课题一超声成像的基础知识

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1、超声成像的基础知识超声成像的基础知识吴红哲Page 22简介简介超声(Ultrasound，简称US)医学是声学、医学、光学及电子学相结合的学科。凡研究高于可听声频率的声学技术在医学领域中的应用即超声医学。包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程，所以超声医学具有医、理、工三结合的特点，涉及的内容广泛，在预防、诊断、治疗疾病中有很高的价值。Page 33基本原理（一）基本原理（一）声波声波 能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。人类能够感觉的声波频率范围约在20-20000HZ。频率超过20000HZ，人的感觉器官感觉不到的声波，叫做超声波。 声波的基本物理性质如下： (一)声波的频率

2、、周期和速度 声源振动产生声波，声波有纵波、横波和表面波三种形式。而纵波是一种疏密波，就像一根弹簧上产生的波。用于人体诊断的超声波是声源振动在弹性介质中产生的纵波。声波在介质中传播，介质中质点在平衡位置来回振动一次，就完成一次全振动，一次全振动所需要的时间称振动周期(T)。在单位时间内全振动的次数称为频率(f)，频率的单位是赫兹(HZ)。f=1/T，声波在介质中以一定速度传播，质点振动一周，波动就前进一个波长()。波速(C)=/T或C=f。 (二)声阻抗 声波在媒介中传播，其传播速度与媒质密度有关。在密度较大介质中的声速比密度较小介质中的声速要快。在弹性较大的介质中声速比弹性较小的介质中要快。

3、这就引出了声阻抗的定义，声阻抗为介质密度()和声速(C)的乘积。用字母Z表示，Z=C。Page 44基本原理（二）基本原理（二）超声波超声波超声波就是频率大于20KHZ，人耳感觉不到的声波，它也是纵波，可以在固体、液体和气体中传播，并且具有与声波相同的物理性质。但是由于超声波频率高，波长短，还具有一些自身的特性。束射性束射性超声波具有束射性。这一点与一般声波不同，而与光的性质相似，即可集中向一个方向传播，有较强的方向性，由换能器发出的超声波呈窄束的圆柱形分布，故称超声束。Page 55基本原理（三）基本原理（三）反射和折射反射和折射 当一束超声波入射到比自身波长大很多倍的两种介质的交界面上时，

4、就会发生反射和折射。反射遵循反射定律，折射遵循折射定律。由于入射角等于反射角，因此超声波探查疾病时要求声束尽量与组织界面垂直。超声波的反射还与界面两边的声阻抗有关，两介质声阻抗差越大，入射超声束反射越强。声阻抗差越小反射越弱。 穿过大界面的透射声，可能沿入射声束的方向继续进行，亦可能偏离入射声束的方向而传播，后一种现象称超声折射，是由于两种介质内声速的不同所致。散射与衍射散射与衍射 超声波在介质内传播过程中，如果所遇到的物体界面直径大于超声波的波长则发生反射，如果直径小于波长，超声波的传播方向将发生偏离，在绕过物体以后又以原来的方向传播，此时反射回波很少，这种现象叫衍射。因此波长越短超声波的分

5、辨力越好。如果物体直径大大小于超声波长的微粒，在通过这种微粒时大部分超声波继续向前传播，小部分超声波能量被微粒向四面八方辐射，这种现象称为散射。Page 66基本原理（四）基本原理（四）超声波的衰减超声波的衰减超声波在介质中传播时，入射超声能量会随着传播距离的增加而逐渐减小，这种现象称作超声波的衰减。衰减有以下两个原因：(1)超声波在介质中传播时，声能转变成热能，这叫吸收；(2)介质对超声波的反射、散射使得入射超声波的能量向其他方向转移，而返回的超声波能量越来越小。Page 77基本设备（一）基本设备（一）多普勒超声 基本原理：多普勒效应 多普勒效应是奥地利物理学家克里斯汀约翰多普勒于1842

6、年首次提出来的。描述了光源与接收器之间相对运动时，光波频率升高或降低的现象。这种相对运动引起的接收频率与发射频率之间的差别称为多普勒频移或多普勒效应。 声波同样具有多普勒效应的特点，多普勒超声最适合对运动流体做检测，所以多普勒超声对心脏及大血管血流的检测尤为重要。 多普勒超声心动图的基本方式 1 脉冲式多普勒(PW) 2 连续式多普勒(CW) 3 彩色多普勒血流显像(CDFI)Page 88基本设备（二）基本设备（二）超声诊断仪超声诊断仪 （一）A型超声诊断仪 A超是一种幅度调制型，是国内早期最普及最基本的一类超声诊断仪，目前已基本淘汰。 （二）M型超声诊断仪 M超是采用辉度调制，以亮度反映回