超聲基礎(chǔ)(南醫(yī)臨床)_七年制

1、超聲醫(yī)學(xué)發(fā)展概況v1880年法國居里兄弟發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)v直到1917年法國朗之萬才應(yīng)用壓電原理進(jìn)行超聲探測(cè)，并于1921年發(fā)展成聲納v1942年奧地利K T Dussik使用A型超聲裝置型超聲裝置，用穿透法探測(cè)顱腦。v1952年美國D H Howry開始研究超聲顯像法，并于1954年將B超應(yīng)用于超應(yīng)用于臨床臨床。v1954年瑞典I Edler首先用M型超聲診斷儀檢查心臟型超聲診斷儀檢查心臟。v1972年G Kossofff提出灰度回聲圖概念，在20世紀(jì)70年代中后期采用了灰階及DSC技術(shù)，明顯改善圖像質(zhì)量，實(shí)時(shí)超聲顯像開始受到重視，80年代是B型超聲發(fā)展最迅速的時(shí)期。v彩色血流圖（彩色血流圖（C

2、FM）直到1983年才由日本Aloka公司首先研制成功。v1991年美國ATL公司推出世界第一臺(tái)全數(shù)字化超聲系統(tǒng)后，全數(shù)字化技術(shù)即成為90年代和目前發(fā)展的方向，它使超聲診斷系統(tǒng)的水平進(jìn)入一個(gè)新階段。機(jī)械波（機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播）電磁波（變化電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)在空間的傳播）機(jī)械波與電磁波有著本質(zhì)的區(qū)別 波源是機(jī)械振動(dòng) 在介質(zhì)中傳播 波源是電磁振蕩 在真空中也能傳播但它們又都遵循波的共同特征 兩類波都以一定的速度向前傳播能量，并且具有反射、折射、衍射等現(xiàn)象。聽力范圍（hearing range）(audible sound) Huamns(人類)20 Hz 20,000 HzAnimals(動(dòng)物)0

3、.1 Hz 200,000 Hz(a much wider range than utilized by humans )次聲：頻率低于20Hz的波動(dòng)稱為次聲；聲波：頻率在20 Hz 20,000 Hz的波動(dòng)稱為聲波；超聲波：頻率在超聲波：頻率在20,000 Hz的波動(dòng)稱為超聲波。的波動(dòng)稱為超聲波。InfrasoundAudioUltrasound0Hz 20Hz 20kHz 醫(yī)用超聲診斷頻率多選取2MHZ10MHz之間波長(zhǎng)(wavelength)：兩個(gè)相鄰振動(dòng)波峰間的距離為波長(zhǎng)。波速(wave velocity)：每秒聲波傳播的距離為波速(C)。頻率(frequency)：一秒內(nèi)出現(xiàn)振動(dòng)波的

4、次數(shù)為頻率(f)，其單位為赫茲(Hz)。TimeWavelengthFrequencyMaterialSpeed (m/s)Air330 m/sLung 500 m/sFat1450 m/sBrain1520 m/sMuscle1580 m/sLiver1550 m/sKidney1560 m/sSoft Tissue1540 m/sBone4000 m/s利用超聲波的定向發(fā)射性質(zhì)，可以探測(cè)水中物體（聲納）超聲探傷，探測(cè)工件內(nèi)部缺陷醫(yī)學(xué)上利用超聲波來顯示人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用來探測(cè)人體內(nèi)部病變Convex120n120nSectorLinear120n壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 超聲波的產(chǎn)生診斷用超聲波一般應(yīng)

5、用壓電元件壓電元件所產(chǎn)生的壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)，即電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換而發(fā)生。 壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)：由外力作用引起的電介質(zhì)表面荷電效應(yīng)，稱為正壓電效應(yīng)。逆壓電效應(yīng)：由在交變電場(chǎng)作用下，晶體將產(chǎn)生幾何變形，稱為逆壓電效應(yīng)。 能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換（電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換）（電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換）正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)超聲波的傳播超聲波的傳播 超超 聲聲 透透 射射transmissiontransmission 反反 射射reflectionreflection 折折 射射refractionrefraction 衍衍 射射difrationdifration 散散 射射scatteringscattering

6、 衰衰 減減attenuationattenuation 吸吸 收收absorptionabsorption H U M A N B O D Y U L T R A S O U N D聲阻抗聲阻抗聲阻抗Z：定義為介質(zhì)的密度與介質(zhì)中聲速c 的乘積。反映了介質(zhì)中的密度與彈性。是介質(zhì)傳播超聲波能力的重要物理量。Z= c介質(zhì)名稱介質(zhì)名稱密度密度(g/cm3)聲速聲速(m/s)特性阻抗特性阻抗(105瑞利瑞利)空氣0.0012933320.000429水0.993415231.523血液1.05515701.656脂肪0.95514761.410肝1.05015701.648肌肉1.07415681.6

