薈萃10超聲波-超聲診斷儀的物理原理課件

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime超聲波

超聲診斷儀的物理原理

SupersonicwavePhysicsprincipleofultrasonicdiagonsticapparatusOurgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime簡諧運動

機械波

判斷方法

運動方程

特征量

振動能量

振動合成

阻尼與共振

波動方程

波的能量

波的干涉

駐波

多普勒效應(yīng)

惠更斯原理

復(fù)

習(xí)

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime聲波

超聲波

聲壓

聲強級

響度級

特點

作用

產(chǎn)生原理

聲阻

聲強

診斷原理

最新進(jìn)展

知識結(jié)構(gòu)

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime超聲成像儀

ultrasonicimagingdevice

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime三維動態(tài)超聲圖像

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime超聲波

超聲診斷儀的物理原理

一、聲波的性質(zhì)

二、人的聽覺范圍

三、超聲波的性質(zhì)

四、超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

五、總結(jié)

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime一、聲波的性質(zhì)

propertiesofsoundwave?超聲和次聲

?聲壓和聲阻

?聲強

?反射和折射

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime

1890年，

一艘名叫“馬爾波羅號”帆船在從新西蘭駛往英國的途中，突然神秘地失蹤了。

1948年初，一艘荷蘭貨船在通過馬六甲海峽時，一場風(fēng)暴過后，全船海員莫明其妙地死光；上述慘案，引起了科學(xué)家們的普遍關(guān)注，其中不少人還對船員的遇難原因進(jìn)行了長期的研究。

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime關(guān)于次聲

infrasonicwave

經(jīng)過反復(fù)調(diào)查，終于弄清了制造上述慘案的“兇手”，是一種為人們所不很了解的次聲的聲波。

人體內(nèi)臟固有的振動頻率和次聲頻率相近似（0.0001－20赫），倘若外來的次聲頻率與人體內(nèi)臟的振動頻率相似或相同，就會引起人體內(nèi)臟的共振，從而使人產(chǎn)生上面提到的頭暈、煩躁、耳鳴、惡心等等一系列癥狀。

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime超聲和次聲

supersonicwave&infrasonicwave?在連續(xù)介質(zhì)中傳播的彈性波，若其頻率f在20?2?104Hz之間，則能使人產(chǎn)生聲音的感覺，這種波稱為聲波(soundwave)；

?

若其頻率在10?4?20Hz之間，則這種波稱

為次聲波(infrasonicwave)；

?

若其頻率在2?104?5?108Hz之間，則這種

波稱為超聲波(supersonicwave)。

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime?人能聽到聲音的頻率為20Hz～20000Hz，其中最敏感的頻率2000Hz～3000Hz。老年人的聽覺隨著年齡而衰退，能聽到的頻率約為50Hz～12000Hz。

聲源

聽閾

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime聲壓soundpressure?在媒質(zhì)中，有聲波傳播時的壓強與無聲波傳播時的靜壓強的差值為聲壓，以P表示

：

)(coscxtAs???cvcxtAcP????????)2π)(cos(mmcvAcP?????2mcPP?聲壓幅

有效聲壓

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime聲阻acousticimpedance?在同一聲壓下，質(zhì)點振動速度v與ρc成反比。將此式與歐姆定律相比較，聲壓與電壓對應(yīng)，振動速度與電流對應(yīng)，則ρc與電阻對應(yīng)，稱為聲阻抗ZmmvPvPcZ????cvcxtAcP????????)2π)(cos(Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime聲強soundintensity

?定義：是單位時間內(nèi)通過垂直聲波傳播方向的單位面積上的能量。

ZPZPZvcAIcmm22222212121??????RURURIPcmm2222121???Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime聲壓、聲阻、聲強

ZPZPZvICmm2222121???RURURIPCmm2222121???聲壓P電壓U聲阻Z電阻R聲強I功率P振動速度v電流I有效聲壓PC有效電壓UCOurgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime反射和折射

reflection&transmission?在聲波的傳播過程中，當(dāng)遇到兩種不同媒質(zhì)的界面時，要發(fā)生發(fā)射、折射，他們遵守反射、折射定律。

?

反射波強度與入射波強度之比，為反射

系數(shù)，用air表示。

?

折射波強度與入射波強度之比，為媒質(zhì)

的折射系數(shù)或透射系數(shù)，用ait表示。

incidence----reflectionincidence----transmissionOurgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime反射和折射

reflection&transmission?對于垂直入射的情況，有理論證明：

21212????????????ZZZZIIairir21221)(4ZZZZIIaitit????

阻抗差值越大，反射越強；聲阻抗相近時，透

射強，反射弱。

?

人體各部分聲阻抗是不同的，導(dǎo)致超聲波入射到各組織界面反射時的反射量不同，成為超聲診斷的物理基礎(chǔ)。

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime二、人耳的聽覺范圍

thehumanear'shearingrange?人耳的靈敏度對于每一個頻率都有一個最小聲強，低于它的聲音人耳就聽不見了，這個最小聲強稱為聽閾(thresholdofhearing)；

?

同時，還有一個最大聲強，高于它的聲音

會使人耳感到不適或痛苦，這個最大聲強稱

為痛閾(thresholdoffeeling)。

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime聲強與聲強級

soundintensity&intensitylevel

人耳對聲音的感覺，近似地與聲強的對數(shù)成正比，常用聲強級L來表示：

00lg20lg10PPIIL??

