超声诊断基础及临床应用
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声波不能在真空中传播 声波在空气中传播很慢 在高密度的介质中传播很快
空气(340m/s)
液体
固体
超声显像？
声阻抗＝声速X介质的密度
两个界面之间的声阻抗差值大于0.1％即发 生反射
超声检查的局限性：由于骨骼和气体与周围组织的声阻抗 差值过大，达到90%以上，造成全反射，因此骨骼、肺、胃 肠道不能进行常规检查。 检查前准备：腹部脏器检查时因为受到胃、肠道气体的干 扰，所有做上腹部检查要求空腹、下腹部检查要求憋尿。
三、 超声的物理特性
指向性：超声在传播过程中沿着超声发射的方向直线向前传播的特
性，又称为束性，频率越高方向性越好。
反射： 入射声束遇到大界面产生反射现象。遵守Snell定律。
散射： 入射声束 遇到小界面时，入射超声的能量 向各个空间方
向分散辐射，故散射无方向性。
三棱镜
折射Leabharlann Baidu镜子
反射
折射： 二种介质的声阻抗不同会使声束前进方向发生变化 衰减：为反射、散射及吸收的总和。与探头频率及传播的
超声诊断基础及其临床应用
一、超声波定义：
为一种高频振动的机械波，其频率超过人耳能 听到的声波频率的上限。
人耳可听到的声波频率：20～20000Hz
超声的频率：>20000Hz（20KHz） 常用的诊断用超声频率：2.5～10MHz
图像的形成
所有的超声仪器使用同样的超声信号的基本成分 进行发射,并形成图像.
频率：单位时间内的周数（重复次数）
分辨率
低频
穿透力： 更强
高频
更好
5-10MHz
2.5MHz
3.5MHz
超声在同一介质中，声速是恒定的。在不同的介质：固体物 含量多，声速高；含水多，声速低；含气脏器，声速最低。 人体组织分为三类：
1，软组织 2，骨与软骨 3，含气脏器 ( 340m/s)
声波的传播
Bone
Bone
四、超声模式
在监视器上显示的超声图像是二维图像，这与CT和核磁共振所形成的图像相同。
超声图像有以下几种模式：
回波振幅
1. A模式：是一种振幅的模式。它在显示上形成垂直偏转的曲线图。 探头
2. B模式：是一种亮度的模式。其图像由不同亮度的点所组成的
直线构成。点的亮度代表接收到回声的振幅。通过连续扫描，二
维的剖面图像不断地被更新，这就是实时B模式。
换能器
监视器
Line 1 Line 2 Line 3 Line 4 Line 5 Line 6 Line 7 Line 8
超声医学定义和范畴
超声医学是声学、医学和电子工程技术相结合的 一门新兴学科。
主要有超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声 工程，后者又包括医用超声设备的研究和超声生 物医学基础的研究。
其中高频率、小剂量超声用于临床诊断，常用探 头频率为2.5－10MHz；而低频率、大剂量超声用 于临床治疗，多用0.8MHz。
侧向分辨率取决于超声波束的宽度和波束聚焦情况。
灰度（对比度）分辨率：是指对两个相似密度的物体的 识别能力。
几何分辨率高－－灰度分辨率差
灰度分辨率
平衡 几何分辨率
轴向分辨率
高
低
侧向分辨率
高
低
人体组织的声学分型
无放射型（无回声）：均匀介质，包括血 液、尿液、胆汁等液性物质 少反射型（低回声）：均匀的实质性脏器 或组织，如肝、脾脏、胰腺等，反射弱 多放射型（强回声）：非均匀性、实质性 结构，反射强，形成多重反射，如心内膜、 大血管壁等 全反射型：如肺气、胃肠道气体、骨骼
分辨率
分辨率：对两个靠近物体的识别能力，即对图象的区分。
轴向（纵向）分辨率：是指沿超声波束轴方向上可区分的
几何分辨率
分辨率
两个点目标的最小距离。
灰度分辨率
轴向分辨率 侧向分辨率
轴向分辨率由超声波束的波长所决定。 一般来说，轴向分辨率为波长的2到4倍。
侧向（横向）分辨率：是指对垂直于超声波束轴方向上可 区分的两个点目标的最小距离。
