超声成像原理解析共64页文档
医学影像学的超声波成像
医学影像学的超声波成像超声波成像是医学影像学中常用的一种无创检查方法，通过超声波的探测与分析，可以获取人体内部的图像信息，用于进行疾病的诊断与治疗。
本文将介绍超声波成像的原理、应用领域以及未来发展方向。
一、原理概述超声波成像是利用超声波在不同组织结构中的传播速度和反射特性的差异，通过超声探头发射和接收超声波信号，再经过计算机的处理，形成图像。
其基本原理包括超声波的产生、传播、探测与处理。
1. 超声波的产生超声波由压电晶体引起的机械振动产生，压电晶体施加交变电压时会产生振动，形成高频超声波信号。
2. 超声波的传播超声波在组织中的传播速度与组织的密度和弹性有关，传播过程中会发生折射、散射和吸收等现象。
3. 超声波的探测探头是超声波成像的核心部件，它既能发送超声波信号，又可以接收反射回来的信号。
探头通过不同的构型和频率，可以适应不同部位和深度的超声成像需求。
4. 超声波的处理接收到的超声信号经过放大、滤波、调制等处理后，使用数学算法进行处理，最终形成高质量的影像。
二、应用领域超声波成像在医学领域有广泛的应用，以下分别介绍了其在临床诊断、妇产科、心脏病学和肿瘤学等方面的应用。
1. 临床诊断超声波成像可以用于检查人体的各个系统，如消化系统、泌尿系统、呼吸系统等，帮助医生进行疾病的诊断。
它具有无创、快速、便捷等特点，常用于观察器官的形态结构、血流情况等。
2. 妇产科超声波成像在妇产科领域被广泛应用，可以进行孕期的胚胎检测、孕妇的子宫和卵巢检查等。
此外，它还可以用于检测妇科肿瘤、宫腔积液等疾病。
3. 心脏病学超声波心动图是心脏病学中的常用检查手段，可以准确显示心脏的大小、形态和功能，帮助医生判断心脏病的类型和程度。
此外，超声波心动图还可以评估心脏瓣膜的功能和心血管疾病的风险。
4. 肿瘤学超声波成像可以在早期发现肿瘤，并对其进行评估、定位和跟踪。
它可以通过观察肿瘤的大小、形态、内部结构等特征，帮助医生确定治疗方案并进行疗效评估。
超声成像原理精品PPT课件
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附：声场与方向性
由于超声的能量大，穿透力强，成束状 向前传播，这就是超声波的束射性（或方向 性）。从声源发出的超声波最近的一段声束 几乎平行，这段区域为近场区。远离此区后， 声束向前稍有扩散，为远场区。扩散的声束 与平行声束间形成的夹角叫做扩散角（θ）。
2020/10/22
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L
L大，指向性好
探头原理
定义：是将电能转换成超声能，同时将也可将超声能转 换成电能的一种器件。
2006年6月5日星期一
收超声能 超声，转利 声能利换用 。量用成逆
转正超压 换压声电 成电能效 电效发应 能应射将 接将超电
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超声场特性 P171 1、声轴 2、声束 3、束宽 4、近场及特性 5、远场及特性
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(电场—变形)
在晶体表面施加电场，可引起晶体内部正负电荷中 心发生位移，这一极化位移导致了晶体的几何形变。
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超声仪器
探头原理
原理：对压电晶体施以一交变电场由于逆
压电效应，晶片即可发生机械性的压缩与扩张，
推动周围介质，使之振动，发出相应频率的声 波。当交变电场的频率大于2万赫时，压电晶 片即可产生超声波。超声检查时，探头发出的
2020/10/22成像原理
强 反 射 回 声
弱 浅
即幅度调制型 。此法以波幅的高 低代表界面反射信 号的强弱，可探测 脏器径线及鉴别病 变的物理特性。由 于此法过分粗略， 目前巳基本淘汰。
深 23
第二章超声的物理基础
四、图像特征
P182
灰阶是将声信号的幅度调制光点亮度，以一定的灰 阶级来表示探测结果的显示方式。
2020/10/22
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超声波的分辨率、透射性均与 超声频率有关， ——频率越高，波长越短，分辨率越
医学超声成像原理
医学超声成像原理
