1__超声波的基本特性及在生物组织中的传播
超声波技术在生物学中的应用及发展趋势
超声波技术在生物学中的应用及发展趋势超声波是一种高频声波，可以在物体中产生压缩波和剪切波，因此被广泛应用于生物学领域中。
本文将从医学、动物学和植物学三个方面探讨超声波技术的应用及发展趋势。
一、医学方面1.1 临床应用超声波在医学影像方面扮演着重要的角色。
它能够通过人体组织和器官的声学特性来生成二维和三维图像，以显示出身体内部器官和结构的形态和运作状况。
此外，还有一些新型的超声波技术正在不断发展，如超声弹性成像技术、超声造影技术、超声血流成像技术等，它们能够提供更为详细、准确的医学信息，包括肿瘤等疾病的鉴别诊断、损伤评估、器官功效分析、心血管疾病研究等。
1.2 细胞生物学超声波除了在医学影像方面应用外，还在细胞生物学方面有一定的应用。
超声波能够以不同频率和波形作用于细胞，从而改变其功能和物质运输过程。
这些作用包括细胞膜的离子通道的打开与关闭、胞内细胞骨架的改变、胞内通过胞骨架的物质运输量的变化等。
此外，还有基于超声波的微流体液体混合、细胞培养、细胞破碎、DNA舒张、共聚焦去色离子等一系列生物学实验技术。
1.3 生物物理学超声波对It水平的生物物理学也有一定的应用。
例如，使用微腔承载超声波定位的转动体系可以实现分子旋转的定向控制。
超声波也能够作为一种对于元件的加热源，从而实现对于元件温度的特定控制。
此外，还可以利用超声波打激芯片的技术解决微通道芯片制作过程中对于表面性状和结构的控制问题。
二、动物学方面超声波技术不仅在医学中有应用，而且在动物学中也有十分广泛的应用。
基于超声波的动物学研究主要有以下几个方面：2.1 生理学研究超声波可以测量动物器官的体积和功能，包括心脏、肝脏、脾脏、胆囊、盲肠、阴囊、肺部等。
这些技术对于纠正某些病理状况、预测生命经济利润和饲料效用等方面具有非常重要的参考价值。
2.2 动物行为研究超声波能够检测出频繁消化的动物婚交信号、动物应激情况、动物互动行为等信息，对于解析和理解一些特定的刺激环境和生态学机理具有重要意义。
超声波理疗参数-概述说明以及解释
超声波理疗参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述超声波理疗是一种物理疗法，利用超声波的声能和热能对人体进行治疗的过程。
它通过产生高频声波，并将其传递到人体组织中，以达到促进血液循环、缓解疼痛、促进组织修复等治疗效果。
超声波理疗作为一种常见的物理治疗手段，广泛应用于康复医学、运动医学、康复科、骨伤科等领域。
其原理是利用声波的机械振荡作用，使组织内的细胞及细胞外基质受到机械刺激，从而引起生理和病理反应，以达到治疗的目的。
超声波理疗的常见参数包括频率、强度、治疗时间和治疗区域等。
频率是指超声波每秒震动的次数，常用的频率范围为1MHz至3MHz。
强度则是指超声波能量的大小，通常以W/cm²为单位进行衡量。
治疗时间是指治疗过程中持续施加超声波的时间，可根据患者的具体病情和治疗目的来确定。
治疗区域则是指超声波应用的部位，可以根据患者的病情和需求进行选择。
超声波理疗参数的选择与调整是超声波理疗中非常重要的环节。
不同的病情和治疗目的需要不同的参数设置，因此在进行超声波理疗前，医生需要根据患者的具体情况和需要来制定一个合理的参数方案，并在治疗过程中进行动态调整。
超声波理疗作为一种无创、无药物的治疗手段，在康复医学中具有广阔的应用前景。
它不仅可以用于缓解疼痛、消除炎症，还可以促进组织修复和功能恢复。
随着科学技术的不断发展，超声波理疗在康复医学中的应用将会越来越广泛，并为患者提供更加完善和有效的治疗方案。
文章结构部分的内容可以写成以下方式：1.2 文章结构：本文共分为三个主要部分：引言、正文和结论。
引言部分主要概述了超声波理疗参数的重要性和作用，介绍了本文的目的和结构。
通过引入超声波理疗的基本原理和常见参数，旨在帮助读者了解超声波理疗的原理和参数的选择与调整。
正文部分分为两个小节。
首先，我们将详细讨论超声波理疗的基本原理，包括超声波的产生方式和传播特性。
其次，我们将介绍超声波理疗的常见参数，如频率、功率和治疗时间等，以及它们对治疗效果的影响。
超声波原理
超声波原理引言超声波是指频率高于20kHz的机械波，它在医学、工业和科学领域广泛应用。
超声波通过传播介质中的分子振动传递能量，具有穿透性强、方向性好、无电离辐射等特点。
本文将介绍超声波的原理及其应用。
超声波的产生超声波的产生主要依靠压电效应。
压电材料（如石英晶体、陶瓷等）在受到外力作用时会产生电荷分离，在电极上产生电势差。
当外力撤除时，电荷分布恢复正常，产生电荷重新分布的反应。
这种反应会周期性地产生机械振动，形成超声波。
超声波的传播超声波在传播过程中需要介质作为传导媒介。
在医学领域，常用的介质是生物组织。
超声波的传播需要满足声速、衰减系数以及散射等条件。
超声波的传播速度与介质的密度、弹性模量等因素有关。
传播过程中，超声波在介质中会因为散射和衰减而发生损耗。
超声波的应用医学领域超声波在医学领域应用广泛，包括超声造影、超声检测和超声治疗等。
其中，超声造影技术通过注射含有气体或微小气泡的造影剂，增强超声波对人体组织的成像能力。
超声检测技术可以用于检测人体内部的器官、肿瘤等病变情况。
此外，在超声治疗中，超声波可以用于聚焦破坏肿瘤组织，达到治疗的效果。
工业领域超声波在工业领域的应用也非常广泛。
在无损检测中，超声波可以探测材料内部的缺陷和结构。
在焊接、切割和清洗等工艺中，超声波被使用用于材料的加工和表面处理。
此外，超声波还被用于液位测量、流量控制、清洗等应用。
科学研究领域在科学研究领域，超声波被广泛应用于物质性质的研究。
