超声波测量软组织生物力学特性诊断系统的研究

ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｉｓｓｕｅｓｖａｒｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｎｇｅｓ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｌａｃｋｏｆｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｏｏｌｓｆｏｒａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ｐａｌｐａｔｉｏｎｉｓｓｔｉｌｌｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｆｉｒｍｎｅｓｓｏｆｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅｓｉｎｃｏｍｍｏｎｃｌｉｎｉｃａｌｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄｉｓａｋｉｎｄｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｗａｖｅ，ｗｈｏｓｅｅｃｈｏｔｒａｉｎｃａｒｒｉｅｓｔｈｅａｂｕｎｄａｎｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｅｌａｓｔｉｃａｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｉｓｓｕｅｓ，ｗｈｉｃｈｆｕｎｃｔｉｏｎａｓａｍｅｄｉｕｍ．ＩｔｉｓｖａｌｕａｂｌｅｔｏｄｅｖｅｌｏｐａｓｙｓｔｅｍＳＯａｓｔｏｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙａｓｓｅｓｓｔｈｅｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｉｓｓｕｅｓｂ了ｕｓｉｎｇｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ，ｗｈｉｃｈｉｓａｈｏｔｓｐｏｔｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｉａｇｎｏｓｉｓ．
Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｓａｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｅａｌａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅｓ．Ａｓｅｎｓｏｒｃｏｍｂｉｎｉｎｇｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｒｏｂｅａｎｄｌｏａｄｃｅｌｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｓａｈａｎｄ－ｈｅｌｄｐｒｏｂｅｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｓｔｒａｉｎ、ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅｃａｎｂｅｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍａｃｑｕｉｒｅｄｉｎｆｏｒｍａｆｉｏｎａｎｄｔｈｅｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｏｕ，ｒｐｕｒｐｏｓｅｏｆｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅｓ．
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第一章绪论
１．１概述
人体不同部位的软组织的生物力学特性是不同的，而且随着年龄和病理条件而变化。

这些特性有与时间有关的，比如粘弹性；也有与方向有关的，比如各向异性。

组织学上讲，生物组织按不同的层排列，从而形成了结构和器官。

测定的条件不同，比如被测体是活体或标本，是否原地测试等，它们的特性也不同。

研究表明，很多疾病都能引起组织硬度或弹性的变化。

例如，癌症通常表现为组织硬块；过多的脂肪或骨胶原会使组织的弹性系数增大或减小：一些囊肿呈现出十分柔软的结构；此外像肝硬化这样的疾病也会使得肝的弹性系数发生明显的变化。

由于对活体评定缺乏定量的生物力学工具，在Ｉ临床诊断中测量软组织的硬度时，依然广泛使用触诊的方法。

触诊有很大局限性，一方面它受大夫经验的影响，另一方面。

当肿块太小或埋藏太深时，这种方法就无能为力了。

自从六十年代超声成像技术首次应用于医学临床以来，由于其无损无创、无痛苦、无辐射、对软组织鉴别力高等特点，不仅大大拓展了现代医学诊断的手段和能力，也使其自身得到了迅猛发展。

常规的以“实时”、“灰阶”、“图像重建”为代表的超声成像技术，提取超声回波的幅度信息作为成像的依据，反映的是人体组织的超声反射特性。

但事实上，人体组织的声学特性是非常丰富的。

超声回波中所蕴含的人体组织信息，除了反射系数，还有声速、衰减系数、散射系数、弹性系数以及非线性参量等。

七十年代以后，超声组织定征（ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｉｓｓｔｌｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）技术得到了普遍的重视。

