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超声物理基础及图像基础.pptx
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（四）超声波的三个基本物理量
1、超声波的振态
超声波的振态在固体中有纵波 、横波 和表面波三种，而在液体和气
体中只有纵波振态，在超声诊断中应用的是超声纵波。
2、超声波的三个基本物理量
超声波有三个基本物理量，即波长（wave length,λ）,频率（f）和
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2、波长与介质的关系
（1）同一介质 不同频率的超声波，在同一介质内传播时其波长与频率成反比。 1MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 1.5mm 。 3MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.5mm 。 5MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.3mm ，
标志反向散射的数量和定量参数称为反向散射系数μb，定义为：
μb = 从组织中反向散射的能量
4）
(参考能量) (立体角) (距离)
（1-1-
式中：参考能量等于脉冲的总能量。
所以超声成像的回声来源是：超声波的背向散射及镜面反射。
3．红细胞散射 在研究红细胞运动规律时，反向散射（Back
scattering）是极有用的超声信息。
（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
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(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。
超声诊断的物理基础
超声诊断的物理基础超声诊断是一种通过利用超声波在人体组织内的传播和反射特性，来获取人体结构和病变信息的无创检查方法。
超声波是一种机械波，具有高频率、短波长和强穿透力的特点，被广泛应用于临床医学领域。
超声波的物理特性为超声诊断提供了基础。
首先，超声波的频率决定了它在人体组织中的传播速度。
一般来说，超声波在软组织中的传播速度约为1540米/秒。
不同组织的声速略有差异，这也是超声诊断中可以区分不同组织结构的原因之一。
超声波的传播和反射特性使得超声诊断成为一种无创的检查方法。
超声波在人体组织中传播时，会遇到不同组织的界面，如肌肉和骨骼之间的交界处。
当超声波遇到这些界面时，会发生反射和折射，一部分能量被反射回来形成回波，另一部分能量继续传播。
通过接收回波信号，超声设备可以计算出声波从发射到接收的时间，从而确定声波传播的距离。
超声波的反射特性也使得超声诊断可以观察到人体内部的结构和病变。
不同组织对超声波的反射能力不同，这取决于组织的声阻抗差异。
声阻抗是指声波在穿过介质界面时遇到的阻力，它与介质的密度和声速有关。
当声波从一个组织进入另一个组织时，如果两者的声阻抗差异大，则会发生明显的反射。
这样，超声波就可以探测到组织的边界和病变部位。
超声波的频率也决定了它的穿透能力和分辨率。
低频超声波能够穿透较深的组织，但分辨率相对较低，无法清晰地显示细小结构。
高频超声波则能够提供更高的分辨率，但穿透能力相对较弱。
因此，在超声诊断中，医生需要根据不同情况选择适当的频率，以获得较好的图像质量。
超声波的多次反射和散射也会影响超声图像的质量。
当声波在组织中传播时，会受到散射和吸收的影响，导致声波的能量逐渐减弱。
这也是为什么超声波不能穿透骨骼和气体的原因，因为它们对超声波的传播具有较强的散射和吸收能力。
超声诊断是一种基于超声波的无创检查方法，其物理基础包括超声波的频率、传播速度、反射特性和穿透能力等。
通过利用超声波在人体组织内的传播和反射特性，超声诊断可以获取人体结构和病变信息，为临床医学提供重要的辅助诊断手段。
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：t组织厚度=Ｃ·───2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：Z=ρ·c单位为Kg／m2·s。
5．临床常用的超声频率在2～10 MHz之间。
二、超声波的物理性能l、超声波在介质中传播时，遇到不同声阻的分界面且界面厚度远大于波长，会产生反射，反射的能量由反射系数R I=〔（Z2-Z1）/（Z2+Z1）〕2决定。
Z1、Z2为两种介质的特性声阻抗，Z=ρ·c (密度·声速）当Z1=Z2，为均匀介质，则RI＝0，无反射。
超声诊断物理基础ppt课件
在公式中fd为多普勒频移， fR为反射频率，f0为入射频 率，V为反射物体运动速度， C为声速，θ为运动方向与入 射波之间的夹角。
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频谱多普勒的应用
多普勒超声利用活动的目标产生频移，再从频移计算出运 动的速度。其中必须作角度的校正，否则，计算出的流速 全无意义， θ 角必须在60度以下，否则，即使作角度校正 其测值的可信度不高。
上式中由于声速不变，故频率和波长成反比。频率越高， 波长越短，穿透力越差，但分辨力越高，适合于浅表器官 的探查。频率越低，波长越长，分辨力越低，但穿透力越 好，适合于心脏等深部脏器的探查。
频率为单位时间内质点振动的次数，一般以每秒振动次数 表示，以Hz为单位，每秒振动一次为1Hz。
声速为单位时间波动传播的距离，常用单位为m/s。 人体软组织平均声速为：1540m/s，或近似于是1500m/s。 波长为两个相邻振动波峰间的距离，常用单位为m。
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声波的特性－衍射
衍射：当障碍物的直径等于或 小于λ／2，超声波将绕过该障 碍物而继续前进，反射很少， 这种现象称为衍射或绕射。
