超声基础

超声基础知识介绍
目录
前言 超声波的定义及特性
医用超声诊断 医用超声探头 超声诊断系统 医学超声基本术语
前言
超声诊断是一种无损伤、无电离辐射、使用方 便、适用范围广的影像诊断方法。
超声诊断已发展成一门专门的学科，全国普及 了A型，M型和B型超声诊断仪；而其中尤以 B型超声诊断仪备受注目，发展最快。
2.分类：机械波可以是横波和纵波。常见的机 械波有：水波、声波、地震波。
横波：质点的振动方向与波的传播方向垂 直的波，称作横波。
纵波：质点的振动方向与波的传播方向平 行的波，称作纵波。
声波是一种纵波。
3.声波频率
0Hz
20Hz
20KHz
1MHz
10MHz
400MHz
次声频段 可听见声音
超声频段
地震波
医用超声探头
一、探头的工作原理
超声探头（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。它和主机构成超声 设备最重要核心。
工作原理：利用晶体的逆压电效应原理产生超声波，正压 电效应原理接收超声波。
发射
物
体
反射
二、探头的分类
从不同的方面来分类 1.按诊断部位分：心脏探头，腹部探头，腔内探头，颅脑探头等。 2.按几何形状分：矩形探头，柱形探头，弧形（凸形）探头等。 3.按扫描方式分：线性探头，电子扇形（相控阵）探头，方阵探头。
超声波的定义及特性
一、超声波基础
1.定义：物体在平衡位置附近来回往复的运动成为机械振动，机械
振动通过介质传播出去，这种能量的传播方式成为机械波。频率 高于20,000 HZ的机械波成为超声波，简称超声（ultrasound）。
介质：气体、液体和固体都是传播机械波的媒介物，成为介质。机 械波必须在介质中传播。
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3. M模式：
M模式中的M表示运动，M模式通过B模式图象来显示一个光标，纵 轴代表人体组织的深度，横轴代表这些不同深度的界面在某一段时间 内的运动曲线。主要用于检测心脏及胎儿的心率。一般和B型同步显 示。
M-mode used to be monitor the Ventricle Motion
四、超声模式（A、B、M型模式）
超声成像有以下几种模式：
1. A模式（A超）：显示界面回声的幅度（Amplitude），称为振幅调制型。
A型是以脉冲波的幅度来显示回声的高低，可
用于测量组织界面的深度（距离）和反应界
面的组织基本特性。
探头 ((
))
用途：
A型脉冲超声诊断仪现用于颅脑和眼科检查。 特点：
反射波
方便、快捷。
A型显示
2. B模式(Brightness)：
B型超声是一种亮度的模式。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
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耳朵
治疗、无损探伤 图像诊断 声学显微镜
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。 频率：单位时间内的周期数 （重复次数）
4.超声波的特性
由于频率高，波长短使得超声波比普通声波具有特殊性，即近似于光 的某些特征。
a.超声波的反射、折射、散射与绕射。
超声波入射到两种介质的平面分界面上，部分声能反射，形成反射波， 部分声能穿透界面进入另一种介质，形成折射波。
b.超声波的方向性 c.超声波的吸收与衰减
三棱镜
d.多普勒效应
折射 镜子
反射
二、声学技术的应用
超声波方向性好，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、探伤、清洗、 焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农 业上有很多的应用。
主机
监视器 探头卡槽 键盘
探头接口
医学超声基本术语
一、分辨率
分辨率：超声诊断系统对被检组织相邻回声图的分辨能力。
纵向分辨率：是指沿超声波束轴方向上可区分 的两个点目标的最小距离。
轴向分辨率由超声波束的波长所决定。
横向分辨率：是探头厚度方向上的分辨力，其 由探头厚度方向上声束的宽度决定。
侧向分辨率：波束轴方向上可区分的两个点目 标的最小距离。 侧向分辨率取决于超声波束的宽度和波束聚焦 情况。
-3dB
5MHz
传统探头
频带宽度
5MHz
宽频带探头 主机带宽
探头带宽
远场 5MHz
近场
10MHz
三、帧频
1.定义：帧频是指单位时间内获得图象的帧数。 帧频过低会产生闪烁现象，它决定图像的时间分辨力。高帧频可以捕捉细
线阵
相控阵
凸阵
三、常用探头
电子线阵：用于小器官、血管及术中。
电子凸阵：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。
电子相控阵： 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,颅脑。
电子微凸阵： 与电子凸阵探头工作原理相同. 主要
用于腔内扫查.
超声诊断系统
海洋
声纳
潜艇
超声诊断
一、超声诊断原理
1.基本原理：超声图像是利用回波信号进行成像。
利用超声波的物理特性和人体器官组织声学特性进行相互作用产生的 信息，并将其接收、放大、信息后处理形成图像、曲线和其他数 据。借此进行疾病诊断的检查方式称US（ ultrasonography ）。
2.超声波的衰减
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）
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。
轴向分辨率
高
低
侧向分辨率
高
低
二、宽频及变频
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：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透力的矛盾
远
探 头
近
分辨率 穿透力
低频
更差
更强
高频
更好
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ更弱
二、 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 • 多普勒－检测血流量信息。
三、超声波的产生与接收
逆压电效应：对压电材料施加电场，压电材 料会产生应变，电能转变成机械能，发射超 声波。
正压电效应：压电材料在机械力作用下会在 电极表面产生电荷，机械能转化为电能，接 收超声波。