它是研究生物组织各种声学参量的数值范围和测量方法，以及这些参量与组织的生理病理状态和组织构成的对应关系的技术的总称¨Ｊ。

超声组织定征的参量很多，其中对声速、衰减系数的研究比较早，取得了比较令人满意的结果ｆ２］１３１。

进入九十年代，有一些研究小组开始把注意力转移到超声组织弹性定征上来，试图通过信号处理的方法，从超声散射回波中提取出组织的弹性信息，甚至于能对弹性系数成像。

组织弹性的改变通常是与一些疾病相关联的。

比如说癌症，它通常表现为极其硬的肿块。

有些情况下，这种弹性的变化是可以用常规的Ｂ型超声方法检
测出来的。

但在有些情况下，这种硬度的不同却不会在Ｂ超图像上区分出来。

比如弥散性的肝硬化以及充满着复杂液体的囊泡性病变，组织声阻抗变化不明显，就刁ｉ能用常规的Ｂ超方法检测。

为此人们一直在试图寻找一种现代的技术方法来检测这些疾病，甚至于能对组织的弹性进行一些定量测量。

比如，通过测量胎儿肺部的弹性可以确定其成熟状况：另外，定量测量运动员的肌肉伸缩弹性可以用来指导训练等。

因此，它将会在疾病诊断、优生优育以及运动医学等各种领域发挥其应有的作用。

这种采用现代的技术方法来检测某些和组织弹性有关的疾病，甚至于能对弹性进行定量测量，是弹性定征技术希望实现的目标。

弹性定征技术不仅在扩大超声成像的应用范围方面，而且在医学临床诊断方面，都有着十分重要的意义。

本项目的目的是开发一种超声诊断系统来评定软组织的生物力学特性。

系统使用超声换能器和压力传感器组成的混合传感系统，测量人体软组织的压力和位移信息，通过软组织生物力学模型和所测的信号，获取软组织的特性参数，从而实现定量检测软组织病变的目的。

１．２技术现状
１．２．１软组织的模型及其评定系统
关于软组织的压痕实验的分析模型有很多。

Ｈａｙｅｓ等描述了一种数学分析方法，这种方法针对同性质的组织层（例如，关节软骨组织）用一个线性弹性模型表示””。

该方法后来又被Ｐａｒｓｏｎｓ和Ｂｌａｃｋ等进行了扩展，以适用于线性弹性情况。

”。

Ｍａｋ等用双相性模型对压痕分析进行了检验，假定组织层是一水合物的多孔的弹性结构“…。

Ｍａｋ和Ｌｉｕ运用拟线性粘弹性理论对所收集的正常人和截肢者胫骨附近的软组织的压痕实验数据进行了分析“”。

不同用途的活体软组织评定系统已经经过了好几代的发展：Ｓｃｈａｄｅ开发了一种设备来研究皮下水肿”１：Ｋｉｒｋ等应用相同的方法比较了不同年龄阶层皮肤和皮下组织的弹性特性”１；Ｚｉｅｇｅｒｔ等对覆盖胫骨中前方的软组织薄层进行了压痕蠕变实验“１；Ｌｅｗｉｓ等开发了一皮下脂肪厚度检测设备来评估皮下水肿…：Ｖａｎｎａｈ等设计了一压痕设备并对人体的小胫骨区域进行了压痕测试。

１；Ｍａｋ等为研究膝下残端的组织和正常年轻人的组织的生物力学特性，提出了一计算机控制的压痕设备…；Ｆｅｒｇｓｏｎ—ｐｅｌｌ等为研究与褥疮有关的生理响应，开发了一气动压痕系
统“ｏ’；Ｈｏｒｉｋａｗａ等为研究肌肉组织的硬度，使用激光来检测两个压头的距离，
开发了一可携带的设备…。

