超声诊断的物理基础
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超声物理基础及图像基础.pptx
40-100MHz 用于生物显微镜成像，对眼活组织表面 下的显微诊断。
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（四）超声波的三个基本物理量
1、超声波的振态
超声波的振态在固体中有纵波 、横波 和表面波三种，而在液体和气
体中只有纵波振态，在超声诊断中应用的是超声纵波。
2、超声波的三个基本物理量
超声波有三个基本物理量，即波长（wave length,λ）,频率（f）和
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2、波长与介质的关系
（1）同一介质 不同频率的超声波，在同一介质内传播时其波长与频率成反比。 1MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 1.5mm 。 3MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.5mm 。 5MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.3mm ，
标志反向散射的数量和定量参数称为反向散射系数μb，定义为：
μb = 从组织中反向散射的能量
4）
(参考能量) (立体角) (距离)
（1-1-
式中：参考能量等于脉冲的总能量。
所以超声成像的回声来源是：超声波的背向散射及镜面反射。
3．红细胞散射 在研究红细胞运动规律时，反向散射（Back
scattering）是极有用的超声信息。
（a）传播声波的媒质（介 质）的分子 (b) 波长为λ的平面连续 压缩波的压力分布
图1-1-2质点振动传播声波
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(五) 声速、波长与介质的关系
1、声速与介质的关系
（1）.同一介质 不同频率的探头在同一介质中传播时声速基本相同。所以 用不同频率的探头检查肝脏时，声速基本相同。
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（四）超声波的三个基本物理量
1、超声波的振态
超声波的振态在固体中有纵波 、横波 和表面波三种，而在液体和气
体中只有纵波振态，在超声诊断中应用的是超声纵波。
2、超声波的三个基本物理量
超声波有三个基本物理量，即波长（wave length,λ）,频率（f）和
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2、波长与介质的关系
（1）同一介质 不同频率的超声波，在同一介质内传播时其波长与频率成反比。 1MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 1.5mm 。 3MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.5mm 。 5MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.3mm ，
标志反向散射的数量和定量参数称为反向散射系数μb，定义为：
μb = 从组织中反向散射的能量
4）
(参考能量) (立体角) (距离)
（1-1-
式中：参考能量等于脉冲的总能量。
所以超声成像的回声来源是：超声波的背向散射及镜面反射。
3．红细胞散射 在研究红细胞运动规律时，反向散射（Back
scattering）是极有用的超声信息。
（a）传播声波的媒质（介 质）的分子 (b) 波长为λ的平面连续 压缩波的压力分布
图1-1-2质点振动传播声波
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(五) 声速、波长与介质的关系
1、声速与介质的关系
（1）.同一介质 不同频率的探头在同一介质中传播时声速基本相同。所以 用不同频率的探头检查肝脏时，声速基本相同。
医学超声的物理基础PPT精选课件
杨氏模量，G为切变模量，B为体积模量。
由于人体的绝大部分组织属于软组织，其声学性质与水相近，所以超声在软 组织中的传播速度近似等于1540ms-1，约为骨骼中的三分之一。
医学超声的物理基础
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表2-2 超声在生物组织及有关物质中的传播速度
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§2－1超声波的一般概念
二 超声波的重要物理参数
声速
在各向同性的均匀介质中传播，声速是一个恒量；在各向异性的介质中传
播，沿各个方向传播的声速不同；在非均匀介质中，各部分介质的声速也是不 同的。
