第三章Ⅲ B 超基本结构分析能器系统虽然有较高的灵敏度,但频响带宽却窄,如曲线a所示。而垫衬匹配,但负载不匹配时,虽然带宽得到展宽,但系统灵敏度大大降低,且曲线起伏较大,如曲线ε所示。只有当换能器与垫衬、负载都匹配良好时,系统带宽和灵敏度才能得到兼顾。然而,实际上换能器与人体阻抗差别甚大,若人体直接作为换能器的负载介质,显然不能匹配,因而不能获得图3-84中曲线b所示的传输函数。为了实现换能器与人体的良好匹配,以往的措施是在换能器与人体接触面上设计了匹配层,当取匹配层厚度δ为 λ/4 奇数倍,且其声阻抗也满足时,换能器与负载匹配。进步研究表明,在换能器和负载之间采用适当厚度和特性阻抗的多层匹配层,可以在灵敏度下降不多的情况下,使系统带宽得到进步的展宽,这方法增加阻尼以求展宽频带有本质的不同,因而它有更佳的效果。多层匹配超声探头频响特性的这改善,使之在电脉冲激励下发射超声的频谱更为丰富,试验证明,当频率为3.5MHz的双层匹配超声探头接受电激励后,所发射的超声波的频带宽度可达7MHz(2~9MHz范围),远高于般探头约2MHz带宽的水平,也就是说,由于多层匹配的效果,使原为窄频发射的超声探头变为宽频带发射,从而使轴向分辨力大大得到改善。多层匹配层的设计,还可以使换能器与负载之间获得更佳的匹配,因而使探头的发射频率和接收灵敏度在定程度上得到提高。(二)动态滤波的意义不论是单层匹配超声探头还是采用多层匹配超声探头,其发射超声的频谱既非单,接 k频率也有定的范围(即带宽)。另方面,大量的研究和试验表明,组织的衰减不仅与皮探测介质的深度有关,还与超声波的频率有关,随着频率升高,介质对超声能量的衰减系效增大。因此,当所发射的超声波具有较宽的频带时,则所接收的回波中频率成分必然与距有关。在近场,回波频率成分主要集中在频带的,随着深度的增加,回波频率成分逐 f向频带的低端偏移,这是因为随着深度的增加,高频成分的衰减比低频成分的衰减要大。 i探测深度较大的,高频成分甚至不能到达介质的深部便已经全部被吸收了。以3.5MHz∶频探头为例,所接收的回波频率成分在全探测深度的分布范围如图3-85所示。图中,Ⅱ有诊断价值回波频率成分所占范围,必须保留Ⅲ区为人体介质吸收衰减所占频率围,I区为近场低频回声区,过强的低频分量占有,不仅对近场的回声灰度显示没有多大必要,还将严重影响近场的分辨力,因此要考虑滤除。为了获得全探测深度内分辨力的回声图像,希望所接收回声仅选择在体表部分具良好分辨力的高频分量以及容易到达体内深部的低频分量,动态滤波器就是用来自动选择以上具有诊断价值的频率分量,并滤除体表低频为主的强回声信号和深部以高频为主的干扰的个频率选择器。由于动态滤波器的设置,可以容易地获得体表部分血管系统和深部脏器良好分辨力的优质图像。(三)DF 电路和DF 电压发生器 DF 是英文 dynamic filter(动态滤波)的缩写。顾名思义。DF 电路就是个选频网络,它与般选频网络的不同之处,则是其滤波频率不是固定的,而是随图385 超声探测回声频域分布示意图。
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