次声波会干扰人的神经系统正常功能，危害人体健康。一定强度的次 声波，能使人头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。有人认 为，晕车、晕船就是车、船在运行时伴生的次声波引起的。
二、超声基本物理量
超声频率与波长：
λ＝C / f λ－超声波波长；C－超声波声速 f －超声波频率。 波长：一个波的长度。
深度成正比 多普勒效应：超声波在介质中传播时遇到和声源发生相对运动的界面时，则 入射超声和反射回来的超声之间发生频率的差异。称为频移，在判断血流方 向、速度和形态等血流动力学方面有重要价值。（在人体可以产生多普勒效 应——流动的血液、心脏瓣膜及心肌的运动）
什么是多普勒原理？
Christian Doppler 描述了行星运动的理论。最早的文献名为“论双子星及其 它特殊星座的有色光” ( Doppler 先生分析光谱发现有些星球看上去发兰， 而有些则显得发红。). 他提出光源与观察者之间任何的相对运动都产生 一个可探及的频移，因为地球与行星按照自已的轨道运行，它们有可能 相向运动，也可能相背运动，所以光谱的频移就表现为颜色的变化。我 们称之这红移现象或紫移现象。 声波与光波的作用原理相同，所以声波的频率及方向的变化也可以被探 测到显示及测量并可以转换成速度。
探头 脉冲发射器/接收器 中央处理器 数字扫描转换器 显示及存贮
探头（换能器）
探头的压电晶体将电流转换成机械性压力 波进行发射（逆压电效应）——发射超声
然后将返回的机械性压力信号转换成电信 号然后接收（正压电效应）——接受超声
探头
超声探头由多个部件组成
匹配层
背向吸收材料
换能器
电缆
手柄
匹配层 用于减少由于皮肤与探头之间声组 抗的差别所造成的多重反射。 换能器 将能量从一种形式转换成另一种形 式。 背向吸收材料 减轻来自晶片的振动，缩短 波长并提高轴向分辨率。
次声波的传播速度和可听声波相同，由于次声波频率很低。大气对其 吸收甚小，1883年8月，南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山 爆发，产生的次声波绕地球三圈，全长十多万公里，历时108小 时．1961年，苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地 球转了5圈。
次声波还具有很强的穿透能力，可以穿透建筑物、掩蔽所、坦克、船 只等障碍物．7 000 Hz的声波用一张纸即可阻挡，而7 Hz的次声波 可以穿透十几米厚的钢筋混凝土．地震或核爆炸所产生的次声波可将 岸上的房屋摧毁．
空气(340m/s)
液体
固体
超声显像？
声阻抗＝声速X介质的密度
两个界面之间的声阻抗差值大于0.1％即发 生反射
超声检查的局限性：由于骨骼和气体与周围组织的声阻抗 差值过大，达到90%以上，造成全反射，因此骨骼、肺、胃 肠道不能进行常规检查。 检查前准备：腹部脏器检查时因为受到胃、肠道气体的干 扰，所有做上腹部检查要求空腹、下腹部检查要求憋尿。
三、 超声的物理特性
指向性：超声在传播过程中沿着超声发射的方向直线向前传播的特
性，又称为束性，频率越高方向性越好。
反射： 入射声束遇到大界面产生反射现象。遵守Snell定律。
散射： 入射声束 遇到小界面时，入射超声的能量 向各个空间方
向分散辐射，故散射无方向性。
三棱镜
折射Leabharlann Baidu镜子
反射
折射： 二种介质的声阻抗不同会使声束前进方向发生变化 衰减：为反射、散射及吸收的总和。与探头频率及传播的
超声诊断基础及其临床应用
一、超声波定义：
为一种高频振动的机械波，其频率超过人耳能 听到的声波频率的上限。
人耳可听到的声波频率：20～20000Hz
超声的频率：>20000Hz（20KHz） 常用的诊断用超声频率：2.5～10MHz
图像的形成
所有的超声仪器使用同样的超声信号的基本成分 进行发射,并形成图像.