但是以上介绍的设备测量了表皮的位移和压痕的位移，而没有测量组织的厚度。

用这种方法测量的硬度反映了组织的材料特性，但是同时也反映了一些几何因素的影响。

这是我们所不希望的。

因此，在我们所研究的系统中，将使用超声技术来测量软组织层随时问变化的厚度，它是一个时间的函数。

使用这种方法并借助一些理论模型，我们可以从所测的资料中分离几何因素的影响，从而得到组织的真实材料特性。

１．２．２超声检测软组织弹性特性的方法
对组织弹性特性的测定，归根到底是要测量出组织在应力作用下的应变。

因此，这种技术的关键是组织形变的测定。

产生形变的动力既有来自身体外部的（如外部机械振动），也有来自身体内部的（如心脏泵血压力等）。

采用超声波的方法对组织弹性特性的测量，主要有基于两种技术。

一种方法是使用外部振源和多普勒技术来确定软组织的内部振动和产生相关的图像。

另一种方法是使用外部压痕器，通常采集超声传感器在使用压力前和使用压力后，标准的Ｂ一扫描图像和相应的射频信号。

分段协相关方法被用于确定回波的偏差，进而得出应变或弹性图像。

总的来说，目前采用超声对组织弹性特性的测定技术可以分为以下三类‘１２１“∞‘川１５］。

一、图像检查（ｉｍａｇｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｒｌ）
严格地说，这是属于图像形态学的范畴，不在组织定征的范围之内。

图像检查的实质就是如何读图的问题。

它实际上是研究如何用Ｍ超或Ｂ超来检查组织的硬度。

这种方法的缺点是粗糙，只能作定性测量。

而且当病变组织与正常组织在回波图像上相差无几时，它就无能无力了。

而且适用范围也较窄。

有人制定了一些准则来从Ｂ超图像上区分恶性肿瘤、良性肿瘤以及正常组织１１６】。

这是根据三种组织结构在Ｂ超图像上的异同来进行诊断的。

此外，通过比较组织在受压前后的图像变化也是一种十分有效的方法。

有人就曾经考察过胎儿的肺脏，它的Ｂ超图像在动脉扩张前后的改变是与它的弹性程度相一致的【１７】。

二、多普勒速度测量（ＤｏｐｐＩｅｒｖｅＩｏｃｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）：
多普勒速度测量法是一种动态的测量方法。

在组织表面外加低频（２００
１０００Ｈｚ）机械振动，机械能量以剪切波形式向组织内传播，使组织也产生同频振动。

组织质点在外部机械振动激励下的振动速度或者机械波在组织中的传播速度等机械特性通常都是与组织的弹性模量及可压缩性相关联的。

因此，能把这些机械特性测量出来，也就间接地测量出了我们所需要的组织的弹性模量等定量参数。

利用多普勒方法估计组织弹性，有两条途径。

一条是利用组织振动的速度或形变大小来判断组织弹性，它是基于这样一个假设：组织质点振动时的最大速度或离开平衡位置的最大形变是与组织的弹性模量密不可分的。

另一条则利用组织振动时的相位来作判断，它则是根据机械波在硬度不同的组织中传播速度不同这样一个事实来进行估计的㈣【１９】【２０１。

这种方法借用了已经发展得比较完善的多普勒血流测量技术的一些概念和方法，并且只对原系统进行微小的改动，硬件部分增加一个外部机械振动装置，软件部分只在信号处理及显示方面进行一些调整，原血流测量仪就可以用来测量组织的弹性了。

而且最后的显示方式也同血流仪一样，把组织的弹性信息进行伪彩色编码，直接在Ｂ超图像上进行“涂色”；这种技术还有一个特有名词：“声弹性力学”（ｓｏｎｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ），它所获得的图像被称为“声弹性图”（ｓｏｎｏｅｌａｓｔｏｇｒａｍ）。

它的不足之处在于必须采用外部机械激励，而无法利用人体内部的振动源（如心脏）。

这是因为人体内部的振动源，其幅度和速度都太小，无法利用多普勒效应来检测。

另一个缺点是分辨率不够高。

Ｙ．Ｙａｍａｋｏｓｈｉ［１９】和Ｋ．Ｊ．Ｐａｒｋｅｒ［２０］就是利用Ｄｏｐｐｌｅｒ成像技术获得软组织弹性波传播速度参量及其分布，估计组织的动态弹性。

三、互相关技术（ｃｒｏｓｓ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）“”““
不同于多普勒技术，这是时域的处理方法。

