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第1篇一、实验目的通过本次实验，了解医学超声成像的基本原理，掌握超声成像设备的操作方法，并学会分析超声图像，以加深对超声成像技术的理解和应用。
二、实验原理医学超声成像技术是一种利用超声波在人体内传播时的反射、折射、散射等特性，通过检测和分析这些特性来获取人体内部结构信息的技术。
超声波是一种频率高于人类听觉上限的声波，具有良好的穿透性和安全性。
三、实验材料与设备1. 实验材料：人体模型、探头、耦合剂、显示器、超声成像设备等。
2. 实验设备：超声成像系统、电脑、打印机等。
四、实验步骤1. 准备阶段- 检查超声成像设备是否正常运行。
- 将人体模型放置在实验台上，调整好探头位置。
- 使用耦合剂涂抹在探头与人体模型接触的部位，以减少空气间隙，提高成像质量。
2. 操作阶段- 打开超声成像系统，调整探头频率和增益。
- 通过调节探头角度和深度，观察人体模型不同部位的超声图像。
- 记录不同部位的超声图像特征，如组织层次、结构形态、血流情况等。
3. 分析阶段- 分析记录的超声图像，与正常解剖结构进行对比。
- 判断图像中是否存在异常情况，如肿块、囊肿、炎症等。
- 对比不同探头频率和增益对成像质量的影响。
4. 整理阶段- 清理实验器材，关闭超声成像系统。
- 将实验结果整理成实验报告。
五、实验结果与分析1. 正常组织结构- 实验结果显示，人体模型的皮肤、肌肉、骨骼等组织在超声图像中呈现出明显的层次结构。
- 肌肉组织呈低回声，骨骼组织呈强回声。
2. 异常情况- 在实验过程中，发现人体模型某个部位存在肿块，超声图像显示为不规则的强回声区。
- 通过对比正常解剖结构，初步判断该肿块可能为良性肿瘤。
3. 探头频率和增益影响- 调整探头频率和增益，发现高频率探头对细小结构的成像效果较好，但穿透深度有限；低频率探头穿透深度较大，但对细小结构的成像效果较差。
六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了医学超声成像的基本原理和操作方法。
2. 学会了分析超声图像，初步判断人体内部结构的异常情况。
三维超声成像是指通过超声波在人体内部传播，利用计算机技术重建出人体内部组织器官的三维立体图像。
根据不同的应用场景和技术特点，三维超声成像可以分为以下几种类型：
1. 三维灰阶超声成像：通过对超声波回波信号进行处理，生成人体内部组织器官的三维灰阶图像，可以用于诊断肝脏、胆囊、肾脏、前列腺等内脏器官的病变。
2. 三维彩色多普勒超声成像：在三维灰阶超声成像的基础上，加入了彩色多普勒血流成像技术，可以显示人体内部血管的分布和血流方向，用于诊断心血管疾病和肝脏、肾脏等器官的肿瘤。
3. 三维能量多普勒超声成像：在三维彩色多普勒超声成像的基础上，加入了能量多普勒血流成像技术，可以更准确地显示血管的分布和血流情况，用于诊断心血管疾病和肿瘤。
4. 三维实时超声成像：通过高速采集超声波回波信号，实时生成人体内部组织器官的三维图像，可以用于手术导航和介入治疗等领域。
5. 三维超声心动图：通过对心脏进行三维超声成像，可以显示心脏的三维结构和血流情况，用于诊断心脏疾病。
以上是常见的三维超声成像类型，不同类型的三维超声成像技术在不同的应用场景中具有各自的优势和局限性，需要根据具体情况选择合适的技术。
经阴道三维超声自由解剖成像技术在宫腔疾病中的诊断价值随着医学科技的不断进步，经阴道三维超声自由解剖成像技术已成为妇科常规诊断手段之一，也是宫腔疾病诊断中不可或缺的重要组成部分。
本文将从技术原理、诊断价值、优缺点及未来发展等方面对经阴道三维超声自由解剖成像技术在宫腔疾病中的诊断价值进行探讨。
