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1、超聲診斷基礎(chǔ)第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院錢蘊(yùn)秋1超聲診斷基礎(chǔ)?-----------------------------------------------------------------------------------???物理基礎(chǔ)電子工程學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)??/?超聲物理超聲儀器/解剖學(xué)換能器/病理學(xué)?/臨床醫(yī)學(xué)超聲成像原理診斷基礎(chǔ)一、超聲診斷的物理基礎(chǔ)(一)超聲波的基本概念聲波機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播.頻率不同分為次聲波:<16Hz可聞聲波:16~20000(2×104)Hz超聲波:2×104~108Hz髙頻超聲：108~1010Hz特髙頻超聲：>1
2、010Hz診斷基礎(chǔ)聲波的頻率范圍基本概念1.超聲波產(chǎn)生的條件波源產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的物體,并持續(xù)提供能量.介質(zhì)傳播聲能量的媒介物.氣體（空氣)、液體、固體.基本概念基本概念機(jī)械振動(dòng)物體沿直線或弧線,在平衡位置附近來回重復(fù)的運(yùn)動(dòng)簡稱振動(dòng).彈性介質(zhì)彈性介質(zhì)：相鄰質(zhì)點(diǎn)之間有彈性力連系的介質(zhì).圖示音叉振動(dòng)引起空氣介質(zhì)振動(dòng)波動(dòng)外界作用彈性介質(zhì)=====?機(jī)械振動(dòng)能量在彈性介質(zhì)中傳播============?機(jī)械波質(zhì)點(diǎn)間彈性力的作用?振動(dòng)的能量傳給相鄰質(zhì)點(diǎn).機(jī)械波不能在真空中傳播.基本概念波動(dòng)的傳播2.波動(dòng)傳播的方式(1)按質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系縱波橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與
3、波傳播質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向平行如音叉密疏交替.垂直.如水波基本概念??質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向?波傳播方向縱波橫波(2)按波陣面形狀分平面波球面波基本概念平面波示意物理特性超聲波的傳播方向惠更斯原理介質(zhì)中波動(dòng)的各點(diǎn)，都可看作是發(fā)射子波的聲源,在任何瞬間,這些子波的包跡決定了新的波陣面.超聲波的(干涉)疊加原理幾列超聲波(頻率與振動(dòng)方向相同)在同一介質(zhì)中傳播,各自保持原有特性,按原有傳播方向前進(jìn)，保持獨(dú)立性.在相迂處,各質(zhì)點(diǎn)的位移是各個(gè)波在該處位移的矢量和。物理特性(二)超聲物理量1.波長同一波線上二個(gè)振動(dòng)狀態(tài)相同的兩點(diǎn)之間的距離(?).物理特性縱波橫波2.頻率單位時(shí)
4、間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的次數(shù)(f).物理特性3.聲速單位時(shí)間內(nèi)聲波傳播的距離(C).c=f.?聲速與介質(zhì)的性質(zhì)(密度、彈性、溫度有關(guān)).聲速的一般規(guī)律固>液>氣物理特性4.聲壓單位面積介質(zhì)所受的壓力時(shí)強(qiáng)時(shí)弱呈周期性變化。聲壓的單位是?bar(微巴)P=?cv?為介質(zhì)密度,c為聲速,v為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度.1kg/cm2=1.013bar,1bar=106?bar物理特性壓力+-+-5.聲強(qiáng)單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于傳播方向上單位面積的超聲波能量稱超聲強(qiáng)度。平面波的聲強(qiáng)I(單位為W/cm2)I=P2/?c物理特性6.聲功率強(qiáng)度與面積的乘積W=I.S超聲診斷無損傷的條件對(duì)人體的安全閾
5、為10mW/cm2物理特性(三)超聲場超聲場:彈性介質(zhì)中充滿超聲能量的空間.超聲的束射性(指向性):d>>?發(fā)射超聲波能量絕大部份集中成束狀稱超聲束。物理特性靠近換能器表面,聲強(qiáng)起伏不均勻,隨距離增大,聲強(qiáng)逐漸減小.聲強(qiáng)的最大值與最小值的位置與換能器半徑及超聲波長有關(guān).4r2-?2(2n+1)Zmax=-----------4?(2n=1)Zmin=r2-?2n2----------2n物理特性?聲束軸線上聲強(qiáng)的分布1.近場(近距離聲場)區(qū)近聲源的近端,聲能集中與聲源直徑相同,束狀向前傳播,平行而不擴(kuò)散,類似平面波.物理特性近埸距離(L0)與聲源直徑D及發(fā)射
6、超聲頻率成正比.L0=D2-?2/4?=r2/?=r2f/c非軸線上聲強(qiáng)的分布與指向性L0D2.遠(yuǎn)(距離聲)場近場區(qū)以外,聲束以?角(半擴(kuò)散角)外發(fā)射,聲場接近球面波.波面的面積與距聲源的距離平方成正比,聲壓與距離平方成反比.遠(yuǎn)場擴(kuò)散角與波長成正比,與聲源直徑成反比.Sin?=1.22?/D物理特性不同頻率.聲源直徑相同近場距離與遠(yuǎn)場擴(kuò)散角----------------------------------------------------------------------頻率波長聲源直徑近場距離遠(yuǎn)場擴(kuò)散角f(MHz)(mm)D(mm)L0(mm)?--
7、---------------------------------------------11.512248.82.50.612603.55.00.3121201.75------------------------------------------------------------------------物理特性旁瓣造成偽像的主要原因之一任何換能器都會(huì)產(chǎn)生旁瓣.旁瓣的數(shù)目與換能器直徑及超聲的波長有關(guān).換能器愈小,旁瓣愈多.電子掃描儀多晶片,對(duì)圖像的干擾較嚴(yán)重.旁瓣的速度及傳播特性與主瓣相同。旁瓣的強(qiáng)度<<主瓣.旁瓣對(duì)超聲圖像的影響物理特性超聲波在同一介
8、質(zhì)或聲阻抗相同的介質(zhì)(Z1=Z2)以直線傳播.迂兩個(gè)
