《超声波影像设备学》课件

《超声波影像设备学》课程简介欢迎进入《超声波影像设备学》课程的学习旅程本课程旨在系统地介绍超声成像的基础原理、设备结构与临床应用，帮助学生掌握现代超声诊断技术的核心知识作为影像医学技术的重要分支，超声影像技术因其无辐射、实时动态观察、操作简便等优势，在医学诊断领域占据着不可替代的地位本课程将带领大家深入了解从基础物理到临床应用的全过程本课程涉及医学物理学、电子工程学、信号处理、临床医学等多个学科领域，具有广阔的应用前景和研究空间随着人工智能、远程医疗等新技术的发展，超声设备学正迎来新的发展机遇超声原理基础超声波定义传播与反射特性超声波是指频率高于的声波，人耳无法感知医学诊断超声波在人体内传播时，会在组织界面发生反射、折射等现象20kHz常用超声波频率范围为，这一频率范围既能保证一定反射强度取决于两种介质声阻抗差异的大小，声阻抗差越大，反2-15MHz的穿透深度，又能获得足够的空间分辨率射越强超声波作为一种机械波，需要介质传播，在不同介质中传播速度声阻抗是描述介质对声波阻碍程度的物理量，等于介质密度与声不同，人体软组织中平均声速约为速的乘积这一特性是超声成像的物理基础，使我们能够通过回1540m/s波信号重建人体内部结构超声的物理特性穿透力与分辨率吸收、散射与反射超声频率与穿透力和分辨率存超声在传播过程中能量会不断在反比例关系频率越高，分衰减，主要通过吸收（转化为辨率越好，但穿透力越差；频热能）、散射（向各个方向重率越低，穿透力越强，但分辨新辐射）和反射（在界面处部率越低这一特性决定了不同分能量返回）三种方式不同检查部位需选择不同频率的超组织的吸收系数不同，脂肪组声探头织吸收较高血流与组织回声血液中的红细胞因体积小且不规则运动，产生的散射回声较弱，在传统型超声中呈低回声或无回声；而组织界面因声阻抗差异产生较强B回声，这种差异是多普勒血流成像的基础超声成像基本原理型（振幅型）成像型（亮度型）成像A B型超声成像是最初级的超声显型超声成像将回波信号的强度A B示方式，将探头接收到的回波强转换为不同亮度的点，形成二维度转换为垂直方向的振幅，横轴灰阶图像通过多个超声束扫描，代表深度或时间型成像信息收集不同方向的回波信息，重建A简单，主要用于眼科、经颅多普成二维断层图像，这是目前临床勒等特定领域的测距和测速最常用的成像方式型（运动型）成像M型超声是记录运动结构的专用模式，将单一超声束对准感兴趣的运动M结构，随着时间推移记录其位置变化型超声特别适用于观察心脏瓣M膜等快速运动结构，具有极高的时间分辨率超声影像的主要类型二维灰阶成像彩色多普勒成像二维灰阶成像（超）是最基本的超声彩色多普勒成像（）结合了灰阶成B CDFI成像方式，通过灰度值表示组织反射回像和多普勒技术，能够在灰阶图像基础波强度，形成解剖结构的二维断层图像上，用彩色标记血流方向和速度通常不同组织反射回波强度不同，在图像上接近探头的血流显示红色，远离探头的呈现不同的灰度血流显示蓝色，速度越快颜色越亮超声造影谐波成像超声造影通过静脉注射微泡造影剂，增谐波成像技术通过接收组织产生的二次强血管内回声信号，显著提高血管及组谐波信号，减少浅层组织的伪影，提高织灌注的显示能力它在肝脏肿瘤鉴别、深部组织的对比度和分辨率这种技术心肌灌注评估等方面具有重要临床价值特别适用于肥胖患者和较深部位的检查医用超声设备分类特殊超声设备针对特定临床应用的高性能专用设备台式超声设备功能全面的医院主力设备便携超声设备移动性好的基础检查设备台式超声设备是医院影像科室的主力设备，具有全面的功能和良好的图像质量，配置多种探头可满足不同检查需求，但体积较大，移动不便便携超声设备体积小、重量轻，适合急诊、床旁及野外检查，但功能和图像质量有所局限特殊超声仪器针对特定临床应用优化，如心脏超声仪配备高帧频和专业心脏分析软件；血管超声仪强化多普勒功能；妇产科超声仪则优化胎儿成像和三维四维功能选择合适的设备类型对提高诊断效率和准确性至关重要/超声仪器总体结构探头系统将电信号转换为超声波并接收回波信号，是超声设备的核心部件，直接决定成像质量根据检查部位和深度需要更换不同型号的探头控制主机超声仪的大脑，包含电子线路、处理器和存储系统，负责信号处理、图像重建和系统控制主机内的数字信号处理器决定了设备的性能和功能显示模块高分辨率显示器展示实时超声图像，控制面板允许操作者调整各种参数现代设备多采用液晶触摸屏，提供直观的人机交互界面数据接口与附件包括图像存储设备、打印机、网络接口等，用于图像记录、传输和分享接口使超声设备能够与医院系统无缝连接DICOM PACS超声主机系统组成信号发射单元产生高频电信号驱动探头工作信号接收单元放大和处理回波信号数字信号处理单元执行图像重建和优化处理超声主机内部构造复杂，信号发射单元包含脉冲发生器和驱动电路，生成特定波形、幅度和频率的电信号，驱动探头中的压电元件产生超声波高压脉冲发生器能够产生几十到几百伏的短脉冲电压，对发射超声波的强度和频率有决定性影响信号接收单元接收从探头传来的微弱回波信号，通过前置放大器、主放大器和滤波电路进行处理数字信号处理单元则将模拟信号转换为数字信号，进行扫描转换、图像重建、噪声抑制等处理高端设备还配备专门的系统控制和用户界面管理模块，优化电源系统确保整机稳定运行超声探头基础压电效应原理探头核心工作原理是压电效应，即某些材料（如压电陶瓷）在受到电场作用时会产生机械形变，反之亦然这种可逆转换使探头既能发射超声波又能接压电材料选择收回波常用压电材料包括（锆钛酸铅）、（聚偏氟乙烯）等具有PZT