兽用B超机超声成像的基本原理
超声检查是使用高频声波来生成图像。由于超声检查相对安全且无创,因此已成为兽医学中有用的诊断工具。兽医技术人员,尤其是那些希望学习如何进行超声检查的兽医技术人员,应该对超声检查有基本的了解:声波是如何产生并与组织相互作用的,可以获得哪些类型的图像,如何获得最佳图像,以及如何识别常见的工件。
超声检查补充了其他成像方式,例如放射线照相术,并允许进行更明确的诊断测试(例如活检、细针抽吸)。然而,超声检查受限于它依赖于用户的事实。2,3这意味着所获得图像的质量及其准确解释取决于超声医师的经验和知识。
兽用B超机如何成像
关于如何生成超声波和形成图像,需要了解两个基本原理。第一个是压电效应,它解释了超声波是如何从换能器中的陶瓷晶体产生的。电流通过电缆到达换能器并施加到晶体上,使它们变形和振动。这种振动产生超声波束。产生的超声波的频率由换能器中的晶体预先确定。
第二个关键原理是脉冲回波原理,它解释了图像是如何生成的。5超声波是以脉冲形式产生的,而不是连续产生的,因为产生和接收声波的晶体是同一种,它们不能同时进行。在脉冲之间的时间内,超声波束进入患者并被反弹或反射回换能器。这些反射的声波或回声使换能器中的晶体再次变形并产生电信号,然后将其转换为显示在监视器上的图像。换能器通常仅在 1% 的时间内发射超声波;其余时间用于接收返回的回波。

超声波与组织的相互作用
换能器产生的超声波以多种方式与不同组织相互作用,可能有助于或阻碍图像形成。衰减和折射是组织相互作用的两种主要类型。
衰减
是超声波束在穿过组织时逐渐减弱。衰减可能由声波的反射、散射或吸收引起,并通过使用特定控件进行补偿,如下所述:
反射——当超声波被反射回换能器以生成图像时发生。被反射的超声波束部分由相邻结构之间的声阻抗差决定。声阻抗是组织密度和通过它的声波速度的乘积;因此,组织越密,声阻抗就越大。空气、骨骼和软组织之间在密度和声速方面的巨大差异会产生相应的巨大声阻抗差异,导致几乎所有的声波都在软组织-骨骼和软组织-空气界面反射。另一方面,由于软组织结构之间的声阻抗差异很小,因此从这些区域反射到换能器的回声相对较少。
散射——指超声波在与小的、粗糙或不均匀的结构相互作用时的重定向。这种组织相互作用发生在器官的实质中,在那里声阻抗几乎没有差异,并负责产生监视器上看到的器官的纹理。更高频率的换能器会增加散射,从而提供更好的细节或分辨率。
吸收——当超声波束的能量转化为热量时发生。当光束穿过组织时,这发生在分子水平。
折射——当超声波束以斜角撞击结构时发生。组织密度的变化会导致速度的变化,而这种速度的变化会导致光束弯曲或折射。这种类型的组织相互作用也会导致需要超声医师识别的伪影。
兽用B超机的几种显示模式

兽用B超机超声检查产生的信息可以以多种方式显示,称为模式。用于显示的模式取决于所用超声设备的类型、要获得的信息以及被检查的器官。
A(幅度)模式
在 A 模式下,返回的回波在监视器上显示为源自单个垂直或水平基线的尖峰。5回波的深度由轴上尖峰的位置决定,监视器的顶部或左侧最表面,底部或右侧更远。尖峰的高度与回波的幅度相关。除了眼科以外,此模式不经常使用。
B(亮度)模式
在 B 模式下,回波由构成二维图像基础的线上的点表示。每个点的亮度表示回波的幅度。其相对于换能器的位置沿监视器的垂直轴显示,监视器的顶部代表换能器。回波沿轴的位置取决于超声波从换能器传输并反射回来所需的时间。近场(靠近换能器)结构产生的回声比来自远场(离换能器更远)的回声花费的时间更少,因为它们传播的距离更短。
实时 B 模式超声检查允许使用多条 B 模式线生成完整的二维横截面图像。在实时 B 模式下,换能器每秒多次将超声波束扫过患者。随着超声波束的每次通过,监视器上都会生成多条线点,从而生成完整的图像。这些 B 模式线保留在监视器上,直到下一次超声波束扫描。由于每秒执行多次光束扫描,因此会生成移动、不断变化的“实时”图像。这是兽医实践中最常用的模式。