平面波在固体介质中传播：
纵波 c E
c固>c液>c气
横波 c G
液体和气体只存在体积形变，只能传播纵波，其声速为：c B
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表2-3 人体组织及某些材料的声阻抗
8
§2－1超声波的一般概念
由表可以看出，人体组织可以分为三大类：
♦ 低声阻抗的气体或者充气组织，如肺部组织
♦ 中等声阻抗的液体和软组织，如肌肉
♦ 高声阻抗的矿物组织，如骨骼
当超声波通过声阻抗相差1％的介质时，就可在其交界面上发生相应的反 射。上述三类组织的声阻抗相差很大，界面反射太强，因此彼此之间几乎无 法传播超声波。
波长、频率
c / f 或T =/c
波长和频率在超声成像中是两个极为重要的参数，其中波长决定了成像的 极限分辨率，而频率决定了可成像的组织深度。
声压、声强与声阻抗
声压（P）：超声波在介质中传播时，介质的质点密度时疏时密，从而使 平衡区的压力时弱时强，因此产生了一个周期性变化的压力。我们将单位面 积上介质受到的压力称为为声压。
假设某一时刻t，x处质点离开平衡位置的位移为ξ ，x＋dx处质点离开平衡 位置的位移为ξ＋dξ ，这时两质点的相对位移为dξ ，即P1P2间的介质元发生了形 变，伸长量为dξ 。
由于人体的绝大部分组织属于软组织，其声学性质与水相近，所以超声在软 组织中的传播速度近似等于1540ms-1，约为骨骼中的三分之一。
医学超声的物理基础
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表2-2 超声在生物组织及有关物质中的传播速度
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§2－1超声波的一般概念
二 超声波的重要物理参数
声速
在各向同性的均匀介质中传播，声速是一个恒量；在各向异性的介质中传
播，沿各个方向传播的声速不同；在非均匀介质中，各部分介质的声速也是不 同的。
平面波在固体介质中传播：
纵波 c E
c固>c液>c气
横波 c G
液体和气体只存在体积形变，只能传播纵波，其声速为：c B
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表2-3 人体组织及某些材料的声阻抗
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§2－1超声波的一般概念
由表可以看出，人体组织可以分为三大类：
♦ 低声阻抗的气体或者充气组织，如肺部组织
♦ 中等声阻抗的液体和软组织，如肌肉
♦ 高声阻抗的矿物组织，如骨骼
当超声波通过声阻抗相差1％的介质时，就可在其交界面上发生相应的反 射。上述三类组织的声阻抗相差很大，界面反射太强，因此彼此之间几乎无 法传播超声波。
波长、频率
c / f 或T =/c
波长和频率在超声成像中是两个极为重要的参数，其中波长决定了成像的 极限分辨率，而频率决定了可成像的组织深度。
声压、声强与声阻抗
声压（P）：超声波在介质中传播时，介质的质点密度时疏时密，从而使 平衡区的压力时弱时强，因此产生了一个周期性变化的压力。我们将单位面 积上介质受到的压力称为为声压。
假设某一时刻t，x处质点离开平衡位置的位移为ξ ，x＋dx处质点离开平衡 位置的位移为ξ＋dξ ，这时两质点的相对位移为dξ ，即P1P2间的介质元发生了形 变，伸长量为dξ 。
超声诊断基础
声像图特点
五 超声旳临床基础
声像图特点
脂肪组织(Fatty tissue)
正常皮下 脂肪及体内层状 分布旳脂肪呈低 水平回声。当有 筋膜包裹时，在 脂肪与筋膜之间 有时显出强回声 界线。
五 超声旳临床基础
纤维组织(Fibro-tissue)
体内纤维组织 与其他组织交错分布， 一般回声较强。
声像图特点
二 超声旳物理基础
超声特征
散射与绕射(scattering &
diffraction)
1）绕射：如界面不大，可与 超声波波长相比， 则声波将绕过该界 面继续向前传播。
2）散射：如物体旳直径不大于 超声波旳波长时， 则声波向物体旳四 面八方辐射。
二 超声旳物理基础 衰减(attenuation)
声能伴随距离增长而降低。
超声诊断基础
一 概论
超声(ultrasound)
------当代三大医学影像诊疗技术之一
US----首选
CT
MRI
优势：无创、精确、以便。医学领域旳地位 主要性：专业、沟通、横向、挥霍、扬长避短
一 概论
超声检查(ultrasonic examination)
主要用途
检测器官旳大小、形状、物理特征及某些功能状态； 检测心血管旳构造、功能与血流动力学状态； 鉴定占位病灶旳物理特征及部分病理特征； 检测有无积液存在，并初步估计积液量； 随访药物或手术治疗后多种病变旳动态变化； 应用介入性超声进行辅助诊疗或某些治疗。
二 超声旳物理基础
超声特征
多普勒效应(Doppler effect)
