超声基础知识
超声基础知识介绍
频谱多普勒
多普勒波包括以下含义(数据) －速度 －速度范围（宽度） －血血流量大大小小 －血血流方方向
一一个心心跳周期
宽的速度范围
快 迎向 基准线 逆流 快 最高高峰 时间 慢 背向
收缩 舒张 舒张结束
脉冲波多普勒和连续多普勒
脉冲波多普勒（PW） Pulse Wave
Ø 发射和接收是同一一个晶片片 Ø 卓越的距离分辨率 (Range Resolution) Ø 流速测量上限值受奈奎斯特频率限制 Ø 脉冲重复频率（PRF）决定流速的测量 范围，极限约 5 ~ 7m/s
无无法显示示图像。您的计算机可能因内存不足足而而无无法打开图 像，或图像已遭损坏。请重新启动计算机，然后再次打开 该文文件。如果仍然显示示红色色 x ，则可能需要删除此图像， 然后重新插入入该图像。
潜艇
5. 超声诊断的优点
• 安全、无无辐射。适用用于胎儿儿诊断。 • 设备可移动，成本低。 • 实时成像 • 通过扫描角角度变化，获得更佳的图像。 • 多普勒－检测血血流量信息。
彩色色多普勒
受角角度影响、受其他运动影响、易混迭
能量多普勒及与彩色色多普勒的区别
能量多普勒基本原理：
是取其红细胞的能量总积分，配以红色色成为血血流 信息的图像显示示。彩色色亮度表示示多普勒信号能量的大大小小。 血血流信号显示示与血血流方方向无无关
二二者的区别：
• 彩色色多普勒—速度信息，能量多普勒—能量信息。 • 显示示与血血流方方向的关系： 彩色色多普勒—有关（红迎蓝离），能量多ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ勒—无无关 显示示与角角度及混叠的关系 彩色色多普勒—有关， 能量多普勒—无无关
超声原理
超声波仪器的成像原理
• 探头发射声波 • 不同组织界面面反射声波 • • • 探头接收声波 信号处理（主机） 显示示图像（显示示器）
超声基础知识.doc1
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1、①扫描声束的形状、⼤⼩（粗细）及声束本⾝的能量分布，随所⽤探头的形状、⼤⼩、阵元数及其排列、⼯作频率（超声波长）、有⽆聚焦以及聚焦的⽅式不同⽽有很⼤的不同②声束还受⼈体组织不同程度吸收衰减、反射、折射和散射等影响即超声与⼈体组之间相互作⽤的影响。
2、声束由⼀个⼤的主瓣和⼀些⼩的旁瓣组成超声成像主要依靠探头发射⾼度指向性的主瓣并接收回声；旁瓣的⽅向总有偏差，容易产⽣伪像。
超声诊断基础必学知识点
超声诊断基础必学知识点
超声诊断是一种以超声波为媒介进行诊断的医学技术。
以下是超声诊断的基础必学知识点：
1. 超声波产生和传播原理：超声波是指频率超过人耳能听到的20kHz 的声音波。
超声波通过超声发射器产生，并经过介质传播，最后通过超声接收器接收。
2. 超声图像的形成原理：超声波在体内遇到不同组织的界面时，会发生反射、散射和传播，形成声波回波。
通过接收和处理回波信号，可以生成超声图像。
3. 超声图像解剖学：了解人体常见的超声图像解剖结构，包括器官、血管、淋巴结等。
4. 超声诊断设备：了解超声诊断设备的基本组成，包括超声发射器、超声接收器、显示器等。
5. 超声检查技术：掌握超声检查的基本操作技术，如探头的选择、扫描方式、探头的移动和操作等。
6. 超声图像评估：学习如何评估超声图像的特征，包括组织的形态、内部结构、血流情况等。
7. 超声诊断常见病变：了解超声图像上常见的病变表现，如肿块、囊肿、结石等。
8. 超声引导下穿刺和介入治疗：了解超声引导下进行穿刺和介入治疗
的技术和步骤。
9. 超声检查的安全性和注意事项：了解超声检查的安全性和注意事项，如探头选择、扫描时间和强度等。
以上是超声诊断的基础必学知识点，通过学习和实践，医生可以进行
基本的超声检查和超声诊断。
超声基础知识ppt课件
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2. 超声成像模式 – B模式 (亮度/辉度 brightness) 图像
B模式表现为亮度指示模式。B模式是一种组合成像模式，它可以把人体内不同的组织类型和界面在图像上显示出来。
