超声诊断的物理基础

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超声诊断基础

四、超声诊断原理高频脉冲发生器→换能器（将电能转变为声能）→组织界面（反射） →换能器（将声能转变为电能）→接受放大装置→示波管→显示系统（显示图像）。换能器即为超声检查用的探头。
五、人体组织的声学分型（一）无反射型：液性组织（如：血液、尿液、心包积液、胸水、腹水、胆汁、羊水等）。
fd:多普勒频移；fo:发射频率；V:血流速度；θ:声束与血流夹角；c:超声波在介质中的传播速度。
实际应用中fo:即为换能器（探头）频率；c：超声波在人体软组织中的平均传播速度为 1540m/s。
多普勒频移与声速成正比。
为获得最大血流信号，应使声束与血流方向尽可能平行（θ角尽量小）。
剑突下横切时，常可显示肠系膜上静脉为2个并列的血管重影，腹主动脉亦常可显示为2个并列的血管重影。
（二）散射小界面对入射超声产生散射现象，使入射超声的部分能量向各个空间方向分散辐射。返回至声源的能量甚低。散射来自脏器内的细小结构，临床意义十分重要。
（三）折射组织、脏器声速不同，声束经过其大界面时，前进方向改变称为折射。
（四）绕射又名衍射。声束绕过物体后，又以原来的方向偏斜传播。
超声诊断的基础和原理第一节诊断超声的物理特性
超声诊断是指运用超声波原理对人体组织的物理特性、形态结构与运动功能状态做出判断的一种非创伤性检查方法。

超声诊断的基础知识

幅度调制型以波幅的高低代表界面反射信号的强弱。反射强，波幅高。反射弱，波幅低。目前巳基本淘汰
Brightness mode
辉度调制型
以不同辉度光点反射信号的强弱
反射强则亮，反射弱则暗
采用多声束连续扫描，显示脏器的二维图像，是目前使用最为广泛的超声诊断法
灰阶（Gray scale）
超声检查
利用超声波的物理特性和人体器官组织声学特性相互作用后产生的信息，并将其接收、放大和信息处理后形成图形(声像图、血流流道图)、曲线(M型心动图、频谱曲线)或其他数据，借此进行疾病诊断的检查方法，简称 USG(ultrasonography )检查法
超声的物理基础
定义
• 物体的机械性振动在具有质点和弹性的媒介中传播，且引起人耳感觉的波动为声波
多普勒频移 (Doppler Shift)
多普勒效应
利用声波的多普勒效应，使用多种方式显示多普勒频移，从而对疾病作出诊断
人体组织的反射类型
生理性病理性
无回声型
液性无回声胆汁
胸腹水
衰减性无回声骨骼后方纤维化后方
均质性无回声淋巴结淋巴瘤
低回声型
心肌
甲减
强回声型
包膜
葡萄胎
全反射型
气体
衰减性无回声
化 6、应用介入性超声进行辅助诊断或某些治疗

超声基础-物理基础

物理基础

第一节声波的定义及分类

一、定义物体的机械性振动在具有质点和弹性的媒介中的传播现象称为波动，而引起听觉器官有声音感觉的波动则称为声波。根据声波的传导方向与介质的的振动方向的关系，声波有纵波和横波之分。

二、横波所谓横波是指介质中的质点都垂直于传播方向运动的波。人体的骨骼中，不但传播纵波，还传播横波。

三、纵波即介质中质点沿传播方向运动的波。在纵波通过的区域内，介质各点发生周期性的疏密变化，因此纵波是胀缩波。理想流体(气体和液体)中声振动传播方向与质点振动方向是平行的，只存在于纵波。人体中含水70—80％，故除骨路、肺部以外软组织中的声速和密度均接近于水。目前医用超声的研究和应用主要是纵波传播方式。

第二节超声显像物理基础

一、超声波基本物理量

1、超声波是声源振动的频率大于20000 Hz的声波。

2、超声波有三个基本物理量，即频率（f），波长（λ），声速（c），它们的关系是：c=f·λ或λ=c/f，传播超声波的媒介物质叫做介质，不同频率的超声波在相同介质中传播时，声速基本相同。

