(08级影像上课用PPT)第2章++超声成像技术.ppt

2-4 超声多普勒成像; 超声多普勒方法对于检测运动目标具有较高的灵敏度 ----胎心检测仪、血流测量仪、血管显像仪、心脏探查仪等。 根据电路结构可分为：;超声多普勒效应：当声源、接收器、介质之间存在相对运动时，接收器收到的声波频率和超声原先的频率有一定的差异。其频率的变化量称为多普勒频移。;2、 超声多普勒血流测量原理 ;测量血流的基本公式的推导： （以连续波式多普勒为例） 设： f0----发射极发射的超声波频率； fR’----红细胞接收到的超声波频率 fR----接收极接收到的红细胞散射回来的超声波频率； c----超声波在血液中的传播速度； v----红细胞的运动速度 θ----红细胞运动方向与发射极及接收极的夹角； vcosθ---红细胞的运动速度在超声波入射线或反射线上的分量。;出现第一次多普勒频移时，血液颗粒接收到的频率为： 出现第二次多普勒频移时，接收极接收到的频率为： 多普勒频移△ fD： 由于cvcosθ，于是 （ 正号表示血流朝向探头运动，负号表示背离探头运动） 结论：当f0、c、θ一定时， △ fD与血液颗粒的流动速度v正比；因此，只要测得△ fD就可求得相应的血液流动速度，这是多普勒技术测量血流的基本公式。; 对多普勒频移信号解调的目的： 换能器接收到的回波信号是多种反射波的组合信号，有运动目标的多普勒频移信号，有静止目标或慢速运动目标等产生的回波信号，也有由于声、电泄漏和复杂界面的散射波；后者是不可避免的不重要的波，称为杂波（clutter）。多普勒频移解调的目的是从复杂的回波信号中提取有用的多普勒频移信号。 由于血流的速度远小于发射波声速，故要求解调器能检出频率为发射频率百分之一以下的多普勒频移信号。另外，回波中杂波分量的幅度通常比有用的频移信号大得多，所以还要求解调器检出被杂波所掩盖的频移信号。;4、**多普勒频移信号的解调原理： （1）解调的方法： A、非定向型解调：----目标运动的方向不能确定。 具体方法有：相干解调、非相干解调 B、定向型解调：----能提供运动速度的大小和方向 具体方法有： 单边带解调法、 正交相位解调法、外差法 ;（2）**以正交相位解调方案为例： 若以连续波方式工作时，含有顺流分量和逆流分量的接收回波可以表示： u(t)=Acos(ωоt+φc)+Bfcos[(ωo+ωf)t+φf] +Brcos[(ωo-ωr)t+φr]　 式中， A……………..主振频率ωо的振幅 Bf 、Br…………顺流和逆流分量的幅度 φf、φr………… 顺流和逆流的初相位;（ωo+ωf）称为多普勒上边频，（ωo-ωr）称为多普勒下边频，边频分量组成的两个频带对称地分布在主频率两侧，分别称为上边频带和下边频带。;**将接收信号送到两个通道中，以正交的参考信号进行相干解调，先检出多普勒差频信号，即从超声载波频上分离出频移信号，然后应用时域处理、相域处理或频域处理等三种不同的方法进行处理，以得到方向性信息。;直接通道输出：D(t)=U(t)cosωot=1/2?[Acosφo+Bfcos(ωft+φf)+Brcos(ωrt-φr)]　 正交通道输出： Q(t)=U(t)sinωot=1/2?[Asinφo+Bfsin(ωft+φf)-Brsin(ωrt-φr)]　 可见，相干解调已经消除了发射信号的载波频率ωo，两式括号中的第一项是杂波成份，第二项是多普勒频移的顺流分量，第三项是多普勒频移的逆流分量。 如果略去静止目标的杂波成份，并将所检测的多普勒差频输出都用余弦波表示以体现它们的超前或滞后的相位关系，即： D(t)=1/2Bfcos(ωft+φf)+1/2Brcos(ωrt-φr) Q(t)=1/2Bfcos(ωft+φf-π/2)+1/2Brcos(ωrt-φr+π/2)　 由此可见，直流通道输出的顺流比正交通道中的顺流超前90°；直接通道中逆流比正交通道中的逆流滞后90°。 ;采用几种不同的方法加以处理，可以得到方向性信息。 以频域处理为例： 直接解调通道与正交通道的输出加到两个相乘网络中，分别与导频为ωp的正弦、余弦波相乘。两个乘法器的输出在求和放大器中相加，则有： Ve=Va’+Vb’=Vasinωpt+Vbcosωpt =1/2[Bfcos