上海交通大学医学院超声诊断学课件 超声基础.ppt

超声基础 上海第二医科大学附属仁济医院 超声医学科 李凤华 超声医学(Ultrasonic medicine) 是声学、医学和电子工程技术相结合的一门学科，是研究超声对人体的作用和反作用规律并加以利用，达到诊断、保健和治疗等目的的学科。包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程。 超声诊断学(Ultrasound diagnostics)研究和应用超声的物理物性，以某种方式扫查人体、诊断疾病的科学称为超声诊断学 超声检查（ultrasonic examination）指运用超声波原理，对人体软组织的物理特性、形态结构与某些功能状态作出判断的非创伤性检查方法 一、超声诊断的物理基础 声波的定义及分类 声波的定义： 物体的机械性振动在具有质点和弹性的媒介中的传播现象称为波动，而引起听觉器官有声音感觉的波动则称为声波。 声波的定义及分类 横波：指介质中的质点都垂直于传播方向运动的波。 除骨路、肺外人体组均以纵波传播 声波的定义及分类 纵波：指介质中的质点都沿着传播方向运动的波。在纵波通过的区域内，介质的各点发生周期性的疏密变化，因此纵波是胀缩波，目前医用超声的研究和应用主要是纵波传播方式。 超声检查成像原理 超声检查（ultrasonic examination）是指运用超声波原理，对人体软组织的物理特性、形态结构与某些功能状态作出判断的非创伤性检查方法。超声波的波长极短，具有与光波十分相似的直线传播特性。医用超声频率范围：2－10MHz。 基本物理量 超声波有三个基本物理量，即频率（f）、波长（λ），声速（c），它们的关系是：c＝f×λ，或λ＝c/f。 频率为单位时间内质点振动的次数，一般以每秒振动次数表示，以Hz为单位，每秒振动一次为1Hz。 声速为单位时间波动传播的距离，常用单位为m/s。 人体软组织平均声速为：1540m/s，或近似于是1500m/s。 波长为两个相邻振动波峰间的距离，常用单位为m。 基本物理量 传播超声波的媒介物质叫做介质，不同频率的超声波在相同介质中传播时，声速基本相同，相同频率的超声波在不同介质中传播，声速不相同。人体软组织中超声波速度总体差异约为5％，目前医用超声仪一般将软组织声速的平均值定为1541m/s，通过该速度可测量软组织的厚度。 超声波在传播过程中，遇到两种介质所形成的界面，如介质间具有足够的特性阻抗差(0.1%)，而界面又大于超声波的波长，即可发生反射。 反射声能的大小，则取决于特性阻抗差的大小。 声波的特性－折射（refraction） 折射（refraction） 当分界面两边的声速不同时，超声波透入第二种介质后，其传播方向将发生改变即折射。 声波从一种小声速介质向大声速介质入射时，声波经过这两种介质的分界面后出现折射波的折射角大于入射角。 声波的特性－散射（scattering） 散射（scattering） 若界面小于超声波波长，则声波向物体的四面八方辐射，产生散射。散射是多向性的，朝向探头者称为背向散射，可被探头接收。红细胞的直径比超声波要小得多，是一种散射体。红细胞的背向散射是多普勒超声诊断的基础。 声波的特性－衍射 衍射：当障碍物的直径等于或小于λ／2，超声波将绕过该障碍物而继续前进，反射很少，这种现象称为衍射或绕射。 超声波的传播及成像原理 声阻抗(特性阻抗)：Z＝?c。?为介质的密度、c为介质的声速 超声波在声阻抗不同的介质中传播，可产生折射、反射、衍射、散射及多普勒效应，介质则吸收声波的能量，并产生声衰减。 目前使用的超声诊断仪都是建立在回波的基础上，其物理基础便是人体内的声阻抗值是不同的，当声波穿过不同的组织器官时，其回声产生相应的变化，从而可提取各种诊断信息。 声波遇到气体时,被全部反射,不能成像。 声阻抗（impedance） 介质密度（ρ）与超声波在其中传播速度（c）的乘积称为该介质的声阻抗（Z），即Z ＝ρ×c，反映介质的密度及弹性。 超声波在界面上反射的大小与界面两边介质的声阻抗差及超声波的入射角有关，人体软组织的声阻抗差异很小，只要有1‰。的声阻抗差，便可产生反射。 通过接收反射和散射产生的回波，从而获得人体组织各层界面的位置、形态及组织内部结构的信息，分析其特征及规律，可判断组织或脏器病变的物理特征（如囊性、实性及囊实混合性），从而作出诊断。 声衰减（attenuation） 超声波在介质内的传播过程中，随着传播距离的增大，声波的能量逐渐减少的现象。其与介质对声波的吸收、散射及声束扩散等原因有关，其中介质对声波的吸收是主要因素。 惠更斯原理 （Huygens principle） 惠更斯原理 （Huygens principle）