超声频率与轴向分辨率

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超声诊断需要图像清晰，即高分辨率。

超声图像分辨率主要包括空间分辨率、时间分辨率和对比度分辨率。

本文仅尝试对空间分辨率中的轴向分辨率进行简单阐述。

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空间分辨率——轴向、侧向、厚度

我们看待空间的视角是三维的，即一个有形物体可以从长（X轴）、宽（Y轴）、高（Z轴）进行度量。

超声探头发出的声束场也是三维立体的。通常将与声束平行的方向称为Axial（轴向），将探头宽度平面内与声束垂直的方向称为Lateral（侧向），将探头厚度平面内与声束垂直的方向称为Elevational（厚度）。

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脉冲长度

超声成像利用脉冲式发射的超声波（即成段的、间断不连续的超声波）进行成像，每段超声波为一个超声脉冲。

脉冲长度 = 脉冲周期数 × 波长

大多数脉冲由两个或三个周期组成。在脉冲周期数相同的情况下，频率越高，波长越短，脉冲长度越短；频率越低，波长越长，脉冲长度越长。

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脉冲长度与界面成像厚度

超声诊断仪主要靠反射界面产生的超声回波进行成像。

由于成像所用超声脉冲具有一定长度，一个厚度可忽略不计的反射界面处所产生的超声回波脉冲同样具有相同的长度，因此，厚度为 0 的反射界面在声像图上也会具有一定厚度，且厚度等于超声脉冲长度。

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轴向分辨率

轴向分辨率指的是在轴向上（平行于声束方向）可以分辨的两个反射体之间的最小距离。

当两个反射界面相距较远时，两个界面所产生的回波脉冲彼此间有一定距离，声像图上能够对此两个界面进行区分。

当两个反射界面的距离逐渐靠近时，两个界面所产生的回波脉冲的间距也越来越小。

当界面距离为脉冲宽度的1/2时，两个界面所产生的回波脉冲的间距为 0，两个脉冲合二为一整合成1个长度为2倍发射脉冲宽度的脉冲，超声系统无法区分这两个脉冲，此时声像图上无法区分这两个界面。

因此，轴向分辨率的极限等于发射脉冲长度的1/2。

下图为不同间距界面所产生回波脉冲的对比

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轴向分辨率与发射频率

1. 轴向分辨率的极限等于空间脉冲长度的一半，所以通过减少空间脉冲长度可以提高轴向分辨率；
2. 大多数脉冲由两个或三个周期组成，即可认为周期数为一固定值，而脉冲长度 = 脉冲周期数 × 波长，所以，通过减少发射超声的波长（即提高频率）可以减少空间脉冲长度。

所以提高超声的发射频率可以提高轴向分辨率。