一、技术原理经阴道三维超声自由解剖成像技术是基于超声成像原理的一种内部组织成像技术。
采用的是实时三维成像，具有较高的空间分辨率和时间分辨率，能够提供宫腔内各种结构的立体成像。
通过患者自身的自由呼吸、肌肉松弛等自然状态，获得更真实可靠的图像。
二、诊断价值1.诊断子宫畸形子宫畸形是宫腔疾病中的一种常见病，易造成反复流产、输卵管阻塞等不良后果。
经阴道三维超声自由解剖成像技术在子宫畸形的诊断中具有不同于传统二维超声诊断的优势，可以直观地观察子宫形态、大小、位置等情况，为诊断和制订治疗方案提供有力支持。
2.诊断宫腔肿瘤宫内肿瘤的治疗方案和疗效很大程度上取决于肿瘤的种类、部位、大小等情况，而经阴道三维超声自由解剖成像技术可以有效地观察宫腔内肿块的形态、位置、大小等情况，较二维超声更释放，更具有诊断意义。
3.诊断宫腔粘连宫腔粘连是一种常见的妇科疾病，对于不孕不育患者造成极大的影响。
经阴道三维超声自由解剖成像技术通过立体成像可以直观观察粘连情况，对病情评估和治疗方案制订有很大的指导意义。
4.评估手术效果经阴道三维超声自由解剖成像技术具有高分辨率、高灵敏度和高特异性等优点，可以准确地显示手术效果，帮助医生调整治疗方案，提高治疗效果。
三、优缺点1. 优点经阴道三维超声自由解剖成像技术具有高分辨率、无创、无辐射等优点，能够准确显示宫腔内的形态、大小、位置以及大血管、神经等结构的立体图像，提供更准确、更切实可行的信息，提高诊断的准确率和可靠性。
2.缺点经阴道三维超声自由解剖成像技术的设备体积较大，价格较高，技术操作要求较高，且患者体验不佳，需要更好地进行沟通和引导。
三维超声成像技术的基本原理及操作步骤 230031 安徽合肥 解放军 105医院 罗福成
1 基本原理 三维超声成像分为静态三维成像 (static three 2 dimensional imaging 和 动 态 三 维 成 像 (dynamic three 2dimensional imaging , 动态三维成像由于参考 时间因素 (心动周期 , 用整体显像法重建感兴趣区 域准实时活动的三维图像 , 则又称之为四维超声心 动图 。 静态与动态三维超声成像重建的原理基本相 同 。
111 立体几何构成法 该法将人体脏器假设为多 个不同形态的几何体组合 , 需要大量的几何原型 , 因 而对于描述人体复杂结构的三维形态并不完全适 合 , 现已很少应用 。
112 表面轮廓提取法 是将三维超声空间中一系 列坐标点相互连接 , 形成若干简单直线来描述脏器 的轮廓的方法 , 曾用于心脏表面的三维重建 。该技 术所需计算机内存少 , 运动速度较快 。缺点是 :(1 需人工对脏器的组织结构勾边 , 既费时又受操作者 主观因素的影响 ; (2 只能重建比较大的心脏结构 (如左 、 右心腔 , 不能对心瓣膜和腱索等细小结构进 行三维重建 ; (3 不具灰阶特征 , 难以显示解剖细节 , 故未被临床采用 。
113 体元模型法 (votel mode 是目前最为理想的 动态三维超声成像技术 , 可对结构的所有组织信息 进行重建 。 在体元模型法中 , 三维物体被划分成依 次排列的小立方体 , 一个小立方体就是一个体元 。 任一体元 (v 可用中心坐标 (x ,y ,z 确定 , 这里 x ,y , z 分别被假定为区间中的整数 。二维图像中最小单 元为像素 , 三维图像中则为体素或体元 , 体元素可以 认为是像素在三维空间的延伸 。与平面概念不同 , 体元素空间模型表示的是容积概念 , 与每个体元相 对应的数 V (v 叫做 “ 体元值” 或 “ 体元容积” , 一定数 目的体元按相应的空间位置排列即可构成三维立体 图像 。 描述一个复杂的人体结构所需体元数目很 大 , 而体元数目的多少 (即体元素空间分辨率 决定 模型 的 复 杂 程 度 。目 前 , 国 内 外 大 多 数 使 用 Tom Tec Eeno view computer -work station 来进行 体元模型三维成像 。 此外 , 随着高档超声仪器软件的不断开发 , 静态 三维成像不经过工作站可直接启动设备软件包三维 重建或三维电影回放来完成 。