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2. 超声成像模式 – B模式
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2. 超声成像模式 – B模式
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2. 超声成像模式 – B模式
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2. 超声成像模式 – B模式
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2. 超声成像模式 – B模式
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2. 超声成像模式 – B模式
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当超声波遇到朝相同方向运动的目标时, 反射回波是以相对较低的频率返回的
当超声波遇到静止目标时，反射的回波是以相同的频率返回的
当超声波遇到朝相反方向运动的目标时, 反射回波是以相对较高的频率返回的
2. 超声成像模式 – 彩色多普勒效应
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这幅图象是用彩色来表示平均速率。
通常情况下的超声波束
此区域为 红色, 所以流向超声波束的方向, 方向从左到右
此区域为 蓝色, 所以背向超声波束的方向, 方向从右到左
2. 超声成像模式 – 彩色多普勒效应
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使用强度来代替速率标识血流的信息。我们称之为能量多普勒 (PDI)。彩色血流是没有角度依赖性的, 而且不会产生混叠。
吸收是声波在人体内传播或反射的过程中，由于体内组织的特性使声能耗失，耗失的能量转换为热能的现象。
1. 超声基础知识
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频率与灵敏度和衰减性是相关的
能量/声强与灵敏度和衰减性是相关的
回声强度
cm深度
噪声
回声强度
cm深度
无TGC
有TGC
TGC
TGC - Time Gain Compensation 时间增益补偿
超声基础知识
超声基础知识超声基础部分1．何谓超声波?诊断用超声波是如何产生的?人耳能感知的声波频率范围为20—20000Hz。
低于20Hz者称为雌声波，高于20000Hz者称为超声波。
医用诊断用超声波的范围多在1—15MHz。
超声波是机械波。
可由多种能量通过换能器转变而成。
医用超声波是由压电晶体（压电陶瓷等）产生。
压电晶体在交变电场的作用下发生厚度的交替改变，即机械振动。
其振动频率与交变电场的变化频率相同。
当电场交变电频率等于压电晶片的固有频率时其电能转换为声能（电—声）效率最高，即振幅最大。
压电晶体只有两种可逆的能量转变效应。
上述在交变电场的作用下，由电能转换为声能，称为逆压电效应。
相反，在声波机械压力交替变化的作用下，晶体变形而表面产生正负电位交替变化，称压电效应。
超声探头(换能器)中的压电晶片,在连接电极电压交替变化的作用下产生逆压电效应,称为超声发生器;而在超声波机械压力下产生压电效应,又成为超声波接收器。
这是超声波产生和接收的物理学原理。
2．超声波物理特性及其在介质中传播的主要物理量有哪些？它们之间有何关系？（1）频率（frequency）：质点单位时间内振动的次数称为频率（f）。
（2）周期（cycle）：波动传播一个波长的时间或一个整波长通过某一点的时间（T）。
（3）波长（wavelength）：声波在同一传播方向上，两个相邻的相位相差2π的质点间的距离为波长（λ）。
（4）振幅（amplitude）:振动质点离开平衡位置的最大位移称振幅，或波幅（A）。
（5）声速（velocity of sound,sound velocity）:单位时间内，声波在介质中传播的距离称声速（C）。