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声阻抗（impedance）
声阻抗（z）——指阻挡声波在介质中传播的力。公式： z = c · ρ c ——声速 ρ——介质的密度 可见声速越快，介质密度越高，声阻 抗越大。 超声波在界面上反射的大小与界面两边介质的声阻抗差及超声波的入 射角有关，人体软组织的声阻抗差异很小，只要有1‰。的声阻抗差， 便可产生反射。 通过接收反射和散射产生的回波，从而获得人体组织各层界面的位置、 形态及组织内部结构的信息，分析其特征及规律，可判断组织或脏器 病变的物理特征（如囊性、实性及囊实混合性），从而作出诊断。
超声物理基础分解PPT课件
• fd=±2vCosθ.f0/c
• fd为频移，v为血流速度，c为软组织 内平均声速（1540m/s），f0为探头
频率，θ为声束与血流方向的夹角。 除v以外全部参数都可测量，以此推 算血流速度。
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超声多普勒成像
• 彩色血流成像： （1）彩色多普勒血流 成像（Color Doppler flowing imaging,CDFI) （2）彩色多普勒能量 图（Color Doppler energy,CDE）
医学超声仪的不同模式
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A型（Amplitude modulation）
• A型为波幅调制型，超声波每遇到一个界面 就产生一个回声，该回声在显示器上以波 幅高低反映回声强度大小。
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B型（Brightness modulation）
• B型为辉度调制型，回波以不同灰阶的光 点显示，光点的强弱反映回波的强弱。声 像图为直观的二维断面图像，是超声仪器 最基本和最重要的模式。
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• 面阵探头：三维 容积探头，压电 单元排列成一个 面，能够获取更 多数据而形成三 维影像。常用于 胎儿、心脏。
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超声波图像产生过程
电脉冲信号→探头（逆压电效应、聚焦）→ 声束→人体→回波（反射、散射）→探头 （正压电效应、信号检测电路）→图像显示
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• 探头接收的声波频率f'与声源频率f存在多普 勒频移Δf（或fd），即Δf=f'-f 。
• 当探头与血流相互靠近时，接收频率f'大于 发射频率f即：Δf>0（正性频移，血流朝向 探头，一般以红色表示） 。
• 当探头与血流相互远离时，接收频率f'小于 发射频率 即： Δf<0（负性频移，血流远离 探头，一般以蓝色表示） 。
第四章--声波和超声诊断的物理基础
1000 2000 4000
频率 （HZ）
纯音的听觉区域和等响曲线
10000 20000
返回听觉区域
听觉区 域3
120
100
声 80 强 60 级
40
dB
20
0
20 40
声
1强
W 10-2
10-4
10-6
10-8
10-10
10-12
100 200 400
1000 2000 4000
频率 （HZ）
纯音的听觉区域和等响曲线
答案: 23dB
作业三: 一警车以25m·s-1的速度在静 止的空气中行驶，假设车上警笛的频 率为800Hz。求: 静止站在路边的人听 到警车驶近和离去时的警笛声波频率。 (空气中声速330m/s)
答案: 865Hz、744Hz
作业四: 用多普勒效应来测量心脏壁运 动时，以5MHz的超声波直射心脏壁 （即入射角为0°），测出接收与发出 的波频差为500Hz。已知声波在软组织 中的速度为1500m·s-1，求此时心壁的 运动速度。
cos cos
0
Vs
V0
例5: 火车汽笛的频率为 ，当火车以速
率v通过车站上的静止观察者身边时， 观察者所接收到的笛声频率的变化为多 大。已知波速为u。
解: 火车驶近观察者
Vs V V0 0
1
u
u V
变尖
火车远离观察者
Vs V V0 0
2
u
u V
变低
听到的频率差
1 2 ( u u )
（2）特点: ①从上到下、得到一组摆动的曲线；
②探头要固定，可反映人体内一维动态图象；
③从各条曲线的辉度强弱可得到各反射面两 侧的声阻差大小，从各条曲线摆动的幅度可 得到各反射面运动幅度的大小；
简述超声诊断的物理基础课件
• 3、彩色血流成像可实时显示人体各 部位及脏器的血流特性，具有形象逼真、 简便、特异性的独特优越性。
• 4、成像速度快，可实时观察运动的 脏器，特别是对心脏活动规律以及瓣膜 病变可以一目了然。
• 5、超声诊断的一个突出优点是副作 用小，连续、重复检查对受检者和操作 者都是安全的，是一种无创性的检测成 像方式。
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。
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。在人体软组织中声
速约为1540m/s。
•
3、相同频率的超声波在不同介质中
传播，声速不同，人体软组织中超声波速
度总体差异约为5%。利用超声法进行测距 误差也是5%左右。
•
4、超声波与声波相同，必须通过弹性介
质进行传播，传播方式为纵波（疏密波），遇
到不同声阻的分界面会产生反射、折射、绕射、
散射以及在不同介质中分别具有不同的声速和
不同的衰减等。
•
5、超声伪像（伪差）——是指超声显示
的断层图像与其声像图中回声信息特殊的增添、
减少或失真。伪像在声像图中十分常见。任何
先进的现代超声诊断仪均无例外，只是伪像在
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超声诊断的物理基础
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。