超声诊断的基础和原理_精品文档.ppt

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超声诊断的基础和原理超声诊断的基础和原理南昌大学一附院南昌大学一附院超声的基本概念超声的基本概念定义定义声源声源声束声束声场声场分辨力分辨力声波与超声波声波与超声波声波是机械振动在弹性介声波是机械振动在弹性介质内的传播，它是一种机质内的传播，它是一种机械波。

械波。

按按其其频频率率的的高高低低分分类类：

频频率率在在16Hz以以下下，低低于于人人耳耳听听觉觉低低限限者者为为次次声声；频频率率在在1620,000Hz之之间间，人人耳耳能能听听到到者者为为可可闻闻声声；频频率率在在20,000Hz以以上上，高高于于人人耳耳听听觉觉高高限限者者为为超超声声波波。

诊诊断断用用超超声声波波的的频频率率在在0.180MHz之之间间，而而以以2.510MHz最最常常用用按其频率的高低分类：

按其频率的高低分类：

16Hz以下，低于人耳听觉低限者为以下，低于人耳听觉低限者为次声；次声；1620,000Hz之间，人耳能听到者为之间，人耳能听到者为可闻声；可闻声；20,000Hz以上，高于人耳听觉高限者以上，高于人耳听觉高限者为超声波。

为超声波。

诊断用超声波的频率在诊断用超声波的频率在0.180MHz之间之间,而以而以2.510MHz最常用最常用声波在介质中传播时，每秒声波在介质中传播时，每秒钟质点完成全振动的次数，钟质点完成全振动的次数，称为频率称为频率（f），单位是赫兹单位是赫兹（Hz）波长、频率、声速波长、频率、声速声波在一个周期内，振动所声波在一个周期内，振动所传播的距离，称为波长传播的距离，称为波长（），单位是毫米（），单位是毫米（mm），），常用诊断超声的波长为常用诊断超声的波长为0.150.6mm声波在介质中传播，单位时间声波在介质中传播，单位时间内所传播的距离，称为声速内所传播的距离，称为声速（c），单位是米），单位是米/秒（秒（m/s）。

）。

频率、波长和声速可用下式表频率、波长和声速可用下式表示示声源声源能发生超声的物体为声源能发生超声的物体为声源石英晶体或压电陶瓷材料，石英晶体或压电陶瓷材料，在其不受外力时，不带电。

而在其不受外力时，不带电。

而在其两端施加一个压力（或拉在其两端施加一个压力（或拉力）时，材料受压缩（或拉伸）力）时，材料受压缩（或拉伸），两个电极面上产生电荷，这，两个电极面上产生电荷，这种现象称为正压电效应。

种现象称为正压电效应。

压电效应压电效应材料的压电效应是可逆的，即给压电材料两端施加交变电场时，材料便会出现与交变电场频率相同的机械振动，这种现象称为逆压电效应正正压压电电效效应应逆逆压压电电效效应应声束声束具有方向性的成束声波，即具有方向性的成束声波，即根据声的指向性，集中在某根据声的指向性，集中在某方向发射的声波束。

方向发射的声波束。

声声场、近场、远场场、近场、远场弹性介质中充满超声能量的弹性介质中充满超声能量的空间，称为超声场。

空间，称为超声场。

声场分为两段：

声场分为两段：

近声源声束比较平行，可以圆柱近声源声束比较平行，可以圆柱体模拟，此段称为近场；体模拟，此段称为近场；远离声源段声束开始扩散、其束远离声源段声束开始扩散、其束宽随距离增大而不断增宽，可用宽随距离增大而不断增宽，可用一个去顶的圆锥体模拟，此段称一个去顶的圆锥体模拟，此段称为远场。

为远场。

近场长度（），可按下式近场长度（），可按下式计算：

计算：

2（）（）2（）（）上式中，为换能器半径上式中，为换能器半径超声所能分辨出两界面间最超声所能分辨出两界面间最短距离的能力。

可分纵向分短距离的能力。

可分纵向分辨力和横向分辨力两种。

辨力和横向分辨力两种。

分辨力分辨力纵向分辨力（又称轴向分纵向分辨力（又称轴向分辨力、距离分辨力或深度分辨力、距离分辨力或深度分辨力），指的是辨别位于声辨力），指的是辨别位于声束轴线上两个物体之间的距束轴线上两个物体之间的距离的能力。

一般的超显像离的能力。

一般的超显像仪，其纵向分辨力可达仪，其纵向分辨力可达1mm左右。

左右。

纵向分辨力横向分辨力（又称侧向分辨横向分辨力（又称侧向分辨力、方位分辨力或水平分辨力、方位分辨力或水平分辨力），指的是辨别处于与声力），指的是辨别处于与声束轴线垂直的平面上两个物束轴线垂直的平面上两个物体的能力。