通过测量超声波在物质中的传播速度和衰减系数，可以获得物质的弹性模量、密度、粘度等性质。
此外，超声波还可以被用于研究材料相变、与其他波的相互作用等。
结论超声波是一种频率高于20kHz的机械波，通过传播介质中的分子振动传递能量。
它具有在医学、工业和科学领域广泛应用的特点。
在医学领域，超声波被用于造影、检测和治疗等应用；在工业领域，超声波被用于无损检测、焊接和清洗等应用；在科学研究领域，超声波被用于研究物质性质和相变等。
超声波基本特性
1.3 超声波的生物效应
④ 空化效应 超声波在液体介质中传播时产生声压。当产生的负声压超 过液体的内聚力时，液体中出现细小的空腔。
空腔分为两种，即稳定空腔和暂时空腔。 稳定空腔周围产生局部的单向的液体流动，可以改变细 胞膜的通透性。 暂时的空腔在声压变化时破灭，产生高热、高压、发光、 放电等现象，对机体有破坏作用。
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折射波
Z1，Z2为介质1和介质2中声阻抗
1.2 超声波的衰减特性
超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，超声波的能量 逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。
Px P0 e ax， I x I 0 e 2 ax
式中：Px、Ix——距声源x处的声压和声强；
x——声波与声源间的距离； α——衰减系数，单位为Np/cm（奈培/厘米）。
1.3 超声波的生物效应
② 温热效应 超声在生物组织中传播过程中，部分声能被生物组织吸收， 转换为热能。
超声透热疗法 促进骨折愈合
1.3 超声波的生物效应
③ 理化效应 机械效应和温热效应会促发生物组织内的物理化学变化。 1.氢离子浓度的改变 炎症组织中伴有酸中毒现象时，超声波可使pH值向碱性 方面变化，从而使症状减轻，有利于炎症的修复。 2.对酶活性的影响 超声波能使复杂的蛋白质解聚为普通的有机分子，能影 响到许多酶的活性。
1.1超声波的反射折射特性 （1）反射定律
入射波 反射波
介质1 介质2
′
界面
sin c1 sin ' c1
＝
'
折射波
（2）折射定律
c1， c2为介质1和介质2中波速
sin c1 sin c2
超声PPT课件
人工智能应用
人工智能技术在超声诊断中的 应用将越来越广泛，能够提高 诊断效率，减轻医生工作量。
远程医疗
随着远程医疗技术的发展，超 声检查将能够实现远程诊断和 远程会诊，提高医疗资源的利 用效率。
培训普及
随着超声技术的不断发展，超 声培训将更加普及，提高医生 的技能水平，推动超声医学的
发展。
早孕超声
对早期妊娠进行超声检查，以确定孕囊位置、胚胎数目及胚胎发育 情况。
胎儿畸形筛查
对中晚期妊娠进行超声检查，以筛查胎儿是否存在畸形和异常。
心电图超声
1 2
心脏结构超声
通过心脏超声检查，评估心脏形态、结构和功能 状况。
心脏血流超声
通过多普勒效应，检测心脏血流状况，以诊断心 脏血管疾病。
3
心功能超声
通过超声心动图检查，评估心脏收缩和舒张功能 状况。
04
超声新技术与发展趋 势
三维超声与立体成像技术
三维超声技术
三维超声技术是一种通过计算机技术将二维图像重建为三维图像的技术。它可 以提供更直观、立体的超声图像，有助于医生更准确地诊断疾病。
立体成像技术
立体成像技术是一种将三维物体或场景转化为二维图像的技术。通过立体成像 技术，医生可以更清晰地观察到病变的位置、大小和形态，从而更准确地诊断 疾病。
超声的生物效应
机械效应
超声波在介质中传播时，介质质点在其作用下会产生位移 、速度变化等机械效应。
热效应
超声波在传播过程中，由于介质质点间的内摩擦而产生热 量，这种热效应可引起生物组织温度升高。
空化效应
当超声波的频率和强度达到一定条件时，会在生物组织中 产生微气泡，这些微气泡在声场作用下迅速膨胀、收缩， 产生强大的冲击力，破坏细胞结构。
三基超声考试试题及答案
三基超声考试试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 超声波的传播速度在人体软组织中大约是多少？A. 1000 m/sB. 1500 m/sC. 1540 m/sD. 3000 m/s答案：C2. 下列哪项不是超声检查的禁忌症？A. 严重心律不齐B. 严重贫血C. 严重高血压D. 孕妇答案：D3. 超声波在介质中的传播过程中，遇到不同介质界面时会发生以下哪种现象？A. 反射B. 折射C. 散射D. 吸收答案：A4. 超声波的频率范围是多少？A. 1-5 MHzB. 5-10 MHzC. 10-15 MHzD. 15-20 MHz答案：B5. 下列哪项不是超声造影剂的特点？A. 无毒性B. 无放射性C. 可被人体吸收D. 可永久存留于体内答案：D6. 超声波在液体介质中的衰减主要与什么因素有关？A. 超声波的频率B. 介质的温度C. 介质的密度D. 超声波的传播距离答案：A7. 超声波在生物组织中的传播速度与什么因素有关？A. 组织密度B. 组织弹性C. 组织温度D. 组织厚度答案：A8. 多普勒效应在超声诊断中主要用于检测什么？A. 组织结构B. 血流速度C. 组织硬度D. 组织温度答案：B9. 下列哪项不是超声检查的优点？A. 无创B. 实时C. 无辐射D. 价格昂贵答案：D10. 超声波在医学诊断中主要用于以下哪项？A. 组织结构的成像B. 组织成分的分析C. 组织温度的测量D. 组织硬度的评估答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 超声波的频率越高，其______越强，______越低。