3、相同频率的超声波在不同介质中传播，声速不相同，人体软组织中超声波速度总体差异约为5％。因此目前医用超声仪一般将软组织声速的平均值定为1541m/s。通过该声速可测量软组织的厚度，由于目前超声仪所采用的是脉冲回声法，故该回声测距的公式是：

组织厚度=Ｃ·───

利用超声方法进行测距的误差也是5％左右。

4、声阻抗是用来表示介质传播超声波能力的一个重要的物理量，其数值的大小由介质密度ρ与声波在该介质中的传播速度c的乘积所决定，即：

超声检查物理学基础PPT课件

检测浅表器官，采用高频探头检测深部脏器，采用低频探头
⒌ 多普勒效应
声源与接收体之间的相对运动引起声波频率发生改变的现象，频率的变化称为频移fd fd = f`- f0 = Vcosθ f0/c
f0 为入射超声频率 f` 为回声频率 V 为物体的运动速度 C 为声速 cosθ 为运动方向与声束方向间的夹角
λ =1.5 mm/f
频率（MHz）波长（mm） 1 1.5 2.5 0.6 3 0.5 5 0.3 7.5 0.2 10 0.15
三个基本物理量之间的关系
• 不同频率的声波在相同组织中传播，声速基本相同
超声的物理特性
⒈ ⒉ ⒊ ⒋ ⒌ 指向性反射、折射、散射和绕射吸收与衰减分辨力与穿透力多普勒效应
反射 1.声阻抗(z)=介质密度(ρ)×声速(c) △Z＞0.1%即可产生反射 2.声阻抗差大，反射强折射两种介质内声速不同可产生折射现象结果：导致入射声束的偏转
入射波
反射波
大界面
折射波
超声波的入射、反射和折射示意图
2-2.超声波的散射
遇界面远小于波长的微小粒子，超声波将产生散射，人体内的散射源为红细胞和脏器内的细微结构。
扇型
凸弧型
超声扫查方式示意图
凸弧型B超切面
凸弧型探头扫查
扇型探头B超切面
扇型探头扫查
线阵型B超切面

超声基础知识.doc1

第⼀章、超声诊断物理基础

第⼀节超声波的概念

⼀、超声波的基本概念

1、声波的性质超声波是指频率超过⼈⽿听觉范围（20~20000HZ）的⾼频声波，即：频率>20000HZ的机械（振动）波。超声波不能在真空中传播，超声波的振态在固体中有纵波、横波、表⾯波、瑞利波、板波等多种振态，⽽在液体和⽓体中只有纵波振态，在超声诊断中主要应⽤超声纵波。

2、诊断常⽤的超声频率范围2~10MHZ(1MHZ=106HZ)

