生物医学工程导论

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1、中国超声诊断四十年中国超声诊断四十年生物医学工程学科领域基础生物医学工程学科领域基础生物学物理学(生物医学物理学）医学生物医学工程生物化学信息科学电子与现代工程技术1%以下诊断X线波长范围为0.0080.031nm(40150kV）荧光效应摄影效应电离效应X线机主要部件示意图线机主要部件示意图X射线X射线像物体 A B C A B C D E F D E F G H I G H II1O1I2I3I4O2O3O4I1-O1=H+E+BI2-O2=G+E+C I3-O3=D+E+FI4-O4=A+E+IX X射线源射线源检测器检测器X光机(1895年)头部CT全身CT螺旋CT、超高速CT常见病诊

2、断：肺炎、骨折脑部肿瘤、出血，颅骨外伤内脏器官占位性病变肿瘤早期诊断、心血管病变计算机、软件技术等造影剂等滑环技术、快速摄影技术等 回波的反射、折射回波的反射、折射 幅度信息提取幅度信息提取1.垂直入射到两层相邻的介质 反射系数 反射波声强 入射波声强 21212ZZZZ折射系数折射波声强入射波声强212214ZZZZZ2Z1反射入射折射声强声强声特性阻抗声特性阻抗Z ZZ = C 密度密度C声速声速空气 0.000429105瑞利PZT-533.7105瑞利水1.513105瑞利肝1.648105瑞利骨5.57105瑞利幅度信息幅度信息启示启示1.反射和折射所产生的各层回波给我 们带来了人体

3、内部各层组织的幅度信息，使我们可以利用这些信息及其变换进行超声诊断：A超，B超，M超等。A型型：(A Scope)超声回波幅度为纵坐标，超声传 播时间为横坐标的显示方式。超声多普勒效应超声多普勒效应速度信息的提取速度信息的提取1842奥地利数学家和天文学家C. Doppler 在观察天体运动时发现了一种物理现象,当星球朝向地球或背离地球运动时，来自星球的光色发生了变化，即光波发射与接收的频率差频率差和光源与接收器之间相对相对运动运动有关。这种物理现象我们称之为多普勒效应多普勒效应。 日常生活： 如火车鸣笛而来，音调增高；呼啸而去，音调降低。这种频率变化称多普勒频移。超声多普勒效应超声多普勒效应

4、速度信息的提取速度信息的提取 胎心、瓣膜、血管壁、血流等都是人体中的运动体，当超声照射到它们时会产生多普勒效应 体外检测由体内运动体产生的多普勒频移信号就可达到无创伤地检测体内运动状况的目的。超声多普勒效应超声多普勒效应速度信息的提取速度信息的提取 医学超声多普勒效应的基本测速公式医学超声多普勒效应的基本测速公式COSCVffd02超声多普勒效应超声多普勒效应速度信息的提取速度信息的提取Sx()0-0正向流反向流 0d 0- d多普勒信号特点：多普勒信号特点：*窄带随机信号* 0 d信号合成谱分析器放大多普勒回波信号 0d2sinot低通滤波高通滤波dNyquistNyquist采样频率限制采

5、样频率限制即 连续多普勒特点：连续多普勒特点：连续多普勒方法与脉冲多普勒不同之处除了系统不同外，探头也不同，它采用两组探 头，一组连续发射脉冲，一组不断接收回波。所以不可能有距离选通功能。因为不存在PRF,故原理上可测速度不受限制。但由于具体线路限制，一般机器给出最大可测血流速度在7m10m/S之间。fPRFd max12CASE #2Echo LabU of C1 mmCurved ArraySingle Elements of the ArraysMulti Element Transducer Curved ArrayCASE #2Echo LabU of C超声谐波技术超声谐波技术2001年全球市场销售额美国43%德国11%法国4%日本14%其余28%美国德国法国日本其余制造