超声成像是利用超声波在人体中传播的特性，以及通过人体组织时会产生反射和透射现象的原理，以超声图像的形式将人体组织成像的技术。
医学超声成像技术是在20世纪90年代中期
发展起来的一种新兴诊断技术。
它主要利用超声波在人体内的传播特性，即在传播过程中遇到不同介质时，会发生反射、透射等现象，这些现象产生的回波信号经图像处理后就能得到组织的回声强度、组织内部结构及病变信息。
它具有无创、可重复性好、可用于大面积扫查等优点，在临床上有广泛应用。
医学超声成像是利用超声波在人体内传播时产生的回波信号，通过对回波信号进行分析处理而形成图像，是一种能显示被检查人体内病变情况的一种技术。
它的基本原理是：当超声探头发射出超声脉冲波时，其路径上会有被检组织产生反射、透射及回波信号。
这些信号在探头接收端会被放大，再经过适当处理后就能显示出组织内部回声及结构的信息，这些信息可以用来判断被检组织是否发生病变，为临床诊断提供可靠依据。
—— 1 —1 —。
医学超声成像原理
分子生物学和基因诊断超声成像技术能够为新 药研发和个性化治疗提供重要的技术支持。
THANKS
血管性疾病超声图像
血管性疾病在超声图像上可显示出血管的形态、结构 以及血流情况。正常的血管结构在超声图像上应呈现 出规则的形态和均匀的回声。当血管发生病变时，如 动脉硬化、血栓形成等，超声图像上可观察到血管壁 增厚、管腔狭窄或扩张、血流速度异常等改变。这些 特征性的改变有助于对血管性疾病进行诊断和评估病 情的严重程度。
声学窗口
将超声波发送到人体，并将人体 内的回波信号接收回来。
聚焦和扫描
通过改变压电晶片的振幅和相位， 实现超声波的聚焦和扫描。
超声换能器
将电信号转换为机械振动，产生超声波。
将人体内的回波信号接收回来，并将其转换为电信号。
超声扫描器
控制超声探头在人体内进行扫描。 将回波信号进行处理，生成图像。
图像显示设备
肾脏超声图像
肾脏在超声图像中呈现出肾实质和肾盂两部分。肾实质呈现出低回声，而肾盂则呈现出高 回声。正常的肾脏形态和结构在超声图像中应无明显异常，如出现异常则提示可能存在肾 脏疾病。
心脏超声图像
心脏超声图像可显示心脏的形态、结构以及功能。正常的心脏结构在超声图像中应呈现出 规则的形态和正常的室壁厚度。心脏各瓣膜的启闭功能正常，血流动力学无异常。
02
三维和四维超声成像技术能够提供立体图像，有利于医生对病变进行全面的观 察和分析。
03
三维和四维超声成像技术能够提供多角度、多切面的图像，有利于医生对病变 进行深入的观察和分析。
分子生物学和基因诊断超声成像技术
分子生物学和基因诊断超声成像技术能够通过 分子水平上的检测和分析，对疾病进行更准确 的诊断和治疗。
超声成像概述课件
三维超声成像
总结词
三维超声成像能够提供更丰富的立体信息，通过对多个二维图像的重建，形成三 维立体图像。
详细描述
三维超声成像技术通过获取一系列二维图像，利用计算机重建技术将这些图像整 合成一个三维立体图像。这种技术能够更全面地展示人体组织的形态和结构，尤 其在胎儿产前检查、乳腺疾病诊断等领域具有重要价值。
超声波的传播特性
方向性
超声波具有明显的方向性，通常采用阵列探头实现全向扫描 。
穿透性和衰减
不同组织对超声波的吸收、散射和衰减特性不同，影响成像 效果。
超声成像的图像形成原理
声阻抗差
当超声波在不同组织界面传播时，会 产生反射和折射，形成声阻抗差，进 而形成图像。
图像重建
通过接收到的反射回的超声波信号， 经过处理和重建算法，形成二维或三 维图像。
对操作者依赖度高
超声检查的准确性和可靠性很 大程度上取决于操作者的技能
和经验。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
超声成像的未来发展
高频超声成像技术
总结词
高频超声成像技术能够提供高分辨率的图像，有助于更准确地诊断疾病。
详细描述
随着医学技术的不断进步，高频超声成像技术已成为研究的热点。这种技术利用高频声波获取高分辨率的图像， 能够更清晰地显示人体组织的细微结构，为医生提供更准确的诊断信息。
超声分子成像技术
总结词
超声分子成像技术能够实现无创、无痛、无辐射的分子水平成像，为医学诊断和治疗提 供新的手段。
详细描述
超声分子成像技术利用超声波与特定分子之间的相互作用，实现分子水平的成像。这种 技术能够实时监测生物分子在体内的分布和动态变化，为疾病的早期诊断、药物研发和
第二节 超声成像原理(最全)word资料