聲強級L的單位為dB（分貝）。

I0=10-12W/m2，是接近1000Hz時的聽閾。

ZPcAI22221????Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime0lg10IIL?聲強增加10倍，聲強級增加多少？

聲強增加1倍，聲強級增加多少？

LnIInInIL?????lg10lg10lg10lg1000'Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime?0-50分貝：舒適，細(xì)語聲；

?50-90分貝：妨礙睡眠、難過、焦慮；

?90-130分貝：耳朵發(fā)癢、耳朵疼痛；

?130分貝以上：耳膜破裂、耳聾。

噪音對人體的危害是很大的，噪音量（分貝）對人體影響：

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime演示

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime響度與響度級

loudness&loudnesslevel?聲強、聲強級是根據(jù)聲波的能量來確定的，是客觀物理量。響度是人耳對聲音強弱的主觀感受，不僅取決聲強，也與聲音的頻率有關(guān)。

?

為比較聲音響度的大小，提出了響度級的概念。

以1000Hz聲音的響度為標(biāo)準(zhǔn)，將其他頻率聲音的

響度與其比較，只要它們響度相同，則有相同的

響度級。響度級的單位是方(phon)。

?

把頻率不同，響度級相同的各點連成的一條線，

就構(gòu)成了等響曲線。

演示

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime020406080100120201001000200050001000010?1210?1010?810?610?410?21020406080100120痛閾

聽閾

聲強(W/m2）

聲強級(dB）

Hz響度級(方）

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime關(guān)于聽閾

thresholdofhearing?同一頻率，聲強越大，響度越大

?同一聲強，頻率不同，響度不同

?人耳對2500－3000Hz最敏感

?20Hz，20000Hz，聽閾曲線，痛閾曲線組成人的聽覺區(qū)域。

?1000Hz時，響度級等于聲強級

演示

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime三、超聲波的特性

ultrasoundfeatures?機械作用、空化作用、熱作用。

?

方向性好。

?

強度大。

?

固體、液體貫穿本領(lǐng)強，氣體中衰減大

為什么超聲探頭表面和人體皮膚之間需加石蠟等耦合劑？

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime超聲波的產(chǎn)生

ultrasonicgeneration高頻信號發(fā)生器

壓電晶體

探頭

發(fā)射超聲波：逆壓電效應(yīng)，高頻電壓轉(zhuǎn)化為機械振動

接收超聲波：正壓電效應(yīng)，機械振動轉(zhuǎn)化為高頻電壓。

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime四、超聲波的醫(yī)學(xué)應(yīng)用

ultrasonicmedicalapplications1、超聲診斷

?基本原理

?A型超聲診斷儀

?B型超聲診斷儀

?M型超聲診斷儀

?超聲多普勒

2、超聲成像最新進(jìn)展

3、超聲治療

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime超聲診斷基本原理

thebasicprinciplesofultrasounddiagnosis?超聲診斷儀應(yīng)用超聲脈沖回波技術(shù)，遇到幾個反射面就有幾個回波信號，顯示在顯示屏上。

?回波的脈沖幅度提供了產(chǎn)生反射的界面種類的信息，各回波脈沖與始波的時間間隔提供了各反射面的深度信息。

?根據(jù)顯示的方式不同，超聲診斷儀分為A（Amplitude）型、M（Motion）型、B（Brightness）型，并已為臨床廣泛應(yīng)用。

Ourgreatestweaknessliesingivingup.ThemostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretimeA型超聲診斷儀

amplitudeultrasounddiagnosis回波強度

探頭

深度（時間）

一維成像，測量器官長度

Ourgreatestweaknessliesingivingup.ThemostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretimeB型超聲診斷儀

brightnessultrasounddiagnosis探頭

時間

深

度

二維成像，顯示器官斷層圖像

Ourgreatestweaknessliesingivingup.ThemostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretimeM型超聲診斷儀

motionultrasounddiagnosis時間

深度

探頭

二維成像，顯示器官運動軌跡

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime超聲多普勒

UltrasoundDoppler

由多普勒效應(yīng)可知，利用多普勒效應(yīng)可檢測運動物體。當(dāng)超聲波傳入人體某一血液流動區(qū)，被紅細(xì)胞散射返回探頭，回波信號的頻率將會變化，可求血液的速度。

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime?超聲成像具有實時性好、無損傷、無痛苦，以及低成本等獨特優(yōu)點

?近年來，超聲成像在彩色血流測量技術(shù)、三維超聲等方面的發(fā)展特別引人注目

?彩色多普勒血流成像系統(tǒng)（通常稱為彩超）是一種能同時顯示B型圖像和多普勒血流數(shù)據(jù)（血流方向、流速、流速分布）的雙重超聲掃描系統(tǒng)，可以得到彩色多普勒血流圖

?三維超聲圖像的重建及實時顯示

超聲成像最新進(jìn)展

thelatestprogressofultrasoundimagingOurgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime超聲成像的發(fā)展

Ourgreatestweaknessliesingivingup.Themostcertainwaytosucceedisalwaystotryjustonemoretime超聲成像原理及超聲成像儀

?MedisonSONOACE9900

?Medison

SONOACE8000

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