PVDFPZT较高的电机械转换效率，广泛用于医用超声；而具有较宽的频带，适用PVDF频率选择考量于高频探头探头频率选择是临床应用中的关键决策高频探头（）适用于浅7-15MHz表器官检查，如甲状腺、乳腺；低频探头（）则用于深部器官检查，2-5MHz内部结构设计如肝脏、肾脏现代探头内部结构复杂，除压电元件外，还包括匹配层（提高声能传输效率）、背衬材料（吸收后向声波）、声透镜（聚焦声束）等多层结构，共同决定探头性能探头类型及结构线阵探头（）包含多个排列成直线的矩形压电元件，产生矩形扫描视野，横向分辨率均匀，适合浅表器官如甲状腺、乳腺、Linear Array血管等检查凸阵探头（）的压电元件排列在弧形表面，产生扇形扫描视野，视野随深度增大而扩大，适合腹部等深部器Convex Array官检查相控阵探头（）具有电子聚焦和扫描能力，通过控制各阵元的发射时序形成指向性声束，扫描范围大，入射窗口小，特别Phased Array适合心脏等需要从肋间隙进入的检查微凸阵探头（）则是凸阵的小型化版本，多用于小儿检查或经阴道检查此Micro-convex Array外，多频复合探头能在单一探头上实现多种频率工作，增强临床适用性探头参数与性能指标性能指标定义临床意义中心频率探头发射超声波的主要频率决定穿透深度与分辨率平衡带宽探头能够有效工作的频率范影响轴向分辨率和组织鉴别围能力灵敏度探头检测微弱回波的能力关系到对低反射组织的显示效果空间分辨率区分相邻结构的能力（轴向、决定微小病变的检出能力横向）聚焦性能声束能聚集在特定区域的程影响特定深度的成像质量度帧频每秒产生的图像帧数影响动态观察的流畅度探头的性能指标直接决定了超声检查的质量除了上述指标外，还有动态范围（反映灰度层次丰富程度）、声场均匀性（影响图像均匀度）等参数选择探头时需根据检查部位和临床需求综合考虑各项参数的平衡探头的应用场景心脏超声腹部超声小器官超声心脏超声检查主要使用相控阵探头（腹部检查如肝、胆、胰、脾、肾等器官，甲状腺、乳腺、浅表淋巴结等小器官检查，

1.5-），这种探头具有小的接触面和大通常选用的凸阵探头，其扇形多采用的高频线阵探头，提4MHz

3.5-5MHz

7.5-15MHz的扇形扫描角度，便于从肋间隙进入观察视野适合观察深部大器官检查时需根据供高分辨率图像显示微小结构和病变这心脏结构可实时观察心脏瓣膜运动、心患者体型调整频率，肥胖患者可能需要降类探头穿透深度有限，但能提供极佳的近室收缩功能，并通过多普勒评估血流情况低频率以增加穿透力场分辨率，适合精细检查多普勒超声成像原理年±184215kHz1-7m/s多普勒效应发现频移范围血流速度奥地利物理学家多普勒首次描述典型人体血流产生的多普勒频移人体不同血管的典型血流速度范围多普勒超声基于多普勒效应原理当超声波遇到运动目标（如血流中的红细胞）时，反射回波的频率会发生变化目标远离探头时频率降低，接近探头时频率升高通过测量这种频率变化（多普勒频移），可以计算血流速度和方向临床上有两种主要的多普勒技术连续波多普勒（）和脉冲波多普勒（）连续波多普勒同时发射和接收超声波，可检测高速血流但无法区分深CW PW度；脉冲波多普勒间歇发射超声波，能够获得特定深度的血流信息，但存在最高可测速度限制（奈奎斯特极限）多普勒超声在心血管疾病诊断中具有重要价值，可评估血管狭窄、瓣膜病变等病理改变彩色多普勒技术细节信号采集处理色彩编码规则多普勒模式对比彩色多普勒技术通过脉在标准设置下，接近探彩色多普勒提供CDFI冲波多普勒原理，在二头的血流显示为红色，血流分布概况；脉冲波维图像的每个采样点获远离探头的血流显示为多普勒提供特定PW取多普勒信息系统处蓝色颜色饱和度（亮点的精确速度谱；连续理大量采样点的频谱数度）表示血流速度，速波多普勒则用于CW据，提取血流速度和方度越快颜色越亮当速测量高速血流三者结向信息，并将其编码为度超过测量范围时，会合使用，能全面评估血彩色显示在灰阶图像上出现混叠现象，表现为流动力学状况色彩突变谐波成像技术原理谐波信号产生机制临床图像增强效果谐波成像技术基于声波在传播过程中的非线性特性当高强度超谐波成像通过滤除基频信号，仅保留谐波分量，能显著改善图像声波在人体组织中传播时，波形会逐渐发生畸变，产生与基频整质量主要优势包括减少近场伪影，因为谐波主要在声波传播数倍关系的谐波分量例如，发射的基频超声波，在接收过程中产生，而非探头附近；提高对比分辨率，谐波信号对弱反2MHz端不仅会接收到的回波，还会接收到（二次谐波）射组织更敏感；改善侧瓣伪影，因为谐波的声束更窄集中2MHz4MHz的信号谐波信号主要在声波传播路径上产生，而非来自组织界面的简单这些特性使谐波成像在肥胖患者、深部器官和微小病变检出方面反射，因此谐波信号携带的信息与基频不同，能提供互补的诊断具有明显优势特别适用于肝脏、心脏等深部器官的检查，能显信息著提高病变的检出率三维四维超声成像技术/实时四维技术图像重建过程四维超声本质是实时三维成像，通过高速数据数据采集方法获取的二维切面数据经过计算机处理，通过体采集和处理，实现三维图像的动态显示关键三维超声数据采集有两种主要方式自由手扫素插值、边缘检测和表面渲染等技术重建为三技术包括高速并行处理芯片、优化的容积扫描描法和容积探头法自由手扫描通过传感器跟维模型重建算法的优劣直接影响三维图像的探头和先进的图像处理算法，能捕捉运动器官踪常规二维探头的位置和角度，重建三维图像；质量和细节表现现代设备采用加速实现的实时变化GPU容积探头则内置电机控制探头元件自动扫描，高效图像处理获取更精确的空间数据，是目前主流技术超声造影与对比增强造影剂类型与机制造影剂安全性超声造影剂主要是由惰性气体（如超声造影剂安全性较高，不含碘，全氟丙烷、六氟化硫）包裹在脂质不经肾脏排泄，对肾功能无损害或蛋白质外壳中形成的微泡，直径主要通过肺脏排出体外，少数过敏通常为微米微泡在超声场中反应相对于碘造影剂和钆造影剂，1-8振动产生强烈回声，显著增强血管超声造影剂可用于肾功能不全患者，内回声信号与、造影剂不但孕妇和严重心肺疾病患者应谨慎CT