介质不同，超声在介质中的声速度也不同，但是在同一介质中，诊断频段超声波的声速可认为相同。
声波在介质中的传播速度与介质的弹性系数（k）和介质密度（ρ）有关。
其声速与k 和ρ比值的平方根成正比，即式中C为声速，E为杨式模量。
根据物理学意义，c、f、T、λ之间有下列关系：f＝1/T，c＝λf＝λ/ T，λ＝c/ f超声在人体软组织（包括血液、体液）中的声速约为1540m/s；骨与软骨中的声速约为软组织中的2.5倍；而在气体中的声速仅为340m/s左右。
超声基础知识入门超声基础知识总结
超声基础知识入门超声基础知识总结
超声基础知识入门：
1. 超声波：超声波是一种频率高于人耳可听到的声音的声波。
在医学中，常用的超声
波频率范围是1~20兆赫（MHz）。
2. 超声传感器：超声传感器是将声波转化为电信号的装置。
它由发射器和接收器组成，发射器发出超声波，接收器接收到反射回来的超声波并转化为电信号。
3. 超声图像：超声波在人体组织内反射、折射和散射产生回波，这些回波可用来形成
超声图像。
超声图像显示了人体器官、血管、肿块等结构的形态和位置。
4. 超声成像模式：常见的超声成像模式包括B模式（二维图像）、M模式（时间-振幅图像）、Doppler模式（血流图像）等。
5. 超声引导下穿刺：超声引导下穿刺是一种常见的医疗技术，通过超声图像引导医生
准确定位并操作穿刺针，用于取样、注射药物等操作。
6. 超声检查：超声检查是一种无创、无辐射的影像学检查方法，广泛应用于临床诊断。
常见的超声检查包括腹部超声、妇科超声、心脏超声等。
7. 超声诊断：通过观察和分析超声图像，医生可以对疾病进行诊断。
超声诊断可以发
现各种器官的异常结构、肿块、囊肿、积液等。
8. 超声治疗：超声波的能量可以用于治疗某些疾病，如肌肉拉伤、骨折、肿瘤等。
超
声治疗可以促进组织修复，减轻疼痛和炎症。
以上是超声基础知识的简要总结，希望对您有帮助。
超声基础知识总结
超声基础知识总结物理基础基本概念――人耳听觉范围：20-20000H Z超纵声波频率＞20000H Z――纵波（疏密波）：粒子运动平行于波传播轴；诊断最常用超声频率:2-10MH Z基本物理量：频率（f)、波长(λ）、声速(c）；三者关系：λ＝c／f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。
超声场：发射超声在介质中传播时其能量所达到的空间；简称声场，又称声束。
声束的影响因素:探头的形状、大小；阵元数及其排列;工作频率（超声的波长）；有无聚焦及聚焦的方式；吸收衰减；反射、折射和散射等。
声束由一个大的主瓣和一些小的旁瓣组成。
超声的成像主要依靠探头发射高度指向性的主瓣并接收回声;旁瓣的反向总有偏差，容易产生伪像。
声场可分为近场和远场两部分(1）近场声束集中，呈圆柱状；直径――探头直径（较粗）;（横断面声能分布不均匀) 长度――超声频率和探头半径。
公式：L＝（2r·f）／cL为近场长度， r为振动源半径， f为频率, c为声速（2)远场声束扩散，呈喇叭状;声束扩散角越小，指向性越好。
（横断面声能分布较均匀）声束两侧扩散的角度为扩散角（2θ）；半扩散角（θ).超声波指向性优劣指标是近场长度和扩散角.影像因素：增加超声频率；――近场变断、扩散角变小；增加探头孔径（直径）――但横向分辨率下降。
采用聚焦技术――方法:固定式声透镜聚焦;电子相控阵聚焦;声束聚焦:采用声束聚焦技术，可改善图像的横向和（或)侧向分辨力。
固定式声透镜聚焦――将声透镜贴附在探头表面。
常用于线阵探头、凸阵探头;可提高横向分辨力，但远场仍散焦。
电子相控阵聚焦――（1）利用延迟发射是声束偏转，实现发射聚焦或多点聚焦；可提高侧向分辨力；常用于线阵探头、凸阵探头；(2)动态聚焦:在长轴方向上全程接收聚焦。
（3)利用环阵探头进行环阵相控聚焦；可改善横向、侧向分辨力；（4）其他聚焦技术：如二维多阵元探头.超声物理特性：一、束射特性（方向性）――是诊断用超声首要的物理特性；（如反射、折射、聚焦、散焦）大界面：指长度大于声束波长的界面；大界面的回声反射有显著的角度依赖性.入射声束垂直于大界面时，回声反射强;入射声束与大界面倾斜时,回声反射减弱甚至消失。
