评价B 超诊断图像质量的指标综述
[摘要] 医学超声诊断仪在临床上用于疾患和计划生育已得到了肯定，并广泛应用。正因为如此，它的图像质量问题涉及到人类的生命健康及生命繁衍。如何提高图像质量，尽可能获取真实丰富的人体信息，便成为该领域内科学研究和技术攻关的焦点。而影响图像质量的指标就是其中至关重要的环节。本文对这些技术参数进行了分析和描述。
[关键词] B 超 伪像 图像质量 分辨率 探测深度 盲区
1 B 超
B 超成像的基本原理就是：向人体发射一组超声波, 按一定的方向进行扫描。根据监测其回声的延迟时间, 强弱就可以判断脏器的距离及性质。经过电子电路和计算机的处理, 形成了我们今天的B 超图像。B 超的关键部件就是我们所说的超声探头 (probe),其内部有一组超声换能器, 是由一组具有压电效应的特殊晶体制成。这种压电晶体具有特殊的性质, 就是在晶体特定方向上加上电压, 晶体会发生形变, 反过来当晶体发生形变时, 对应方向上就会产生电压, 实现了电信号与超声波的转换。
2. 伪像
B 超成像过程中形成的伪像包括混响伪像，声像图伪像，镜面伪像（mirror artifacts），旁瓣伪像，切片厚度伪像等。
2.1 混响伪像：是指超声垂直照射到平整的界面如胸壁、腹壁上，超声波在探头和界面之间来回反射，所引起的多次反射。混响的形态呈等距离多条回声，回声强度依深度递减。
2.2声像图伪像：是指超声显示的断层图像与其相应的客观的解剖断面之间存在的差异。
2.3镜面伪像（mirror artifacts）：遇到深部的界面，即声阻抗差异较大的平整大界面时，在近侧的结构同时在图像的该界面另一侧出现的伪像。
当肋缘下向上扫查右肝和横膈时，声束遇到膈-肺界面而发生全反射和镜面伪像。膈下出现肝实质回声（实象），膈上也出现对称性的肝实质回声（虚象或伪像）。如肝内肿瘤或囊肿回声（实象）在膈上对称部位也会出现一个相应的肿瘤或囊肿回声。（虚象或伪像）。
2.4旁瓣伪像：旁瓣产生较大的旁瓣回声和主瓣回声相互重叠所形成的伪像，遇到强反射界面时，旁瓣回声能产生重影和虚影所致。常出现在液性暗区内。如女性膀胱后壁因子宫前突，在其两侧呈现“纱状披肩”图形；扩大的左房会出现旁瓣的伪像；在胆囊或膀胱中结石强回声两侧呈现的“狗耳”（dog ear）样或“披纱”样图像。
2.5切片厚度伪像：声束切片厚度指线阵、凸阵和相控阵换能器在垂直于扫描平面方向上的厚度。切片越薄，图像越清析，反之会导致图像压缩，产生伪像。
3 盲区
盲区是指B 超设备可以识别的最近回波目标深度。盲区小则有利于检查出接近体表的病灶，这一性能主要取决于放大器的特性。此外减少进入放大器的发射脉冲幅度和调节放大器时间常数，也会影响盲区大小。但是，对加有水囊的换能器探测，其盲区无意义。 4 探测深度
B 超设备在图像正常允许的最大灵敏度和亮度条件下所观察到回波目标的最大深度称为探测深度。该值越大，越能在生物体内更大范围进行检查。但是，影响这一性能的因素有以
下几种原因：
4．1 换能器灵敏度
换能器在发射和接收超声波过程中，实现了电→声和声→电转换效能。灵敏度越高，探测深度越大。灵敏度主要取决于晶片的机电性能和换能器声、电匹配层的匹配状况。
4．2 发射功率
提高换能器辐射的声功率可提高探测深度。但是提高声功率要增大电路的发射电压。这不仅给整机设计带来困难，而且必须限制声功率在安全剂量阈值内，其技术指标常用声强来表示，即声强应不大于10 mW/cm2。
4．3 接收放大器增益
提高接收放大器增益可提高探测深度。但是放大器增益的提高，在放大回波弱信号的同时，也放大了系统噪声信号，从而使有用信号淹没在噪声中，故增益要适中。
4．4 工作频率
生物体内组织的声衰减系数与频率成线性关系。频率越低，波长越长，其幅度衰减越小，则探测深度越大， 但分辨率变差了。相反，频率越高，探测深度越小，但分辨率变好了。为了提高整机的工作性能，一般采取动态频率扫描和动态跟踪滤波技术，是高分辨率和探测深度得以兼顾应用。尽管如此，为了满足临床的需要，仍需要设计不同的换能器来诊断生物体的不同部位。