3、超声波属于声波范畴它具有声波的共同物理性质

①⽅式------必须通过弹性介质进⾏传播

在液体、⽓体和⼈体软组织中的传播⽅式为纵波(疏密波) 具有反射、折射、衍射、散射特性,以及在不同介质中(空⽓、⽔、软组织、⾻骼)分别具有不同的声速和不同的衰减等

②声速------在不同介质中，声速有很⼤差别：空⽓(20℃)344m/s,⽔（37℃）1524m/s,肝1570m/s,脂肪1476m/s,颅⾻3360m/s

⼈体软组织的声速平均为1540m/s,与⽔的声速相近。⾻骼的声速最⾼相当于软组织平均声速的2倍以上

⼆、基本物理量

声学基本物理量波长、频率、声速及三者的关系λ=С/f 声速：不同介质的声速

空⽓(20℃)344m/s、

⽔(37℃)1524m/s、

肝脏\⾎液1570m/s、

脂肪组织1476m/s、

颅⾻3360m/s。

⼈体软组织平均声速掌握1540m/s 三、声场

（⼀）超声场概念

超声场是指发射超声在介质中传播时其能量所达到的空间。超声场简称声场，⼜可称为声束。

（⼆）声场特性

超声基础知识

超声波的传播
• 超声波的种类：
– 横波：质点的运动方向垂直于传播方向。在固体中波以横波形式传播 – 纵波：质点的运动方向平行于传播方向。在软组织中波以纵波形式传播。 – 在超声诊断中，主要应用超声纵波
• 声速与介质有关
– 固定>液体>气体
空气
液体
固体
7/ GE Presenter and Event / 2016/7/10
– 与声束相垂直的线或面上，能在荧光屏上被分别显示为两个点的最小距离的能力。 – 与声束的宽窄有关
19 / GE Presenter and Event / 2016/7/10
超声的穿透力
• 穿透力的增加，以分辨力的损失为代价
• 频率越高，分辨力越高，穿透力越小
• 频率越低，穿透力越强，分辨力越低
透镜焦点聚焦发散
通过窄孔径，在近场聚焦
中场
通过宽孔径，在远场聚焦
对每一深度聚焦
32 / GE Presenter and Event / 2016/7/10
2. 宽频及变频
宽频是指探头的工作频率范围比较宽。
宽频带探头是实现变频的基础。
变频是一种新技术：改变同一个探头的频率。若目标区域在近场，可以选用高频率；若目标区域在远场，可以切换到低频率。
Sound beam
Transducer

超声诊断基础

Sin =1.22 /D
物理特性
不同频率.声源直径相同
近场距离与远场扩散角
----------------------------------------------------------------------
频率波长声源直径近场距离远场扩散角
wk.baidu.com
f(MHz) (mm) D(mm)
L0(mm)
0.06-0.07/3MHz
0.08-.11/1MHz
0.19-.50/3MHz
0.28-.35/3MHz
0.16-.64/3MHz
0.70-1.4/5MHz 0.4-0.7/5MHz 0.43-1.7/5MHz
1.5-2.2/1MHz 8-20/3MHz 3.6-8.8/3MHz
1NP=8.68dB
(mm)
---------------------------------------------------------------------------------------------------
基础
•反射的能量
取决于两种介质的声阻之差, 声阻相差0.1% 即可产生反射，声阻相差越大,反射愈强, 进入第二介质的能量愈小。
物理特性
物理特性
3.散射
d>>λ发生散射, 小障碍物成为新的声源,向四周发射超声波. 探头接收到的仅为背向散射. 散射回声强度与入射角无明显关系.

超声诊断的基本知识和基本病变

超声诊断的基本知识和基本病变
主要内容
超声诊断的物理学基础超声波的类型超声波的基本表现超声波的基本病变
超声诊断的物理学基础
波动
电磁波（横波）
机械波（横波，纵波）
无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，X射线，伽马射线
声波（纵波），水波，地震波
横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直
• 阻力指数（RI）: RI= Vs-Vd
Vs
Vs Vd
超声成像的新技术
1、三维超声成像：获取一组二维断层平面图像数据，经计算机软件处理，重建三维图像。主要应用于产科。
2、声学造影：向空腔内注入造影剂微泡，以提高背向散射信号，同时去除基波信号，以提高超声诊断敏感性和特异性。
声诺维-血池造影剂
1、指向性超声波一般频率高，波长短，在人体介质中呈直
线传播，具有良好的指向性。
2、反射和折射：声波入射到两个介质的分界面上，如界面的线度远大于波长，则产生反射与折射。
（1）垂直入射到两层相邻的介质
反射
z1 z2
入射折射
声压反射系数= 声压折射系数=
z2- z1 z2+z1
2z2 z2+ z1
（2）垂直入射到三层相邻介质
A
d B
理想情况下，第一介质中的入射波全部进入第三介质，此时第二介质就是一个透声层。