2 操作步骤 任何三维成像的研究均需通过原始图像采集 、 图像数据后处理 、 三维图像重建 、 三维图像显示和定 量测量 。 扫描途径包括经食管 、 经胸和剑突下及腹 壁等 , 每种方法各有利弊 。
211 图像的采集 21111 机械驱动扫查 将探头固定在机械装置上 , 由计算机控制电动马达 , 带动探头做某种拟定形式 的运动 , 常见的形式有三种 :(1 平行扫查法 (Parallel scanning :即探头沿直线做均匀连续的平行位移 , 获 得一系列相互平行等距的二维切面图像 。 经食管或 血管内的超声三维重建所采用的逐步后拉式采样亦 属平行扫查 。 此方法图像易失真 , 目前已基本废弃 。 (2 扇形扫描法 (fan -like scanning :扫描平面的近 场基本固定 , 远场沿 z 轴方向扇形移动 , 将采集的二 维图像做数字存储 , 建立金字塔形数据库 (Pyramid data -bank , 而后插补三维像素 (voxel , 再根据需 要任意切割 , 显示所欲观察的三维图像 。此发现主 要用于检查静态脏器 , 有的厂家将换能器封闭于特 制的盒套内 , 操作比较方便 。 (3 旋转扫描法 (rotat 2 ing scanning :目前被广泛接受 , 能较理想地进行三 维成像采集 。 以二维切面图像中声束方向的中心平 分线为轴 , 使探头做 180°旋转 , 获得围绕轴线 360°范围内一系列相互均匀成角 , 且中心平分线相互重 叠的二维切面图像 , 适用于心脏 、 前列腺 、 膀胱等 。 经食管的多平面探头或环形相控阵探头三维成像采 样过程亦属此类 。
由于机械驱动扫查中 , 探头具有规定的逻辑运 动轨迹 , 因此 , 计算机对所获得的每一图像进行空间 定位 、 数据处理及三维成像时速度快 , 图像重建准确 可靠 。 缺点是采样过程繁琐 、 机械驱动支架体积大 且沉重 、 与各类探头不易配接 、 扫查时有机械噪音 、 ・ 3
2 4 ・ ( 扫查方式固定 、 取样角度不易确定 、 扫查范围和时间 受限 。 因而三维超声成像的推广迫切急需方便 、 灵 活的采集方法 。
21112 磁场空间定位自由臂扫查 (free 2hand scan 2 ning , 以下简称自由扫查 自由扫查技术主要依靠 一套探头空间定位系统 , 由电磁场发生器 、 空间位置 感测器 (或接收器 和微处理器三部分组成 。 由微处 理器控制的电磁场发生器向空间发射电磁场 , 空间 位置感测器被固定在探头上 , 操作者如同常规超声 检查一样 , 手持带有空间位置感测器的探头进行随 意扫查时 , 计算机即可感知探头在三维空间内的运 动轨迹 , 从而确定所获得的每帧二维图像的空间坐 标 (x ,y ,z 及图像方位 (α, β, γ , 带有空间坐标信息 和方位信息 6个自由度参数的数字化图像被储存在 计算机中 , 即可对所扫查结构进行三维重建 。 实践证明 , 使用自由扫查技术时 , 可在任何方向 上随意移动探头 , 根据需要设置扫查时和调整范围 并无死角 , 适用于做一次性较大范围复合扫查 , 如对 肝脏一次性整体成像 。 该系统可与任何探头方便配 接 , 体积小 , 重量轻 , 扫查方式灵活 , 操作方便 , 且重 建准确可靠 , 因而成为近年三维超声成像研究的热 点 。 此方法仅用于静态三维重建 , 用彩色多普勒能 量图进行三维重建时 , 如有余辉滞留 , 应关闭余辉功 能 , 以免血管结构三维图像变形 , 如无法关闭余辉功 能 , 应平稳缓慢扫查取样 。