5 轴向分辨力（ 纵向分辨力 ）
轴向分辨力是指沿声束轴线方向，在B 超图像显示中能够分辨两个回波目标的最小距离。该值越小，声像图上纵向界面的层理越清晰。对于连续超声波，可达到理论的分辨率等于半个波长。因此，频率越高，分辨率越好。由于生物组织界面并不是完全相同的靶点，所以实际不可能达到理论分辨率的数值，而是相当于 2～3个波长数值。在超声脉冲回波系统，轴向分辨力与超声脉冲的有效脉宽（持续时间）有关。脉冲越窄，轴向分辨力越好，为了提高这一特性，目前换能器普遍采用多层最佳阻抗匹配技术，同时在改善这一特性中，为了保证脉冲前沿陡峭，在接收放大器中各厂家都采用了最好的动态跟踪滤波器。
6 侧向分辨力（横向分辨力）
侧向分辨力指在超声束的扫查平面内，垂直于声束轴线的方向上能够区分两个回波目标的最小距离。该值越小，声像图横向界面的层理越清晰。其影响因素包括：
6．1 声束宽度
声束越窄，侧向分辨力越好。而声束宽度与晶片直径和工作频率有关。但是换能器尺寸不可能做得很大，频率不能无限高。因此设计者采取了透镜、可变孔径技术，在设计中应用分段动态聚焦和连续动态聚焦，从而提高了侧向分辨力。
6．2 系统动态范围
在换能器产生的有方向性声场内，声压（或声强）并不是均匀分布的。一般有这样的规律，随着增益的升降声束宽度相应地变宽和变窄，而目标回波声像的横向尺寸也相应地拉长和缩短。
6．3 显示器亮度和媒质衰减系数
显示器亮度和媒质衰减系数等都会影响侧向分辨力，所以在测量侧向分辨力时，一定要将设备的增益和亮度调到最佳状况。
7 几何位置示值误差
几何位置示值误差是指B 超设备显示和测量实际目标尺寸和距离的准确度。在实际应用中主要测量纵向几何位置示值误差和横向几何位置示值误差。这个技术参数指测量生物体内病灶尺寸的准确度，涉及到诊断与治疗的一致性。影响这一准确度的因素为声速设定和扫描规律形式有关，扇形图像的均匀性比平面线阵扫描几何位置准确度差些。
对比度分辨力指在图像上能够检测出
8 声束切片厚度
声束切片厚度指线阵、凸阵和相控阵换能器在垂直于扫描平面方向上的厚度。切片越薄，图像越清析，反之会导致图像压缩，产生伪像。切片厚度取决于晶片短轴方向的尺寸和固有频率。解决方法：通常在晶片前加装聚焦声透镜和在整机中采用聚焦技术。
9 对比度分辨力
是回波幅度的最小差别。对比度分辨力越好，图像的层次感越强，细节信息越丰富，图像越细腻柔和。影响这一因素的原因主要取决于声信号的频宽和显示电路的灰阶。
中国计量科学研究院、中国科学院声学研究所根据世界各国超声技术的发展和超声诊断技术参数的状况，1998 年重新修改制定了我国《医用超声诊断仪超声源》检定规程JJG639—1998， 并已于 1999 年 3月1日实施。为了实现机器性能评价的可比性，新规程将被检仪器划分为 A 、B 、C 、D 四档分别评价，即彩超为A 档；多探头、多种扫描方式、带 M 型功能和多普勒技术的高档黑白 B 超为 B 档；有数字扫描变换器（DSC ）、冻结和电子游标测距功能的便携式及某些带推车B 超为C 档；无 DSC 功能的最简单B 超为D 档。再将这四档仪器按扫描方式和工作频率的不同加以区分，从而制定了不同档次超声设备的技术指标，用于评估超声设备图像质量的好坏和量值阈限的高低。
[参考文献]
[1] 蒋日平. 对大型医用设备管理现状的分析与思考[J],中国卫生资源.2003(12):31-32.
[2] 雷海潮，胡善联. 大型医用设备配置的预测[J],卫生经济研究.1992(12):15-18.
[3] 赵广宇，李捷玮，刘吉祥. 我国大型医用设备配置现状及利用评价方法简介[J],医疗卫生设备.2003（12):41-43.
[4] 雷海潮, 制定大型医用设备配置区域配置规划的方法学探讨[J],中国卫生事业管理.2000(2):74-77.
