【医学图像处理】超声成像之超声图像属性

摘要

• 轴向分辨率提高了：
• • 较短的波长（较高的频率）
• • 脉冲长度较短（底材的Q值较低）
• 横向分辨率提高了：
• • 光束宽度更小
• 时间分辨率恶化：
• • 较小的PRF
• • 更深的结构
• • 更多焦点区域
• • 多普勒
• • 较大的扇区宽度
• 肥胖患者使用谐波，以改善运动/混响伪影
• 复合成像对小型/浅表结构有用，但可以消除声影

空间分辨率

轴向分辨率

在轴向平面上（即沿着超声波束的路径）区分两个对象的能力取决于超声波脉冲的长度和波长。通过以下方式提高分辨率：

• 底材的Q值低（脉冲长度较短）
• 较短的波长，即频率增加

横向分辨率

横向分辨率的测量垂直于超声波束的方向，并取决于束宽，而束宽又取决于PZT晶体的直径和聚焦。为了区分两个物体，您至少需要三束光进行交互，每个物体一个，然后在两个物体之间的空间中一个。横向分辨率始终比轴向分辨率差，并且对应于换能器直径的1/3。

光束宽度=焦距xλ/ D(λ=波长,D =直径)

切片厚度

频率越高，切片厚度越小。它通常大于光束宽度。对于标准2D传感器，切片厚度是固定的。

时间分辨率

这是系统将在不同时间发生的事件显示为单独图像的能力。以每秒帧数为单位。它减少了：

• 重点区域数量更多
• 多普勒
• 更深的对象（回声需要更长的时间才能返回）
• 大扇区宽度（更多扫描空间）

发射器的每个脉冲包含一个发射（在此期间产生超声波）和一个接收（在此期间换能器“监听”返回的回波）相位。的脉冲重复频率（PRF）是每秒换能器发出的超声波的脉冲的数目。这取决于声音的速度和要成像的组织的深度-组织越深，换能器必须等待回波回来的时间就越长，即PRF越低。

谐波

在较高的强度下，高压（压缩）声部中的声音速度比偏斜正常正弦波的低压（反射声）中的声速稍快。

• 正弦波的前沿变得更深
• 效果增加了波传播的深度
• 这会使图像深度降低

对返回波进行傅立叶分析时，返回的频率为谐波，即，如果发出2 MHz脉冲，则返回的谐波频率为4 MHz，6 MHz和8 MHz等。

当打开超声仪上的谐波功能时，电子滤波器或脉冲反转技术可确保不返回基频，并且谐波频率可用于构建图像。

优点

• 在组织界面处产生的较高频率具有较小的行进距离（仅行进一种方式，不能在那里往返）
• 包含较少的混响伪像。用于显影图像的谐波是在较深的结构上产生的，而混响则是在较浅的结构上产生的。
• 在更深的结构上具有更好的分辨率

什么时候使用

• 心脏功：减少肋骨回响。减少心动过速和呼吸引起的运动伪影。
• 充满流体的结构：减少混响伪影。改善对比度。
• 改进的边缘增强
• 肥胖患者
• 颈动脉：测量壁厚和动脉粥样硬化

局限性

• 在浅层结构中不太有用
• 在非常深的结构中丢失的效果
• 安全：需要大功率USS

复合成像

这利用了一种被称为“束硬化”的现象，其中超声波束的角度被改变。在复合成像中，每次扫描最多以9个不同的角度传输光束。相同的对象以不同的角度成像。这意味着一些光束将到达物体后面并返回回波。

• 优点：在检查小零件和浅表结构时很有用。
• 缺点：带走了有用的人工伪影（声影）。降低帧率。

20200609