MRI同，超声造影剂只停留在血管内，使用不进入组织间隙临床应用领域超声造影广泛应用于肝脏肿瘤的鉴别诊断（不同肿瘤有特征性灌注模式）、心肌灌注评估（判断冠心病患者心肌存活性）、血管疾病（评估颈动脉斑块新生血管）、治疗监测（评估肿瘤消融效果）等领域，极大扩展了超声诊断的应用范围超声信号处理流程模拟信号采集探头接收的超声回波信号首先经过前置放大器增强，信号强度通常在微伏到毫伏级别由于回波信号从深部组织返回时已显著衰减，系统采用时间增益补偿（）技术，TGC对不同深度的信号进行不同程度的放大，保证整体图像亮度均匀信号滤波与调理采集的原始信号包含噪声和干扰信号，需要通过带通滤波器去除超出频带范围的噪声现代设备采用自适应滤波技术，能够根据信号特性自动调整滤波参数，最大限度保留有用信息同时抑制噪声模数转换经过调理的模拟信号通过高速模数转换器（）转换为数字信号，典型的采样率为ADC，分辨率为位高端设备采用更高规格的以获取更精细的信20-100MHz8-14ADC号细节，提升对微弱回波的检测能力数字信号处理数字化信号进入（数字信号处理器）或（现场可编程门阵列）进行一系列DSP FPGA处理，包括包络检测、动态范围压缩、时基转换、图像重建等先进的处理算法如空间复合成像、谐波提取等在此阶段实现图像增强处理技术边缘增强对比度优化采用边缘检测算法（如、通过直方图均衡化等技术调整灰度分Sobel等）强化组织界面，提高轮廓布，提高低对比度区域的可辨别性Canny清晰度边缘增强技术帮助医生更准自适应直方图均衡可对不同区域应用空间滤波自动增益控制确识别器官边界和病变边缘，但需平不同参数，在保留整体结构的同时突衡增强效果与伪影产生出局部细节通过邻域像素分析改善图像质量中系统根据回波信号强度自动调整AGC值滤波去除散点噪声，保留边缘；平增益，使不同深度和不同反射特性的滑滤波减少噪声但可能模糊细节；锐组织都能获得合适的显示亮度现代化滤波增强边缘但可能放大噪声设备支持智能，可根据检查部位AGC特性自动优化参数人机交互与操作界面控制面板设计触摸屏交互技术超声设备控制面板通常分为几个现代超声设备广泛采用触摸屏技功能区图像调节区（增益、深术，提供直观的图形界面多点度、聚焦等）、模式切换区（二触控支持手势操作如缩放、旋转、维、彩色多普勒、频谱多普勒拖拽等，简化复杂操作一些高等）、测量与注释区、系统管理端设备配备双触摸屏，主屏显示区高端设备采用可编程软键和图像，副屏用于参数调节和功能旋钮，根据当前工作模式动态调选择，减少视线转移整功能，提高操作效率工作流程优化智能工作流程设计能显著提高检查效率预设检查方案可根据不同部位自动加载最佳参数；一键优化功能可快速调整增益和；快捷测量工具支持常TGC用测量的快速实现用户可自定义工作流程和快捷键，适应个人操作习惯显示单元与输出方式显示技术发展图像存储与输出超声设备显示技术经历了从早期阴极射线管（）到现代液现代超声设备提供多种图像存储方式，从设备内置硬盘到可移动CRT晶显示器（）和发光二极管显示器（）的演变现代存储介质（如闪存、），支持静态图像（、LCD LEDUSB DVDJPEG医用超声显示器通常采用高分辨率液晶面板（×或）和动态序列（、多帧）存储图像存储采用19201080TIFF AVIDICOM更高），具有宽视角、高对比度和快速响应时间，确保动态图像格式，确保与医院系统（图像归档与通信系统）DICOM PACS的流畅显示兼容专业医用显示器需满足标准，确保灰阶和色彩输出方式包括数字视频输出（、）用于连接DICOM Part14HDMI DisplayPort的准确显示，并支持亮度校准功能部分高端设备开始采用外部显示器，网络接口（以太网、）用于数据传输，打印4K Wi-Fi或技术，提供更精细的图像细节和更准确的色彩接口连接图像打印机输出硬拷贝报告现代设备支持云存储和远OLED程访问功能，方便医生随时查阅影像资料数字超声系统架构前端模拟电路包括发射脉冲形成、接收信号放大与调理等模拟电路单元，直接与探头交互，是信号质量的第一道关口实时处理FPGA现场可编程门阵列负责信号的高速并行处理，包括波束形成、回波检测、多普勒分析等计算密集型任务图像重建DSP数字信号处理器执行复杂的图像重建算法，如空间复合成像、谐波提取、血流建模等，提升图像质量嵌入式系统主控制器管理整机运行，负责用户界面、系统配置、网络通信和外设控制，通常基于嵌入式或平台Linux Windows云连接模块支持传输、远程会诊、云端存储和分析功能，将设备纳入现代医疗信息系统生态DICOM