超声物理基础及图像基础

（a）传播声波的媒质（介 质）的分子
(b) 波长为λ的平面连续 压缩波的压力分布
图1-1-2质点振动传播声波
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(五) 声速、波长与介质的关系
1、声速与介质的关系
（1）.同一介质 不同频率的探头在同一介质中传播时声速基本相同。所以 用不同频率的探头检查肝脏时，声速基本相同。
（2）.不同介质 同一频率的超声波在不同介质中传播的声速是不同的，例 如：1MHz超声波在0℃的水中为150Om／s；在0℃的钢材中为6000m／s；在人体 软组织中平均声速为1540m／s。如图1-1-3所示：生物材料（组织）中的超声 速，粗横条代表实验测得的速度范围。
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辅导材料 (第一章来自百度文库第四章)
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掌握超声医学基础知识
一、重点理解——原理、概念 二、加强记忆——规律、数据 三、融会贯通——联想、判断
理解 —— 记忆 —— 贯通
打好坚实基础 规范检查操作
正确使用仪器 提高诊断水平
A、 不 同 频 率 的 探 头 检 查 肝 组 织 时 ， 声 速 基 本 相 同 B、 同 一 探 头 检 查 不 同 脏 器 时 ， 声 速 不 相 同 C、 不 同 频 率 探 头 检 查 相 同 的 脏 器 时 ， 波 长 与 频 率 成 反 比 D、 同 一 探 头 检 查 不 同 脏 器 时 ， 波 长 不 相 同 E、 在 肝 脏 检 查 中 ， 频 率 高 的 探 头 其 波 长 也 愈 长
在超声诊断中，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。
超声与声音除了频率高低有别外，它们在本质上是一致的， 都是一种机械振动，并以确定的速度通过介质。
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（二）频谱图与超声波
1。谱图 在很宽的频率范围内，机械波和振动都可以产生声音，这种 频率范围叫做声学频谱。这个频谱从可听范围到构成物质振动状态的声子 的范围（>1012），在图1-1-1谱图中给出了声学频谱的图形解释。
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第一章 物理基础
第一节 超声显像物理基础
一、超声波基本物理量
（一）声源、介质 1、声源 我们把能发出声音的东西叫做声源。振动是产
生声波的根源。 在超声成像中，探头晶片发射时即产生超声，所以探头晶
片就是声源。 2、介质 声源和接收声音之间的空间充满了气体(空气)，
或是液体，或是固体，即有种传播声音的媒介物——介质。声 波必须在介质中传播，在真空中声波是不能传播的。
2.5 MHz到5 MHz的频率用于心脏、腹部及软组织成像。 这 些 频 率 能 穿 透 组 织 可 到 达 20-15cm 的 深 度 。
5-10MHZ的频率的超声波可以用于小器官的成像，例如： 腮腺、甲状腺、颈部血管及眼睛显像，它只需要4-5cm的 穿透深度。
10-30MHz 用于皮肤及血管内检查，可以获得高分辩 力的图像。
声速(velocity,C),它们之间的关系为：
C=λ×f 也就是λ=C/f
（1-1-1）
频率 即一秒钟内声源振动的次数,以赫兹为单位，并常用1kHz、 1MHz（1 Hz=1次/秒）。频率是周期的倒数，如振动周期为T，则f=1/T。
声速 声波在某种介质中的传播速度，即一秒钟传播的距离，单位为 米/秒（m/s）。它与介质的弹性（K）和密度（ρ）有关,
人体软组织的声速分布在1500m/s～1680m/s之间,利用超声方法对软组织 测距存在一定的误差。而骨组织的声速则高于2800m/s、肺组织的声速大约在 1200m/s以下，了解人体不同组织声速的分布对判断由超声测量引起的误差是
很有帮助的。
图1-1-3生物材料中的超声速 横条代表实验测的的速度范围
2。超声波 人们能听到的声音，大约是20～20000Hz。高于20000Hz的声 音叫做“超音”，也就是通常所说的超声波
图1-1-1超声声学物理频基础谱及图图像基础
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（三）超声波应用范围
在20到100KHz的频率范围内，很多动物都用超声波进 行交流、导航及追捕它们的猎物。
从100 KHz（105Hz）到1MHz（106Hz），超声波最重 要的应用就是声呐（声音导航及测距）。
（2）不同介质 同一频率的超声波，在不同介质内传播， 因传播声速不同，则波长也不相同。频率为3MHz的超声波在人 体软组织中传播时，其波长为0．5mm，而在空气中传播，其波 长为0.114mm。
所以用同一种探头检查人体不同的组织时，由于声速存在差 异，所以波长也是不相同的。
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超声波频率、波长、声速及人体组织的关系错误的是：
k p
而与超声的频率无关。声速在决定声阻抗以及回声测距精度上是重要 因素。超声在人体软组织中平超均声物速理度基础为及图15像4基0础m/s,探测1cm深度目标所6需时 间为 13.4μs.
波长 压力波的波峰被特殊的距离所分开，这个距离叫波长 （λ）。波长表示声波在介质中传播时，两个相邻的周期质点之 间的长度。对纵波来说，是两个相邻的稠密区（压缩区）中心点 的波动距离。振动的传播过程就是波动（wave motion ）
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2、波长与介质的关系
（1）同一介质 不同频率的超声波，在同一介质内传播时其 波长与频率成反比。
1MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 1.5mm 。 3MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.5mm 。 5MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.3mm ， 所以频率越高的超声波在同一脏器组织中传播其波长愈短。 例如：用高频率的探头检查肝脏其波长也愈短。
40-100MHz 用于生物显微镜成像，对眼活组织表面下 的显微诊断。
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（四）超声波的三个基本物理量
1、超声波的振态
超声波的振态在固体中有纵波 、横波 和表面波三种，而在液体和
气体中只有纵波振态，在超声诊断中应用的是超声纵波。
2、超声波的三个基本物理量
超声波有三个基本物理量，即波长（wave length,λ）,频率（f）和