B型超声

医学术语

B型超声(Brightness-mode Ultrasound)，简称B超。是指使用超声探头发射超声波给物体，记录物体内部结构的回波，将回波进行处理而形成灰度图像，以反映物体的内部结构。

B型超声简介

“超声”这个词与波动频率有关。声音总体上分为三个范围:次声、声音和超声。频率在人耳可以听到的范围（20到20000赫兹）之内的声波被称为声音。次声波频率低于20赫兹，超声波率则超过20000赫兹。现在大多数医学超声设备的频率通常大于2兆赫兹。

和普通的声音一样，超声能向一定方向传播，而且可以穿透物体，如果碰到障碍，就会产生回声，不相同的障碍就会产生不相同的回声，人们通过仪器将这种回声收集并显示在屏幕上，用来了解物体的内部结构。将回声信号显示为光点，回声的强弱以点的灰（亮）度显示。声阻抗相差越大，反射越强，产生的回声信号越亮；反之越弱，产生的回声信号越暗。使用阵列探头可以产生一行行亮点，组成一个平面，即显示一个断面的图像，称为二维切面图像。随着技术的发展，三维超声图像和四维超声图像（超声心动图）也已进入临床应用。

成像系统

典型的现代超声成像系统的外部结构如图1所示，这是一款中低端医学超声系统。探头架上可以放置多个探头，这些探头通过探头连接器与系统相连接。图的最上端是显示器，用于显示图像信息和人机交互界面。控制面板上有很多旋钮和开关，操作者可以通过控制这些旋钮和开关来调整和设定系统的重要参数。最下面是可以灵活转动的轮子，便于系统自由移动；另外还有一些外围设备，如刻录机、USB接口等。当然，除了这种台车式的结构，随着电路集成度的进一步提高，便携式超声系统发展迅速。

超声探头的主体是换能器，它的作用是完成能量转换。目前，最广泛应用的主要有三种换能器：线阵、凸面阵、相控阵，如图2所示。在超声成像领域，扫描是指换能器发出的声束掠过人体某个剖面的过程。B型超声成像过程中的扫描方式按其提出的时间顺序先后包括：手动扫描、机械扫描、线性电子扫描、相控阵电子扫描和动态频率扫描。手动扫描和机械扫描是指探头或声束的移动是靠手动操作或机械控制的，其扫描速度很慢，实时成像困难。随着电子技术的发展，在线阵式和面阵式探头研制成功后，电子扫描技术得到广泛应用，扫描速度大大增加，实时成像成为现实。

典型的超声成像系统结构如图3所示，各主要子系统的功能如下：

(1) 首先从声束合成处理单元开始。在收到从控制单元下达的指令之后，声束合成处理单元产生发射脉冲信号，通过模拟器件到达换能器，产生声波。

(2) 回波通过换能器后，进入接收电路；经过模拟信号处理、ADC采样后进入声束合成处理单元，完成接收数字声束合成。

(3) 声束合成后的线数据，进行解调处理。

(4) 接下来的处理与模式相关。对于B模式，通常要先完成包络检测、然后进行对数压缩；而彩色血流模式，要进行多普勒参数估计；脉冲多普勒模式要进行频谱分析。

(5) 最后将各种模式得到数据分别显示。B模式形成灰度图像，彩色血流图像叠加在B模式的图像之上，还可以显示脉冲多普勒模式的声谱图。

(6) 控制面板主要完成以下功能：换能器的选择；成像模式的选择；扫描深度的控制；焦点的控制；时间增益补偿(Time gain compensation, TGC)的控制等。

控制单元可能包括基于PC的控制软件或基于嵌入式系统的控制软件，控制整个超声系统的人机交互、数据采集处理等。还有电源模块，为所有硬件提供电能。

应用范围

B型超声是临床上应用最广泛和简便的一种超声设备。通过B超可获得人体内脏各器官的各种图像。B超能用于多种器官如肝、胆肾、膀胱、子宫、卵巢等疾病的诊断。B超检查的价格也比较便宜，又无不良反应，可反复检查。B超检查也有其不足之处。它的分辨率不够高，一些过小的病变不易被发现。一些含气量高的脏器遮盖的部分不易被十分清晰地显示。同时检查者的操作细致程度和经验对诊断的准确性有很大关系，未来计算机辅助诊断会对此有较大帮助。

扩展阅读

1. 万明习主编，《生物医学超声学》，科学出版社，2010，ISBN：978-7-03-027204-1。

2. 康雁主编，《医学成像技术与系统》，清华大学出版社，2014，ISBN：978-7-302-37530-2。

3. 黄力宇编著，《医学成像的基本原理》，电子工业出版社，2009，ISBN：9787121085949。

4. Paul Suetens，Fundamentals of Medical Imaging，Cambridge University Press; 2 edition (August 31, 2009)，ISBN-13:978-0521519151.

5. B.D. Steinberg, “Digital beamforming in ultrasound”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 1992, 39(6):716-21.

6. Richard S. C. Cobbold,Foundations of Biomedical Ultrasound. Oxford UniversityPress, 2007, pp.422–423,ISBN:978-0-19-516831-0.

7. L. Bricker, J. Garcia, J. Henderson, M. Mugford, J. Neilson, T. Roberts, MA Martin, “Ultrasound screening in pregnancy: A systematic review of the clinical effectiveness, cost-effectiveness and women's views”,Health technology assessment,2000, 4(16): i–vi, 1–193.

8. H. Kieler, O. Axelsson, B. Haglund, S. Nilsson, K. Salvesen, “Routine ultrasound screening in pregnancy and the children's subsequent handedness”,Early Human Development, 1998,50(2): 233–45.

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