答案：分辨率；穿透力2. 超声波的波长与频率成______比，与传播速度成______比。
答案：反；正3. 在超声检查中，声窗指的是______。
答案：超声波进入人体检查部位的途径4. 超声造影剂的微泡在超声波的作用下会产生______效应。
答案：空化5. 多普勒超声检查中，血流速度的测量是通过检测______变化来实现的。
三基超声试题及答案
三基超声试题及答案### 三基超声试题及答案#### 一、选择题1. 超声波的频率范围是多少？- A. 10 Hz - 20 kHz- B. 20 kHz - 1 MHz- C. 1 MHz - 10 MHz- D. 10 MHz - 100 MHz答案：C2. 超声波在人体组织中的传播速度大约是多少？ - A. 1500 m/s- B. 1000 m/s- C. 500 m/s- D. 300 m/s答案：A3. 下列哪个是超声波的非线性特性？- A. 反射- B. 折射- C. 衍射- D. 谐波产生答案：D4. 超声成像中，下列哪个参数与图像分辨率有关？- A. 脉冲宽度- B. 探头频率- C. 探头深度- D. 扫描速度答案：B5. 超声波在生物组织中的衰减主要与什么有关？- A. 组织密度- B. 组织厚度- C. 超声波频率- D. 超声波波长答案：C#### 二、判断题1. 超声波在不同介质中的传播速度是相同的。
（）答案：错误2. 多普勒效应可以用于测量血流速度。
（）答案：正确3. 超声波在生物组织中的衰减与组织类型无关。
（）答案：错误4. 超声波的频率越高，其穿透力越强。
（）答案：错误5. 彩色多普勒成像可以显示血流的方向和速度。
（）答案：正确#### 三、简答题1. 简述超声波在医学诊断中的应用。
- 超声波在医学诊断中主要用于成像，通过超声波的反射和散射，可以生成内部器官的图像。
超声波无创、无放射性，适用于孕妇和儿童的检查。
常见的应用包括产前检查、心脏检查、腹部器官检查等。
2. 解释什么是多普勒效应，并说明其在医学超声中的应用。
- 多普勒效应是指波源和观察者之间相对运动时，观察到的波频率与波源频率不同的现象。
在医学超声中，多普勒效应用于测量血流速度和方向，帮助诊断血管疾病和心脏疾病。
3. 描述超声波在生物组织中的传播特性。
- 超声波在生物组织中传播时，会经历反射、折射、散射和衰减等现象。
超声波的应用及对应原理
超声波的应用及对应原理1. 超声波技术的基本原理超声波是一种频率高于人耳可听到的声波，通常定义为频率大于20kHz的声波。
超声波技术利用超声波的特性，可以实现诸多应用。
超声波的基本原理包括传播特性、反射特性以及吸收特性。
2. 超声波在医学领域的应用超声波在医学领域有着广泛的应用。
主要应用包括超声波成像、超声检测和超声治疗等。
2.1 超声波成像超声波成像是一种利用超声波的特性来对人体内部器官和病变进行成像的技术。
其原理是利用超声波在介质中传播时的声束会发生折射、反射、散射和衰减的特性，通过探头发射超声波并接收反射回来的波束，然后将这些信号转换成图像。
超声波成像的优点是非侵入性、无辐射，对人体无害。
它在妇产科、肿瘤学、心脏病学等领域有着重要的应用。
2.2 超声检测超声检测是利用超声波的特性对物体进行检测和测量的技术。
通过检测超声波的传播速度、强度和反射程度等参数，可以获取物体的结构信息、缺陷和异常情况。
超声检测广泛应用于材料工程、无损检测和物体测量等领域。
例如，超声波检测可以用于检测金属结构的腐蚀情况、管道的泄漏等。
2.3 超声治疗超声治疗是利用超声波的能量对人体进行治疗的技术。
超声波的能量可以直接作用于生物组织，产生热效应，从而加速组织的新陈代谢和修复。
超声治疗常用于物理治疗、疼痛管理和肿瘤治疗等领域。
例如，超声波可以用于改善关节炎患者的疼痛症状、加速创面愈合等。
3. 超声波在工业领域的应用除了医学领域，超声波技术在工业领域也有广泛的应用。
3.1 超声波清洗超声波清洗利用了超声波的高频振动和微小气泡爆破的特性，可以有效去除物体表面的污垢和油渍。
超声波清洗通常应用于精密零件、光学器件和电子元器件等的清洗过程。
3.2 超声波焊接超声波焊接是利用超声波的高频振动将两个工件粘合在一起的技术。
超声波焊接可以实现无需外加热源、快速高效、无污染的焊接过程，常用于塑料制品、电子元器件等的组装过程。
3.3 超声波测厚超声波测厚是利用超声波的传播速度和反射特性来测量物体的厚度的技术。
深度解析超声炮的作用及功能原理详解
深度解析超声炮的作用及功能原理详解一、引言超声炮，作为一种现代化的非侵入性美容技术，它以其独特的聚焦式超音波能量，能够精准地作用于皮肤的真皮层、SMAS筋膜层，实现纤维收缩、胶原新生，从而达到紧致拉提的功效。
随着科技的不断进步，医学美容领域迎来了前所未有的发展机遇。
超声炮作为一种先进的无创美容技术，凭借其独特的作用机制和显著的美容效果，受到了广大消费者的青睐。
二、超声炮的基本原理1. 超声波的产生与传播超声波是指频率高于20,000赫兹的声波，其产生和传播依赖于换能器（也称为探头或振子）的振动。
当换能器受到高频电信号的激励时，会产生快速的振动，从而带动周围介质（如空气或水）的振动，形成超声波。
2. 超声波的特性超声波具有穿透性强、方向性好、能量集中等特点。
这些特性使得超声波能够在不损伤皮肤表面的情况下，深入皮肤内部，作用于深层组织。
3. 超声波与生物组织的相互作用当超声波作用于生物组织时，会产生一系列复杂的物理和化学效应，包括热效应、机械效应和化学效应等。
这些效应可以刺激皮肤深层的细胞和组织，促进胶原蛋白的再生和重组，从而达到美容效果。