它利用互相关的一些特性，找到组织在外力作用下产生的微小形变，从而得到组织的应变。

如果应力是已知的，那么我们就能得到弹性模量了。

互相关技术在强噪声背景下的信号分析中十分有效。

在这里，既可用它来测定组织的形变，也可对互相关函数本身进行分析，还可用它来对信号进行预处理。

（１）基于互相关技术的组织应变成像，这种图像被称为“弹性回波图”。

互相关技术在这里被用来对加力前后移动的组织进行跟踪。

因为当两个形状一样的波形完全重合时，其相关函数达到峰值。

而峰值处的时间偏差即为两个波形在时间上的移位，这对脉冲超声来说，即是深度的移位。

我们的系统就是基于这种方法。

其原理和方法将在后面的章节里具体讨论。

（２）利用相关函数进行傅立叶特征抽取，通常对Ｍ型超声信号进行这种处理，因为Ｍ超图象伴随着心动周期呈波浪状起伏，对部分回波作相关分析得到的相关函数也是周期的。

这种方法基于这样的假设：不同硬度的组织，在心动周期中有不同的表现，因而其相关函数的模式不同，使得傅氏级数的特征项有所差别。

如果事先测得一些正常组织和病变组织的Ｖ空间分布，利用模式识别的方法就能对现有组织进行分类诊断了。

（３）利用相关函数估计组织的被压缩程度。

有人用此法来估计胎儿肺脏的成熟状况。

这里也是利用Ｍ型超声信号，而且是直接在感兴趣的区域内对Ｍ超的辉度信号作相关处理，一般是对心脏收缩期和舒张期的两条信号作互相关处理。

（４）利用信号互相关作信号预处理。

当组织振动幅度太小时无法用多普勒方法进行检测，有人提出了这种方法来检测由心脏搏动所造成的组织微小形变。

这罩采用较低频率的信号。

但回波图像不是对信号包络进行辉度调制，而是通过对信号本身进行辉度调制，并令信号的负半周为零而得到的。

由于波长较长，因此很容易分辨出它的相位变化。

Ｏｐｈｉｒ利用相关算法跟踪射频信号散斑形变前后的运动，获得组织弹性模量剖面㈨。

Ｔｒａｂｅｙ采用二维散斑模型来测量血流及软组织运动口３】【２４］。

从以上的介绍中可以看出，目前对组织弹性的定征主要是多普勒和互相关两种技术。

多普勒技术主要用于动态测量，反映的是组织的动态弹性特性；而互相关技术除主要用于静态测量，反映组织的静态弹性特性外，还可作为动态测量的辅助手段。

此外，多普勒技术需要外部的机械激励．而互相关技术既利用外部激励，也利用内部激励。

无论是哪一种技术，目前的发展状况都还比较肤浅。

因此如何从超声回波中提取出组织在外力作用下的应变分布，从而定量地测得组织的弹性特征是目前超声弹性定征的前沿课题。

最近，自动跟踪方法发展为用超声回波脉冲来获得连续的组织变形数据。

拟线性粘弹性模型被用来从数据中提取材料特性。

我们的目标是开发出一种容易使用的超声探头来评估软组织层的生物体特性。

１．３应用前景陉７卜口帕
用超声波测量人体软组织病变属于生物信息与无创伤测量研究的交叉性课
题，这个交叉领域正是生物力学与仪器科学研究相互结合的部分，预期成果的应用前景是非常广阔的。

·医疗诊断：研究皮下水肿、褥疮、皮肤癌等，为软组织病变的确诊提供科学的渗断系统。

●健美减肥：我们所研究的系统，可定量测量运动员的肌肉伸缩弹性，用
来指导训练；可测量肌肉、脂肪等的厚度，应用于运动员康复的监测和
减肥效果的检测。

●在修复学中的应用：
ａ）脊髓残疾者的特殊要求轮椅、截肢患者的假肢设计：在身体的支撑接口，例如臀部和座位的接触面；假肢凹槽和残肢的接触面；足底软组
织和地面的接触面大部分的力通过表皮皮肤传导到下层的组织。

