如何理解超聲的解析度？

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請問超聲的橫向解析度和側向解析度的含義是什麼？
為什麼橫向解析度與超聲聲束的高度相關，而側向解析度則與聲束寬度相關？

首先超聲系統解析度的定義是指辨別兩種物體、兩種組織或兩個目標的能力，定義為在顯示器上剛好能區分開的兩點靶間距的實際距離。距離越小，解析度越強。同時還有一個相似的概念叫分辨力，為靶間距的實際距離的倒數。
橫向解析度（又稱徑向解析度或方位解析度）描述了沿著與波束軸線垂直的、波束截面掃描方位上的解析度。縱向解析度（又稱距離解析度或者軸向解析度）是指沿著波束軸線方向的解析度。
不太清楚問題中關於超聲聲束的高度的定義。關於影響兩個解析度的因素，簡述如下：
橫向解析度：
1、超聲波束的寬度。就是指垂直於聲束軸線截面的橫向分辨尺寸。由於超聲波是擴散的。在近場區，波束寬度大致等於換能器的直徑；在遠場區，波束擴散，隨距離增大而增大。因而橫向解析度隨深度增加而下降。
縱向解析度：
1、脈衝寬度。在超聲系統中一般都採用脈衝回聲技術，發射聲波為單位脈衝信號。如果一個回波A和另一個回波B剛好不重疊時，那麼A和B在圖像上就剛好能區分開來。
2、系統帶寬、工作頻率、超聲衰減對縱向解析度也有影響。
下面的圖片可以幫助理解這兩個為什麼這兩個因素比較重要：

另外，發射聲波幅度、接收處理通道動態範圍和檢驗閾值對解析度也有一定影響。

(圖片來源: 網路)

縱向解析度(axial resolution)：分辨縱向(超聲波傳播方向)兩個最接近目標(物體)的能力，其取決於脈衝長度(pulse length)，脈衝長度越短，縱向解析度越高。縱向解析度 = 脈衝長度/2 = (脈衝周期數 * 波長) / 2。因此，減少發射脈衝的周期數或者減少超聲波波長均可提高縱向解析度。這也是提高超聲探頭(換能器)的中心頻率(超聲波波長減少，超聲波波長=聲速*周期=聲速/頻率)，就可提高縱向解析度的原因。

側向解析度(lateral resolution)：分辨側向兩個最接近目標(物體)的能力，其取決於脈衝寬度(beam width)，脈衝寬度越窄，側向解析度越高。脈衝寬度取決於發射孔徑(aperture)和聚焦深度，參見下圖。因為超聲波波束在縱向可分為近場(near field)、焦區(focus zone)和遠場(far field)三個區域(以下圖D1為例，D1為焦區，D1左側為近場，D1右側為遠場)，且呈現近場收斂、遠場發散的特性，因此焦區的側向解析度是最好的(即下圖中D1、D2、D3所示區域)，而在遠場區域經常可見一個點狀物被拉長成一條細線，這也是臨床檢查時將焦點(focus)設置在感興趣區域的原因。請注意：縱向解析度僅取決於脈衝長度，而與近場、焦區和遠場無關。

(圖片來源: KK Shung, Diagnostic Ultrasound: Imaging and Blood Flow Measurements, 2006. 版權歸出版商所有)