三、超声炮的作用1. 紧致肌肤超声炮通过刺激皮肤深层的胶原蛋白再生和重组，使皮肤变得更加紧致有弹性。
胶原蛋白是皮肤的主要成分之一，对于维持皮肤的弹性和紧致度具有重要意义。
超声炮产生的超声波能量可以深入皮肤内部，刺激成纤维细胞分泌更多的胶原蛋白，从而改善皮肤松弛问题。
2. 提升轮廓超声炮作用于面部深层组织，如SMAS筋膜层，可以产生收缩效应，有效提升面部轮廓。
SMAS筋膜层是连接皮肤和深层组织的薄膜，对于维持面部形态具有重要作用。
超声炮通过刺激SMAS筋膜层的收缩，可以拉紧面部皮肤，使面部线条更加立体。
3. 减少皱纹超声炮通过刺激皮肤深层的胶原蛋白再生和重组，可以填补皱纹和细纹，从而显著减少面部皱纹。
超声波能量可以促进成纤维细胞分泌更多的胶原蛋白，这些胶原蛋白可以填补皮肤表面的凹陷，使皱纹变得平滑。
声波的基础特性与应用
声波的基础特性与应用声波是一种机械波，是由物质的震动传播而产生的波动现象。
声波在空气、水、固体等介质中传播，是人类日常生活中不可或缺的一部分。
本文将介绍声波的基础特性以及其在各个领域中的应用。
### 声波的基础特性声波是一种纵波，其传播方向与振动方向一致。
声波的传播速度取决于介质的性质，一般在空气中的传播速度约为343米/秒。
声波的频率决定了声音的音调，频率越高，音调越高。
而声波的振幅则决定了声音的大小，振幅越大，声音越响亮。
声波的传播遵循波动方程，可以用以下公式表示：$$v = f \times \lambda$$其中，$v$表示声波的传播速度，$f$表示声波的频率，$\lambda$表示声波的波长。
声波的波长与频率成反比关系，频率越高，波长越短。
### 声波在医学领域的应用在医学领域，声波被广泛应用于超声波检查和超声波治疗。
超声波检查利用声波在人体组织中的传播特性，通过探头发射声波并接收回波来获取人体内部器官的影像，用于诊断疾病。
超声波治疗则利用声波的机械作用，对人体组织进行治疗，如碎石治疗、肿瘤消融等。
### 声波在通信领域的应用在通信领域，声波被应用于声纹识别技术。
声纹识别是一种生物特征识别技术，通过分析个体的声音特征来进行身份识别。
声波在此过程中起到传输和识别信息的作用，具有较高的安全性和准确性。
### 声波在工业领域的应用在工业领域，声波被应用于无损检测技术。
超声波无损检测是利用声波在材料中传播的特性，通过检测声波的传播时间和回波强度来判断材料内部是否存在缺陷，如裂纹、气孔等。
这种技术可以帮助工程师及时发现材料缺陷，确保产品质量。
### 声波在生活中的应用除了以上领域，声波在生活中还有许多其他应用。
例如，声波在音响系统中的应用，使人们能够享受高品质的音乐和影视体验；声波在声纳系统中的应用，用于水下通信和探测；声波在声波清洗中的应用，可以去除物体表面的污垢等。
总的来说，声波作为一种重要的机械波，在各个领域都有着广泛的应用。
《医疗器械概论》 第二篇第3章 医用超声设备
第四节 医用超声诊断设备的通用要求
2.成像质量要求
（1）B/M模式 ⑤切片厚度：指垂直于扫查平面方向上显示的组织厚度。 ⑥几何位置精度：指显示和测量目标实际尺寸和距离的准确度，包括横向几何位置 精度、纵向几何位置精度。 ⑦M模式的时间显示误差。
熟悉 超声波的特性、典型的超声诊断设备 了解 医用超声治疗设备、医用超声诊断设备的通用要求
第三章 医用超声设备
第一节 超声基本概念
第一节 超声基本概念
1. 简介
（1）声波：声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。 声波产生的两个条件： 声源 ---------------------------- 传播介质
（3）超声波的产生 ①自然界中：昆虫、哺乳动物（如海豚、蝙蝠）能发出超声；风声、海浪声、喷气 飞机的噪声等含有超声成分。 ②临床：压电晶体材料制成的超声探头。
第节 超声基本概念
1. 简介
（4）超声波的临床应用 ①超声诊断：利用超声在人体中传播的物理特性，对人体内部脏器或病变进行体层 显示，获取活体器官和组织的断面解剖图像，据此对疾病进行诊断。
第三章 医用超声设备
杨鹏飞 高级工程师 理学院计算机教研室、宁夏医科大学总医院核医学科
第三章 医用超声设备
目录
第一节 超声基本概念 第二节 医用超声诊断设备 第三节 医用超声治疗设备 第四节 医用超声诊断设备的通用要求
第三章 医用超声设备
学习目标
掌握 超声波的定义、医用超声诊断的原理、超声波的生 物效应
（cm2.s）]。
临床应用中使用超声耦合剂减少探头和皮肤间的声阻抗
超声知识点总结大全
超声知识点总结大全
超声波的产生
超声波是一种机械波，它是由物体的振动产生的。
在医学超声中，超声波是通过超声波发
射器产生的。
超声波发射器通常是一种压电晶体，当施加电压时，晶体会产生振动，从而
产生超声波。
这些超声波会被传送到病人的身体内，然后被接收器接收并转换为图像。
超声波的传播
超声波在人体内的传播是通过反射和折射的方式进行的。
当超声波遇到不同密度的组织时，会发生反射和折射，形成一个三维图像。
超声波在软组织中传播速度较慢，在骨骼中传播
速度较快，因此可以根据超声波的传播速度来识别不同的组织结构。
超声波的应用
超声波在医学领域有许多应用，包括超声诊断和超声治疗。
超声诊断
超声诊断是使用超声波来观察人体内部结构的一种诊断方法。
它可以用于检测各种疾病和
病变，如肿瘤、囊肿、结石等。
超声诊断可以通过单晶片、微晶片、阵列探头等不同的探
头来实现，可以实现不同层面、不同分辨率的观察。
超声治疗
超声治疗是利用超声波的机械、热效应来治疗各种疾病。
超声波可以通过对组织产生热效应，促进血液循环，加速伤口愈合。
