关于声成像介绍

[拼音]：shengchengxiang

[外文]：acoustical imaging

利用声波照射物体来得到物体可见图像的技术。因为声波是肉眼看不见的，所以声成像技术与光成像技术相比，必须多一个把不可见的声像化为可见像的步骤。声成像技术有以下特点：

（1）由于声波能够在许多光学不透明的材料中传播，所以声成像有能够显示不透光物体内部结构的能力；

（2）成像声反映的是物体内声学性质的差异，所以，即使在能够得到同一物体的光学像和声学像时，两种像也不尽相同，可以相互补充而提供对物体结构更全面的认识。

按照声成像所用的效应，声成像的方法主要有以下三种：

（1）利用声场的基本参量，如声压、质点位移和媒质的密度变化等，通过小型换能器的扫描或换能器阵、超声声电管及激光束衍射等来获得声场分布图像；

（2）利用声波在媒质中产生的声辐射压力，使自由液面出现与声强分布相应的隆起，或使在流体中的悬浮小盘按声压分布而定向排列；

（3）利用强度足够的声波在液体中传播时产生的次级效应，如热效应、化学效应及声致发光等，可用热电偶、热塑膜、照相底片或浸在碘溶液中的淀粉板等来记录声像。

根据声成像所采用的技术，又可分为透过法和反射法。具体的又有切面扫描成像、超声显微镜、光声显微镜（见光声效应）及声全息等方法。

早期的声成像技术，主要使用均匀、连续的平面超声波，使其透过待观测的物体后就可在选定的成像面上得到各处大小不同的声强分布，即所谓声像，然后再使这种声强分布转化成亮暗分布的可见像。由于使用了连续波和透过方法，所以在声成像面上每一点处的声强大小，是先后透过物体各部分的声波叠加的结果，图像必然不够清晰。为了克服早期成像方法的这个缺陷，出现了采用脉冲超声束扫描的切面成像技术。它的发展颇为迅速，已在工业检测和医学诊断等方面得到广泛应用。

当超声探头向待测物体发出一个超声脉冲声束后，由于物体内部各处声学特性(声速、声阻抗、声吸收等)的不同，探头将在不同时刻先后接收到相应于来自物体内不同深度的一系列强弱不同的反射回波。若用示波器光点在荧光屏上的垂直距离表示这一系列反射回波到达探头的时间，它将反映声束前进道路上遇到的各个反射体在物体内的深度。再用反射回波的强弱来控制光点的辉度，那么这一系列反射回波在荧光屏上形成的有亮度分布的一条垂线，就反映了沿声束方向上物体不同深处的声学性质。如果探头沿物体作一直线移动，荧光屏上就显示出物体中声束扫查的切面像。这就是常用的辉度调制型切面扫描成像技术，或简称为B扫成像技术。

在医学诊断应用中，常还使探头在作直线扫查时，同时再在扫查切面内作一小角度的摆动，这能使声束与待扫查的略有凹凸的人体表面尽量保持垂直，以增强回波幅度，避免回波信号的遗漏，使像的畸变得到改善。此外，如果探头作扇形或圆周扫查，示波器同时也用扇形或圆周同步扫描显示，这时就能得到物体的一个扇形或圆周环视的切面声像，以适应于人体特殊部位的诊断需要。

C 型成像是另一种有用的切面成像。让探头和同步显示都采用与电视扫描方式相似的“Z”形扫描，并使探头只接收某一时刻反射回的声脉冲，而光点辉度仍用回波幅度控制。这样就得到了物体内垂直于声束的某一横切面的声像。这就是C型成像。

然而，要实时地得到一个运动物体的切面声像，就必须提高扫查速度。已有的旋转探头 B型快速声扫查成像技术和更进步的多探头阵列式声成像技术，都可以得到类似于电视图像那样连续直观的瞬时切面声像，可以观察如心脏、胎儿等的运动情况。

多探头阵列技术中，探头可以布成面阵，也可以是线阵。目前最常用的是线阵探头，即由多个换能器片排列成一直线，用电子开关技术使这些换能晶片依次通断，就可不必移动换能器而得到实时的B扫查声像了。同理，用面阵就可不需机械扫描而直接显示实时的 C扫声像。下面照片是用B型线阵超声诊断仪所摄得的肝声像图。

多探头阵列声成像技术，还为采用各种信息处理带来方便。例如：采用相控技术，就可以获得声束的所谓电子扫描；采用可变孔径和电子动态聚焦技术，可以在整个探测深度上减小声束宽度，提高声成像的横向分辨能力；采用灰阶显示可以提高图像的对比度；利用计算机技术可以抑制假信号，使声像图更为清晰，甚至还进行了把两套二维成像合成一个三维立体像的尝试。

声成像技术的最新发展尚有下述两个方面。第一，近年来发展的超声显微镜和光声显微镜都采用了极短的波长，从而可达到与光波成像可比拟的分辨率。第二，光全息成像技术的成功，促进了声全息这一新成像方法的研究。

参考书目

1. A.F.Metherell， ed.，Acoustical Imaging， Vol.8，Plenum Press， New York，1980.
2. K.Y.Wang， ed.，Acoustical Imaging，Vol.9，PlenumPress， New York，1980.
3. 郭万学等编著：《超声诊断学》，科学出版社，北京，1978。
4. 希尔德布兰德、布伦登著，韦宝锷译:《声全息导论》，科学出版社，北京，1978。(B. H. Hildebrand and B.B.Brenden，An Introduction to Acoustical Holography， Plenum Press， New York，1972.)