超声物理基础及图像基础
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全国大型医用设备使用人员上岗资格考试
彩色多普勒(超声医师应知/应会)
辅导材料 (第一章~第四章)
中国医学科学院基础医学研究所 袁光华
精品课件
1
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
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
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
Leabharlann Baidu
声速(velocity,C),它们之间的关系为：
C=λ×f 也就是λ=C/f
（1-1-1）
精品课件
9
超声波频率、波长、声速及人体组织的关系错误的是：
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
声速与相关的关系中不对的是：
A 、 声 速 与 超 声 波 的 频 率 （ f） 有 关 B、 声 速 与 人 体 组 织 的 弹 性 （ k） 有 关 C、 声 速 与 人 体 组 织 的 密 度 （ ρ ） 有 关 D 、 声 速 与 人 体 的 特 性 阻 抗 （ z） 有 关 E、 声 速 与 测 量 距 离 的 精 度 有 关
图1-1-2质点振动传播声波
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7
(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。
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。
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
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。
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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3
（二）频谱图与超声波
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45cm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。
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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5
（四）超声波的三个基本物理量
1、超声波的振态
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 ）
（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
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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。
（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。
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,
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均速精度品为课件1540m/s,探测1cm深度目标所6需时 间为 13.4μs.
图1-1精-品1课声件学频谱图
4
（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）。
2.5 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 。
正确使用仪器 提高诊断水平
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2
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)，
彩色多普勒(超声医师应知/应会)
辅导材料 (第一章~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
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
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
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声速(velocity,C),它们之间的关系为：
C=λ×f 也就是λ=C/f
（1-1-1）
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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：
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
声速与相关的关系中不对的是：
A 、 声 速 与 超 声 波 的 频 率 （ f） 有 关 B、 声 速 与 人 体 组 织 的 弹 性 （ k） 有 关 C、 声 速 与 人 体 组 织 的 密 度 （ ρ ） 有 关 D 、 声 速 与 人 体 的 特 性 阻 抗 （ z） 有 关 E、 声 速 与 测 量 距 离 的 精 度 有 关
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。
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。
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
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。
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。
精品课件
3
（二）频谱图与超声波
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45cm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。
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
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 ）
（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
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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。
（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。
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,
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均速精度品为课件1540m/s,探测1cm深度目标所6需时 间为 13.4μs.
图1-1精-品1课声件学频谱图
4
（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）。
2.5 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 。
正确使用仪器 提高诊断水平
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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)，