在超声医学诊疗中，超声多普勒技术可用于检测心 血管内旳血流方向、流速和湍流程度、横膈旳活动以及 胎儿旳呼吸等。
超声医学的物理基础医学PPT课件
• 超声仪收到的声波是背向 散射。
• 血流中的红细胞是多普勒 超声检测血流的基础。
• 各种软组织从微观的角度 看都非均匀组织，均可产 生超声波的散射。
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四、散射
散射的强弱不仅取决于界面的声阻差，而且还与 障碍物的大小和数量有关，此外还与声波的频率有着 密切的关系，通常散射强度与声波频率呈正比。
使折射角为90°时的入射角称为临界角，当入射角超过临界角时， 相应的折射波消失，出现全反射。
作超声检 查时，需尽可 能将声束垂直 于界面，否则 将会引起：
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• 侧方声影－－误诊； • 错位－－影响穿刺； • 全反射－－无法检查。
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二、折射
当声波从一种小 声速介质向大声速固 体介质入射时，声波 经过这两种介质的分 界面后出现折射波， 而且其折射角大于入 射角，反之亦然。
超声在同一介质中传播时， 由于声速已确定不变，频率与波 长间的关系为：频率愈高则波长 愈短；频率愈低则波长愈长，两 者间呈反比。
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综上所述
频率、声速与波长间的关系如下：
c
λ=── 或 c=fλ
f
周期(T)为频率的倒数，即：
１
λ
Ｔ＝─── 故：λ＝Ｃ·Ｔ 或 Ｃ＝───
ｆ
Ｔ
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• >20000Hz：超声波
• 医用常为：2～10MHz
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二、声速
定义：指声波在传播介质中的运行速度，用c表示。
在不同的介质中声速有 所差别，它取决于介质的弹 性（k）和密度（ρ）。通常， 弹性（Ｋ）／密度（ρ）比大 的物体声波传播的速度高， 反之则低，即：
超声医学物理基础知识
超声医学物理基础知识超声医学物理基础知识分别有哪些呢？我们不妨一起来参考下范文吧！希望对您有所帮助！以下是小编为您搜集整理提供到的超声医学物理基础知识内容，希望对您有所帮助！欢迎阅读参考学习！超声医学物理基础知识1、什么是超声？答:自然界的声波以频率可以划分为三大类：次声、声、超声。
频率低于20hz的波动称为次声；频率在20－20khz之间的波动称为声；频率在20khz以上的波动称为超声。
我们人耳可以听见声但是听不见次声和超声。
我们超声医学应用的是超声，频率在mhz数量级。
超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在**介质内传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播，具有良好的束**和方向*。
2、什么是超声医学？答:凡研究超声对人体的作用和反作用规律，并加以利用以达到医学诊断和治疗目的的学科即称为超声医学。
它包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程。
3、什么是超声波长、频率和声速?答:波动的同一传播方向上两个相邻的相位相差2的质点,振动的步调恰好是一致的,我们把它们之间的距离即一个完整波的长度称为波长。
波动传过一个波长的时间,或一个完整的波通过某点所需的时间,称为波的周期。
单位时间内质点振动的次数称为频率。
声速是指波动的某一个振动相位在介质中的传播速度。
声速即单位时间内在介质中传播的距离。
4、什么是超声场？5、什么是声反*与折*？答：声波在一个介质中进行，到达与另一个介质的界面上，引起部分或全部声能的返回过程，或者改变进行方向而再在原介质中进行的现象称为声反*。
声折*是因介质中声速的空间变化而引起声传播方向的改变，在声束穿过生阻抗失配的界面时，因二个介质的**和密度不同导致声速不同而发生折转而引起。
6、什么是声衰减？答：声波在介质中传播时，因波束发散、吸收、反*、散*等原因，使声能在传播中减少的现象。
软组织的声衰减随组织厚度而增加，其衰减量等于衰减系数与通路长度的乘积。
超声成像的物理原理 超声成像的物理基础
1、基本分辨力
（1）轴向分辨力（axial resolution)
沿声束轴线方向的分辨力。轴向分辨 力的优劣影响靶标在浅深方向的精细度。
1、基本分辨力
（2）侧向分辨力(lateral resolution)
声束轴线垂直的平面上，在探头长轴 方向的分辨力。声束越细，侧向分辨力 越好。
1、基本分辨力