评价B 超诊断图像质量的指标综述
[摘要] 医学超声诊断仪在临床上用于疾患和计划生育已得到了肯定，并广泛应用。正因为如此，它的图像质量问题涉及到人类的生命健康及生命繁衍。如何提高图像质量，尽可能获取真实丰富的人体信息，便成为该领域内科学研究和技术攻关的焦点。而影响图像质量的指标就是其中至关重要的环节。本文对这些技术参数进行了分析和描述。
[关键词] B 超 伪像 图像质量 分辨率 探测深度 盲区
1 B 超
B 超成像的基本原理就是：向人体发射一组超声波, 按一定的方向进行扫描。根据监测其回声的延迟时间, 强弱就可以判断脏器的距离及性质。经过电子电路和计算机的处理, 形成了我们今天的B 超图像。B 超的关键部件就是我们所说的超声探头 (probe),其内部有一组超声换能器, 是由一组具有压电效应的特殊晶体制成。这种压电晶体具有特殊的性质, 就是在晶体特定方向上加上电压, 晶体会发生形变, 反过来当晶体发生形变时, 对应方向上就会产生电压, 实现了电信号与超声波的转换。
2. 伪像
B 超成像过程中形成的伪像包括混响伪像，声像图伪像，镜面伪像（mirror artifacts），旁瓣伪像，切片厚度伪像等。
2.1 混响伪像：是指超声垂直照射到平整的界面如胸壁、腹壁上，超声波在探头和界面之间来回反射，所引起的多次反射。混响的形态呈等距离多条回声，回声强度依深度递减。
2.2声像图伪像：是指超声显示的断层图像与其相应的客观的解剖断面之间存在的差异。
2.3镜面伪像（mirror artifacts）：遇到深部的界面，即声阻抗差异较大的平整大界面时，在近侧的结构同时在图像的该界面另一侧出现的伪像。
当肋缘下向上扫查右肝和横膈时，声束遇到膈-肺界面而发生全反射和镜面伪像。膈下出现肝实质回声（实象），膈上也出现对称性的肝实质回声（虚象或伪像）。如肝内肿瘤或囊肿回声（实象）在膈上对称部位也会出现一个相应的肿瘤或囊肿回声。（虚象或伪像）。
2.4旁瓣伪像：旁瓣产生较大的旁瓣回声和主瓣回声相互重叠所形成的伪像，遇到强反射界面时，旁瓣回声能产生重影和虚影所致。常出现在液性暗区内。如女性膀胱后壁因子宫前突，在其两侧呈现“纱状披肩”图形；扩大的左房会出现旁瓣的伪像；在胆囊或膀胱中结石强回声两侧呈现的“狗耳”（dog ear）样或“披纱”样图像。
2.5切片厚度伪像：声束切片厚度指线阵、凸阵和相控阵换能器在垂直于扫描平面方向上的厚度。切片越薄，图像越清析，反之会导致图像压缩，产生伪像。
3 盲区
盲区是指B 超设备可以识别的最近回波目标深度。盲区小则有利于检查出接近体表的病灶，这一性能主要取决于放大器的特性。此外减少进入放大器的发射脉冲幅度和调节放大器时间常数，也会影响盲区大小。但是，对加有水囊的换能器探测，其盲区无意义。 4 探测深度
B 超设备在图像正常允许的最大灵敏度和亮度条件下所观察到回波目标的最大深度称为探测深度。该值越大，越能在生物体内更大范围进行检查。但是，影响这一性能的因素有以
下几种原因：
4．1 换能器灵敏度
换能器在发射和接收超声波过程中，实现了电→声和声→电转换效能。灵敏度越高，探测深度越大。灵敏度主要取决于晶片的机电性能和换能器声、电匹配层的匹配状况。
4．2 发射功率
提高换能器辐射的声功率可提高探测深度。但是提高声功率要增大电路的发射电压。这不仅给整机设计带来困难，而且必须限制声功率在安全剂量阈值内，其技术指标常用声强来表示，即声强应不大于10 mW/cm2。
4．3 接收放大器增益
提高接收放大器增益可提高探测深度。但是放大器增益的提高，在放大回波弱信号的同时，也放大了系统噪声信号，从而使有用信号淹没在噪声中，故增益要适中。
4．4 工作频率
生物体内组织的声衰减系数与频率成线性关系。频率越低，波长越长，其幅度衰减越小，则探测深度越大， 但分辨率变差了。相反，频率越高，探测深度越小，但分辨率变好了。为了提高整机的工作性能，一般采取动态频率扫描和动态跟踪滤波技术，是高分辨率和探测深度得以兼顾应用。尽管如此，为了满足临床的需要，仍需要设计不同的换能器来诊断生物体的不同部位。
