2超声成像的物理原理

1、凸阵探头：主要用于腹部、妇产科； 2、线阵探头：主要用于外周血管、小器官； 3、机械扇形扫描探头：主要用于心脏检查； 4、环阵扇形探头：主要用于腔内检查。
四、超声波的传播
超声波的三个基本物理量 1、波长(λ)：在波的传播方向上，质点完成一次振动的距 离，单位：mm； 2、频率(f)：单位时间内质点完成一个振动过程的次数， 单位：Hz； 3、声速(c)：单位时间内声波在介质中的传播距离, 单位： m/s。目前医用超声仪一般将软组织声速的平均值定为 1540m/s。
思考题
1、超声波的概念是什么？
2、临床使用的二维超声主要是利用超声波什么物 理原理？ 3、生物组织对入射超声有哪些主要作用？ 4、超声对生物组织有什么作用？ 5、超声探测应遵循的原则和注意事项是什么？
第一节 超声成像的物理基础
一、超声波的定义
声源振动频率>20000Hz的机械波为超声波。
超声诊断使用的频率范围: 0.5-60MHz ，常用 2-14MHz。
次声波
20Hz
20000Hz
超声波
（声波）
二、超声波的特性
超声在弹性介质中以纵波形式传播，遵守声 波的物理特性，即束射、反射、折射、绕射、散 射、吸收、衰减和多普勒效应等特性。
，这就是超声生物效应。
一、超声的生物效应
产生超声生物效应的主要机制有：热效应、机械效应、 空化效应、化学作用。当超声剂量超出规定，将造成若干生 物效应。
二、超声诊断的安全性
诊断用超声剂量（声强）的限定值： Ispta<100mW/cm2，一次超声照射时源自文库10-20分钟。
课后小结
1、超声波是声源振动频率大于20000Hz的机械波，可以通 过换能器的正、逆压电效应产生和接收，医用超声诊 断频率最常选用在2-14MHz频率范围内； 2、不同组织的超声速度和声特性阻抗不同，超声探测是利 用声束的反射、折射、散射、绕射、衰减等传播特性 ，通过与生物组织的相互作用进行临床分析和诊断。 3、超声对生物组织具有热效应、机械效应和空化效应，在 进行超声探测时须控制安全剂量并遵循检查、操作规 程。
绕射
五、衰减
超声波在介质内的传播过程中，随着传播距离的增大，声 波能量逐渐减少的现象，称为衰减。
造成衰减的主要原因：反射、散射、吸收、声束发散。
衰减
第三节
超声对人体组织的作用
一、超声的生物效应
超声波是带有一定能量的机械波，当一定剂量的 超声波在生物体内传播时，通过超声与生物组织的相
互作用，可以引起生物体的功能、结构或状态的变化
空间分辨力
第二节
人体组织对超声的作用
一、声阻抗与界面
1、声阻抗：系密度与声速的乘积，单位为瑞利； 2、界面：两种声阻抗不同物体接触在一起时，形成 一个界面，尺寸小于波长时称小界面，反之称为大 界面。
二、反射与折射
1、反射：在超声的传播过程中，如果声束遇到大界面， 则一部分超声能量会返回到原来的介质中，形成反射。 2、折射：在超声的传播过程中，当分界面两边的声速不 同时，超声波透入第二种介质后，其传播方向将发生改变
，产生折射。
反射与折射
三、散射
超声波在传播中遇到粗糙面或极小的障碍物时，将有 一部分能量被散射，向各个空间方向分散辐射。散射来自 脏器内的细小结构，红细胞的背向散射是多普勒超声诊断 的基础。
散射
四、绕射
当入射声束遇到同超声波长大小接近的界面时； 或者当入射声束经过界面的边缘，并且声束边缘与界 面边缘的距离小于1～2个超声波长时，声束就会在界 面边缘处发生弯曲，绕过该障碍物而继续前进，反射 很少，这种现象称为绕射，亦称衍射。
超声诊断学
高职高专卫生部规划教材《超声诊断学》
第二章
超声成像的物理原理
包头医学院第一附属医院
闫国珍
高职高专卫生部规划教材
医学影像技术专业《超声诊断学》CAI课件
学习目标
1. 掌握超声的定义及超声传播中频率、 声速、波 长三者之间的关系。
2. 熟悉人体组织对入射声束的作用;入射超声对人
体组织的作用。 3. 了解超声诊断的安全性及注意事项。
三、超声波的发生
正压电效应：由外力作用引起材料表面产生电荷，形 成电场，称为正压电效应； 变形 电场
逆压电效应：在材料两端施加一个电压时，晶体将 产生几何变形，称为逆压电效应。
电场
变形
三、超声波的发生
在临床工作中，利用逆压电效应形成超声 发生器；利用正压电效应形成回声接收器。
常用的超声探头与临床应用：
三者的关系：λ=c/f 超声波在固体中传播速度最快，在气体中最慢：骨
与软骨中声速约为4500m/s；软组织(肝、胆、胰等)平均
声速约为1540m/s；肺、胃肠道等含气脏器中声速为 350m/s。
4、声场
1/2θ
D
近场
D声源直径 远场 θ扩散角
5、分辨力： 超声能够发现最小障碍物的能力，称为分辨力， 包括： （1）空间分辨力：能够辨别两个细小目标空间位置 的能力，分为轴向分辨力、横向分辨力和侧向分辨力； （2）对比分辨力：在灰阶或亮度上分辨不同目标的 能力 。