超声基础知识
M型超声心动图
(三)人体不同组织和体液回声强度
1、回声强度：
强回声、高回声、中回声、低回声、弱回声、无回声
2、人体组织回声强度：
骨骼>肾窦>胰腺>肝、脾实质>肌肉>肾皮质>肾髓质（肾椎 体）>血液>胆汁和尿液
人体组织的回声强度：
回声强度
人体组织
强回声
骨骼、肺等含气组织
高回声
脏器包膜、囊肿壁、肾窦、肝血管瘤
等回声
肝、脾、甲状腺、乳腺、睾丸实质
低回声
肌肉、皮下脂肪、淋巴结
弱回声
缓慢流动的血液、液体内的组织碎屑
无回声
正常的胆汁、尿液、脑脊液、玻璃体
声像图方位识别： 首先要明确探头的体表位置，进而确认解剖切面。
超声基础知识
吉林省人民医院 超声科 潘莉莉
一、超声诊断的基本原理
（一）超声波的产生和接收 1、 超声波：超过20kHz的声波
人耳能感知声波频率20Hຫໍສະໝຸດ -20kHz2、传播特性：
声阻抗差＞0.1%发生反射 反射、折射、散射
3、超声探头发射和接收超声波
（二）超声成像方式 1、脉冲回声式
B型 M型 2、多普勒技术
超声波检测基础知识
超声波检测基础知识超声场特征值与规则反射体的回波声压一、超声场的特征值充满超声波的空间或超声振动所涉及的部分介质, 叫超声场。
超声场具有一定的空间大小和形状, 只有当缺陷位于超声场内时, 才有可能被发现。
描述超声场的特征值（即物理量）主要有声压、声强和声阻抗。
1.1.声压P超声场中某一点在某一时刻所具有的压强P1与没有超声波存在时的静态压强P0之差, 称为该点的声压, 用P 表示。
01P P P -=声压单位: 帕斯卡（Pa ）、微帕斯卡（μPa ）超声检测仪器显示的信号幅度值的本质就是声压P, 示波屏上的波高与声压成正比。
在超声检测中, 就缺陷而论, 声压值反映缺陷的大小。
1.2.声阻抗Z超声场中任一点的声压与该处质点振动速度之比成为声阻抗, 常用Z 表示。
c u cu u P Z ρρ===//声阻抗的单位为克/厘米2·秒（g/cm 2·s ）或千克/米2·秒（kg/m 2·s ）1.3声强I单位时间内垂直通过单位面积的声能称为声强, 常用I 表示。
单位是瓦/厘米2（W/cm2）或焦耳/厘米2·秒（J/cm2·s ）。
ZP Zu I 222121== 1.4分贝在生产和科学实验中, 所遇到的声强数量级往往相差悬殊, 如引起听觉的声强范围为10-16~10-4 W/cm2, 最大值与最小值相差12个数量级。
显然采用绝对值来度量是不方便的, 但如果对其比值（相对量）取对数来比较计算则可大大简化运算。
分贝就是两个同量纲的量之比取对数后的单位。
通常规定引起听觉的最弱声强为I1=10-16 W/cm2作为声强的标准, 另一声强I2与标准声强I1之比的常用对数成为声强级, 单位为贝（尔）（B ）。
Δ=lg(I2/I1) (B)实际应用贝尔太大, 故长取其1/10即分贝（dB ）来作单位:Δ=10lg(I2/I1)=20lg(P2/P1) （dB ）二、通常说某处的噪声为多少多少分贝, 就是以10-16 W/cm2为标准利用上式计算得到的。
超声知识点总结归纳
一、超声的原理1. 超声波的产生超声波是指频率超过20kHz以上的声波。
在超声检查中，超声波是由超声探头产生的，探头内装有压电晶体，当晶体受到外加电压时，会产生机械振动，从而产生超声波。
2. 超声波的传播超声波在人体内部传播时，会发生反射、散射、折射等现象。
不同组织和器官对超声波的反射程度不同，这就形成了超声图像上的对比度。
3. 超声图像的形成超声图像是通过记录超声波的发射和接收信号，然后通过计算机处理形成的。
超声图像可以显示组织和器官的形态、结构和血流情况，是超声检查的主要成果。
二、超声的应用1. 超声的临床诊断超声检查可以用于诊断各种器官和组织的病变，如心脏、肝脏、肾脏、乳腺、甲状腺等。
通过超声检查，可以观察器官的形态、大小、结构、血流情况等，从而帮助医生做出正确的诊断。
2. 超声在妇产科的应用超声在妇产科的应用非常广泛，可以用于检查怀孕、观察胎儿发育情况、诊断子宫肌瘤、卵巢囊肿等。
此外，超声还可以用于引导产前筛查和指导产科手术。