超声诊断学-02基础和原理

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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节诊断超声的物理特性
三、人体组织的声学参数
4．界面两种声阻抗不同物体接触在一起，形成一个
界面。接触面的大小名界面尺寸。
小界面:尺寸小于超声波长大界面:尺寸大于超声波长
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节诊断超声的物理特性
三、人体组织的声学参数
均质体与无界面区：
CT
优势：无创、精确、方便。
3
超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节诊断超声的物理特性
一、定义
1．超声：
声波频率大于 20KHz(20000Hz)，为机械波或称应力波。
4
超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节诊断超声的物理特性
一、定义
振源：声带、鼓面介质：空气、人体组织接收：鼓膜、换能器
二、声源、声束、声场与分辨力
4、声束的聚焦：(convergence)
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节诊断超声的物理特性
二、声源、声束、声场与分辨力
•分辨力(resolution power)
超声诊断中极为重要的技术指标
1、基本分辨力
2、图像分辨力
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理

超声医学物理基础知识

超声医学物理基础知识分别有哪些呢？我们不妨一起来参考下吧！希望对您有所帮助！以下是店铺为您搜集整理提供到的超声医学物理基础知识内容，希望对您有所帮助！欢迎阅读参考！

超声医学物理基础知识

1、是超声？

答:自然界的声波以频率可以划分为三大类：次声、声、超声。频率低于20Hz的波动称为次声；频率在20－20kHz之间的波动称为声；频率在20KHz以上的波动称为超声。我们人耳可以听见声但是听不见次声和超声。我们超声医学应用的是超声，频率在MHz数量级。超声和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，是一种能量的传播形式，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。

2、什么是超声医学？

答:凡研究超声对人体的作用和反作用规律，并加以利用以达到医学诊断和治疗目的的学科即称为超声医学。它包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程。

3、什么是超声波长、频率和声速?

答:波动的同一传播方向上两个相邻的相位相差2的质点,振动的步调恰好是一致的,我们把它们之间的距离即一个完整波的长度称为波长。波动传过一个波长的时间,或一个完整的波通过某点所需的时间,称为波的周期。

单位时间内质点振动的次数称为频率。声速是指波动的某一个振动相位在介质中的传播速度。声速即单位时间内在介质中传播的距离。

4、什么是超声场？

答：超声在弹性介质中传播时，在介质中声波存在或通过的区域，或者声波从其来源向外扩散时的几何学描绘称为超声场。超声场可分

超声医学的物理基础

声压与介质的密度(ρ),介质质点的振动速度(v)，以及超声波在该介质中的传播速度(c)呈正比，即：
2019/3/21
P＝ρ·v·c
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2、声强
定义：声强(I)是在单位时间内，通过与声波传播方向垂直的单位面积上的平均能量，单位是W/m2。
声强和声压的平方呈正比，与介质密度和声速之和反比，即：
折射定律：入射角θi的正弦与折射角θt的正弦之比，等于入射波在第一介质中的声速cl与折射波在第二介质中的声速c2之比，即：
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Sinθi Cl ───＝── Sinθt C2
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二、折射
使折射角为90°时的入射角称为临界角，当入射角超过临界角时，相应的折射波消失，出现全反射。
1、正压电效应
定义：由外力作用引起的电介质表面荷电效应，称为正压电效应。
结晶受到特定反向的加压或拉伸而发生形变时，在其两个受力界面上引起内部正负电荷中心相对位移，在两个界面产生等量异号电荷，其电荷密度与所施加的外力成正比。
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2、逆压电效应
定义：由在外场作用下，晶体将产生几何变形，称为正压电效应(亦称电致伸缩效应)。
三、分辨力
定义：仪器或肉眼及其它感官对两个非常靠近的物点或量值刚能加以识别的限度。率的来距表界通间是 ”倒表离示面常距指。数示内。间用的能超，，可也的可个够声称后分可最分界分仪为者辩用小辨面辨的 “是的在距的的有分分前点单离两能一辨辨者数位来个力定力 44 ，

超声诊断的物理基础与常见疾病的声像图特点(ppt 81页)