这时
皮肤以及下面的软组织的生物力学特性的评估是和身体支撑面的设
计相关的。

特别是计算机辅助设计／计算机辅助制造（ＣＡＤ／ＣＡＭ）技术
的引入和假肢等设计的有限元（ＦＥ）分析，受压时残胺软组织的生物
力学特性的定量评估变得越来越重要了，它为更高级的设计工具提供
了资料。

这就需要有一种简单易用的方法来评定残肢组织的生物力学
特性。

ｂ）皮肤缝合：了解了皮肤软组织的生理功能，特性参数，还可以为皮肤移植，伤口的处理（比如缝合），以及研制新型永久皮肤替代材料提供
参考。

１．４论文工作的任务
如何从超声回波中提取组织在外力下的应变分布，是目前超声定征的前沿课题。

本文的工作就是是围绕这一课题展开的。

本论文的工作目的是实现软组织弹性特征参数的定量测量。

为此，我们开发了超声软组织弹性系数的测量装置（第二章）；实现了超声信号的实时采集和处理（第三章）；并针对超声软组织回波信号的特殊性讨论了它的信号处理方法（第四章）；最后根据测量装置测得的结果拟合出了软组织的特性参数，并同有限元仿真结果进行了比对（第五章）。

本文提出了系统的总体设计方案，开发出了实际的测量装置，实现了对超声和压力信号的调理和采集。

形变的提取是软组织生物力学特性参数测量中需要解决的关键问题，组织
在外力作用时的形变分布是通过时域相关法来获得的。

文中采用上述测量装置实测的信号，通过一定的算法，实现了软组织形变的提取。

并且讨论了算法中需要考虑的一些问题。

利用软组织的拟线性粘弹性模型，从实验数据中提取相关的材料参数。

论文采用测量装置测量并计算得到的应力应变数据，拟台出的不同软组织层的特性参数。

比较不同种类的软组织拟合出的特征参数，有明显的不同。

也就是说特征参数能够反应组织的粘弹性特征，可以用于检测软组织的病变。

第二章软组织弹性超声测量系统介纫
第二章软组织弹性超声测量系统介绍
２．１超声测量的介绍Ⅲｍ２ｍ３
２．１．１超声波
频率范围在２×１０４～１０８Ｈｚ的波称为超声波。

在自然界存在着超声波，如某些昆虫和哺乳动物就发出超声波，又如风声、海浪声、喷气飞机的噪声中都含有超声波成分。

它与可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内传播，是一种能薰的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播，具有良好的束射性和方向性。

在医学诊断上所使用的超声波是由压电晶体一类的材料所制成超声探头产生的。

在选择超声探头的频率时，频率越高，分辨力越好，但衰减也成比例地增加，必然降低穿透深度，况且信噪比也受到限制。

超声诊断仪的常用频率一般为ｌ～１５ＭＨｚ范围。

超声检测的优点：
●对于Ｘ线等其它临床检查法有困难的软组织，具有良好的识别能力（对
软组织的差异相当敏感）；
·除了在产科方面有所争议外，几乎没有副作用，对人体危害很小；
超声对人体的作用不像ｘ射线：ａ）不具有累积效应；ｂ）超声声予能量还不足以引起危险的电离损害。

２．１．２超声测距的基本原理
超声波从声源处通过传声媒质向周围传播。

传声媒质可以是固体也可以是气体和液体，人体组织也是超声波的传声媒质。

正因为如此，医学上才‘可能向人体内发射超声波，并接收从体内传播回来的超声波（回波），用以探察体内脏器的生理状态。

超声波在媒质中的传播速度是不尽相同的，在人体软组织中的传播速度差不多，平均的传播速度为１５４０ｍ／ｓ，而在骨骼中的传播速度比在软组织中快三倍。

超声波传播速度简称声速，是表征超声波传播特性的一个基本物理量，
二、按利用的物理特性分类
回波式超声诊断仪：从超声波回波信号中提取所需的信息。

透射式超声诊断仪：从经过生物组织透射过来的超声波中获取所需的医
学信息。

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ｌ
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卜一（ａ）脉冲透射式图２一ｌ透射式和反射式超声测量的比较回波式超声诊断仪，其原理如图２—２所示：利用超声脉冲波入射到两种
不同介质交界面上时会发生反射的原理，从回波信号中提取所需的信息，并
用于诊断。