3. 超声在心脏病学的应用超声检查可以用于观察心脏的结构、功能和血流情况，对心脏瓣膜病、心肌病、心包疾病等疾病的诊断有很好的帮助。
4. 超声在肿瘤学的应用超声可以用于检测肿瘤的部位、大小、形态以及血流情况，对辅助诊断和术前评估具有重要意义。
5. 超声在其他领域的应用超声还可以用于检查血管、淋巴结、肌肉、关节等组织和器官，对各类疾病的诊断都有重要意义。
1. 安全性高超声检查不需要使用放射线，对人体无损害，适用于各个年龄段的患者，特别适用于孕妇和儿童的检查。
2. 易于操作超声检查仪器操作简单，探头直接接触患者身体部位即可进行检查，操作方便，适合用于门诊和急救情况。
3. 观察实时超声检查所得的图像是实时的，医生可以通过观察超声图像动态变化，帮助做出正确的诊断。
4. 无创性超声检查是一种非侵入性检查方法，不需要穿刺或开刀，对患者没有任何伤害。
四、超声的临床意义1. 早期诊断超声检查对一些隐性疾病的早期诊断非常重要，如肿瘤、结石等疾病，可以帮助医生及早发现病变，提高治疗成功率。
超声诊断基础知识
2 超声造影
将超声造影剂经末梢静脉注入,在超声检 测时,超声造影剂产生去强烈得反射(散射) 回声,可用于识别心内解剖结构、肿瘤得 血流灌注情况等,并用于疾病诊断。
右前叶见圆形强回声, 边缘清晰,病灶周边见 强回声光带,病灶内呈 筛网状改变。
造影后血管瘤能量再加上谐波显示:肝血 管瘤周围可见血管分布,注射造影剂后血 管瘤内பைடு நூலகம்见血流显像。
一、 A型诊断法(一维)——A超 二、 B型诊断法(二维显象)——B超 三 、 M型诊断法:(一维) 四、 D型诊断法:(Doppler)
1、频谱多普勒(一维) 2、多普勒彩色血流显象
A型(A-mode) 这就是一种幅度调制 (amplitude modulation)超声诊断仪,把接收 到得回声以波得振幅显示,振幅得高低代表回声 得强弱,以波型形式出现。
人体不同组织回声强度顺序
肾中央区(肾窦)＞胰腺＞肝、脾实质＞肾皮质＞ 肾髓质(肾锥体)＞血液＞胆汁和尿液。 正常肺(胸膜--肺)、软组织--骨骼界面得回声最 强;软骨回声很低,甚至接近于无回声。 病理组织中,结石、钙化最强;纤维化、纤维平滑 肌脂肪瘤次之;典型得淋巴瘤回声最低,甚至接近 无回声。
第三节获得最佳超声信息得基本条件
相对运动得速度愈高,则收到得声波频率改
变愈大fd=f0vcosθ/c v =fd c / f0 cosθ
医学上利用这种超声多普勒效应,来测定人 体器官得运动状态,如心脏、血管和胎心等 得活动。
二、 超声诊断原理:
超声诊断仪组成: 1、主机 2、换能器(探头)——发出超声和接
收超声回波。
超声诊断仪基本原理
B型(B-mode)这就是辉度调制型(brightness modulation)超声诊断仪,把接收到得回声,以光 点显示,光点得灰度等级代表回声得强弱。
超声基础知识
超声基础介绍
超声波的传播特性
当超声波通过介质传播时会发生以下现象： Reflection(反射） Refraction（折射） Diffraction（衍射） Attenuation（衰减） Scatterring（散射）
超声成像基本条件
1、声源 2、回波信号 3、回波信号被接收并经信号放大，处理等 过程而形成声像图
主要成像模式
超声诊断基础
主要原理是利用超声波在生物组织中传播特性，不同的组织和器官具有独特的声音成像特征 ➢液性结构为无回声暗区 ➢实质性结构为强弱不等的各种回声 ➢均质性实质结构为均匀的低回声或等回声 ➢非均质性结构为混合型回声 ➢钙化或含气性结构则呈强回声并伴后方声影
高回声
等回声
无回声
强回声
主要成像模式
普勒）
主要成像模式
A 模式（A超，Amplitude mode）
最简单的超声成像形式，基于脉冲回波原理 扫描可用于测量距离 扫描仅提供一维信息 对成像不太有用 用于回声脑电图和回声检眼镜检查
主要成像模式
B 模式（B超，Brightness mode）
B代表亮度 用亮度强度显示回波信号的强度 二维成像
主要成像模式
灰度成像：
A 模式（A超，Amplitude mode） B 模式（B超，Brightness mode） M 模式（M超，Motion mode）
其他：