M(运动)模式
M 模式用于超声心动图,允许超声医师测量心脏以评估心脏功能和心腔大小。M 模式使用单条 B 模式线,回波的幅度由显示点的亮度表示。不同之处在于,从那条线获得的信息会不断地扫过监视器,因此被调查的身体部位的运动会沿水平轴显示。
图像优化
为了获得高质量的图像,超声医师必须知道要使用的换能器的类型和尺寸以及如何使用可用的超声控件。有许多换能器或探头可供选择,选择合适的换能器或探头取决于要成像的结构的位置和患者的体型。
换能器
根据晶体的排列(阵列)和监视器上产生的成像场的形状,传感器首先分为线性或扇形。在线性换能器中,晶体定向成一条直线,产生一个矩形图像,其中近场和远场都很宽。线性传感器为近场结构提供卓越的分辨率,因此常用于马的繁殖和肌腱检查。
扇形换能器包含晶体的曲线阵列,可产生具有窄近场和更宽远场的扇形或饼形图像,这有助于对更深的结构进行成像。这些换能器的表面具有圆形或凸面曲线,被认为是常见的多用途换能器。它们通常占地面积小,因此可用于小动物和进行心脏检查。相控阵换能器具有以金字塔形状堆叠的晶体。这使得它们很小但能够产生扇形场。
扇形换能器可以根据它们是机械地还是电子地扫过患者的超声波束来进一步分类。机械扇形扫描仪通过振荡或旋转换能器中的一个或多个晶体来工作。这些换能器容易因运动部件而磨损,并且由于其他换能器变得更加经济,机械扇形扫描仪现在不太受欢迎。电子扇形扫描仪通过在精确时间发射多个晶体来使超声波束穿过患者。这些换能器有多种配置,具体取决于晶体的排列方式。
为了获得最佳分辨率,建议使用能够穿透到所需深度的最高频率传感器。一般来说,大型犬需要 3.5-MHz 探头,中型犬需要 5.0-MHz 探头,小型犬和猫需要 7.5-10-MHz 探头,具体取决于进行的研究类型。
单元控制
在检查过程中,超声医师必须知道如何操作超声设备上的控件以获得有用的图像。超声波机器带有各种控制来改变图像,但这里只讨论几个主要的。
改变换能器产生的超声波束强度的控制通常称为功率控制。然而,不同的制造商对相同的控制(例如,强度控制、输出控制)的名称可能略有不同,因此了解每个单元的特定术语很重要。功率控制改变传递到压电晶体的电压量,从而改变超声波束和返回回波的强度。为了在不产生不需要的伪影的情况下增强回声的信号,建议将功率设置得尽可能低,并调整回声的放大率。这可以通过调整增益或时间增益补偿控制来完成。
所述增益控制均匀地改变所述显示器中的所有回波不论其位置的亮度。的时间增益补偿控制允许超声医师调整不同深度的回波的放大。此控件通常显示为一列滑块或旋钮。每个滑块与监视器上的特定部分相关,第一个滑块改变最表面的回声,每个连续的滑块控制更深或更远的回声。时间增益补偿控件通常从左上角到右下角对角排列,目的是生成强度均匀的图像。前几个滑块向左推以抑制从近场返回的可能导致混响伪影的强回声;剩余的滑块逐渐向右推,以补偿超声波束在进入更深组织时的逐渐衰减。
深度控制允许声谱仪操作员来控制图像显示的深度。可能需要更改深度控制以将感兴趣的结构放置在监视器的中间以优化其可视化。如果深度控件设置得太深,生成的图像将很小并且靠近屏幕顶部。浅设置会放大感兴趣的结构,可能会扩大到在监视器上不再可见的程度。

对超声检查(包括超声是什么、如何产生以及如何生成图像)有深入了解的兽医技术人员可以更有效地教育客户和兽医保健团队的其他成员,并最终提高护理质量. 技术人员也可能希望扩展超声检查的基本知识,作为他们自己教育和培训的一部分,以提高他们的能力和责任。正如超声检查现在由人类医学技术人员进行一样,这种成像技术很可能有朝一日成为兽医技术人员的常用技能,从而为兽医提供更多时间来解释图像和治疗患者。