最上端是顯示器，用於顯示圖像信息和人機交互界面。控制面板上有很多旋鈕和開關，操作者可以通過控制這些旋鈕和開關來調整和設定系統的重要參數。最下面是可以靈活轉動的輪子，便於系統自由移動；另外還有一些外圍設備，如刻錄機、USB接口等。當然，除了這種台車式的結構，隨着電路集成度的進一步提高，便攜式超聲系統發展迅速。

圖2：醫學超聲成像系統中的常用換能器

超聲探頭的主體是換能器，它的作用是完成能量轉換。目前，最廣泛應用的主要有三種換能器：線陣、凸面陣、相控陣，如圖2所示。在超聲成像領域，掃描是指換能器發出的聲束掠過人體某個剖面的過程。B型超聲成像過程中的掃描方式按其提出的時間順序先後包括：手動掃描、機械掃描、線性電子掃描、相控陣電子掃描和動態頻率掃描。手動掃描和機械掃描是指探頭或聲束的移動是靠手動操作或機械控制的，其掃描速度很慢，實時成像困難。隨着電子技術的發展，在線陣式和麪陣式探頭研製成功後，電子掃描技術得到廣泛應用，掃描速度大大增加，實時成像成為現實。

圖3：典型的超聲系統結構圖

典型的超聲成像系統結構如圖3所示，各主要子系統的功能如下：

(1) 首先從聲束合成處理單元開始。在收到從控制單元下達的指令之後，聲束合成處理單元產生髮射脈衝信號，通過模擬器件到達換能器，產生聲波。

(2) 回波通過換能器後，進入接收電路；經過模擬信號處理、ADC採樣後進入聲束合成處理單元，完成接收數字聲束合成。

(3) 聲束合成後的線數據，進行解調處理。

(4) 接下來的處理與模式相關。對於B模式，通常要先完成包絡檢測、然後進行對數壓縮；而彩色血流模式，要進行多普勒參數估計；脈衝多普勒模式要進行頻譜分析。

(5) 最後將各種模式得到數據分別顯示。B模式形成灰度圖像，彩色血流圖像疊加在B模式的圖像之上，還可以顯示脈衝多普勒模式的聲譜圖。

(6) 控制面板主要完成以下功能：換能器的選擇；成像模式的選擇；掃描深度的控制；焦點的控制；時間增益補償(Time gain compensation, TGC)的控制等。

控制單元可能包括基於PC的控制軟件或基於嵌入式系統的控制軟件，控制整個超聲系統的人機交互、數據採集處理等。還有電源模塊，為所有硬件提供電能。

B型超聲是臨牀上應用最廣泛和簡便的一種超聲設備。通過B超可獲得人體內臟各器官的各種圖像。B超能用於多種器官如肝、膽腎、膀胱、子宮、卵巢等疾病的診斷。B超檢查的價格也比較便宜，又無不良反應，可反覆檢查。B超檢查也有其不足之處。它的分辨率不夠高，一些過小的病變不易被發現。一些含氣量高的臟器遮蓋的部分不易被十分清晰地顯示。同時檢查者的操作細緻程度和經驗對診斷的準確性有很大關係，未來計算機輔助診斷會對此有較大幫助。

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