9. 灰阶图谱
较新的超声仪器上都有各种各样的灰阶图谱，这些后处理曲线可以极大地改变图像的外观。一般来说，腹部成像时首选显示更多灰色的灰阶图谱，超声心动图时选择对比度高的灰阶图谱。通常灰阶图谱可以进行预设。图1-17显示不同灰阶设置的效果。
彩色灰阶图谱：许多超声仪器能够对灰度图像进行着色。虽然不常用，但彩色灰阶图谱应用于灰度图像会增加病变的显著性。图1-18显示各种彩色灰阶图谱。
图1-17 灰阶图谱。通过选择各种灰阶图谱（后处理曲线）改变超声图像的显示。一般来说，腹部成像时首选显示更多灰色的灰阶图谱，心脏和肌肉骨骼成像时选择对比度高的灰阶图谱。灰阶图谱可以进行预设。A：非常高对比度的灰阶图谱。B：高对比度的灰阶图谱。C：中等对比度灰阶图谱。D：低对比度的灰阶图谱。
图1-18 彩色灰阶图谱。彩色灰阶图谱可以增强正常的解剖结构或病变的显著性。A：橙色；B：紫罗兰；C：绿色；D：黄色。
10. 图像显示模式
超声信号显示有三种模式，其中两种在兽医学临床应用中更常用（图1-19）。
（1）A型（幅度模式）
A型（幅度模式）最不常用的图像显示模式，眼科检查和其他需要精确长度或深度测量时可以应用，如动物背部脂肪厚度的测定。A模式是三种模式中最简单的一种。回声幅度显示为垂直于基线的波峰（图1-19A）。探头位于基线的前端。深度由从基线的前端到后端的进展来表示。因此，波峰沿基线的距离代表了回声的深度。基线以上的波峰高度表示回声的振幅。在专用A型超声仪器（如眼科超声仪）中，基线可以水平显示，传感器的位置在基线的最左边，深度沿着基线向右增加。
（2）B型（辉度调制模式）
B型（辉度调制模式）将回声显示为光点，光点的亮度或灰度与回声的振幅成正比，光点位置代表沿探头声束轴方向的回声深度（图1-19 B），B型图像由多个压电晶片产生，探头位于屏幕上部，随深度增加图像向屏幕底部显示。
（3）M型
在B型超声的基础上采用M型超声形成超声心动图用于心脏评估。在B型超声图像上沿轴向方向设置一条取样线或光标即可形成M型超声图像，纵轴代表深度，横轴代表时间（图1-19 C）。探头在图像的上部。取样线处光点的亮度（灰度）与回波振幅成正比，显示在视频监视器或记录在条形图上。光点随时间的变化而移动（反射界面与探头的距离变化）。M型超声回波跟踪用于精确的心腔和心壁测量，以及瓣膜或心壁运动与心动周期时间相关的定量评估。
（4）实时B超模式
实时B超模式超声仪显示解剖横断面的移动灰度图像。这是通过每秒钟薄而聚焦的超声波束扫描过患者的三角形、线形或弧形扫描区的次数（称为帧率）来实现的。如前所述，扫描区由许多单个B型扫描线组成。声波脉冲的发送和接收回声沿着扫描区每条B型扫描线依次进行，直到形成完整的扇形图像。在下一次声波脉冲扫描之前，每条扫描线都显示在监视器上。发生故障的探头可以显著地说明图像是如何由一系列单独的扫描线组成的（图1-20）。狭窄的光束可以形成只有几毫米厚的断层横断面图像。机械或电子探头的光束穿过扫描区的帧率（图像更新时间）取决于所显示的深度。为了显示更深的深度，帧率必须较慢，因为需要更多的时间让回声返回到探头。通过改变探头方向，可以获得机体的矢状面、横断面、冠状面和斜面图像。目前，多数实时B型超声仪都配置有各种线阵或凸阵探头。
图1-20 扫描线。 A：探头出现故障，在超声波束通过扇形扫描区时，只显示一条扫描线。这说明了在每次声束扫描时需要多条扫描线来形成完整的扇形图像。B：这个故障探头的图像清楚地说明了扫描线集合如何形成完整图像。
11. 探头类型
基本上，目前所有的诊断超声仪器都使用由多个压电元件（多达几百个）组成的，称为阵列（图1-21 B-E)。由复合的电子元件形成图像（光束控制）的探头被称为电子探头。阵列的排列方式确定了电子探头的类型、应用以及显示器上图像的外观。电子阵列探头与旧的机械探头形成了鲜明的对比，在旧的机械探头中，单个压电晶体被振荡来形成图像。图1-22为小动物超声诊断中常用的探头类型。
