生物物理论文

生物物理学课程论文

超声波在医学上的应用

课程名称：生物物理学

姓名：米克拉伊·尼扎买提

系别：生命科学专

班级：8班

论文评分：

2013年12月10 日

目录

摘要 3 前言 3

1.超声波的物理特性 3

2.超声诊断以及工作原理 3 2.1多普勒效应 3 2.2多普勒效应的应用 4

2.3多普勒超声仪工作原理 4

3.超声波在医学诊断中的应用 4 3.1利用超声波的反射折射原理 4

3.2利用超声波的多普勒效应 5

4.超声波在医学治疗中的应用 5

5.超声波在临床医学中的应用 5

6.超声波在医学中的发展趋势 5 6.1宽频带化 5 6.2数字化 6

6.3多维化 6

7.对我国中，近期发展生物医学超声研究的看法和建议 6 7.1超声波在医学的意义 6 7.2超声波重点研究课题 6 7.3为发展超声事业以下建议7 7.4建议有关部门取以下措施7

参考文献7 【摘要】高于人耳听觉上限值得声波，称为超声波。超声室人儿听不到的。超声

波是频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距，测速，清晰，焊接，碎石，杀菌杀毒等。在医学，军事，工业，农业上有很多的应用。尤其在医学生，超声波频率高，波

长短，有良好的指向性，衍射现象少，可在组织界面上反射，可悲血细胞反向散射。此外，超声波可被生物介质所吸收。吸收程度基本上决定与介质的特性和超生的频率。一般而论，介质中的含水量越大，吸收越少，频率越高，吸收越多。超生的这些特性，对于他在生物医学方面的应用极为有利。本文就以超声的这些特征为线索，阐述其应用与医学方面的优势，并提出相关的建议。

【关键词】超声波，临床医学，

激光在生物物理中的应用

前言

人类赖以生存的世界，是一个不断运动着的物质世界，而波动是物质运动的一种基本形式，其中应力波作为一种主要的形式存在着，如地震波、固体中的声波、超声波等。1949年，John Wild是一名英格兰裔美国内科医师，因为致力于这一工作被称为“医学超声之父”，超声成像等技术开始被运用于医学，使医生在诊断、治疗疾病方面不仅速度有了大幅度的提升，准确度也有了很大的提高。

1.超声波的物理特性

超声波是指频率在20kHz以上的声波，其在传播过程中一般会发生折射、反射、散射、绕射以及多普勒效应等现象。当超声波在密度均匀的介质中传播时，不会发生折射、反射等现象。当其通过不同的介质时，且两介质的交界面大于超声波的波长时，就会在两介质的交界面处发生折射和反射现象。

反射声强的大小取决于两介质声阻的差异程度及入射角的大小，当垂直入射时反射声强最大，反射声强愈强则折射声强愈弱。折射进入第二介质的超声波会继续前进，若再次遇到不同声阻介质交界面时，会再次产生反射和折射。依次类推，被测物质密度越不均匀、界面越多，产生的反射和折射的次数也就会越多。当两介质交界面小于超声波的波长时，超声波则会产生散射或绕射现象，散射是指超声波会以此小介质为中心向四周发散，使其成为新的声源；绕射是指超声波绕过介质的边缘，继续向前传播，好似此介质不存在。

2.超声诊断以及工作原理

2.1多普勒效应

多普勒效应是指当声源和接收体作相对运动时，接收体在单位时间内接收到的频率，会与声源所发出的频率不一致，如接收体与声源的距离越来越近时，那么接收体接收到的频率会增加，且增加的频率与接收体相对与声源的速度有关；反之，接收到的频率会减少，减少的频率也与接收体相对与声源的速度有关。和一切应力波相似，其在介质中传播时，随着传播距离的增加，波强会逐渐减弱，这种现象被称为超声的衰减。引起衰减的主要原因是介质对超声的吸收，超声波的频率越高介质的吸收就越多，使得波强在原传播方向上的能量逐渐减弱。而这些散失的波强都转换成了热能，这又被称为超声的热效应。

2.2.多普勒效应的应用

多普勒超声诊断技术的发展、多普勒彩色血流成像，多普勒图谱效应和色彩多普勒血流图都是基于多普勒效应。用于实现对血流参数的邪恶梁。血流参数测量的发展经历从连续多普勒血流测量，到脉冲波多普勒血流测量，到测赛多普勒血流图的过程。多普勒超声诊断仪从最初的具有CFM功能，到同时显示B型图像和多普勒血流数据的双重超声扫描成像系统，发展到采用计算方式处理技术，能

及时分析大量暗反射波，实时捕捉图像的三位超声波扫描技术。

2.3多普勒超声仪工作原理

利用多普勒小影院里检测运动物体。当发射超声传入人体某一血液流动去，悲鸿细胞灿社返回探头，回声信号的品庐可憎可见，超声探头运动的血流，探头接收到的频率较发射频率增高，背离探头的血流则频率减低。接收频率与发射频率只差成多普勒移或差频。多普勒频移fd与发射频率fo ，血流速度v,超声束与血流之间的夹角θ，超速c的关系为fd=+-2vfocos

θ/c.其中留学速度v可有公式计算，党生属于血流方向平行时刻记录到最大血流速度，党生属于血流方向垂直时则测不到学信号。通过对多普勒信号检出加以分析和处理，经放大或检波，在示波器的荧光屏上显示出来，就可制成各种多普勒朝上诊断仪。

3超声波在医学诊断中的应用

3.1 利用超声波的反射折射原理。

根据前面的超声波反射折射原理，可知若将超一束超声波发射到人体内，当它在体内遇到界面时就会发生反射及折射现象。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的，因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同，医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线，或影像的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变，便可诊断所检查的器官是否有病。利用医学超声检查，可以做到探查与提取人体的生理和诊断信息的目的，具有安全、无痛、适用面广、直观、可重复检查、灵活及廉价等一系列的优点，成为当代医学图像诊断中的重要技术之一。目前，根据不同的成像原理，超声波诊断方法可以分为A型、B型、M型及D型四大类。

A型：是以波形来显示组织特征的方法，主要用于测量器官的径线，以判定其大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性，如实质性、液体或是气体是否存在等。B型：用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时，首先将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点，这些光点可通过荧光屏显现出来，这种方法直观性好，重复性强，可供前后对比，所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。

M型：是用于观察活动界面时间变化的一种方法。最适用于检查心脏的活动情况，其曲线的动态改变称为超声心动图，可以用来观察心脏各层结构的位置、活动状态、结构的状况等，多用于辅助心脏及大血管疫病的诊断。

D型：是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法，又称为多普勒超声诊断法。可确定血管是否通畅、管腔是否狭窄、闭塞以及病变部位。新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。近几年来科学家又发展了彩色编码多普勒系统，可在超声心动图解剖标志的指示下，以不同颜色显示血流的方向，色泽的深浅代表血流的流速。现在还有立体超声显象、超声CT、超声内窥镜等超声技术不断涌现出来，并且还可以与其他检查仪器结合使用，使疾病的诊断准确率大大提高。

当前超声诊断向三维方向发展，从而可以获取更为直观的立体图像图，这在心肌损伤的定位、胸腹部肿瘤的检测、怀孕期的评估等方面有重大的价值。

3.2 利用超声波的多普勒效应

根据前面所述的多普勒效应原理，利用多普勒效应可以测量运动物体的速度，在医学上主要用于测量人体某一区域血液流动的速度。当超声波被传入人体某一区域时，该区域血液中的红细胞就会对超声波进行散射，另外有个探头会到散射