E 模式（ Elastography,弹性成像） 三维成像模式 四维成像模式
多普勒成像：
C mode（彩色多普勒）： ➢ C模式（CDFI,彩色多普勒血流图） ➢ Power Doppler（能量多普勒） D mode（频谱多普勒）： ➢ Pulse wave Doppler（PW,脉冲波多普勒） ➢ Continuous wave Doppler(CW,连续波多
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多普勒
多普勒技术在超声诊断中非常有价值。主要用于检测心脏、血管内血液的流向， 流速及流量。 主要包括以下三种：- 脉冲多普勒(PW)
- 高脉冲重复频率多普勒(HPRF) - 连续波多普勒 (CW).
- 单连续波多普勒 - 可控连续波多普勒
1. 多普勒效应：振动源和接收体有相对运动时,所接收到的回声频率不同于振源所发射
V (cm/s): 血流速度
C (cm/s): 声速(1530m/s) (度): 血流与超声波束之间的夹角 Δ f(Hz): 多普勒频移 f 。(Hz): 超声频率
超声波束
V
血流
血管
角的调整：
cos 误差变化
30° 0.866 3.2%
33° 0.839
70° 0.342 17.1%
73° 0.292
超声波的声场特性
声场分布
• 由换能器发出超声后，呈狭窄的圆柱形分布，其直径与晶体大小接近， 有明显的方向性，称为超声束。
主瓣和旁瓣
• 旁瓣会产生伪像—克服旁瓣，增强主瓣
a-主瓣 b,c-旁瓣
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超声波的衰减特性
• 超声波的衰减与传播距离成正比；与频率的2/3方成正比。 • 高频衰减大，低频衰减小（穿透力强） • 引起衰减的因素
Transducer
Transducer
Transducer
Transducer
Line 45 t1
Line 45 t2
Line 45 t3
Line 45 t4
4. D模式（多普勒模式）－（后面详述）
t 1 2 3 4 5 6 7...
24 / GE / 2020/3/30
图像的形成(con’t .)
超声原理
主要内容
1.超声诊断的物理基础 2.超声成像原理 3.超声应用
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第一部分 超声诊断的物理基础
3/ GE / 2020/3/30
声源、介质
• 声源：
– 能发声的物体称声源。 – 声源振动后产生声波。 – 在超声成像中，探头的晶片高频振动时即产生超声
• 介质
的声频率,其差别与相对运动的速度有关,这就是多普勒效应。
TXM
TXM
RCV
如果接收体向着振动源运动，则接收 到的频率将高于发射频率。
RCV
如果接收体背着振动源运动，则接收 到的频率将低于发射频率。
36 / GE / 2020/3/30
2. 多普勒效应公式： V(cm/s)=
C•Δf 2cos • f。
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。
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。
• 结构：
详见右图所示。
其中：压电陶瓷－发射/接收超声波；声透镜－轴向 聚焦；背衬材料－防止产生超声波反向振动；
衬套
声透镜
• 压电效应：是指具有压电特性的材料(陶瓷、石英)
在受到外界压力后，在其受压端面产生电压；在其
电缆
端面施加交变电信号时，其端面会产生机械振动，
发出声波。
背衬材料 压电陶瓷(基元)
显示
Σ
•
目标
探头
处理
显示
数字化延时
数字化叠加
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5. 分辨率
分辨率是指对两个靠近物体的识别能力，即对图象的区分。
几何分辨率
分辨率
轴向（纵向）分辨率：是指沿超声波束轴方向上可区分的
灰度分辨率
两个点目标的最小距离。
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??