第二节超声成像原理一分类1 脉冲回旋法原理1 由探头发射一定脉冲频率的超声2 接受回声信号，预处理3 存储并进行数字处理4 显示图形包括振幅显示和辉度显示2 差频回声法利用多普勒效应原理1 发生固定频率超声2 接受频率改变的回声信号3比较频差4 显示速度信号3 时距测速法4其他1 非线性血流成像（2次谐波成像方法）2 C型等深度显示3 F型可变深度显示4 T型透射型显示5 全息超声(三维立体)6 3D（三维静止）7 4D（三维运动）A B M 型超声仪比较A型最早使用，发出单束信号，特点：只能看到界面，无法对组织形态学形成主观意识B型发射多束信号（多通道）看不到器官的蠕动M型单通道随时间改变，可看到器官的蠕动第三节超生的处理一实时成像：处理时每秒24帧以上静态成像二声束聚焦1 定义通过外部条件使得声场部分发生改变从而提高声像图的分辨力的技术称为声束聚焦2 非电子聚焦主要用来提高横向分辨力（1）声透镜<最主要>（2）声反射镜（3）压电材料凹面以上三种焦点固定3 电子聚焦多元（多振子）通过相位控制实现聚焦，主要改变纵向分辨力焦点位置可变（1 采用分段式聚焦2 折线式）三放大器动态范围最大可达80—120dB，要求对强信号的放大不能失真，弱信号不能缺失四TGC/DGC时间（深度）增益补偿1 定义通过对声像信号进行放大处理达到不同深度区的信号具有相同的强度五数字扫描转换（DSC）组成部分：1 A/D转换（采样频率要大于信号频率两倍以上，对信号强度要进行灰阶表示，保证信号不失真）2 前处理（包括压缩，串行→并行<慢写>）3 图像存储器：若要实现实时显示超声图像，可采用先写进的先读出的方式;若要将图像放的，可对写入的每一单元数据重复两次读出，使一次超声扫描获得的信息在荧光屏上相邻的两条扫描线上显示;若要将图像冻结，可停止存储器的写入，并对已存储的一帧图像数据重复不断地，则屏幕上显示一幅静止的图像。
医学超声成像原理课件
多普勒超声成像技术主要用于测量血流速度和方向，通过测量反射回声的多普勒频移信息，可以获得 血流速度和方向的三维图像。
05
医学超声成像质量影响因素及 优化方法
分辨率影响因素及优化方法
分辨率定义
分辨率是指超声图像中能够区分最小细节的能力。
影响因素
包括超声波束宽度、焦点大小、采样频率等。
优化方法
采用高频率探头、增加采样频率、采用动态聚焦技术等。
对比度影响因素及优化方法
1 2
对比度定义
对比度是指图像中不同组织回声强度的差异。
影响因素
包括超声波衰减、回声强度、组织特性等。
3
优化方法
采用高对比度模式、调整增益、采用谐波成像技 术等。
动态范围影响因素及优化方法
动态范围定义
动态范围是指超声图像中能够显示的最大和最小回声强度的范围 。
现代医学超声成像技术已经广泛应 用于临床诊断、治疗和科研等领域 。
超声成像原理重要性
直观性
通过图像可以直观地观察人体 内部结构和病变情况。
非侵入性
与X射线、CT等有辐射的成像 方式相比，超声成像具有非侵 入性的特点，对人体的伤害较 小。
实时性
可以实时地观察人体内部动态 变化，为临床诊断和治疗提供 重要依据。
超声波在介质中传播速度 与介质的密度、弹性常数 等有关，不同介质中传播 速度不同。
衰减
超声波在传播过程中会逐 渐衰减，衰减程度与介质 的吸收系数、传播距离等 有关。
反射与折射
当超声波遇到不同介质的 界面时，会发生反射和折 射现象，反射和折射的强 度与介质的性质有关。
超声波与介质相互作用
声压作用
超声波在介质中传播时，会对介质产 生声压作用，使介质发生形变。
(完整版)超声成像原理
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腔内超声检查
四、超声检查新技术
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四、超声检查新技术
定义：将含有微小气泡的对比剂经血管注入人体内， 使相应的心腔大血管和靶器官显影。
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四、超声检查新技术
将立体图象以投影图或 透视图表现在平面上的显示 方式，可从各个角度来观察 该立体目标。
1. 外形 2. 边界和边缘回声 3. 内部结构 4. 后壁及后方回声 5. 周围回声强度 6. 毗邻关系 7. 脏器活动情况及脏器结构的连续性 8.血流的定性及定量分析
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USG 分 析 注 意 点
1.伪像的识别和利用 2. 注意临床思维 3. 注意动态观察