7、84顱骨1.65838605.571界面界面 兩種聲阻抗不同的物體的接觸處稱為界面。小界面界面小于聲速波長(zhǎng)稱小界面大界面界面大于聲速波長(zhǎng)稱大界面反射其反射角等于入射角 ir散射聲波將使其成為新的聲源向四面八方發(fā)射itC1C2折射i.0，C1C2ti散射回超聲探頭的能量只是它向各個(gè)方向上散射能量中的很小一部分，稱背向散射 反射的能量由反射系數(shù)R決定反射系數(shù) 結(jié)論：超聲波在界面上反射的大小取決于界面兩邊超聲波在界面上反射的大小取決于界面兩邊介質(zhì)的聲阻抗差及超聲波的入射角介質(zhì)的聲阻抗差及超聲波的入射角。 當(dāng)Z1Z2時(shí), 則R0，無反射; 當(dāng)Z1Z2或Z1Z2時(shí)，則R0,有反射; 如Z1Z2或Z1Z2

8、時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)反射。21212ZZZZR多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) （Doppler EffectDoppler Effect） 1842 年奧地利天文學(xué)家Christian Doppler首先描述了由他觀察到的來自星球光色的變化。當(dāng)星球與地球相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，光譜向紫色端移動(dòng)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)星球與地球背向運(yùn)動(dòng)時(shí)，光譜向紅色端移動(dòng)。Doppler BasicsDoppler BasicsTarget (fixed)Transmit Signal (ft)Receive Signal (fr)Doppler BasicsTransmit Signal (fo)TransducerReceive SignalTarg

9、etTransmit SignalTarget入射的超聲遇到活動(dòng)的界面，反射回聲頻率發(fā)生改變。變化的頻率（增減）稱為多普勒頻移。多普勒原理適用于電磁波和機(jī)械波。（Doppler theory is applicable to both light and sound）在診斷超聲中，多普勒效應(yīng)應(yīng)用于無創(chuàng)測(cè)量血流和人體組織的運(yùn)動(dòng)。計(jì)算實(shí)例計(jì)算實(shí)例C D Df= 2 focos q qVB-ModeM-ModeDoppler-ModeCDFI 從回波的頻率變化來判斷引起回波的客體本身的運(yùn)動(dòng)方向和速度基于回波的幅度或頻移來傳遞組織的信息 超聲脈沖的回波幅度，此幅度的物理基礎(chǔ)是人體內(nèi)聲阻抗的不連續(xù)分布型

10、診斷法型診斷法B-mode stands for Brightness mode儀器顯示屏以不同的輝度表示界面回聲信號(hào)的強(qiáng)弱，回聲信號(hào)強(qiáng)則亮，回聲信號(hào)弱則暗，稱灰階成像。型診斷法成像原理型診斷法成像原理 儀器顯示屏以不同的輝度表示界面回聲信號(hào)的強(qiáng)弱ACB思考：比較A、B、C三點(diǎn)處所代表組織回聲強(qiáng)度的大小.A最小，C最高。膽囊結(jié)石頻移信號(hào)的顯示方式頻移信號(hào)的顯示方式頻譜顯示（PW,CW）彩色多普勒血流顯像（CDFI）CDFI(color Doppler flow imaging)CDFI(color Doppler flow imaging) 系在B模式顯示二維聲像圖的基礎(chǔ)上，采集相應(yīng)的多普勒信

11、號(hào)，并進(jìn)行彩色編碼，以實(shí)時(shí)顯示血流信號(hào)的方法。目前的超聲診斷儀器已能實(shí)現(xiàn)B、CDFI、D模式的三同步顯示。從而為超聲診斷增加了大量血流方面的信息。 CDFICDFI輸出顯示方式輸出顯示方式 速度顯示血流方向用紅色與藍(lán)色表示，通常紅色代表朝向探頭方向的血流，藍(lán)色代表背離探頭方向的血流。速度的大小以色彩的亮度來表示。明亮的顏色表示血流速度快，深暗的顏色表示血流速度慢。 方差顯示用于顯示多普勒信號(hào)的速度分布范圍。當(dāng)速度范圍超過儀器的閾值時(shí)，即出現(xiàn)綠色斑點(diǎn)，表明有湍流。速度方差值與綠色的亮度成正比。在明顯血流紊亂時(shí)，可出現(xiàn)紅、藍(lán)、綠、黃、 青、白等多彩斑點(diǎn)的血流圖象，稱鑲嵌圖型。 ：通常用于描述骨性組織、氣體、結(jié)石等。 ： 通常用于描述網(wǎng)膜、臟器包膜、囊（管）壁等。 ：通常用于描述肝臟、脾臟等實(shí)質(zhì)性臟器的實(shí)質(zhì)部分。 通常用于描述均質(zhì)性較好的組織（腎實(shí)質(zhì)、卵巢實(shí)質(zhì)、淋巴結(jié)等）。 ：通常用于描述血液、尿液、膽汁、積液等，稱為液性暗區(qū)。在液性暗區(qū)后方的回聲均有明顯增強(qiáng)的現(xiàn)象，稱為回聲增強(qiáng)效應(yīng)。在強(qiáng)回聲的后方也可出現(xiàn)無回聲，稱為衰減暗區(qū)，其后方無回聲增強(qiáng)效應(yīng)。在強(qiáng)回聲體后方出現(xiàn)的條狀無回聲稱為聲影。 在某些情況下，可出現(xiàn)由上述各類回聲混雜的聲像圖表現(xiàn)。 膽囊結(jié)石膽囊結(jié)石肝血管瘤肝血管瘤肝癌肝癌腎結(jié)石腎結(jié)