频率：单位时间内的周数（重复次数）
分辨率
低频
穿透力： 更强
高频
更好
5-10MHz
2.5MHz
3.5MHz
超声在同一介质中，声速是恒定的。在不同的介质：固体物 含量多，声速高；含水多，声速低；含气脏器，声速最低。 人体组织分为三类：
1，软组织 2，骨与软骨 3，含气脏器 ( 340m/s)
声波的传播
Bone
Bone
四、超声模式
在监视器上显示的超声图像是二维图像，这与CT和核磁共振所形成的图像相同。
超声图像有以下几种模式：
回波振幅
1. A模式：是一种振幅的模式。它在显示上形成垂直偏转的曲线图。 探头
2. B模式：是一种亮度的模式。其图像由不同亮度的点所组成的
直线构成。点的亮度代表接收到回声的振幅。通过连续扫描，二
维的剖面图像不断地被更新，这就是实时B模式。
换能器
监视器
Line 1 Line 2 Line 3 Line 4 Line 5 Line 6 Line 7 Line 8
超声医学定义和范畴
超声医学是声学、医学和电子工程技术相结合的 一门新兴学科。
主要有超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声 工程，后者又包括医用超声设备的研究和超声生 物医学基础的研究。
其中高频率、小剂量超声用于临床诊断，常用探 头频率为2.5－10MHz；而低频率、大剂量超声用 于临床治疗，多用0.8MHz。
侧向分辨率取决于超声波束的宽度和波束聚焦情况。
灰度（对比度）分辨率：是指对两个相似密度的物体的 识别能力。
几何分辨率高－－灰度分辨率差
灰度分辨率
平衡 几何分辨率
轴向分辨率
高
低
侧向分辨率
高
低
人体组织的声学分型
无放射型（无回声）：均匀介质，包括血 液、尿液、胆汁等液性物质 少反射型（低回声）：均匀的实质性脏器 或组织，如肝、脾脏、胰腺等，反射弱 多放射型（强回声）：非均匀性、实质性 结构，反射强，形成多重反射，如心内膜、 大血管壁等 全反射型：如肺气、胃肠道气体、骨骼
分辨率
分辨率：对两个靠近物体的识别能力，即对图象的区分。
轴向（纵向）分辨率：是指沿超声波束轴方向上可区分的
几何分辨率
分辨率
两个点目标的最小距离。
灰度分辨率
轴向分辨率 侧向分辨率
轴向分辨率由超声波束的波长所决定。 一般来说，轴向分辨率为波长的2到4倍。
侧向（横向）分辨率：是指对垂直于超声波束轴方向上可 区分的两个点目标的最小距离。
次声波会干扰人的神经系统正常功能，危害人体健康。一定强度的次 声波，能使人头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。有人认 为，晕车、晕船就是车、船在运行时伴生的次声波引起的。
二、超声基本物理量
超声频率与波长：
λ＝C / f λ－超声波波长；C－超声波声速 f －超声波频率。 波长：一个波的长度。
深度成正比 多普勒效应：超声波在介质中传播时遇到和声源发生相对运动的界面时，则 入射超声和反射回来的超声之间发生频率的差异。称为频移，在判断血流方 向、速度和形态等血流动力学方面有重要价值。（在人体可以产生多普勒效 应——流动的血液、心脏瓣膜及心肌的运动）
什么是多普勒原理？
Christian Doppler 描述了行星运动的理论。最早的文献名为“论双子星及其 它特殊星座的有色光” ( Doppler 先生分析光谱发现有些星球看上去发兰， 而有些则显得发红。). 他提出光源与观察者之间任何的相对运动都产生 一个可探及的频移，因为地球与行星按照自已的轨道运行，它们有可能 相向运动，也可能相背运动，所以光谱的频移就表现为颜色的变化。我 们称之这红移现象或紫移现象。 声波与光波的作用原理相同，所以声波的频率及方向的变化也可以被探 测到显示及测量并可以转换成速度。
探头 脉冲发射器/接收器 中央处理器 数字扫描转换器 显示及存贮
探头（换能器）
探头的压电晶体将电流转换成机械性压力 波进行发射（逆压电效应）——发射超声
然后将返回的机械性压力信号转换成电信 号然后接收（正压电效应）——接受超声
探头
超声探头由多个部件组成
匹配层
背向吸收材料
换能器
电缆
手柄
匹配层 用于减少由于皮肤与探头之间声组 抗的差别所造成的多重反射。 换能器 将能量从一种形式转换成另一种形 式。 背向吸收材料 减轻来自晶片的振动，缩短 波长并提高轴向分辨率。
次声波的传播速度和可听声波相同，由于次声波频率很低。大气对其 吸收甚小，1883年8月，南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山 爆发，产生的次声波绕地球三圈，全长十多万公里，历时108小 时．1961年，苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地 球转了5圈。
次声波还具有很强的穿透能力，可以穿透建筑物、掩蔽所、坦克、船 只等障碍物．7 000 Hz的声波用一张纸即可阻挡，而7 Hz的次声波 可以穿透十几米厚的钢筋混凝土．地震或核爆炸所产生的次声波可将 岸上的房屋摧毁．