超聲診斷的物理基課件

1、超聲診斷的物理基礎(chǔ)一 超聲波的概念1 超聲是指頻率超過人耳聽覺范圍（2020000Hz）的高頻聲波。即頻率20000Hz的機(jī)械振動波。 超聲屬于聲波范疇，它具有聲波的共同物理性質(zhì)，如：必須通過彈性介質(zhì)進(jìn)行傳播；在液體、氣體及人體軟組織中的傳播方式為縱波；具有反射、折射、衍射及散射等特點(diǎn) ，在不同的介質(zhì)中分別具有不同的聲速和衰減。診斷常用的超聲頻率為210Hz二 基本物理量 超聲有三個基本物理量，即：頻率、波長 和聲速，聲速=頻率波長。頻率不同的聲波在同一介質(zhì)中傳播速度基本相同，因此頻率與波長呈反比：頻率越高，波長越短，頻率越低，波長越長。人體軟組織的聲速平均為1540m/s，在真空中的傳播速度

2、？三 聲場 發(fā)射超聲在介質(zhì)中傳播時其能量所達(dá)到的空間，又稱為聲束，可分為近場和遠(yuǎn)場。 聲場隨探頭的形狀、陣元數(shù)、觸發(fā)掃描方式、工作頻率、聚焦設(shè)置等有很大的關(guān)系。 在平面上，發(fā)出聲束的主力方向稱為聲軸，聲束兩側(cè)的范圍稱為束寬。 聲束由一個大的主瓣和一些小的旁瓣組成近場呈規(guī)則的圓柱形，由于旁瓣的相干作用，其聲能分布很不均勻；遠(yuǎn)場擴(kuò)散，呈喇叭形，但能量分布比較均勻超聲波指向性的優(yōu)劣判斷指標(biāo)包括近場長度和擴(kuò)散角經(jīng)聚焦后上述特點(diǎn)改觀但仍然存在 2）入射聲束與大界面傾斜時，回聲發(fā)射減弱或消失，假設(shè)垂直時回聲反射為100%，傾斜6度回聲強(qiáng)度降低至10%；傾斜12度降至1%，傾斜大于20度幾乎檢測不到回聲發(fā)射

3、，稱為“回聲失落”。3）反射系數(shù)：R= 兩種介質(zhì)存在聲阻抗差，是界面反射的必要條件。小界面：指小于聲波波長的界面 小界面沒有角度依賴性：當(dāng)超聲遇到肝、脾、軟組織的細(xì)胞及紅細(xì)胞時，聲波會發(fā)生散射，只有少部分朝向探頭的微弱散射信號才能被檢測到。2 衰減特性 聲波在介質(zhì)中傳播過程中，聲能隨距離增加減弱，稱為衰減。1）衰減與傳播距離和頻率有關(guān)，頻率越高，衰減越明顯。2）衰減的主要原因：吸收、散射、聲束擴(kuò)散等3）蛋白質(zhì)成分是人體組織聲衰減的主要因素。不含蛋白質(zhì)的水，可視為無衰減。3 超聲的分辨力 指超聲在人體軟組織中傳播時，顯示器上能夠區(qū)分聲束中兩個細(xì)小目標(biāo)的能力或最小距離，超聲分辨力受多種因素的影響。

4、空間分辨力分為3類：1）軸向（縱向）分辨力：指沿聲束軸線方向的分辨能力。頻率愈高，波長越短，軸向分辨力愈好。理論上，軸向分辨力為1/2波長，實際分辨力為理論值的58倍2）橫向分辨力：指與聲束軸線垂直的平面上，在探頭短軸方向的分辨力 與探頭厚度上聲束寬度和曲面的聚焦性能有關(guān)3）側(cè)向分辨力：指與聲束軸線垂直的平面上，在探頭長軸方向上的分辨力 與線陣、凸陣探頭長軸方向掃描聲束的寬度有關(guān)利用運(yùn)動紅細(xì)胞對入射超聲產(chǎn)生的頻移或差頻，可以進(jìn)行血流信號的檢測。檢測方法有兩種，即多普勒頻譜圖和彩色多普勒血流圖。紅迎藍(lán)離： 探頭以一定的角度（角度必須經(jīng)儀器校正）發(fā)射超聲波，探頭與運(yùn)動的紅細(xì)胞作相對運(yùn)動，紅細(xì)胞向著探頭運(yùn)動時探頭接收頻率增加，背離探頭運(yùn)動時接收頻率降低，彩色多普勒以紅色和藍(lán)色反映血流的方向，紅色指朝向探頭的方向，藍(lán)色指遠(yuǎn)離探頭的方向5 超聲的生物學(xué)效應(yīng)1）熱效應(yīng)：由于組織的黏滯吸收效應(yīng)可使部分超聲能量轉(zhuǎn)換為熱能，導(dǎo)致局部溫度升高2）空化效應(yīng)：在強(qiáng)功率超聲照射下，局部組織產(chǎn)生壓力增大、降低的交替變換，使“液體”斷裂引起氣體微泡的形成。3）診斷用超聲對細(xì)胞畸變、染色體、組織器官的影響均在實驗研究中4）高強(qiáng)聚焦超聲（high intensity focused ultrasoun