超声波还可以通过机械效应，破坏结石或肿瘤等病变
组织。
超声波的优势
超声波在医学领域有许多优势，包括无辐射、无损伤、无创、成本低等。
同时，超声波可
以通过多种探头实现不同层面和分辨率的观察，使得超声诊断具有很高的诊断价值。
在不断发展的医学技术领域，超声波的应用将会越来越广泛。
我们相信，随着超声技术的
不断发展，超声波将会在医学诊断和治疗中起到越来越大的作用。
超声波的定义及特性
第五节 超声波的传播特性
超声波的传播特性有：波的反射、折射、透射、衍射和 散射等。两波相遇时遵循叠加原理。
一、反射和折射
条件及约定： ① 声波类型：平面波 ② 界面条件：光滑平面，且足够大（相对于波长） ③ 字母、下标的意义 P－声压，I－声强，c－声速，Z－声阻抗，θ－夹角 1－介质１，2－介质２, i－入射，r－反射，t－折射 如：Pi－入射声压，Z1－介质1的声阻抗
医学超声中常用：mm/S
波长λ的单位为：m
医学超声中常用：mm
频率ｆ的单位为：Hz
医学超声中常用：MHz
（6）频率、波长对超声成像的影响 波长：决定了成像的极限分辨率 频率：决定了成像的组织深度
3.声压和声强
(1)声压 P ① 定义
单位面积上介质受到的声波压力称声压，用P表示。 是由声波引起的介质中压强，是介质静压强的一个增量。 随着声波在介质中的传播，该压强随时间和位置而变化。
（4）讨论
① ②
Z2 Z1 则 Z2 Z1 则
aaIr Ir
2. 速度： v＝dξ/dt＝－Aω0 sin(ω0t-φ) ＝－Vm sin(ω0t-φ)
式中：Vm ＝Aω0 ——最大速度 3. 加速度：a＝dv/dt＝－Aω02 cos(ω0t-φ)
＝－B cos(ω0t-φ) 式中：B ＝Aω02 —— 最大加速度 单个质点无阻尼振动：动能、势能转换，能量守恒。
（2）周期T
声波传播一个波长距离所需的时间称周期，用T表示。 等于声波中质点在平衡位置往返振动一次所需的时间。
（3）频率f
任一点在单位时间内通过的波数称频率，用f表示。等 于介质中的质点在单位时间内振动的次数。
（4）波长、周期、频率与声速之间的关系
超声基础
超声基础图1-1-1 声波的产生超声波的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，而引起人耳听觉器官有声音感觉的波动则称为声波（Sonic wave, sound wave）（图1-1-1）。
人耳的听阈范围，其振动频率为16赫（Hertz;Hz）~20千赫（KHz）。
超过人耳听阈上限的声波，即大于20千赫的称超声波（Ultrasonic wave）简称超声，临床常用的超声频率在2～10 MHz之间。
第一节超声的物理基础一、超声波基本物理量图1-1-2 声波的示意图（一）超声波有三个基本物理量，即频率（f），波长（λ），声速（c）。
频率（Frequency）就是在每秒钟内，介质所振动的次数，以f表示，单位为赫（Hz）；声速（Speed of sound）指声波在传播介质中的传播速度，用c表示；波长（Wavelength为完成一次完全振动的时间内所传播的距离，以λ表示（图1-1-2）。
三者的关系是：c=f·λ或λ=c/f，传播超声波的媒介物质叫做介质。
（二）相同频率的超声波在不同介质中传播，声速不相同。
人体组织可分３类，即：软组织（包括血液、体液），骨与软骨，及含气脏器（如肺、胃肠道）。
软组织平均声速为1547m/s，骨骼声速约为软组织中的2.5倍。
由于不同的软组织中声速有所差异，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（图1-1-3）。
通过该声速可测量软组织的厚度，公式为：（三）声阻抗（Acoustic impedance）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： Z=ρ·C ，单位为Kg／m2·s。
图1-1-3 不同组织中声速有所差异二、超声波的物理性能（一）超声波在介质中传播时，遇到不同声阻抗的分界面且界面厚度远大于波长，会产生反射（Reflection）（图1-1-4）。
放射科近期考试题及答案
放射科近期考试题及答案1. 简述X线成像的基本原理。
答案：X线成像的基本原理是利用X线穿透不同密度组织的能力不同，通过检测器接收穿透后的X线，形成图像。
X线在穿透人体时，会被不同密度的组织吸收，吸收少的组织在图像上表现为亮区，吸收多的组织表现为暗区。
2. 描述CT扫描的成像过程。
答案：CT扫描的成像过程包括X线管发射X线，X线穿透患者身体后，被探测器接收。
探测器将接收到的X线信号转换为电信号，再由计算机处理这些电信号，重建出横断面图像。
3. MRI成像中，T1加权成像和T2加权成像的主要区别是什么？答案：T1加权成像主要反映组织的纵向弛豫时间，而T2加权成像反映的是组织的横向弛豫时间。
在T1加权成像中，T1弛豫时间短的组织表现为高信号，而在T2加权成像中，T2弛豫时间短的组织表现为高信号。
4. 请解释PET-CT成像的原理。
答案：PET-CT成像结合了正电子发射断层扫描（PET）和计算机断层扫描（CT）两种技术。
PET利用放射性示踪剂，如18F-FDG，通过检测示踪剂在体内的分布来反映组织的代谢活动。
CT则提供解剖结构信息。
两者结合，可以同时获得生物代谢信息和精确的解剖定位。
5. 乳腺X线摄影（乳腺钼靶）的主要适应症有哪些？答案：乳腺X线摄影的主要适应症包括：乳腺肿块的诊断、乳腺钙化的评估、乳腺手术后的随访、乳腺病变的活检定位以及乳腺癌的筛查。
6. 简述数字减影血管造影（DSA）的临床应用。
