超声诊断的物理基础.ppt
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1、超声医学的概念超声医学(Ultrasonic medicine)超声医学是声学、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1 1超声诊断的物理基础一、超声波的一般性质1、超声波的概念:指超过人耳听力范围的(大于2x104Hz)声波。医学上超声诊断所用的频率范围为(140)MHz。超声波在自然界中很常见。蝙蝠和海豚就是利用超声波的反射功能来判断物体
2、的远近的。现代超声医学也是利用超声波的反射性质进行超声医学诊断的。当发射超声波进入人体内,遇到组织器官会产生反射,收集反射波的影像,分析诊断,即可了解组织器官的形态结构,进行超声医学诊断。2 2超声波的物理基础2、超声波产生的必要条件 振动是产生声波的根源,即物体振动后产生声波。在超声成像过程中,振动的晶片做机械振动产生超声,故探头的晶片是声源。超声波的传播需要弹性介质,固体、液体、气体都属于弹性介质,所以可以传播声波。真空中只能传播电磁波而不能传播机械波(超声波属于机械波中的一种)。在超声医学成像中,人体的组织、器官就是介质。介质的声学特性与超声图像关系密切。3 3超声波的物理基础3、超声波
3、的分类、如果质点振动方向与声波的传播方向垂直称为横波(只能在固体中传播)如果质点振动方向与声波的传播方向一致称为纵波(也称疏密波)超声医学成像中主要应用纵波,它通过激励电压迫使探头晶片做厚度方向的振动,对人体组织施加压力或拉力而产生的。纵波在人体组织中传播时,使有的部位质点密集,有的地方质点稀疏,密集与稀疏交界的部位,产生的声压最大。、根据发射超声的类型分为脉冲波及连续波。连续波目前仅在连续多普勒超声仪中使用;A型、B型、M型及脉冲多普勒超声仪均采用脉冲波。4 4超声波的物理性质横波及纵波图示上面为纵波,下面为横波5 5超声波的基本物理量一、波长、频率和声速C=fc固c液c气1、同一种介质的声
4、速只与介质的性质有关,与频率无关。2、相同频率的超声波在不同介质中的声速是不同的3、在同一种介质内传播时,不同频率的超声波的波长与频率成反比。4、在不同介质中传播时,相同频率的超声波,声速不同,波长也不一样。5、超声检查 人体软组织,通常采用超声波速度为1540m/s。二、声压和声强P(声压)=(介质密度)c(声速)(质点振动速度)声压的单位是微巴(bar,1bar=0.1Pa)声强指超声波在单位时间内,通过与声波传播方向相垂直的单位面积上超声强度。(简称声强即声功率)I=p2/c(单位W/cm2或Mw/cm2或uw/cm2)三、声阻抗Z=c(单位瑞利)1瑞利=1/m3Xm/s=g/(cm2s
5、)三6 6超声成像基础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。7 7超声波的传播1、超声波的介质中传播时像光线一样,通常遵循几何声学的原则。即在均匀介质中以直线传播。遇到不同介质的分界面时就会发生反射和折射。但是,如果物体尺寸很小,超声波的波长与此物体的尺寸相当甚至还要大时,就会发生散射和绕射现象2、超声在传播过程中超声强度会随传播距离的增加而减少,这种现象称为超声波的衰减。主要包括在传播过程中发生反射、折射、散射、衍射等现象时发生原来传播
6、方向上能量的分散。及粘滞吸收。超声图像主要是大界面的反射和小界面的散射回收信息经过A/D转换后形成影像。8 8超声的血流动力学基础 多普勒超声:应用多普勒效应,对頻移信号通过快速傅里叶变换处理脉冲多普勒超声信号,进行频谱分析。根据能量守恒定律,通过Bernoulli方程来计算和测量血流流速及压差。超声的生物效应:包括热生物效应及机械生物效应以及应力效应(辐射压、辐射力、辐射转力和超声波的流力)。9 9超声检查适应证1、常规超声(腹部、心血管、妇产科等)2、介入性超声诊断或治疗3、手术中超声4、器官功能评价(心脏功能评价、胆囊收缩功能评价、胃肠蠕动功能观察等)5、血流灌注的评估(超声造影)101
7、0声像图方位的识别横断面矢状断面冠状断面斜断面(类似横断面)1111体位及方位1212横断面等切面的前后左右区分1313横断面等切面的前后左右等区分1414人体组织回声1、检查前准备?2、根据回声强度分为:强回声(骨骼、结石、钙化、胸膜、肺组织)、高回声(脏器的包膜、囊肿壁、肾窦、肝血管瘤)、等回声(肝、脾实质、甲状腺、乳腺、睾丸实质)、低回声(肌肉、皮下脂肪、淋巴结)、极低回声(缓慢流动的血液、包含组织碎屑的液性包块,巧克力囊肿、皮样囊肿,表皮样囊肿、皮脂腺囊肿、腮裂囊肿)无回声(正常胆汁、尿液、血液、脑脊液、玻璃体、胸水、腹水、淋巴瘤等)1515回声图像1616回声图像1717超声伪像1、
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