第一节 超声成像的物理基础
二、声源、声束、声场与分辨力
3、近场与远场：
远方为远场区，声束开始扩散，远场区内声强分布均 匀。近场区及远场区都有严格的物理定义，它随探头工作频 率及探头发射时的有效面积而变化。实用超声仪上near及far 名为近段（程）及远段（程）调节，而非近场区及远场区。
第一节 超声成像的物理基础
超声
第一节 超声成像的物理基础
一、定 义
2．超声诊断：
应用较高频率(1~40MHz,常用2~14MHz)超声， 从人体内部获得某几种声学参数的信息后，形成 图形(声像图,血流流道图)、曲线（A型振幅曲线， M型心动曲线，流速频谱曲线）或其他数据，用以 分析临床
第一节 超声成像的物理基础
二、声源、声束、声场与分辨力
1、声源: 能发生超声的物体称为声源（sound source）。
二、声源、声束、声场与分辨力
超声换能器是将电能转 换成超声能，同时将也 可将超声能转换成电能 的一种器件。
二、声源、声束、声场与分辨力 超声换能器（transducer）
第一节 超声成像的物理基础
二、声源、声束、声场与分辨力
2、声束（sound beam）: 指从声源发出的声波，一般它在一个较小的立体角内传
小结
1、说出超声诊断的定义 2、说出超声传播中频率、
超声诊断学物理基础详述
•
电能
超声波
•主机 织
探头〔换能器〕
人体组
•
电讯号
超声波
• 电讯号加在主机上经过逐级放大,最后成像 于主机的显示屏上
•29
•五、人体组织的声学分型
•30
• 1：无反射型〔无回声型〕
• 无声阻抗差也即是无声学界面。
•
• 如；血液、尿液、胆 汁、腹水、胸水 等等。
•31
•心 脏
•睾丸鞘膜积液 •32
•电晶片的厚度发生改变,这种交变电场的影 响
•而发生逆压电效应。从而将电能转变为声能 ,
•即转变为超声波。 •27
•正压电效应：
•
当声能作用在压电晶片的两端,就会使
压
•电晶片两端的正负电荷发生交替性改变, 从 而
•发生正压电效应。 将反射回来的超声波转 变
•为电讯号。
•
正压电效应
•28
•超声诊断原理示意图
•面〔界面小于波长〕时 , 就会发生声波出现
•不规则的反射、折射和绕射,我们把这种不规 则
•的反射、折射和绕射称为散射。
•〈1〉RBC
〈2〉脏器的微小结构等
•19
• 3：吸收和衰减的特性
• 超声波在各种介质的传播过程中,由于声 •能的吸收、以及超声波的反射、 折射等多种 •因素,使超声波的能量逐渐被消耗而发生衰减 。 •声能衰减后,反射就减弱。从而对深部的组织 •脏器进行超声检查就比较困难。
•超声诊断学
•
利用超声诊断仪对人体器官疾
病进行诊断的一门学科
•超声治疗学
•
利用超声诊断仪对人体器官
疾病进行治疗的一门学科
•超声工程技术
•
就是对医用超声设备的研制
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入射超声对生物组织的作用
与X线、CT、核素医学成像法比，超声对 人体影响最小 AIUM规定人体使用安全剂量为
SPTAI100mw/cm2
A型法：在时间轴上，回声强度以振幅高 低表示的，称幅度调制法
B型法：在时间轴上，回声强度不以振幅 高低而是以光点的亮度强弱表示的，称辉 度调制
诊断基础
形态学诊断2.边缘折射声影 Nhomakorabea4.镜像伪差 6.部分容积效应 8.衰减伪差
*超声图象观察
*声像图病因分析
1.炎症
2.积液
3.肿瘤
4.纤维化
5.结石
6.气体
诊断基础
生理学诊断 超声穿刺指导吸取活组织检查
成像技术
手法: 1.连续平行顺序切面法 2.连续侧角（倾斜探头）顺序切面法 3.旋动探头转换切面观察法 4.特写声像图 手法中应注意6点要求
图形伪差
1.回声失落 3.混响效应 5.闪斑 7.增益调节不当
超声定义
每秒振动次数超过20,000次的声波 诊断用 超声频率：0.5～10MHz （0.5×106～10×106Hz）
超声的发生
多种物理能量 换能器
石英 压电晶体：
锆钛酸铅系列
超声
逆压电效应：电能
声能
正压电效应：声能
电能
超声的传播
定义
传播过程中频率、波长、声速之间的相互关系
f 发生超声时决定，恒定
反射：入射声遇到大平面时，属镜面反射
R z2 z1 z2 z1
透射声：
T
1
R2
4z1z2 (z2 z1)2
折射与全反射
法线
I
z1
i
r
z2
t
R
界面
T
反射与折射示意图
散射：入射超声遇到小界面时，呈散射模式 绕射
干涉
衰减：反射、散射、吸收三者的总和 散射与吸收示意图
动目标回声频移：超声Doppler效应
c k
c
f
或 c f
T1 f
声场
声源发出的声波在介质内所影响涉及的范围
1.指向性 2.近场 3.远场 4.声轴、声束、声宽 5.分辨力：轴向分辨力、侧向分辨力、
横向分辨力、分辨小单元
2
Sin
探头
近场
远场
近场区与远场区示意图
生物组织对入射声束的作用
声阻抗 z c
界面
大界面：大于声束直径 小界面：小于声束直径 （3mm）