AI超声图像的质量控制空间分辨率因素对比分辨率考量空间分辨率分为轴向分辨率（沿声对比分辨率是区分相邻组织回声差束方向）和横向分辨率（垂直于声异的能力，受系统动态范围、增益束方向）轴向分辨率主要受探头设置和后处理算法影响设备内的频率和脉冲长度影响，频率越高、噪声控制技术如频域滤波、空间平脉冲越短分辨率越好；横向分辨率滑等能提高对比度，但也可能导致则与声束宽度有关，受探头孔径和细节丢失高端设备采用谐波成像聚焦技术影响临床应用中应根据和空间复合成像技术显著改善对比检查需求平衡穿透深度与分辨率分辨率时间分辨率优化时间分辨率（帧频）影响动态结构的观察效果，特别重要的检查如心脏超声帧频受扫描线密度、扫描深度和处理速度限制为获得高帧频，可减少视野范围、降低扫描线密度或使用多区段捕获技术新一代设备采用平面波成像等先进技术大幅提升帧频常见超声伪影及应用实例声影伪影镜像伪影侧瓣伪影当超声波遇到强反射体或高吸收结构（如当超声波在强反射界面（如膈肌）反射后超声波束除主瓣外还存在能量较弱的侧瓣，骨骼、结石、气体）时，声束被阻断，造再次遇到反射体，形成二次回波，系统误当侧瓣遇到强反射体时产生回波，系统误成其后方区域信号缺失，形成声影声影判为来自更深位置的信号，在真实结构对认为来自主瓣方向，形成虚假回声现代伪影虽然是图像失真，但在临床上是胆囊面形成虚假镜像肝脏超声中常见膈下肝设备通过改进探头设计和采用谐波成像技结石、肾结石等疾病的重要诊断标志，具脏镜像伪影，可通过改变探头角度或患者术有效减少侧瓣伪影，提高图像真实性有正面诊断价值体位区分真假结构超声设备校准与性能测试定期校准流程超声设备需按照规定周期进行校准，确保诊断精度标准测试模体应用利用专业仿体评估多项关键性能参数性能评估报告形成标准化文档记录设备状态与维护建议超声设备校准是保证诊断准确性的基础工作标准校准流程包括电气安全测试、输出功率校准、显示器校准和图像质量评估校准周期通常为个月，或在更换关键部件后立即进行校准工作应由经过培训的工程师使用专业校准仪器完成3-6性能测试采用专业超声模体（），如模拟人体组织声学特性的通用模体、评估距离精度的通用模体、评估分辨率的线对模体等测phantoms试指标包括穿透深度、空间分辨率（轴向横向）、密度分辨率、距离测量精度、均匀性和死区等测试结果应形成标准报告，与设备出厂指标/及历次测试结果对比，评估性能变化趋势，及时发现潜在问题医用超声安全性超声设备的维护管理日常清洁程序超声设备表面应定期擦拭，避免灰尘积累影响散热推荐使用微湿的软布和中性清洁剂，严禁使用酒精等有机溶剂直接擦拭显示屏和控制面板，以免损坏表面涂层键盘和控制旋钮的清洁需特别小心，防止液体渗入内部电路环境条件管理超声设备应置于恒温、防潮环境，理想温度为°，相对湿度为设备周围18-26C30-75%应保持良好通风，散热孔不应被遮挡避免阳光直射和强电磁场干扰，保持设备稳定工作环境冬夏季节温差大时，应注意室内温湿度调节电源管理策略超声设备应使用稳压电源，配备不间断电源（）防止电压波动和突然断电日常使用中，UPS应按正确程序开关机，避免频繁重启长期不用时，应定期启动运行，预防内部元件老化设备维护期间，应确保完全断电，防止触电危险搬运与存储要点设备搬运前应锁定所有移动部件，拆卸或固定探头移动时应避免剧烈震动和倾斜长期存储应选择干燥、通风、防尘的环境，定期通电检查，避免电池过度放电和电容器老化设备复用前应进行全面功能检查和必要的校准探头的消毒与保护措施消毒级别适用情况推荐方法注意事项低级消毒常规体表检查含氯消毒湿巾擦拭避免过度湿润中级消毒黏膜接触检查季铵盐溶液浸泡控制浸泡时间高级消毒无菌腔内检查戊二醛、过氧化氢严格按照浓度和时间灭菌介入操作环氧乙烷气体灭菌需专业设备操作探头保护措施是延长使用寿命的关键日常操作中应避免探头线缆弯折过度，禁止探头坠落或承受冲击使用专用探头架存放，避免探头头部受压介入操作应使用无菌探头套，避免血液、体液直接接触探头表面探头活动关节部分应定期检查并添加专用润滑剂消毒过程中应严格遵守制造商建议，禁用未经验证的消毒剂特别注意，不同材质的探头对消毒剂耐受性不同，使用前应查阅说明书高频小型探头通常更加脆弱，需更加小心处理每次消毒后应记录消毒日期、方法和操作人员，建立探头消毒台账，确保规范操作和追溯管理超声设备的常见故障与排查开机无显示探头故障图像噪声过大设备无法启动或开机后无显示是常探头故障表现为无回波、图像暗淡图像噪点增多、对比度下降影响诊见故障排查步骤首先检查电源或有条纹排查方法尝试更换其断解决思路检查设备接地情况；连接和电压是否正常；其次检查保他功能正常的探头，确认故障源；调整增益和设置；检查探头表TGC险丝是否完好；然后检查设备内部检查探头连接器是否清洁干燥、针面是否完好；排除周围电磁干扰源电源供应单元指示灯状态；最后检脚是否弯曲；使用探头测试功能评如手机、电机等；进入系统测试模查显示器连接线是否松动或显示器估元件阵列状态探头故障常见原式检查噪声基线系统老化或电磁是否单独开启此类问题通常与电因包括物理损伤、液体渗入或压电兼容性问题是常见原因源系统或显示系统相关元件老化软件相关故障系统冻结、功能异常或意外关机处理方法尝试正常关机后重启；检查系统日志记录错误信息；恢复出厂设置；必要时联系厂商进行远程诊断或软件升级现代设备复杂软件系统偶尔会出现逻辑错误或内存泄漏，定期更新软件是预防措施新一代超声设备发展趋势