答案：DSA的临床应用包括：诊断和治疗脑血管疾病、评估心脏和大血管疾病、诊断和治疗外周血管疾病、以及对肿瘤的血管供应进行评估和治疗。
7. 描述超声成像的基本原理。
答案：超声成像的基本原理是利用超声波在组织中的传播特性。
超声波由探头发射，当遇到组织界面时会发生反射，反射回来的超声波被探头接收并转换成电信号，再由计算机处理生成图像。
8. 请解释放射防护的基本原则。
答案：放射防护的基本原则包括：时间防护、距离防护和屏蔽防护。
超声波提取基础原理,特点与应用介绍
超声波提取原理、特点与应用介绍超声波指频率高于20KHz，人的听觉阈以外的声波。
超声波提取在中药制剂质量检测中（药检系统）已广泛应用。
《中华人民共和国药典》中，应用超声波处理的有232个品种，且呈日渐增多的趋势。
近年来，超声波技术在中药制剂提取工艺中的应用越来越受到关注。
超声波技术用于天然产物有效成分的提取是一种非常有效的方法和手段。
作为中药制剂取工艺的一种新技术，超声波提取具有广阔的前景。
超声波提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。
1、提取原理（1）机械效应超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传播，这就是超声波的机械效应。
超声波在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方向传播，对物料有很强的破坏作用，可使细胞组织变形，植物蛋白质变性；同时，它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。
从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。
（2）空化效应通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散（rectieddiffvsion）而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。
这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力，形成微激波，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。
（3）热效应和其它物理波一样，超声波在介质中的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程，即超声波在介质的传播过程中，其声能不断被介质的质点吸收，介质将所吸收的能量全部或大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材组织温度的升高，增大了药物有效成分的溶解速度。
由于这种吸收声能引起的药物组织内部温度的升高是瞬间的，因此可以使被提取的成分的生物活性保持不变。
生物超声医学实验报告
一、实验名称生物超声医学实验二、实验目的1. 了解生物超声医学的基本原理和应用。
2. 掌握超声在生物医学领域的应用技术。
3. 通过实验操作，验证超声在生物组织成像、生物力学特性研究等方面的作用。
三、实验原理生物超声医学是利用超声波在生物组织中的传播、反射和散射特性，对生物组织进行成像、测量和分析的一种技术。
实验中，通过超声波发射器发射超声波，经生物组织传播后，由接收器接收回波信号，通过信号处理和分析，获得生物组织的成像、生物力学特性等信息。
四、主要仪器与试剂1. 仪器：超声成像仪、生物力学测试仪、电脑、数据采集卡等。
2. 试剂：生理盐水、生理盐水浸泡的样品等。
五、实验步骤1. 准备工作：将样品浸泡在生理盐水中，确保样品处于均匀状态。
2. 超声成像实验：a. 打开超声成像仪，调整探头位置，确保探头与样品接触良好。
b. 设置超声成像参数，如频率、增益等。
c. 进行超声成像，观察样品的形态、大小和内部结构。
3. 生物力学特性实验：a. 将样品放置在生物力学测试仪上。
b. 设置测试参数，如加载速率、频率等。
c. 进行生物力学特性测试，观察样品的力学响应。
4. 数据处理与分析：a. 对超声成像数据进行处理，提取样品的形态、大小和内部结构信息。
b. 对生物力学特性数据进行处理，分析样品的力学响应。
六、实验结果1. 超声成像实验：a. 成像结果显示样品的形态、大小和内部结构。
b. 通过对比不同样品的成像结果，可以分析其差异。
2. 生物力学特性实验：a. 实验结果显示样品在不同加载条件下的力学响应。
b. 通过对比不同样品的力学响应，可以分析其生物力学特性。
七、讨论与分析1. 超声成像技术在生物医学领域的应用具有广泛的前景，如医学诊断、疾病监测、药物研发等。
2. 通过超声成像实验，可以直观地观察生物组织的形态、大小和内部结构，为疾病诊断提供依据。
3. 生物力学特性实验可以分析生物组织的力学响应，为生物力学研究提供数据支持。
利用声波传播探测细胞与病毒
利用声波传播探测细胞与病毒细胞与病毒，是生命科学研究的两大重点。
直接观测或测定其特征是许多生物学实验的基础。
然而，传统的观测方式往往受到多种因素的影响，限制了对样本的精细观察。
针对这一问题，利用声波传播在生命科技领域获得越来越多的关注。
本文将从以下几个方面探讨声波传播在生物学实验中的应用。
1. 声波在细胞与病毒探测中的基本原理和特点声波波长通常在纳米级别，相较于光学方法的波长，具有更高的空间分辨率和穿透深度。
声波探测实验通常使用超声波或微波，通过声波弹性特性或辐射力与样本产生相互作用，而不会对样本造成损伤。
此外，声波通过测量声速、声阻抗、声能等物理量，可以为细胞和病毒的精细研究提供必要的参数。