21113 “ 一体化探头” 方案 将超声探头和摆动机 构封装在一起 , 操作者只要将此一体化探头指向所 需探测部位 , 系统就能自动采集三维数据 。
21114 三维电子相控阵方法 目前 , 已开发出 128×128阵元的超声模块及相应的电子学系统 , 并成 功获得了实时三维超声图像 。后二种方法使用方 便 , 不用移动探头即可获得三维数据 , 并能即刻或实 时显像 , 但该类探头可能单次扫查范围有限 , 不适合 做一次性大范围复合形式的扫查采样 , 如对较大脏 器 (如肝脏 或病 变的一次性整体扫描成像则受到限 制 。 对大血管及其血流既可做静态三维成像 , 亦可 做动态三维成像 , 后者必须采用机械驱动扫查方式 , 并使用心电触发功能 , 对实质性脏器内血管及血流 一般采用静态三维成像 。 血管三维超声重建时采用 的图像有两大类 :(1 组织灰阶信息用于大血管组织 结构的三维重建 ; (2 血流的彩色多普勒显像或多普 勒能量图信息用于血管内血流的三维重建 。 常规彩色多普勒血流成像 (CDFI 能区别血流 方向 、 速度及时相 , 可对较大血管内血流进行动态三 维重建 。 彩色多普勒能量图 (color Doppler energy , CDE 显示血流敏感性高 , 能显示细小终末血管的低 速血流 , 并能较好地显示迂曲血管内血流的连续性 , 因此 ,CDE 更适用于实质性脏器内小血管的动态三 维重建 。 使用 CDFI 或 CDE 时应轻度抑制二维灰 阶图像的增益 , 三维重建时更能突出显示血管及血 流 。 因二维图像是三维重建的基础 , 故二维图像的 好坏关系到三维重建的质量 。所以 , 图像采集过程 中应注意 :(1 避免呼吸与体位移动造成的影响 ; (2 根据采样部位大小和体表特征确定扫查采样方式 ; (3 采集图像时应去掉无关信息 , 以减少体元素空间 的体元数目 , 缩短图像储存 、 处理和重建的时间 。 21115 动态三维彩色多普勒成像 能显示血流动 态 、 方向 、 速度及形态 , 在观察心内血流 (包括分流与 反流 的位置 、 时相 、 轮廓 、 范围 、 周径 、 行程 、 长度等 方面能发挥更大的作用 。如对血流束进行垂直切 割 , 可以正确了解缺损 、 瓣口关闭不全及狭窄处血流 束的横断面的大小与剖面形态等 。 这种新的动态三 维彩色多普勒血流成像技术具有很大发展潜力 , 一 旦推广应用 , 将发挥更大的效能 。
21116 实时动态三维成像 美国 Duck 大学生物 医学工程系最近研究成功一种能进行容积测定实时 成像 (red 2time volumetric imaging 的二维阵列换能 器 (two 2dimensional array transducer 。其外形与一 般的相控阵探头相类似 , 但换能器的晶体片呈矩阵 形 (matrix 排列 , 被纵向 、 横向多线场均匀切割 , 形 成众多的微型正方形小格 。用于体表探查时 , 微小 的多达 40×40=1600、 60×60=3600或 80×80= 6400个晶片 , 探头发射声束时按相控阵方式沿 y 轴 进行方位转向 , 形成二维图像 , 后者在沿 z 轴方向扇 形移 动 进 行 立 体 仰 角 转 向 , 形 成 金 字 塔 数 据 库 (pyramid data 2bank 。 由于仪器采用特殊的发射与 接收方法 , 扫描速度提高 60余倍 , 在一个心动周期 内 , 即可完整地采集某一心脏结构的三维数据资料 , 从而真正