它用声束恰好能体的能力。

它用声束恰好能够分辨的两个物体的距离来够分辨的两个物体的距离来量度。

量度。

横向分辨力由晶片的形状、横向分辨力由晶片的形状、发射频率、聚焦及离换能器发射频率、聚焦及离换能器的距离等因素决定。

现代的距离等因素决定。

现代超显像仪，其横向分辨力可超显像仪，其横向分辨力可优于优于2mm。

横向分辨力n反射透射折射散射绕射反射透射折射散射绕射n吸收和衰减吸收和衰减n多普勒效应多普勒效应声波的特性声波的特性反射反射当声波从一种介质向另一种介当声波从一种介质向另一种介质传播时，由于声阻抗不同，质传播时，由于声阻抗不同，在其分界面上，一部分能量返在其分界面上，一部分能量返回第一种介质称为反射。

回第一种介质称为反射。

透射透射一部分能量穿过界面进入第一部分能量穿过界面进入第二种介质并继续向前传播，二种介质并继续向前传播，称为透射。

称为透射。

折射折射穿过大界面的透射声束，当穿过大界面的透射声束，当两种介质的声速不同时，就两种介质的声速不同时，就会偏离入射声束的方向而传会偏离入射声束的方向而传播，这种现象称为折射。

播，这种现象称为折射。

散射散射超声波在介质中传播，如果介超声波在介质中传播，如果介质中含有大量杂乱的微小粒子质中含有大量杂乱的微小粒子超声波激励这些小粒子成为新超声波激励这些小粒子成为新的波源，再向四周发射超声波，的波源，再向四周发射超声波，这一现象称为散射。

这一现象称为散射。

绕射绕射超声波在介质中传播，如遇到超声波在介质中传播，如遇到的物体其直径小于的物体其直径小于/2时，则绕时，则绕过物体继续向前传播，这种现过物体继续向前传播，这种现象称为绕射（也称衍射）。

象称为绕射（也称衍射）。

吸收和衰减吸收和衰减吸收是声能转变成热能致部吸收是声能转变成热能致部分能量的损失。

分能量的损失。

超声在介质中传播时，介质超声在介质中传播时，介质质点沿其平衡位置来回振动，质点沿其平衡位置来回振动，由于介质质点之间的弹性摩由于介质质点之间的弹性摩擦使一部分声能变成热能，擦使一部分声能变成热能，这就叫粘滞吸收。

通过介质这就叫粘滞吸收。

通过介质的热传导，把一部分热能向的热传导，把一部分热能向空中辐射，这就是热传导吸空中辐射，这就是热传导吸收。

收。

超声波在介质中传播，声能超声波在介质中传播，声能随传播距离的增加而减小，随传播距离的增加而减小，这种现象称为超声的衰减。

这种现象称为超声的衰减。

衰减指的是总声能的损失衰减指的是总声能的损失当声源与接收器之间存在当声源与接收器之间存在着对向运动时，接收器收到着对向运动时，接收器收到的声波频率发生改变的声波频率发生改变,这一这一现象称为多普勒效应。

现象称为多普勒效应。

多普勒效应多普勒效应接收频率和发射频率之差称为接收频率和发射频率之差称为频移（频移（fd），可用下式表示：

），可用下式表示：

fd=2Vcos式中式中V为运动物体的速度，为运动物体的速度，为声波波长为声波波长,为声束入射方为声束入射方向与物体运动方向间的夹角向与物体运动方向间的夹角超声在人体的表现用声波照射透声物体，用声波照射透声物体，以获得该物体及其内部以获得该物体及其内部结构断面图像的一种成结构断面图像的一种成像技术像技术声成像声成像回声回声又称回波。