声波还可以通过形成反射、散射、折射等现象，为细胞和病毒的形态、大小、密度、加速度等特征提供详尽的描述。
2. 利用声波探测细胞的生长状态生物科学实验中，细胞生长状态的监测是十分重要的。
以细胞培养为例，如果能通过非侵入性方法精确测定细胞的生长状态，就能避免重复操作、升级控制培养环境等多种不必要的操作。
声波通过测量细胞的弹性、变形、蠕动等物理参数，可以实时地反映细胞在培养基中的增殖情况、运动状态、粘附情况等，从而为监测细胞生长状态提供了新的思路和手段。
3. 利用声波探测病毒的基本特征病毒的形态、大小、密度、折射率等参数，对于病毒的性质和功能有着直接影响。
而病毒样本的制备和处理存在许多限制，也给病毒研究带来困难。
利用声波可视化技术，可以将病毒的形态、大小、密度进行立体测定和可视化。
其中，声波探测的灵敏度和易操作性，为粒子大小在200nm以下的病毒探测提供了新的可能性。
4. 声波在生物样本检测中的应用生物学样本的检测通常需要高灵敏度、高精度、高通量的手段。
除了光学方法，声波技术也成为了一种新型的检测选择。
声波能够检测生物样品中的多种物理性质，如尺寸、密度、弹性、粘附性、振动方向等，可以应用于细胞、病毒、蛋白、DNA片段的检测。
超声波基础知识(教育知识)
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3. 超声波的生物效应 超声波是一种依靠介质来传播的声波，它具有机械能，因此，在传播的过程中将 不可避免地和介质相互作用，产生各种效应。比如声波能量作用于介质，会引起 质点高频振动，产生速度、加速度、声压和声强等力学量的改变，从而引起机械 效应 ; 由于介质对超声能量的吸收，将使介质温度升高，从而引起热效应 ; 当 超声波作用于液体时，会使液体内部压力发生变化，产生压力或拉力，当拉力达 到一定强度，可以使液体分子断裂，产生近于真空的空穴，引起所谓空穴效应 （也称空化效应）等。当超声作用于生物组织时，以上提到的各种物理效应同样 存在，因而会对生物组织产生某些生物效应。比如，由于生物组织的粘滞性而造 成的吸收，将使一部分声能转化为热能，使生物组织产生温升，当超声能量达到 一定强度的时候，除产生热效应外 , 空化效应的结果还可能使组织细胞产生破坏 性形变。因此，虽然目前普遍地认为超声对人体的危害甚微，但诊断用超声剂量 并不被认为是越大越好。一般接受的剂量应小于安全剂量 50 焦耳／平方厘米 (J ／ cm 2 ) ，并且最大照射强度低于 100mW ／ cm 2 。然而 , 超声能终归是一 种机械能，它不同于各种有损射线，所教以书，育人利用超声波所实现的各种检查治疗手 21 段，应该说是比较安全的。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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六、B超的优缺点
优点：
无创性检查。 能够实时显示体内结构。（软组织优于CT，区别囊实性优于CT） 及时判断。 复查便捷。 设备投资相对较少。 对工作环境要求相对较低。
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缺点：
对含气脏器和骨质结构难以传到至深部成像，成像效果不如CT及MRI 重复性不好 图象易受气体和皮下脂肪的干扰 伪像干扰 图象显示范围较小 医生手法要求高
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抽气
声音的实质
机械振动在连续媒质中的传播——机械波
声波频率
目前，人类研究与使用的声波频率从10-4到1013Hz,足足跨越了17个数量级。将 声波依其频率高低和人耳对声波的感受能力，区分与命名如下
次声
可听声
超声
特超声
10-4-20
20-2*104
2*104-109
109-1013
参考声压P0 以1000 Hz纯音的听阈声压为基准声压（20µ Pa） Pi = P0， LP = 0
普通谈话约为 载重卡车行驶 喷气式飞机附近 60dB-70dB 80dB-90dB 140dB-150dB
1.3 声波的声强
超声强度：超声波在单位时间内通过与声波传播方向垂直的单 位面积的能量，通常示以I。对于平面连续波其强度I为：
Z C
讨论声波传播问题时，声阻抗Z =ρC是一个极其重要的物理量。
媒质Z均匀不变，那么声波在其中的传播方向将不会改变；
Z不均匀，在变化处呈现出声学界面，发生反射、折射、散射。
现行大部分超声诊断仪（A型、B型、M型及 多普勒型），都是建 立在超声回波（来自人体内）基础上的，其物理基础便是人体组 织的声阻抗不均匀。
达因 dyn 是（CGS）力的单位 1 dyn代表作用于1g的物体，使其产生1cm/s2的加速度的力。
பைடு நூலகம்
蚂蚁叼草的力约100 dyn
1 dyn = 10-5N 1Pa = 1N/m2 = 10 ubar = 10-5 bar 大气压约 1 bar
声压级
比较两个声压的大小，常用声压级(LP)
LP=20logPi/P0（dB）
2 1 Pm 1 2 I CVm 2 C 2
Pm和Vm分别为声压、质点位移速度的最大值
若用它们的有效值P,V表示，
p2 I CV 2 C
声强与声压平方成正比。
声强的单位是瓦/厘米2（W/cm2）或毫瓦/厘米2(mW/cm2)。 总功率：强度与声传播方向垂直的面积的乘积
W IS
超 声
频率超出了人耳所能感受的上限，因而人耳听不见，正如人的眼 睛看不见紫外光一样，都是由于人的感官生理局限性所引起的。
机械波
机械波