（六）血压调控，维持正常血压
维持正常血压是三大治疗原则之一，血压过高，原出血不易停止，并可再次脑出血；血压过低，脑血流灌注不足，加重脑损害。所谓正常血压，通常以发病前患者基础血压为标准（一般血压可调控在120-170/80100mmHg）。值得一提的是术前由于颅内压较高，因此血压也很高，微创术成功后，颅内压得到缓解，血压也将随之下降，接近正常水平，考虑这一因素，因此术前不宜静注过强的降压药，使血压下降到正常或偏低，否则一旦血肿清除成功后，患者血压在原有基础上将进一步下降，可出现血压太低或测不到血压的危象发生，从而使病情加重，要尽量避免。
• 六. 心脏超声检查：
• 可了解各个房室腔的大小，室壁厚度，运动幅度的强弱，是否协调，房室间隔连续是否完好，
各组瓣膜的形态、结构及启闭活动，大动脉内径及走行是否正常，心包腔内有无积液, 心脏的收缩及舒张功能, 彩色多普勒:各瓣口前向血流速度是否正常，有无异常返流。
• 1. 冠心病：节段性室壁运动减弱，心梗时有局部室壁变薄及运动消失或矛盾运动。
• 4. 彩色多普勒血流成像（彩超）：只显示血流，朝向
探头为红色，背离探头为兰色。
• 三. 常见的超声回声类型： • 1. 中低回声：多见于实质而又均质的器官，
如肝、脾及肿大淋巴结等。 • 2. 强回声：声阻抗差大，如肺、胃肠、骨骼
等。 • 3. 无回声：内无反射，表明透声好，主要见于

超声诊断学基础和原理

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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第二节超声诊断的显示方式及其意义
一脉冲回声式
1 A型振幅调制型amplitude modulation
示波屏的X轴自左至右代表回声时间的先后次序，它一般代表人体软组织的浅深（可在电子标尺上直读）；而y 轴自基线上代表回声振幅的高低。
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超声诊断学
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探头
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节诊断超声的物理特性
二声源声束声场与分辨力
2 声束sound beam:
指从声源发出的声波;一般它在一个较小的立体角内传播
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节诊断超声的物理特性
二声源声束声场与分辨力
声轴sound axis 声束的中心轴线;它代表超声在声源发生
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节诊断超声的物理特性
三人体组织的声学参数
4 界面两种声阻抗不同物体接触在一起;形成一个界
面接触面的大小名界面尺寸
小界面:尺寸小于超声波长大界面:尺寸大于超声波长
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节诊断超声的物理特性
三人体组织的声学参数
均质体与无界面区：
超声诊断的基础和原理

超声物理学与工程学基础知识

超声诊断的基础知识与新技术应用

第一节超声诊断基础知识

一、超声物理性质

（一）超声为一种高频机械振动波，其振动频率超过人耳听觉范围（20Hz～20KHz）的高频声波，具有声波的一起物理性质，必需通过弹性介质进行传播，在液体、气体和人体软组织中的传播方式为纵波，并具有反射、折射、衍射和散射特性，在不同的介质中如在空气、液体、人体软组织与骨骼中别离具有不同的声速和不同的衰减，和在介质传播进程中依照两个介质声阻抗差的不同，产生反射的强度不一，以上这些物理特性是超声诊断的要紧物理基础。

目前临床上最经常使用的超声频率是2～10MHz。

（二）不同频率的声波在同一介质中传播的速度（C）大体相同，因此超声波长（λ）与频率（f）成反比，即频率愈高，波长那么愈短。在不同的介质中声速却不相同，如空气（20℃）344m/s，水（37℃）1524 m/s，肝脏1570 m/s，脂肪1476 m/s，颅骨3360 m/s。人体软组织的声速平均为1540 m/s，与水的声速1500 m/s相近，人体中骨骼的声速最高，相当于软组织平均声速的2倍以上。