0.1mm空间分辨率新一代高频探头可达到的最高分辨率1000fps高帧频成像平面波技术实现的超高时间分辨率90%辅助诊断AI部分疾病模式识别的准确率200g设备轻量化最轻手持式专业超声设备重量超声设备正经历快速技术革新，高分辨率技术已实现亚毫米级细节显示，使微小病变检出能力大幅提升传统超声成像方法正被创新技术如平面波成像、合成孔径技术所替代，实现了前所未有的高帧频，能捕捉心脏瓣膜等快速运动结构的细微动态微型化是另一重要趋势，从床旁推车式设备到平板式再到手持设备，便携超声正向智能手机大小靠拢人工智能深度融入超声工作流程，从图像优化、自动测量到病变识别，减轻医生工作负担并提高诊断一致性云计算和技术加速远程超声应用，使专家资源得以共享，惠及偏远地区患者这些技术将重塑超5G声诊断格局携带式与手持超声技术核心技术突破便携设备应用场景微型化超声设备的实现依赖于多项关键技术突破首先是手持超声设备在多种场景展现独特价值急诊环境下可快速评估ASIC（专用集成电路）的发展，集成了超声信号的发射、接收和处理外伤患者，检查腹腔积液、气胸等急症；灾难现场和战场环境中，功能，显著缩小电路体积；其次是微机电系统（）探头便于携带的特性使其成为理想的初步筛查工具；基层医疗机构尤MEMS技术，替代传统压电陶瓷，体积更小能耗更低；再次是锂电池技其是农村地区，提供了高性价比的影像学检查方案；家庭医生随术提升，实现长时间便携操作；最后是低功耗处理器和高效算法诊和社区保健中，便于实施床旁检查；远程地区和发展中国家医优化，使复杂图像处理能在有限算力下实现疗中，弥补了大型设备的不足这些技术突破使超声设备从传统的大型推车式设备逐步小型化，此外，便携超声在特殊人群如老年人、孕妇和儿童的随访检查，从笔记本电脑大小的便携设备到如今智能手机大小的手持设备，以及运动医学中的实时评估也显示出巨大潜力智能手机连接的功能却不断增强，实现了真正的口袋超声超声探头通过无线网络实现远程实时会诊，极大扩展了超声诊断的可及性超声与人工智能结合智能辅助诊断自动识别病变并提供诊断建议自动测量分析精确识别解剖结构并完成标准测量图像质量优化实时调整参数获得最佳图像人工智能正深刻变革超声诊断流程图像识别技术通过深度学习算法能够自动识别解剖结构，不仅提高检查效率，还保证了测量的一致性例如，心脏超声中的系统可自动识别心腔边界、测量射血分数；产科超声中可精确识别胎儿结构并完成标准产科测量；肝脏超声可自动识别肝脏边界并AI进行脂肪肝定量分析辅助诊断系统通过学习大量标记图像训练模型，能识别正常与病理模式的细微差异目前已有多款获批的辅助系统，如甲状腺结节良恶性风险AI AI评估、乳腺病变分类等智能报告生成系统整合检查发现和测量数据，自动生成规范化报告，减轻医生文书工作负担系统持续学习新BI-RADS AI数据，性能不断提升，但当前仍主要作为辅助工具，最终诊断决策依赖医生专业判断超声远程诊断与会诊远程超声硬件系统远程超声系统的硬件基础包括高质量视频采集卡，捕获超声设备原始视频输出；高带宽、低延迟的网络传输设备，确保图像实时传输；远程控制机械臂或体感控制系统，实现远程操作探头；双向音视频设备，实现检查者与远程专家的实时交流硬件系统需适应不同网络环境，在带宽受限情况下仍能保持关键图像质量远程软件平台远程超声软件平台核心功能包括实时图像传输与显示，支持多方同时观看；图像标注工具，允许远程专家在图像上进行指示和测量；病例管理系统，记录患者信息和检查历史；诊断报告协作编辑功能，支持多专家共同完成报告高级平台还集成辅助诊断模块，提供自动识别和测量建议AI移动超声工作站护理移动超声工作站是实现基层远程超声的重要工具，包含便携式超声设备、移动网络终端和远程会诊软件由受过基础培训的医护人员操作，在远程专家指导下完成检查这种模式显著扩展了优质超声诊断的覆盖范围，特别适用于老年护理中心、社区医疗站和农村地区，解决了专家资源不平衡问题超声在心血管领域的应用心腔评估技术瓣膜疾病评估心功能定量分析超声心动图是评估心脏结构和功能的首选方超声是瓣膜疾病诊断的金标准，可直观显示超声心动图能精确评估心室收缩和舒张功能法，通过多个标准切面系统观察心腔大小、瓣膜形态、活动度和血流动力学变化二维收缩功能评估包括射血分数（）、短轴EF心肌壁厚度和运动二维超声提供形态学信和三维超声评估瓣膜结构和开闭功能；彩色缩短率、心输出量等指标；舒张功能评估通息，型超声精确测量心腔尺寸和壁运动时多普勒定位异常血流；连续波和脉冲波多普过二尖瓣血流频谱和组织多普勒技术分析充M序，对时间分辨率要求高的测量尤为重要勒量化瓣膜反流或狭窄程度通过瓣口面积、盈模式应变成像（）技Strain Imaging彩色多普勒显示血流动态，频谱多普勒定量压力阶差、反流量等参数全面评估瓣膜病变术通过斑点追踪算法分析心肌变形，能早期测定血流速度，评估瓣膜功能的严重程度，指导临床治疗决策发现局部心肌功能异常，在药物心脏毒性监测中尤为重要超声在消化系统的应用腹部超声是消化系统疾病的首选影像学检查方法，具有无创、方便、实时动态观察的优势肝脏超声检查能够评估肝脏大小、轮廓、内部回声和血管结构，对脂肪肝、肝硬化、肝占位性病变具有较高敏感性胆道系统超声对胆囊结石、胆囊炎、胆囊息肉等疾病有着近的检出率，100%是胆道疾病筛查的金标准胰腺超声可评估胰腺形态、大小和内部回声，对急慢性胰腺炎、胰腺囊肿和肿瘤有一定诊断价值，但受胃肠气体影响较大脾脏超声主要评估脾脏大小和内部结构，对脾梗死、脾肿瘤等疾病有诊断价值彩色多普勒技术能够评估门静脉、肝静脉、肝动脉等血管的血流情况，对门脉高压、血栓形成的诊断具有重要价值超声造影技术显著提高了肝脏占位性病变的鉴别诊断能力，成为肝癌诊断的重要手段超声在妇产领域的应用胎儿发育监测产科常规测量产科超声是监测胎儿发育最重要的工具，超声产科测量包括双顶径、头围、腹围、从妊娠早期到足月分娩全程应用早孕超股骨长度等多项指标，用于评估胎儿大小声确定胎囊位置、大小，排除宫外孕；中和妊娠周数多普勒超声评估脐动脉、中孕超声（周）进行胎儿畸形筛查，脑动脉等血流，监测胎盘功能和胎儿状态