Time
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超声诊断的物理基础（1）
超声波的回声是反射式超声成像的基础
• 界面反射
– 超声在均匀介质中沿直线传播 – 不同介质界面，会发生反射与折射
• 镜面反射及反射系数
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超声诊断的物理基础（2）
声学特性阻抗差异大的界面反射特性
Z1<<Z2（气体-固体） Or Z1>>Z2 （固体-气体） 将会发生近乎全部反射， 即强力反射， 例如甲状腺（气管黑色）；肺部很难成像；超声耦合 剂
焦。
－线阵：用于小器官、血管及术中。 －凸阵：也称弯曲线阵，与线阵的区别在于 基元是弯曲的。用于腹部和妇产科。
特点：
• 孔径大 • 近场视野宽 • 旁瓣影响小
特点： • 近、远场视野宽
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－相控阵： 相控阵方式是通过连续变换延时线来得到产生超声波束的不同角度。主要用于心脏。
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。
宽频＋变频－－有效地解决探头分 辨率与穿数。
移 动 的
物
高帧频可以捕捉细小 体
– 气体，固定，液体是传播声音的介质 – 声音必须在介质中传播，不能在真空中传播 – 超声成像中，人体脏器，器官都是介质 – 介质的声学特性，与成像的关系非常密切
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超声波与频谱图
可听范围：20-20000HZ 超声波：>20 000HZ 超声成像范围：2-20MHZ
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超声诊断的优点
• 安全、无辐射。适用于胎儿诊断。 • 设备可移动，成本低。 • 实时成像 • 通过扫描角度变化，获得更佳的图像。 • 多普勒－检测血流量信息。
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第二部分 超声成像原理
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超声的模式
• 工作原理：
主机通过电缆在基元上施加电信号，使基元振动， 发出超声波，超声波经物体反射作用在基元上，使基元 两端产生电信号，通过电缆传送至主机处理、显示。
发射
物
反射
体
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探头的种类
相控阵探头：3S 曲阵探头：3.5C，4C 线阵探头：10L 腔内探头：经食道探头 面阵探头：M7C
透镜
焦点
－只在发射端聚焦（接收端：自动聚焦）：保持较高的帧频
－发射和接收端聚焦：可使图象质量更好，但是帧频很低
常用的聚焦方式：分段聚焦；动态聚焦；连续动态聚焦(CDF）
动态接收聚焦
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
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2. 宽频及变频
• 吸收 • 散射，折射等减弱
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超声的多普勒效应
多普勒公示：
公式中，C，f0不变，v是变化 的 多普勒效应是血流成像的基础！
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超声的分辨力
分辨力的定义
– 指超声检查时，能在荧光屏上被分别显示为两个点的最小 距离的能力。
轴向分辨力
– 1000HZ=1KHZ – 1MHZ=106HZ
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医学超声波的应用范围
• 3.5-5MHZ应用于成人心脏及腹部成像 • 7-10MHZ应用于小器官成像，例如甲状腺，血 管 • 10-40MHZ应用于血管和皮肤成像
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超声波的传播
• 超声波的种类：
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超声扫描方式
超声设备在医学临床上有多种诊断方式。目前主要采用以下的 方式：
电子扫描方式
－线阵
－凸阵（含微型凸阵） －相控阵
机械扫描方式
－机械扇扫 －径向扫描
特殊方式
－斜向扫描 －梯形扫描 －扩大扫描 －向量扫描
电子扫描方式
探头的许多基元通过电子控制产生扫描波束并且通过延时线对波束进行聚
Sound beam Transducer
Pulser/receiver
Digital Scan Converter
Monitor
System CPU
Recording Devices VCR / Printer Laser Camera
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探头
用于超声的探头也称为换能器，是用来产生和检测超声波的部件，即换能器。 既是发射器，也是接收器。它是超声设备最重要的部分。
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超声波的几个重要物理量
• 波长λ( 一个超声波周期所经 历的长度)
• 频率f (每秒发射的超声波的 脉冲数量)
C=λ*f f=1/T
• 振幅A (超声信号的强度) • 周期T (完成一个完整的波长
所需的时间)
Wavelength Amplitude
Frequency
– 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
液
固
气
体
体
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声波在软组织中的速度
在软组织的平均速度是1540米/秒 探测1cm深度目标所需时间为13us