电磁波
•都具有一定的传播速度，且与媒质有关； •都能产生反射、折射、干涉和衍射现象；
•电磁波与声波一样不能再真空中传播。
水波的产生
小球点击水面，会形成水波
一个质点的振动会带动邻近质点的振动 而邻近质点的振动又会引起较远质点的振动 这样，振动就以一定的速度在弹性介质中由近及远地传播 产生机械波的条件：
铁磁材料的压磁效应：在外力作用下，晶体会产生磁场；
反之，外加磁场则会引起晶体变形。
铁磁材料中有自发磁化区（磁畴）。无外场时，磁畴取向无 规律，在外磁场作用下，磁畴有转向与外磁场方向一致的倾 向。外磁场愈强，转向也愈厉害。由于磁畴在各个方向上长
度不一致，转向则导致了材料在磁场方向上的宏观增长。
当线圈中通以直流电I0时,产生偏磁场H0。再通以交变电I，产生交变磁场H，
C
小结：
T
f
频率、周期：决定于波源 波速：决定于传输介质
波长：由波源和传输介质共同确定
第三章 超声医学原理
第一节 超声波的基本特性及在生物组织中的传播 第二节 超声的生物效应 第三节 超声诊断的概述
第一节 超声波的基本特性及在生物组织中的传播
一、超声波的基本特性 二、超声场
三、超声波在生物组织中的传播
一、超声波的基本特性 1.1 超声波的传播速度
1.2 声 压 1.3 声波的声强 1.4 特性阻抗 1.5 超声波的产生
1.1 超声波的传播速度
声波在介质中传播的速度受介质密度和弹性的影响，在空
气和液体中传播的是纵波，在固体中可以有纵波和横波。
* 在液体和气体纵波波速
C K
G C
K为媒质的体变模量
1、波源；2、弹性介质
问题：
波动是波源的振动状态或波动能量在介质中的传播
机械波在介质中传播时，质点随波前进
1、横波
2、纵波
波长、波的周期和频率、波速 1、波长——反映波动的空间周期性
y
λ
x
o
2、周期和频率——反映波动的时间周期性
f＝1 / T
问题：
波源作一次完全的振动，波就前进一个波长的距离， 因此波的周期只与振源有关，而与传播介质无关。
稠密区：压强大于没有声波传播时的静压强，即声压为正值；
疏稀区：压强小于静压强，声压为负值。 因此，媒质的声传播可表现为声压随时间（或空间）的周期变化。
在超声诊断中常用的是平面波，对于平面波，声压：
P CV CV0 sin t
（1）
ρ为传声媒质的质量密度，C为声波的传播速度；V为质点振动 速度，V0为其幅值。声压单位为微巴（1 u bar=1达因/厘米2）。
*固体媒质横波和纵波的波速
横波 纵波 G为媒质的切变模量
C
E
E为媒质的弹性模量
C
T
f
例：声波在人体软组织中的传播速度大约为1500m/s。如超声理疗
机向人体发射率为1MHz的超声波，试求在人体内的声波波长？
c
f
1500/ 110 1.5mm
6
即1MHz的超声波在人体软组织中的声波波长为1.5 mm.
1.4 特性阻抗
表征介质传播超声能力的物理量 表征超声在介质中,传播过程能量损耗的特性。
P Z V
界面声压与通过该面的质点流速之比
与电路类比，声压~电压，质点流速~电流。声阻抗~电阻 Z为传声媒质的一个物理常数 对于平面波，声阻抗等于介质密度与波速的乘积 特性阻抗的单位为瑞利即rayls, 1rayls = 1g/（cm2.s）
对于血液：
Z C 1.055g / cm3 157000 cm / s 165635 g /(cm2 s) 1.656105 rayls
对于生物软组织，声阻抗率与水的相近，约为1.5*105 rayls
1.5 超声波的产生
压电式超声换能器
磁致伸缩式超声换能器
1.5.2 磁致伸缩式超声换能器
H叠加在H0上，于是铁芯中的磁场将以H0为中心上下变化。压磁材料在交变
磁场H作用下，由于磁致伸缩效应，上下两端面产生与交变电流频率相同的 交替伸缩。
H I t
Ho
I0
当交变电流频率与换能器的共振频率一致时，换能器端面振动最剧烈。
一、超声波的基本特性
机械波产生的条件
重点
什么是机械波（与电磁波的区别）
3、波速C——描述振动状态传播快慢程度的物理量
波动过程中，某一振动状态在单位时间内所传播的距离。
* 在液体和气体纵波波速(不能产生横向的剪切力,故无横波 )
C K
G C
K为媒质的体变模量
*固体媒质横波和纵波的波速
横波 纵波 G为媒质的切变模量
C
E
E为媒质的弹性模量
4、三者关系式
在一个周期中，波前进一个波长，故
声波的频率和传播速度由什么决定 超声及可听声的频率范围
1.1 超声波的传播速度
速度与媒质的密度和力学弹性有关 速度 频率 波长的关系
1.2 声 压
声压的定义 声压级如何计算
一、超声波的基本特性
1.3 声波的声强
声强的定义及公式
重点
1.4 特性阻抗
特性阻抗的定义及公式
1.5 超声波的产生
压电式及压磁式超声换能器的原理
组织病变常常伴随其Z值发生变化，从而引起超声回波的相应变
化，人们便可以从回波变化中提取人体组织病变的信息。
人体正常组织的密度、声速和特性阻抗
介质名称 空气 血液 大脑 脂肪 软组织 颅骨 密度（g/cm3） 超声纵波速度 （m/s） 0.00118 1.055 1.038 0.955 1.016 1.658 344.8 1570 1540 1476 1500 3860 特性阻抗 （*105瑞利） 0.000407 1.656 1.599 1.410 1.524 5.571
人体绝大部分是软组织，其声学特性与水相似，所以其中传 播的基本上是纵波。但由于传播条件的改变会发生波型的转 换，如超声通过骨骼时会发生由纵波转变为横波。
1.2 声 压
定义：媒质中有声波传播时的压强与没有声波传播时的压强之
差，以符号P表示，单位为帕（Pa）。 当有纵波声波传播时，媒质出现周期相间的稠密与疏稀状态