当目标尺寸大于超声波长时，超声波在目标接口上发生反射：当
目标尺寸比超声波长小或相当时，超声波要发生散射，由此还可获得更细致
的信息。

—ｑ（
八人兰
图２—２回波式超声诊断仪测距原理
在我们的检测系统中从组织的接口面之间反射回来的超声回波，随着压
力传感器加载和卸载过程中软组织厚度的变化而变化。

通过比较施力前后的
超声回波，利用时域互相关法可估算出组织在这一外力作用下发生的形变。

关于这一点将在后面的章节里论述。

吣上叫舣
ｂ一
变由所接收超声回波信号测得；从组织界面反射回来的超声回波随着加载和卸载过程中软组织厚度的变化而变化。

而且它还要起压痕作用。

其上是一个压力传感器，最大加载５Ｎ，顺序相连用以记录相应的力反应。

然后把两个传感器所测得的信号，分别按照物理信号的特性进行放大、滤波，经过Ａ／Ｄ转换后输入计算机，由计算机进行信号分析处理与控制。

最后把计算的结果和病理数据库中的特征参数进行比对，得出诊断结果并输出。

其中为了把超声信号数字化，必需选用高速的Ａ／Ｄ转换器。

图２—４是具体测量装置实物图。

图２－４实验装置图
１．超声探头２．脉冲发射接收器３．ＰＣ机（内含高速数据采集卡）
４．压力探头５．压力放大器
２．２．３超声信号的采集
在设计中我们以Ａ型超声波诊断方式为基础，并对其进行了改进。

即也是横坐标表示超声波的传播时间，也就是探测深度：纵坐标表示回波的幅度。

但是回波不只以脉冲的形式接收，而是记录下整个回波的波形。

用Ａ型超声诊断方式，其原理如图２—５所示。

用这种测量方法可测人体内各器官的位嚣、尺寸和组织的声学特性，并用于疾病诊断。

这种记录整个回波幅值的方法是为了获得更细致的信息。

第二章软组织弹性超卢测量系统介绍
＼『ｆ／组颤寡面
改进后的墟回波
（能够反应细致信恩）图２—５Ａ型超声波诊断原理图
当用具有一定持续时间的触发脉冲信号触发发射电路时，发射电路就会产生一个幅度很大的起始脉冲信号，通过逆向压电效应，发射换能器将高频的电振荡，通过机械振动能转换成声能，并耦合到被测件中，以超声波在介质中进行传播，遇到被测物底面时会产生反射，反射波被同一个换能器接收。

并通过正向压电效应，将声能转换成电振荡能。

这些电脉冲再被送入接收放大电路。

用这种方法测量，灵敏度高。

当反射声压为起始声压的１％时，即能检测。

测量时应尽量保持探头和软组织表面的垂直，因为当二者垂直时，被接收到的反射声能可以当作为１００％；而当反射回的声波与入射波成６。

时，仅有２％的声能返回；１２。

时，只有１％。

一、双晶探头：
超声波换能器又叫压电换能器，是利
用压电材料所具有的特殊的压电效应制成
的。

利用逆压电效应可将电能变为超声波，
从而构成发生和产生超声波的探头；利用
正压电效应，则可将超声波转变为电信号，
故可形成接收或检测超声波的探头。

系统选用泛美公司的ＤＨＣ７１１一ＲＭ
型双晶探头ａ具体的参数为直径巾８ｍｍ，频
图２－６双晶探头原理图
率５ＭＨｚ。

探头内含两个晶片，一个发射超声波，另外一个起到接收超声波的作用，中间有个隔音层。

其原理见图２—６。

这种双晶探头较之单晶探头具有精度高、
盲区小的特点。

在脉冲回波技术中，探头的前面有一个“盲区”这一情况的。