它是从声源又称回波。

它是从声源发射经介质界面反射至接收发射经介质界面反射至接收器的声波。

也即是从被检体器的声波。

也即是从被检体的声不连续或不均部分反射的声不连续或不均部分反射回来的超声波回来的超声波声窗声窗即超声窗或透声窗。

即超声窗或透声窗。

在一不易透声的环境中，在一不易透声的环境中，有一处具有介质，超声可有一处具有介质，超声可通过该介质到达深部，通过该介质到达深部，该处称为声窗。

该处称为声窗。

即多普勒频谱。

它以谱图的形式显示回声即多普勒频谱。

它以谱图的形式显示回声源（红细胞）的速度和方向。

在频谱图中，零源（红细胞）的速度和方向。

在频谱图中，零基线将图分为上、下两个部分，分别代表血流基线将图分为上、下两个部分，分别代表血流的正、负方向。

纵坐标为差频值（的正、负方向。

纵坐标为差频值（KHz）或流或流速值（速值（cm/s），），横坐标为时间值。

在红细胞以横坐标为时间值。

在红细胞以相同速度运动时，呈狭谱（速度范围窄）；在相同速度运动时，呈狭谱（速度范围窄）；在红细胞以不同速度运动时呈宽谱（速度范围宽）红细胞以不同速度运动时呈宽谱（速度范围宽）频谱频谱旁瓣旁瓣由超声探头各阵元边缘所产生的，不在超声由超声探头各阵元边缘所产生的，不在超声主声束方向内的外加声束。

主声束方向内的外加声束。

侧壁声影侧壁声影又称边缘声影或边缘折射声影。

又称边缘声影或边缘折射声影。

在圆形病灶中，如第二介质声速大于在圆形病灶中，如第二介质声速大于第一介质，或第二介质声速虽小于第第一介质，或第二介质声速虽小于第一介质，但其周围有一薄层纤维包膜，一介质，但其周围有一薄层纤维包膜，而它的声速大于第一介质。

此时，入而它的声速大于第一介质。

此时，入射声束发生折射或全反射，造成其侧射声束发生折射或全反射，造成其侧壁或边缘下方组织无声束照射而产生壁或边缘下方组织无声束照射而产生声影。

囊性病灶的侧壁声影多内收，声影。

囊性病灶的侧壁声影多内收，而实性包块多扩展。

而实性包块多扩展。

声源停止后，声波的多次声源停止后，声波的多次反射或散射使回声延续的反射或散射使回声延续的现象现象混响混响换能器（探头）换能器（探头）换能器或探头，换能器或探头，是发射并回收超声的装置。

它是发射并回收超声的装置。

它将电能转换成声能，再将声能将电能转换成声能，再将声能转换成电能，由晶片、吸收转换成电能，由晶片、吸收（声）背块、匹配层及导线四（声）背块、匹配层及导线四个部分组成个部分组成超声诊断仪的相关知识超声诊断仪的相关知识在超声场内，将声束中的超声能量会聚成一点的方法称为在超声场内，将声束中的超声能量会聚成一点的方法称为聚焦。

它有利于减小声束，提高横向分辨力，又可分为几聚焦。

它有利于减小声束，提高横向分辨力，又可分为几何（机械）聚焦和电子聚焦。

何（机械）聚焦和电子聚焦。

聚焦聚焦动态聚焦动态聚焦使声束在整个深度使声束在整个深度范围内均得以聚焦范围内均得以聚焦的方法，称为动态的方法，称为动态聚焦。

一般为三点聚焦。

一般为三点或四点动态聚焦，或四点动态聚焦，取得的焦点越多，取得的焦点越多，成像速度越慢。

成像速度越慢。

又称取样频率。

每秒内发又称取样频率。

每秒内发射脉冲群的次数。

超声诊射脉冲群的次数。

超声诊断仪的脉冲重复频率范围断仪的脉冲重复频率范围为为0.54KHz。

脉冲重复频率脉冲重复频率距离选通又称距离分辨力。

距离选通又称距离分辨力。

沿超声束的不同深度对某沿超声束的不同深度对某一区域的多普勒信号进行一区域的多普勒信号进行定位探测的能力。

该区定位探测的能力。

该区域即取样容积。

域即取样容积。

增益增益将超声波信号加以放大的将超声波信号加以放大的方法称为增益。

一般取对方法称为增益。

一般取对数放大，增益调节通过射数放大，增益调节通过射频放大器的放大倍数实现，频放大器的放大倍数实现，前提是必须有适当的输出前提是必须有适当的输出能量。

能量。

时间增益控制时间增益控制使接收系统的增益随时间而改变使接收系统的增益随时间而改变的方法，称时间增益控制。

由于的方法，称时间增益控制。

由于时间对应于声波的传播距离，因时间对应于声波的传播距离，因而又称距离增益控制。

一般采取而又称距离增益控制。

一般采取近场抑制，远场增强以使整个图近场抑制，远场增强以使整个图像得以清晰逼真地显示。

像得以清晰逼真地显示。

自动增益控制自动增益控制即电路上自动地降低大信号即电路上自动地降低大信号的放大倍数，提高小信号的的放大倍数，提高小信号的放大倍数的控制装置。

它能放大倍数的控制装置。

它能使强弱不等的回声信号在显使强弱不等的回声信号在显示器上以基本相同的亮度显示器上以基本相同的亮度显示出来