实时扇形扫描探头产生的图像在显示器上呈扇形或三角形视野（图1-21、A、B、D、E）。扇形图像也被成为为饼状、楔形或扇形。扇形角通常为90度，但用户可以为特定目的选择更窄或更宽的角度（图1-23）。较宽的扇形角增加了腹部扫描的视野宽度，但是降低帧率。当期望的观察区域很小或需要增加帧率时，较窄的视野是有利的，例如高心率的患者的心脏成像。扇区扫描探头形成的图像是发散的，因此在更大的图像深度下提供了更宽的视野，主要的缺点是近场的前几厘米图像是由扇形的微小尖端组成的，这使得近场成像非常困难。此外，与线性或大凸阵探头相比，扇形（微凸阵）扫描探头形成的图像具有近场可见性有限的缺点。扇形扫描探头对于评估更深的结构和其他结构特别有用，如心脏，其声窗被限制在狭窄的肋间隙。
图1-21 实时探头的类型。A：机械扇形探头（旋转头式），B：相位阵扇形探头，C：线阵探头，D：大凸阵探头，E：微凸阵（小曲线阵列）扇形探头。
图1-22 小动物超声诊断中常用的探头。A：相控阵探头，B：微凸阵探头，C：大凸阵探头，D：线阵探头，E：术中线阵探头。
图1-23 扇形角。 A：微凸探头的扇形角为90度，视野较宽，帧率为每秒32帧（fps）。B：扇形角设置为45度，视野宽度明显减小，帧率增加到62帧每秒。
12. 探头阵列
压电晶片阵列有线性阵列、小（微）凸阵列、大凸阵列、相控阵列和环形阵列等多种结构。通过控制这些晶片阵列发射脉冲的精确时间来改变声束的方向，这使得声束可以被电子操纵，形成线性或扇形的实时图像。这些类型的探头没有可活动的部件（不像旧的机械探头），成像质量是可靠的。超声成像相关的仪器不断发展，感兴趣的读者可以参考探头特性和仪器部分内容。
（1）线阵探头
线阵探头的多个晶体在条状扫描头内排列成一列(图1-21 C，1-22 D、E)。探头晶片依次发射狭窄的声束形成一个矩形视野。每次有一个以上的晶体发射声波，通过改变发射声波的晶片数量和发射顺序，可以把声束聚焦在选定的深度。线阵探头有各种尺寸和频率范围，提供最高的可用扫描频率（如6-18 MHz或更高），形成最大的近场图像（等于探头长度）（图1-24)。经验丰富的超声医生尽可能使用线阵探头。一般来说，线阵探头可以用于大多数小动物患者的腹部成像。线阵探头具有较好的近场分辨率，用于浅表检查。
然而，线阵探头也有其局限性。与小扇形探头相比，需要一个相对较大的皮肤接触面积，这使得很难在胸骨下或肋间隙内使用。矩形视野有利于浅表结构成像，但声束缺乏发散性，视野宽度受到限制（称为隧道视野）（图1-25 A)。然而，利用最新的线性阵列技术，可以克服这一缺点，形成梯形图像，并有效增加远场宽度（见图1-25 B）。这是通过横向引导探头两端的晶体来完成的。图1-26显示了梯形图像在扫描肿大的肾脏时的实际应用。由于线阵探头频率更高，视野深度相对较浅，通常为10厘米或更浅（图1-25）。
图1-24 线阵探头图像。图像说显示现代线阵探头的高分辨率。A：线阵探头图像视野呈矩形，近场细节精致。图像采用术中宽带线阵探头在13 MHz，深度为3 cm（30 mm）下采集。B：使用电子光标测量超声影像中小囊肿的轴向直径，从左到右的D1-D4直径6到2 mm。沿着图像底部的标记分别表示5mm（小标记）和1cm（大标记）,近场宽度约为3cm。垂直刻度标记清晰（0、1、2 cm)。注意，焦点精确放置在两排囊肿水平上，以优化图像分辨率。
图1-25 线性探头远场视野较窄。A：使用与图1-24相同的探头，在10厘米的深度拍摄图像。图像视野狭窄图像较小。即使在频谱的最低部分（4 MHz）的最大增益下工作，更深的囊性结构和实质也很难识别。B：与A相同的图像，但在线阵探头上使用梯形技术，远场视野更广阔。
