医学超声成像

　　接收回声

　　声波返回探头，与探头发射声波相似，只是过程恰恰相反。返回的声波使探头的单元振荡并使振荡转化为电脉冲，脉冲由探头发送至超声主机，并处理成数字图像。

　　形成图像

　　超声仪必须确定接收到的回声的3个要素：1.) 在探头的众多单元中是哪个单元接收到的回声；2.) 回声的信号强度；3.) 从探头发射声波到接收到其回声用了多少时间。一旦超声仪确定了这3点，即可明确图像中哪个象素应该显示，亮度为多少。接收信号转化为数字图像可比方为往一 个空白的电子表格上填写数据。接收脉冲的探头单元决定电子表格的哪一'列'(如A，B，C列等)。接收回声所用的时间决定哪一'行'(如1，2，3行 等)，回声的强度决定亮度(白色表示强回声，黑色表示无回声，不同的灰阶表示2者之间的不同回声)，如同在电子表格的格子里填入数据。

超声成像设备

线阵探头

　　超声检查使用含有一个或多个换能器的探头向物体发射脉冲。当声波遇到声阻抗不同的物体，部分声波就会被反射，当探头探测到时即为回声。回声返回探头 的时间被测量记录，用于计算产生此回声的组织界面的深度。2种物质之间的声阻抗差异越大，回声越强。液体和气体之间的声阻抗差异极大，导致遇到其界面的绝 大多数声能被反射，致使其区域外的物体不能显像。

　　在不同的物质中声波的传播速度不同，这取决于该物质的声阻抗。但是，医学超声的主机假定声速恒为1540m/s。虽然由于产生回声，会丧失一部分声能，但与由于声波被吸收而产生的衰减而言影响很小。

　　为了产生二维图像，声束采用机械或电子方式的声学换能器相控阵列进行扫射。接收的数据则进行处理以构建图像。

　　用于医学超声的声波频率一般在1~13MHz。频率越高相应的波长越短，所得影像的分辨率越高。但是随着声波频率的增高，声波的衰减也越快。所以为了探查更深的组织，使用较低的频率(3-5MHz)。

　　大多数超声仪也能显示各种彩色图像。这仅仅是指定不同的颜色用以表示接收到的回声的振幅。 此外。由一系列的2维图像可以生成三维图像，通常使用的是特殊探头。

　　微气泡

　　超声造影是指在医学超声检查中使用微气泡造影剂以提高超声信号的反射。此技术当前应用于超声心动图技术，将来可能应用于分子成像和药物扩散。

　　多普勒超声

颈总动脉多普勒频谱

颈总动脉彩色超声多普勒声像图

　　多普勒超声大大提高了医学超声检查的能力，它利用多普勒效应判断某结构（通常是血流）是否朝向或背离探头运动，并计算出其相对速度。通过计算部分样本容积的频率漂移(例如心脏瓣膜上方的喷射血流)，可以确定其方向、速度，并显示出来。这对心血管方面的研究特别有用，对其他的一些医学领域也是必要的，比方说诊断肝脏门脉高压症时的血流逆行。多普勒信息的图形化显示可以使用频谱多普勒，也可以使用彩色多普勒或者能量多普勒。通常此信息利用立体声扬声器表现出来：是一种虽然为人工合成，但是特征明显的声音。

　　严格说来，大多数现代超声仪并不使用多普勒效应来测定流速，而是依赖脉冲多普勒(PW) 技术。机器发出超声波脉冲，然后再切换至接收模式。这样，接收到的反射脉冲并没有频率漂移，声学效应也不连续。但是，经过多次测量，这些序贯的测量的相变 可以用来得到频率漂移(因为频率是相变的速度)。为了从发射信号和接收信号得到相变漂移信息，通常使用2种算法中的一种：自相关技术或者相关性技术。 更旧的机器，采用连续多普勒(CW)技术，按上述方式显示多普勒效应。为了做到这点，机器的发射和接收换能器必须是分立的。采用连续多普勒技术的机器，其 主要缺点在于不能获得距离信息（而这正是脉冲多普勒系统的主要优点——发射和接收脉冲所花的时间在知道声速的情况下可以换算成距离信息）。

　　在超声社区（但不是指信号处理社区），术语多普勒超声兼指脉冲多普勒和连续多普勒系统，而忽视速度测量的不同机理。

　　超声检查的优势

　　对肌肉和软组织显像良好，对于显示固体和液体腔隙之间的界面有特别用处；
　　实时生成图像，检查操作者可动态选择对诊断最有用的部分观察并记录，利于快速诊断；
　　显示脏器的结构；
　　目前未知有长期副作用，一般不会造成患者不适；
　　设备广泛分布并相对灵活；
　　有小型的、便携式扫描仪；可在患者床边进行检查；
　　相对于其他检查价格便宜（例如CT成像，双向X射线吸收成像或者核磁共振成像）。

　　超声显像的不足

　　超声设备对骨的穿透性差。例如，脑的超声成像就极为受限；
　　因为声阻抗的差异过大，当探头与要探查的组织之间有气体时超声显像质量很差。例如，由于前方受到胃肠道气体的干扰，使得胰腺的成像非常困难，肺脏成像也是不可能的(除非是探查胸腔积液)；
　　即使没有骨骼或气体的干扰，超声的探查深度也是有限的，使得远离体表的结构成像困难，特别是肥胖病人；
　　操作者的手法十分重要。高超的技巧和丰富的经验对于获得高质量的图像和作出准确诊断是必要的。

超声成像的危险性

　　对于超声的安全性曾经有过争议。既然超声是能量的一种形式，那么就存在一个问题：“此种能量波会对我的组织产生何种影响？”有一些报道称一些接受了超出建议次数超声检查的产妇产出低体重儿。

　　可能的一些副作用：

　　热效应：局部组织吸收超声的能量并使组织的温度升高。
　　空化效应：溶解的气体因为局部的温度升高从溶质中释出。

　　但是，研究中尚未发现有证实了的副作用记录。

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