20-24检查胎儿主要器官发育；晚孕超声评估胎三维四维超声则提供胎儿面部和四肢的/儿生长、胎盘位置和羊水量直观观察，提高畸形检出率超声引导介入妇科病变诊断超声引导下经阴道卵泡穿刺是辅助生殖技妇科超声以经腹和经阴道检查为主，评估4术的关键步骤；宫腔内人工授精、绒毛取子宫大小、形态和内膜厚度，检出子宫肌3样、羊水穿刺等均可在超声引导下进行，瘤、内膜病变等；卵巢检查可发现卵巢囊提高安全性和成功率超声还可指导妇科肿、多囊卵巢综合征和卵巢肿瘤超声造微创手术，如子宫肌瘤消融治疗和卵巢囊影和弹性成像等新技术提高了对良恶性病肿抽吸等变的鉴别能力超声在泌尿系统的应用肾脏超声检查技术膀胱检查应用肾脏超声是评估肾脏形态、大小和内部结膀胱超声需患者充盈膀胱，可清晰显示膀构的基础检查方法正常肾脏呈椭圆形，胱形态、壁厚和内部结构正常膀胱壁厚皮髓质边界清晰，皮质回声低于肝脏超＜，内无回声超声能有效检出膀3mm声能清晰显示肾皮质、髓质和集合系统，胱结石（强回声伴声影）、膀胱肿瘤（壁评估肾实质厚度彩色多普勒可观察肾动内或腔内突起性病变）和膀胱壁增厚（如静脉和段内血流，评估肾血管疾病常见膀胱炎）经直肠超声可同时观察膀胱和病变如肾结石表现为强回声伴声影；肾积前列腺，评估前列腺对膀胱的压迫程度水表现为集合系统分离；肾肿瘤则表现为残余尿量测定是评价排尿功能的重要指标，实质内回声异常区域通过膀胱排尿前后容积计算获得前列腺超声特点前列腺超声有经腹和经直肠两种检查方式，其中经直肠超声分辨率更高，是前列腺TRUS疾病诊断的首选方法清晰显示前列腺的大小、形态、内部结构和包膜完整性，测量TRUS前列腺容积前列腺增生表现为体积增大、中央区回声改变；前列腺癌常表现为外周带低回声区，超声引导下经直肠穿刺活检是确诊的主要方法超声弹性成像和造影技术提高了前列腺癌的检出率超声在小器官检查应用甲状腺超声检查1甲状腺超声使用高频线阵探头，提供甲状腺精细结构的高分辨率图像正常甲状腺呈均匀中等回声，7-15MHz可清晰显示甲状腺大小、形态、内部回声和血流信号甲状腺结节是最常见病变，超声评估其大小、边界、形态、内部回声、钙化和血流特征，据此判断良恶性风险彩色多普勒评估甲状腺血流，在病中表现为甲状腺Graves地狱乳腺超声技术乳腺超声是乳腺疾病诊断的重要方法，对致密型乳腺比钼靶线更具优势检查采用高频探头系统扫查乳腺各象X限，评估腺体厚度、导管和血管分布乳腺肿块的超声特征包括大小、形态、边界、内部回声和后方回声，按分类评估良恶性可能乳腺微钙化在超声中表现为点状强回声，检出率低于钼靶，但结合弹性成像和BI-RADS造影技术可提高诊断准确性浅表淋巴结评估3颈部、腋窝、腹股沟等浅表淋巴结是超声检查的重要目标正常淋巴结呈椭圆形，皮髓质结构清晰，门区可见血流信号恶性淋巴结特征包括圆形化、皮髓质分界消失、门区结构消失、不均质回声和异常血流分布超声引导下淋巴结细针穿刺或粗针活检能获取病理学诊断，对淋巴瘤、转移癌等诊断具有重要价值睾丸超声应用睾丸超声能清晰显示睾丸、附睾和精索的结构，是阴囊疾病首选检查方法正常睾丸呈均匀中等回声，附睾回声略低睾丸肿瘤表现为睾丸内实性占位；睾丸扭转急性期彩色多普勒显示血流信号减少或消失；睾丸炎症表现为睾丸肿大、回声减低和血流增加超声对隐睾定位、外伤评估和鞘膜积液等疾病也有重要诊断价值超声介入诊疗设备穿刺导航系统原理介入超声应用安全体系超声介入穿刺导航系统通过实时超声图像引导医生精确定位穿刺超声介入治疗的安全保障包括设备和流程两个层面设备方面，靶点和路径根据技术实现方式可分为两类机械导向法和电子专用介入超声配备高分辨率探头和多角度立体显示，确保操作视导航法机械导向法使用探头上安装的穿刺支架，将穿刺路径限野清晰；彩色多普勒功能帮助识别血管，避免误穿；针尖增强技制在预设的超声成像平面内，操作简单直观，是临床最常用的方术提高针尖回声显示，防止定位偏差；实时监测系统记录关键参法电子导航法则通过磁场或光学跟踪装置实时监测穿刺针位置，数变化，及时发现异常并在超声图像上叠加显示虚拟针路，适用于复杂路径穿刺流程方面，标准化操作规程（）是保障安全的基础，包括SOP患者评估、穿刺前规划、消毒隔离、穿刺过程监测和术后随访等先进设备支持融合导航功能，将术前或图像与实时超声环节团队协作模式确保麻醉、监护和急救支持到位并发症预CT MRI图像融合，综合两种影像优势，提高复杂病变穿刺的准确性三警系统通过生命体征和超声图像变化及早识别潜在风险，如出血、维超声导航系统能重建立体解剖结构，全方位规划穿刺路径，避气胸等，实现及时干预开重要血管和组织超声弹性成像原理与应用弹性成像基本原理超声弹性成像是基于组织硬度差异的功能性成像技术正常和病变组织在受到应力作用时表现出不同的弹性特性，弹性成像通过测量组织应变或剪切波传播速度来表征组织硬度常见技术包括应变弹性成像（）和剪切波弹性成像（）通过外部压力或生理运动产SE SWESE生组织变形，测量相对应变值；利用声辐射力产生剪切波，通过测量剪切波传播速度定SWE量评估组织硬度设备技术实现弹性成像技术的实现需要特殊的硬件和软件系统硬件上需要高性能的信号处理器和先进的换能器技术，能够快速采集组织响应信号；软件上需要复杂的运动跟踪算法和弹性重建模型以彩色编码显示不同部位的相对硬度，蓝色表示硬，红色表示软；则SE SWE提供以或为单位的定量测量值，并生成彩色弹性图现代设备支持弹性图像与kPa m/s