图1-26 常规与梯形线阵探头图像，猫右肾（RK）异常的图像说明了在使用线阵探头时，梯形显示的有益之处。A：使用传统的线阵探头显示的矢状面图像，由于肾脏的长度超过探头宽度，因此不能显示整个肾脏的长度。视野宽度不足以覆盖整个肾脏。B：梯形显示的矢状面图像显示整个肾脏的长度，因为远场是发散的。
（2）凸阵探头
凸阵探头的晶体呈凸曲线排列(图1-21、D、E，1-22 B、C)。能够形成比线阵探头更宽的远场视野的扇形图像。有各种尺寸和频率适用于多种应用。小半径弯曲阵列（微凸阵探头）是小动物医学中用于腹部成像的最佳通用探头，具有非常小的接触面积，较高可用频率范围（如5-12 MHz）（图1-22 B）。较大半径的凸阵探头（大凸阵探头）通常只能在低中频频率（如1-8 MHz）下可用，对体型较大患者的腹部成像很有用。与微凸阵探头相比，大凸阵探头具有更大的近场视野，但其缺点是接触面积更大（图1-22 C）。大凸阵探头分辨率较低，限制了大多数小动物医生的使用。图1-27 A、B比较了微凸阵探头和大凸阵探头的图像。
图1-27 电子扇形探头图像比较。A：微凸阵探头图像。与大凸阵探头相比，探头尖端尺寸小和压电晶体放置紧凑，近场的扇形更窄。为小动物腹部成像最常见和通用的探头。图像采用3到9兆赫宽带探头在中心频率和深度54毫米时拍摄。B：大凸阵探头，视野深度8厘米。近场视野较宽，频率较低，穿透性更好，用于体型较大的动物。图像采用1到8 MHz宽带探头在高频区时拍摄。C：相控阵探头图像，扇形非常明显，在最初几厘米的深度中几乎没有有用的信息。相位阵探头主要用于心脏超声检查。图像采用4到11兆赫宽带探头在中心频率和深度58毫米时拍摄。
（3）相控阵探头
相控阵扇形探头将压电晶体排列成短线状或块状结构，通过电子精确控制探头晶体发射顺序形成扇形视野(图1-21 B，1-22 A)。光束向不同的方向引导，并能在不同深度聚焦，即使较小的探头也能在更深的深度产生广阔的视野（图1-27 C）。通常相控阵探头多用于心脏检查，能满足高帧率（> 0.100Hz）和肋间隙狭小空间的需要。相控阵探头能发射连续波（CW）多普勒超声（在后面详细解释），而其他用于腹部成像的探头没有CW波多普勒功能。用于小动物心脏成像的最先进的成套探头有三个相控阵探头，中心频率为2-3 MHz，5-7 MHz和10 MHz或更高的频率。
13. 探头选择
探头选择的基本原则是在保证足够的所需穿透深度下使用最高频率。不仅要选择合适的探头，而且也要合理的利用探头的宽带频率范围。例如，3-9 MHz的宽带频率探头，3MHz频率可以用于大型犬肝脏的检查，而对较浅的肾脏的检查可以使用频谱的9 MHz部分以获得最佳分辨率。甚至一个线阵探头也可以用来观察肾脏。
在小动物临床中，一个微凸（小曲线）探头是必要的，提供了最大的多功能性。较宽的频率范围（例如，5-11兆赫）和较小的接触面能使它在大多数小型患病动物身上使用，从体型较小的猫到体型较大的拉布拉多猎犬或德国牧羊犬，有效穿透深度为12到15厘米。宽带高频线阵探头优先用于小器官成像和在小型患者中获得最佳分辨率，但由于其深度穿透能力有限和较大的接触面，在大多数临床中很难作为唯一的探头使用。大型患者（罗特韦尔犬、大丹麦犬、藏獒犬）通常需要一个较低频率的大凸阵探头，但限于经济原因，许多诊所仅有两个探头。专科医院和大学通常有许多探头可供选择，包括用于不同体型患者心脏检查的相控阵探头，用于超声心动图的经食管，高频线阵探头（高达20 MHz），以及小接触面的术中探头。
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