为产生二维超声图像,超声声束需要穿过组织的相邻区域。这可以通过移动探头来实现。在早期的实时扫查探头中,是通过摇动或转动探头的晶片来实现的。多晶片电子成像探头通常是由128个或者更多的晶片排成一排组成的(图2-12A),长约4cm,这就是所谓的阵列探头。如果一组晶片被同时激发(图2-13A),子波互相干涉将产生垂直于探头表面的声束。可以改变阵列内晶片组的激发时间来产生沿相邻平行路径传播的超声声束(图2-13B)。如晶片1~5产生第一组声束,晶片2~6产生第二组声束,3~7产生第三组声束,依次类推。线阵探头产生矩形图像,对与探头距离一致的物体其在图像中的深度是一样的。
扇形图像可以由凸阵探头产生(图2-12B)。由于声束随深度发散,图像呈扇形,因此,在离探头近的图像其扫描线距离较小,随着深度增加扫描线越来越分散。这就导致随深度增加,图像质量下降,但相比线阵探头可以获得更大的视野。凸阵探头大多数用于腹部成像。
使用多晶片来形成超声声束可以便于控制声束的形状。如果晶片激发时间有微小差别,则产生的波前与所有晶片同时激发产生的波前有所不同。比如,如果线阵中最右边的晶片首先被激发(图2-14A),延迟很短的时间激发其旁边的晶片,依次类推,由此产生的波前将不会垂直于探头表面。产生的声束倾斜角度取决于不同晶片激发时间延迟的长短。改变激发脉冲的延迟时间,可以控制声束的角度从左到右发生偏转。
图2-11
A.一个压缩曲线的例子,显示如何根据输入信号振幅来显示输出信号的振幅。弱信号被高增益放大,强信号被低增益放大。压缩曲线缩小了低-中振幅信号之间的区别;B,C.显示用两种不同压缩曲线显示同一颈动脉斑块
图2-12
A.线阵探头,通常由128个晶片排列组成,产生长方形图像;B.凸阵探头,产生扇形图像,声束随深度而发散;C.相控阵探头,使用更小阵列晶片通过电路控制晶片的激发时间形成声束产生扇形图像
图2-13
A.阵列中的晶片组可以同时激发,产生子波互相干涉从而产生垂直于探头表面的波前;B.可以改变阵列内晶片组的激发时间来产生沿相邻平行路径传播的超声束
图2-14
A.延迟激发阵列中连续的晶片,使子波互相干涉进而使声束偏转,不再垂直于探头表面(如偏左或偏右);B.晶片间激发时间的延迟可以用于声束的聚焦
相控阵探头使用更小阵列的晶片,使用电路控制声束,产生扇形图像(图2-12C)。这种探头相比同样表面(即探头接触区)的线阵探头可以获得更大的视野。相控阵探头尤其适用于心脏超声检查,因为心脏只能从窄小的肋间隙进行成像,需要使用窄覆盖面积的探头在较深位置上形成大视野。当需要使用非垂直探头表面的声束时,如多普勒超声(第3、4章)及复合成像,也可以改变线阵探头的声束方向。在复合成像中,需要使用不同角度的声束来探查目标(图2-15),从不同声束反射回来的超声波被整合成一幅图像。复合成像技术使得那些与探头表面不平行的界面(如血管侧壁)显示得更清晰,同时减少噪声及斑点伪像。图2-16显示的是使用复合成像技术和传统成像对同一颈动脉斑块进行成像,复合成像技术显示的效果更好。
图2-15 复合成像技术整合从不同角度声束所形成的图像成为一幅图像,使垂直于探头表面的界面显示更清晰,同时减少噪声及斑点伪像
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