B型图像融合显示，提供解剖与功能信息临床应用价值弹性成像在多个领域展现独特价值肝脏领域，可无创评估肝纤维化程度，部SWE分替代肝穿刺活检；乳腺检查中，弹性成像提高了类病变的良恶性鉴别BI-RADS4能力；甲状腺结节评估中，硬度是恶性的重要指标，弹性成像提高了诊断特异性；前列腺检查中，弹性成像指导靶向活检，提高前列腺癌检出率；肌肉骨骼系统中，用于评估肌腱病变、关节滑膜炎等随着技术进步，弹性成像应用领域不断扩展组织特异性超声成像技术靶向造影技术靶向超声造影技术是常规造影的进阶版本，造影剂微泡表面修饰特定配体（如抗体、肽等），能特异性结合组织表面的分子标志物这种智能微泡能够在目标区域富集，产生增强的超声信号，实现分子水平的功能性成像目前研究热点包括肿瘤新生血管内皮细胞靶向（如靶向）、炎症标志物靶向（如选择素靶向）和血栓靶向等VEGFR-2P-分子超声成像分子超声成像是一种新兴的功能分子成像技术，能在常规形态学基础上提供组织分子表达信息除微泡外，新型声学造影剂如纳米颗粒、纳米气泡等体积更小，能穿透血管壁进入组织间隙，扩展了超声成像范围光声成像是分子超声的重要分支，结合光学激发和声学检测，实现深部组织的高对比度分子成像，尤其适合血氧饱和度和代谢成像治疗性超声进展治疗性超声与诊断超声协同发展，形成诊疗一体化新模式微泡介导的超声靶向药物递送系统利用超声能量破坏载药微泡，实现药物的部位特异性释放，提高治疗效率降低副作用聚焦超声治疗（）在肿瘤消融、血管闭合等领域应用广泛，与实时超声监控结HIFU合，实现精准治疗超声刺激还可促进神经再生、骨折愈合等，拓展了超声在再生医学中的应用儿科与新生儿超声设备要求专用探头设计特点系统参数优化儿科超声探头设计需考虑儿童和新生儿的解剖特点体积小巧的微凸阵探头（头儿科超声设备参数需专门优化发射功率更低，减少可能的生物效应；穿透深度端直径小于）适合新生儿经前囟检查；高频线阵探头（）专设置较浅，通常范围；帧频设置更高，适应儿童活动度大的特点；多普20mm8-15MHz2-10cm为浅表器官如颈部、腹壁等设计；特制小型相控阵探头适合新生儿心脏检查小勒频率范围更宽，以适应儿童更大范围的血流速度变化系统预设应包含不同年儿专用探头通常温度控制更精确，材质更柔软，减少对皮肤的刺激，探头重量轻龄段的专用程序，如新生儿、婴儿、幼儿和儿童，每个程序有相应的增益、TGC便于操作者长时间持握和后处理设置颅脑超声检查方案腹部超声特色新生儿颅脑超声通过前囟作为声窗，是评估颅内结构的重要方法标准检查方案新生儿腹部超声具有特殊要求，高频探头（）能提供精细图像，评估肝5-9MHz包括冠状面、矢状面和额面扫查，评估脑室系统、脑实质和主要血管结构常见胆、脾、肾、胰腺等器官新生儿腹部超声重点检查肝胆系统（胆道闭锁、先天病变如脑室内出血、脑室周围白质软化等有特征性表现多普勒技术可评估大脑性胆总管囊肿等）、泌尿系统（肾积水、多囊肾等）和消化道（肠套叠、幽门肥中动脉、前大脑动脉等血流状况，判断脑血流灌注情况彩色超声经颅多普勒厚等）新生儿肠壁气体较少，超声能清晰显示肠壁结构，评估肠壁厚度、蠕动（）是新生儿脑血管病检查的重要工具和肠系膜淋巴结，对新生儿坏死性小肠结肠炎等疾病具有重要诊断价值TCCD高频超声应用高频技术特点临床应用领域高频超声通常指频率在以上的超声波，最高可达高频超声在皮肤科领域提供类似组织学的图像，能清晰显示表皮、15MHz以上频率升高带来更短的波长，显著提升空间分辨率，真皮和皮下组织的分层结构，用于评估皮肤肿瘤深度、黑色素瘤50MHz能够识别亚毫米级的微小结构，是常规超声技术的有力补充高侵袭程度和炎症性皮肤病变在皮肤肿瘤手术前规划切缘和术后频超声的主要特点是超高分辨率（可达）和浅表随访中展现独特价值50-100μm穿透（通常限于深度）1-3cm血管微结构观测是另一重要应用，高频血管内超声能从IVUS高频探头设计需要特殊技术，包括高性能压电材料（如聚血管内部观察血管壁分层结构和斑块特征，指导冠状动脉介入手PVDF合物）、精细的声学匹配层和专用的信号处理电路与常规超声术；高频血管外超声可无创评估浅表血管内膜中膜厚度，是早-相比，高频系统对信号噪声比和电子元件质量要求更高，以保证期动脉粥样硬化的敏感指标此外，高频超声在眼科（角膜、前微弱高频信号的有效采集和处理先进系统采用高速数字化和低房、晶状体检查）、小关节检查（滑膜、软骨评估）和小动物实噪声前端电路，最大限度提取有效信息验研究中也有广泛应用超声在疑难病例中的应用多模式超声策略面对疑难病例，综合应用多种超声技术是提高诊断效能的关键常规灰阶超声确定基本形态；彩色多普勒评估血流特征；弹性成像提供组织硬度信息；造影超声显示微血管灌注模式；三维超声重建空间关系每种模式提供独特诊断信息，相互补充形成全面评估疑难病例需系统记录各模式图像，为后续讨论提供完整资料多设备对比分析不同设备具有各自技术特长，疑难病例可考虑使用多种设备交叉验证高端设备具有优越的对比分辨率和先进处理算法，适合细微病变检出；便携设备操作灵活，适合特殊体位检查；专科设备针对特定领域优化，如心脏、小器官等多设备对比可避免单一技术局限，提高诊断准确性，特别是对边界不清或回声特征不典型的病变跨学科联合会诊疑难病例诊断通常需要多学科团队合作超声科医师与临床专科医师、病理学家、放射科医师等组成会诊团队，从不同角度分析病例联合会诊可结合临床资料、实验室检查和多种影像学方法综合判断现代远程会诊系统支持实时图像传输和多方讨论，打破地域限制实现优质医疗资源共享规范化的病例讨论流程和随访反馈机制能不断积累经验，提高团队整体诊断水平大型超声设备选购要点性能指标评估临床适配性扩展性与升级