频率（f）、波长（λ）和声速（C）三者之间的关系：λ= C/ f

（三）超声波在传播中具良好的指向性，其能量所达到空间为超声场，简称为声场或声束。声束的形状、大小（粗细）及声束本身的能量散布是特殊的，与探头的形状、大小、阵元数和工作频率、聚焦方式与成效等有专门大不同。另外，声束还受人体组织间相互作用的阻碍，如人体组织不同程度吸收、衰减、反射、折射和散射等阻碍。因这人体组织内的超声束（声场）复杂多变性，另外，声束由一个大的主瓣和许多小的旁瓣所组成，旁瓣容易产生伪差，同时声束的指向性也受近场长度与扩散角的阻碍，超声的频率愈高，波长愈短，那么近场愈长，扩散角愈小，声束指向性愈好，增加探头孔经可改善声束的指向性，可是探头直径增加会降低横向分辨力。因此目前的超声诊断装置都采纳良好的聚焦技术，以减少远场声束扩散。

超声物理基础及图像基础

A、声速与超声波的频率（f）有关 B、声速与人体组织的弹性（k）有关 C、声速与人体组织的密度（ρ）有关 D、声速与人体的特性阻抗（z）有关 E、声速与测量距离的精度有关
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当前你正在浏览到的事第十页PPTT，共六十六页。
人体组织的声像学特性，错误的是
A. 软组织、肌肉、骨组织声阻抗不同 B. 在肝组织中， 3.5Mhz 与 5.0 Mhz 探头检查声速相同 C.在软组织中频率高的超声波波长愈短 D. 正常肝组织与肝占位病灶组织密度相同
（a）传播声波的媒质（介质）的分子
(b) 波长为λ的平面连续压缩波的压力分布
图1-1-2质点振动传播声波
7
当前你正在浏览到的事第七页PPTT，共六十六页。
(五) 声速、波长与介质的关系
1、声速与介质的关系
（1）.同一介质不同频率的探头在同一介质中传播时声速基本相同。所以用不同频率的探头检查肝脏时，声速基本相同。
第一章物理基础
第一节超声显像物理基础
一、超声波基本物理量
（一）声源、介质 1、声源我们把能发出声音的东西叫做声源。振动是产
生声波的根源。在超声成像中，探头晶片发射时即产生超声，所以探头晶
片就是声源。 2、介质声源和接收声音之间的空间充满了气体(空气)，
或是液体，或是固体，即有种传播声音的媒介物——介质。声波必须在介质中传播，在真空中声波是不能传播的。

简述超声诊断的物理基础课件

别伪像一方面可避免误诊、漏诊；另一方面还
可以利用某些特征性伪像帮助诊断。
（二）超声多普勒基础
1、多普勒的原理
• 1）多普勒效应
•
多普勒效应是自然界普遍存在的一种物理
现象，它是1842年由奥地利教授C.Doppler首
先发现的，故物理学上就命名为多普勒效应。
•
多普勒效应在日常生活中是可以经常感觉
到的，最常见的例子是鸣笛的火车迎面急驰而
超声医学是超声成像用于临床诊断及治疗人体疾病的影像学科。超声诊断在临床应用中，具有自身的特点和价值。
• 1、采用脉冲方式工作，在发射一束超声脉冲瞬间之后，有很长一段时间可用于接收、处理回声信号，所接受的弱回声可为发送信号的数万分之一，所以这种脉冲反射（或散射）法灵敏度很高。
• 2、超声对软组织有很高的分辨力。因为超声通过仅有千分之一的声阻抗差异的组织界面就有回声反射，所以对人体内部不同的软组织分辨力很高。近年来迅速发展的自然组织谐波检测技术更进一步提高了细微分辨力。
（二）超声诊断价值
• 由于超声诊断具有实时性，分辨力高、无损伤、及时获得结果等特点，在临床中已应用于多种疾病的诊断。尤其对颅脑、眼、心脏、腹部脏器、妇产科、计划生育、泌尿系统等方面的多种疾病的诊断获得了很好的诊断效果。
（三）超声诊断的局限性
•
１、只能反映组织的物理特性，不能反应