超声知识 

空间分辨率 


分为纵向(Axial)分辨率、横向(Lateral)分辨率、厚度(Elevation)分辨率。

  • 纵向分辨率:取决于发射/接收信号的带宽(频率宽度),带宽越宽,信号越短,分辨率越高。如下图中(B)的信号长度是(C)的信号的2倍,声场点纵向长度也差不多相差一倍。
      • 横向分辨率:在成像孔径(通道数*阵元间距)等条件保持不变的前提下,发射/接收信号的中心频率影响最大,中心频率越高,波束越细,分辨率越高。如下图(A)与(B)发射信号的长度相同,频率相差一倍,5M频率的波束明显比10M频率的宽,即10M成像横向分辨率高。
      • 厚度分辨率:常规探头厚度方向无法实现电子聚焦,只能通过固定焦点的声透镜聚焦。在透镜孔径和焦点深度固定后,发射/接收信号的中心频率决定了厚度分辨率,频率越高不仅焦点越细,整个波束厚度方向上都越细。如下图(D)和(E)对比所示。


(A)

5M 2Cyc dynamic

(B)

10M 4Cyc dynamic

(C)

10M 2Cyc dynamic

(D)

5M 2Cyc fix

(E)

10M 4Cyc fix

多普勒镜像谱 


在用线阵进行外周血管内流速检测的时候,往往需要对PW扫描线进行偏转,使得PW扫描线和血流的夹角不是垂直的。有时明明是单向的血流会出现镜像谱的情况,如下左图所示颈动脉内血流频谱出现了明显的镜像谱,负向血流镜像谱的能量只比正向血流频谱稍弱,且显示的流速更高。原因在于超声束的栅瓣角过小!

聚焦后的超声束分为:主瓣、旁瓣和栅瓣。栅瓣的幅度往往比旁瓣大得多,甚至可能与主瓣是同一个数量级的。栅瓣和旁瓣都是把偏离扫描线的干扰信号都叠加到了主瓣上,从而降低了图像的对比分辨率。因此,为了提高图像的对比分辨率,希望旁瓣幅度小、栅瓣角尽量大。孔径w越大、频率越高主瓣越细,对于B型成像的横向分辨率提升是有益的。在系统通道数一定的前提下,阵元间距g越大,孔径w也越大。但是栅瓣角也将随着频率提高(波长变小)和阵元间距g变大而变小。栅瓣角越小,栅瓣幅度也越高。当扫描线发生偏转的时候,随着主瓣的位置偏离中心,主瓣的幅度会降低;同时栅瓣的位置会更靠近中心,从而让栅瓣的幅度进一步加大,甚至会让多个栅瓣都进入成像的视野范围内。

针对外周血管多普勒偏转扫描的情况,当PW扫描的频率较高、探头阵元间距g较大的时候,主瓣和较大幅度的栅瓣同时扫描到了血管,而且当主瓣冲向血流方向的时候,栅瓣则背离血流方向,因此在频谱上即表现为同时出现了正向血流和反向血流的频谱。

如下图所示,左侧为间距0.5mm的5MHz扫描的声场,右侧为间距0.3mm的5MHz扫描的声场,偏转角度分别为0度/10度/20度。显然阵元间距0.5mm的探头栅瓣角度小得多,且栅瓣幅度也大得多。