潜力品牌与服务对比设备性能是选购首要考量因素关设备必须适应医院的具体临床需求考虑设备的长期使用价值，评估其市场主流品牌各具特色，选择时需键指标包括空间分辨率（轴向横综合性医院需考虑不同科室的多样扩展性和升级潜力硬件扩展方面，综合对比美国、荷兰飞利浦和/GE向分辨率测试），影响微小病变检化需求，选择功能全面的平台；专检查探头接口数量是否足够，预留德国西门子在高端设备领域处于领出能力；对比分辨率，决定低反射科医院则可选择针对特定领域优化端口能否支持未来新型探头；软件先地位，系统性能优越但价格较高；组织的显示效果；穿透深度，关系的设备，如妇产科、心血管专用机升级方面，评估平台是否支持功能日本设备如东芝（佳能）、日立以到深部器官成像质量；帧频，影响型评估探头种类是否满足全部检模块的灵活添加，如弹性成像、造图像处理算法和人机工程学见长；快速运动结构的观察效果；多普勒查项目，系统预设是否符合临床工影功能、三维成像等了解厂商的国产品牌如迈瑞、开立、祥生等近灵敏度，决定低速血流检测能力作流程，报告模板是否符合科室习技术路线图和升级政策，预判设备年发展迅速，性价比高且本地化服评估中应使用标准模体进行客观测惯设备体积、重量和移动性也应的技术寿命开放性接口和标准化务优势明显服务评估应考察响应试，不仅依赖厂商提供的技术参数，与使用场所匹配，考虑房间大小、协议（如、）确保与时间、工程师资质、备件供应链和DICOM HL7还应进行实际临床案例扫描比对电源条件和网络环境等因素医院信息系统的无缝集成，支持未培训支持等因素，这些直接影响设来信息化发展需求备的使用效率和生命周期成本超声设备的法规与标准标准类型代表标准主要内容国家强制标准医用超声诊断设备安全要求GB

9706.9国家推荐标准超声诊断设备声输出测量方GB/T14710法行业标准超声诊断设备性能测试方法YY/T0767国际标准医用超声设备特殊安全要求IEC60601-2-37注册标准医疗器械风险管理YY/T0316超声设备作为医疗器械，受到严格的法规和标准监管中国国家药品监督管理局要求所有医NMPA用超声设备必须获得医疗器械注册证才能上市销售根据风险等级，超声设备通常被归类为二类医疗器械，需完成型式检验、临床评价和质量管理体系审核注册流程包括申请资料准备、型式检测、临床评价、现场核查和技术审评等环节，整体周期约8-12个月认证标准涵盖电气安全、电磁兼容性、声学输出安全、软件验证和使用性评估等多个方面超声设备还需满足医疗器械唯一标识要求，便于全生命周期追溯管理各地区监管要求存在差异，UDI如欧盟需认证，美国需批准，日本需认证等，设备出口需满足目标市场的特定要求CE FDAPMDA超声设备使用的伦理与管理超声检查涉及重要的伦理考量和数据安全问题患者信息保护是首要原则，超声影像和报告包含敏感个人健康信息，需建立严格的访问控制机制，如分级授权、操作日志记录和审计追踪数据传输过程应采用加密技术，存储系统需定期备份并防止未授权访问随着云存储和远程诊断的普及，跨平台数据保护变得尤为重要，需符合《网络安全法》和相关健康数据保护规定知情同意是超声检查伦理管理的核心医生应向患者清晰解释检查目的、过程和可能的不适，特别是对特殊检查如经阴道、经直肠超声等产前超声涉及特殊伦理问题，如胎儿性别鉴定限制、异常发现的告知方式等，需严格遵守相关伦理准则超声科室应建立完善的隐私保护措施，包括适当的检查环境布置、更衣设施和等候区管理，确保患者尊严得到尊重全科室员工需接受定期伦理培训，增强隐私保护意识和沟通技巧医疗团队中的设备管理流程设备生命周期规划超声设备管理始于全面的生命周期规划，包括需求评估、预算制定、采购规划、使用监督和更新计划医院应成立由超声科主任、设备科工程师、财务人员和采购专家组成的设备管理委员会，制定年的设备更新计划，确保技术及时更新与财务可持续性平衡3-5责任分工与协作明确的责任分工是高效设备管理的基础医技科室负责设备日常使用监督和一级维护；设备科负责定期检查、故障报修协调和维修记录管理；信息科负责网络连接和数据安全；后勤保障科负责使用环境维护各部门需建立协作机制，定期召开设备管理例会，共同分析设备利用率、故障率和用户反馈，持续改进管理流程设备台账与追踪精细化的设备台账是动态管理的核心工具现代医院多采用设备信息管理系统建立电子化设备档案，记录设备基本信息、采购日期、保修期限、维修历EIMS史、校准记录和责任人等先进系统支持设备使用数据自动采集，如开机时间、检查量、故障时长等，形成设备效能分析报告射频识别技术的应用使设RFID备位置实时追踪成为可能，优化资源调配和防止设备丢失超声影像设备未来发展展望总结与课程展望前沿创新探索跟踪技术前沿，参与学科创新临床实践应用将理论知识转化为临床技能技术原理掌握3理解设备工作机制和成像原理《超声波影像设备学》课程系统介绍了超声成像的基础原理、设备构造和临床应用，从物理特性到临床实践，构建了完整的知识体系核心知识点包括超声波基本物理学，不同成像模式的原理与特点，探头结构与选择标准，信号处理与图像形成过程，各类临床应用技术的操作要点，以及设备维护与质量控制未来深造方向包括专注特定临床领域如心脏超声、血管超声等专科技术深入研究；关注人工智能与超声融合的新技术开发；探索分子超声等前沿领域；参与设备优化与新型超声系统设计建议学生在掌握理论知识的基础上，多参与临床实践，积累真实案例经验；定期阅读国际期刊，关注技术前沿；参与学术交流活动，拓展专业视野超声医学是融合多学科的交叉领域，具有广阔的发展前景和研究空间。