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第四节 超声检查技术
一、常用技术
二维 2020/2/16 彩色多普勒显像
脉冲多普勒
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二、常用切面
(1)纵向扫查。 (2)横向扫查。 (3)斜向扫查。 (4)冠状面扫查。
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即扫查面 与人体的长轴 平行。
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二、常用切面
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即扫查面 与人体的长轴 相垂直。
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三、后方回声增强
当病灶声衰减很小
时，其后方回声将 强于同等深度的周 围回声，称为后方 回声增强，囊肿和 其他液性结构的后 方会出现回声增强， 可利用它作鉴别诊 断。
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四、侧壁声影和回声失落
声束通过囊肿边缘或 肾上、下极侧边时， 可以由于折射产生边 缘声影或由于全反射 出现侧壁回声失落。
超声成像原理与技术-78页文档
（二）超声波在介质中的衰减
1、衰减：超声波强度随传播距离增加，减少的 现象，称为超声波的衰减。
2、衰减表现几种形式 扩散衰减：有距离造成与距离平方成反比。 散射衰减：与微粒作用改变超声波传播方向。 吸收衰减：摩擦内耗，与频率的关系较大， 高
频超声波衰减大，传播距离近，宜探测浅表组 织。
（低速)显像仪 CDTI(高速） CDE(彩色、幅度，大小）低速血 流的彩色多普勒能谱图，DPA(大小，方向）CHI,THI 超声全息诊断设备 超声显微镜 超声CT 超声外科设备 超声治疗设备
二、超声设备发展历程
1880年，法国科学家 皮尔和Jacques.居里 压电效应 。1917年法国 科学家保罗－郎之万 发现逆压电效应。
电场变化。 机电耦合系数K：机械能与电能转换系数，与晶片的灵敏度有
关，材料决定，无单位。 力储单学存位品能。质 量因 与素 晶片Qm损：耗决能定量探之头比通，频Q带m的大重损要耗因小素。，通谐频振带时窄晶。片无 介质损耗因子tg：
平面活塞探头性能探讨（174页）
远场与近场
Z a2
六、质量指标－－探头的性能参数(书172页）
居里点：压电材料发生压电效应的临界温度。 频率常数fc：确定晶片几何尺寸的重要参数。谐振状态。 电容常数：表示晶片的介电性能参数。极间电容越小越好。 发射系数D：电能转变成机械能，压力恒定时，单位电场强度
变化引起应变变化。 接收系数G：机械能转变成电能，电位移恒定，单位压力引起
工作原理
景物亮度信号加在CRT的Z轴上，调制飞往荧光屏的阴 极射线强度，调制荧光屏上的亮度等级使得荧光屏上的 亮度等级与景物的亮度等级一一 对应。
超声成像原理
超声成像原理超声成像是一种非常有用的医学诊断技术，它可以提供关于内部结构和功能的精确图像。
它使用声波来检查器官，肌肉，血管，软组织和关节，以及检测癌症，肿瘤，结石等。
它可以在几分钟内获得高质量的图像，而且不会对患者造成任何伤害。
一、超声成像的原理超声成像是一种医学影像技术，它通过发射和接收高频声波来检测器官，肌肉，血管，软组织和关节，以及检测癌症，肿瘤，结石等。
它使用一个发射器发射声波，然后通过接收器接收反射回来的声波。
反射回来的声波将被转换成图像，以显示器官的结构和功能。
超声成像的原理是基于声波的反射原理。
当声波撞击某个物体时，它会反射回来，而反射回来的声波的强度取决于物体的密度，形状，硬度和湿度。
声波反射回来的时间也可以用来测量物体的距离。
二、超声成像的优点1. 无创性：超声成像是一种无创性的检查方法，它不会对患者造成任何伤害。
2. 快速：超声成像可以在几分钟内获得高质量的图像，而且不需要患者做任何准备。
3. 精确：超声成像可以提供关于内部结构和功能的精确图像，可以检测癌症，肿瘤，结石等。
4. 价格实惠：超声成像的成本比其他影像技术要低得多，因此更加实惠。