5 轴向分辨力（ 纵向分辨力 ）
轴向分辨力是指沿声束轴线方向，在B 超图像显示中能够分辨两个回波目标的最小距离。该值越小，声像图上纵向界面的层理越清晰。对于连续超声波，可达到理论的分辨率等于半个波长。因此，频率越高，分辨率越好。由于生物组织界面并不是完全相同的靶点，所以实际不可能达到理论分辨率的数值，而是相当于 2～3个波长数值。在超声脉冲回波系统，轴向分辨力与超声脉冲的有效脉宽（持续时间）有关。脉冲越窄，轴向分辨力越好，为了提高这一特性，目前换能器普遍采用多层最佳阻抗匹配技术，同时在改善这一特性中，为了保证脉冲前沿陡峭，在接收放大器中各厂家都采用了最好的动态跟踪滤波器。
6 侧向分辨力（横向分辨力）
侧向分辨力指在超声束的扫查平面内，垂直于声束轴线的方向上能够区分两个回波目标的最小距离。该值越小，声像图横向界面的层理越清晰。其影响因素包括：
6．1 声束宽度
声束越窄，侧向分辨力越好。而声束宽度与晶片直径和工作频率有关。但是换能器尺寸不可能做得很大，频率不能无限高。因此设计者采取了透镜、可变孔径技术，在设计中应用分段动态聚焦和连续动态聚焦，从而提高了侧向分辨力。
6．2 系统动态范围
在换能器产生的有方向性声场内，声压（或声强）并不是均匀分布的。一般有这样的规律，随着增益的升降声束宽度相应地变宽和变窄，而目标回波声像的横向尺寸也相应地拉长和缩短。
6．3 显示器亮度和媒质衰减系数
显示器亮度和媒质衰减系数等都会影响侧向分辨力，所以在测量侧向分辨力时，一定要将设备的增益和亮度调到最佳状况。
7 几何位置示值误差
几何位置示值误差是指B 超设备显示和测量实际目标尺寸和距离的准确度。在实际应用中主要测量纵向几何位置示值误差和横向几何位置示值误差。这个技术参数指测量生物体内病灶尺寸的准确度，涉及到诊断与治疗的一致性。影响这一准确度的因素为声速设定和扫描规律形式有关，扇形图像的均匀性比平面线阵扫描几何位置准确度差些。
对比度分辨力指在图像上能够检测出
8 声束切片厚度
声束切片厚度指线阵、凸阵和相控阵换能器在垂直于扫描平面方向上的厚度。切片越薄，图像越清析，反之会导致图像压缩，产生伪像。切片厚度取决于晶片短轴方向的尺寸和固有频率。解决方法：通常在晶片前加装聚焦声透镜和在整机中采用聚焦技术。
9 对比度分辨力
是回波幅度的最小差别。对比度分辨力越好，图像的层次感越强，细节信息越丰富，图像越细腻柔和。影响这一因素的原因主要取决于声信号的频宽和显示电路的灰阶。
中国计量科学研究院、中国科学院声学研究所根据世界各国超声技术的发展和超声诊断技术参数的状况，1998 年重新修改制定了我国《医用超声诊断仪超声源》检定规程JJG639—1998， 并已于 1999 年 3月1日实施。为了实现机器性能评价的可比性，新规程将被检仪器划分为 A 、B 、C 、D 四档分别评价，即彩超为A 档；多探头、多种扫描方式、带 M 型功能和多普勒技术的高档黑白 B 超为 B 档；有数字扫描变换器（DSC ）、冻结和电子游标测距功能的便携式及某些带推车B 超为C 档；无 DSC 功能的最简单B 超为D 档。再将这四档仪器按扫描方式和工作频率的不同加以区分，从而制定了不同档次超声设备的技术指标，用于评估超声设备图像质量的好坏和量值阈限的高低。
[参考文献]
[1] 蒋日平. 对大型医用设备管理现状的分析与思考[J],中国卫生资源.2003(12):31-32.
[2] 雷海潮，胡善联. 大型医用设备配置的预测[J],卫生经济研究.1992(12):15-18.
[3] 赵广宇，李捷玮，刘吉祥. 我国大型医用设备配置现状及利用评价方法简介[J],医疗卫生设备.2003（12):41-43.
[4] 雷海潮, 制定大型医用设备配置区域配置规划的方法学探讨[J],中国卫生事业管理.2000(2):74-77.