三、超声成像的应用超声成像在医学诊断中有着广泛的应用，可以用来检查心脏，肝脏，肾脏，胆囊，膀胱，甲状腺，乳腺，脊柱，关节，肌肉，血管，软组织，淋巴结，检测癌症，肿瘤，结石等。
它也可以用来诊断妊娠，检测胎儿的发育情况，诊断胎儿的某些遗传性疾病，以及诊断其他器官的疾病。
四、超声成像的局限性1. 灵敏度低：超声成像的灵敏度比其他影像技术要低，因此它不能检测出某些低密度的结构。
2. 干扰：由于超声成像受到空气的影响，所以它会受到空气干扰，影响图像的质量。
3. 尺寸限制：超声成像的检查范围有限，因此它不能用于检查大型器官。
4. 深度限制：超声成像的深度有限，因此它不能用于检查深层结构。
总结超声成像是一种有用的医学诊断技术，它可以提供关于内部结构和功能的精确图像。
超声成像原理解析
声压：压强瞬时值与无声传播时压强值之差，单位为帕斯卡 （N/m2）。 声强：声波在单位时间内通过单位横截面积的周期平均能 量。 声阻抗：声压与声振动速度之比。声压与振动速度同相时， Z=pc。单位是瑞利。 在声学介质中，只要声阻抗相同，则可以认为它们是声学的 同种均匀介质，不存在界面。
7
10.2 超声波的物理属性
连续波与脉冲波
按照发射方式，超声波可以分为连续波与脉冲波。 在超声诊断中使用的连续波，一般为正弦等幅波， 超声频率与振幅都稳定不变。 在超声诊断中使用的脉冲波，一般为阻尼衰减振 荡波。
脉冲波的特征量 ：间歇期＋脉冲宽度＝重复周期
脉冲宽度：脉冲持续时间，通常在1.5～5微秒之间。
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10.3 超声换能器
压电效应
某些各向异性的材料，在外部拉力或压力作用下引起 材料内部正负电荷重心移动，在相应表面产生符号相反 的表面电荷。即在机械力的作用下产生了电场，或者在 电场作用下，材料产生几何形变。这种机械能与电能的 相互转换称为压电效应。 材料的居里点表示使其失去压电效应的临界温度值。
在医学超声工程中，一般采用电场式中的压电效应。
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10.3 超声换能器
工作原理
超声换能器（超声探头）由压电晶片组成，晶片受电 信号激发发射超声，进入人体组织，遇不同声阻界面产 生反射与散射；晶片接收回声信号，转换成电信号，送 入仪器。晶片将电能转换成声能（发射），又能将声能 转换成电能（接收），所以称为声电换能器。 超声探头可以是圆片形，也可以是半圆片形，其厚度 一般选择所用超声波长的一半。产生超声波需要两个 必要条件：高频声源和传播介质。
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10.1 引言
人体组织的声阻与衰减系数 介质 空气 水 密度 (g/cm3) 0.001293 0.9934 超声纵波 速度(m/s) 332 1523 特征阻抗 (105R*) 0.000429 1.513 测试频率 (MHz) 2.9 2.9
超声成像的原理
超声成像的原理
超声成像是一种利用超声波对人体或物体内部进行影像重构的医学诊断技术。
其原理基于超声波在不同组织之间传播速度不同的特性。
超声成像的过程可以分为三个主要步骤：发射、接收和图像重构。
首先，超声发射器会发出一系列高频声波信号，这些声波会通过皮肤、软组织等人体结构部位。
在声波传播过程中，它们会与不同组织界面发生反射、散射等现象。
然后，经过反射、散射等过程后的声波会被接收器捕获，并转化为电信号。
接收器通常也位于同一个探头中，通过测量声波的时间延迟和强度等信息，可以得到组织的形态和结构特征。
最后，将接收到的电信号传输给计算机，利用信号的时间延迟和强度信息，通过声速、波长等参数计算出超声波的传播距离和散射等信息，进而重构成为二维或三维的图像。
超声成像具有实时性、无辐射等优点，并且对某些组织和器官（如软组织、血管等）有很高的分辨率，因此在医学诊断中得到广泛应用。
它可以被用于检测疾病、指导手术、观察胎儿发育等方面。
超声成像原理解析共66页文档
谢谢！
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
超声成像原理解析
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以Leabharlann 寄傲，审
容
膝
之
易
安
。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