人体 声阻抗
医用物理学第四章 声波
声波可在气、液、固中传播。
第四章 声波
3.声强 （声波的强度） 声强：单位时间内通过垂直于声波传播 方向的单位面积的声波能量
I
1 2
u 2 A2
1 2
Zv
2 m
Pm2 2Z
单位：J﹒s-1 ﹒ m-2 = W ﹒ m-2
I 与Pm2成正比， I与Z反比
第四章
反射与折射
Z1
Z2
Ii
Ir
It
单位：N·m-2
第四章 声波 2.声阻抗
介质质点振动速度幅值： vm A
声阻抗： 声压幅值Pm与速度幅值Vm之比。
Z Pm uA u
vm
A
Z u
单位：kg﹒m-2 ﹒ s-1
是表征介质声学特性的一个物理量。
第四章 声波 几种介质的声速和声阻抗
介质
空气(0 ℃) 空气(20℃) 水(20 ℃)
关于 u
•波速：与介质和波的类型有关而与波源无关 或换言之：
波一旦从振源发出就忘记了自己的来源， 而以介质给定的特定速度在介质中传播。
•波的频率：介质中某点单位时间内振动的次数。
波的频率是波源振动的频率，与介质无关
•波长：一个完整波在介质中沿波线展开的长度。
关系式 u 是介质中某点三量的关系。
u
u u
40
39000
=40000Hz
u o u u 40 40000 =41000Hz
u s
u
例题：一观察者坐在带有喇叭的车上，喇叭
连
续
地
发
出
频
率
为300H
的
超声波基础知识
可见，血液的半价层最大 , 这说明血液对超声的衰减最小。在人体中 , 不同的组织由于具有不同的介质密度和性质 , 也往往表现出对超声 不同的衰减系数。实测结果表明 , 人体中血液和眼球玻璃体液吸收声 能最小 , 肌肉组织吸收稍强 , 纤维组织及软骨吸收声能较大 , 而骨 骼对超声的吸收最大。下表出了人体主要组织成分对不同频率超声的衰
减系数。
由于超声在人体中的衰减与超声频率有关 , 因此 , 研究超声衰减与频率的 关系 , 对超声仪器的设计和使用都颇具意义。实验结果表明 , 在 1 ～ 15MHz 超声频率范围内 , 人体组织对超声波的吸收衰减系数几乎与频率成正 比。人体软组织对超声的平均衰减系数约为 0.81dB /cm / MHz, 其含义是超 声波频率每增加 1MHz 或超声传播距离每增加 1cm , 则组织对超声的衰减增 加 0.81dB 。因此 , 对一个 3MHz 声束 , 当其在人体软组织中传播 10cm 时 , 则声强衰减可达 : 0.81dB /cm/MHz × 3MHz × 10cm =24.3dB 而当频率升高到 10MHz 时 , 传播相同的距离所导致的声强衰减将达 : 0.81dB /cm / MHz × 10MHz × 10cm =81dB
由超声诊断仪所发射的超声波 , 在人体组织中是以纵波的方式传播 的。就是因为人体软组织基本无切变弹性 , 横波在人体组织中不能 传播。
与普通声波 ( 可闻波 ) 相比 , 超声波具有许多特性 。 其中最突出的有 : ①由于超声波的频率高 , 因而波长很短 , 它可以像光线那样沿直线传播 , 使 我们有可能只向某一确定的方向发射超声波 ; ②由超声波所引起的媒质微粒的振动 , 即使振幅很小 , 加速度也非常大 , 因 此可以产生很大的力量。 超声波的这些特性 , 使它在近代科学研究、工业生产和医学领域等方面得到日 益广泛的应用。 例如 , 我们可以利用超声波来测量海底的深度和探索鱼群、暗礁、潜水艇等。 在工业上 , 则可以用超声波来检验金属内部的气泡、伤痕、裂隙等缺陷。在医 学领域则可以用超声波来灭菌、清洗 , 更重要的用途是做成各种超声波治疗和 诊断仪器。
b超回声不均匀的原理
b超回声不均匀的原理
B超，作为一种无创、无痛、无辐射的医学影像技术，在临床诊断中发挥着重要作用。
然而，有时在B超扫描中会出现回声不均匀的现象。
这究竟是怎么回事呢？
我们先要了解B超的工作原理。
B超通过高频声波在人体组织中的反射和传播，将声波的回声信号转换为图像信息。
人体组织中的不同结构和密度会形成不同的回声反射，从而在B超图像中呈现出不同的回声强度和分布。
当B超图像出现回声不均匀时，通常意味着被扫描的组织存在一定的不均匀性。
这可能是由于多种原因引起的，包括：
1. 组织结构差异：人体组织中的不同结构，如肌肉、脂肪、骨骼等，具有不同的声阻抗和反射系数，因此会产生不同的回声强度。
当这些组织结构分布不均匀时，就会导致回声不均匀的现象。
2. 病理改变：某些疾病或病理改变会导致组织结构的变化，如炎症、肿瘤、结
石等。
这些病变区域与周围正常组织的声阻抗和反射系数存在差异，因此会在B 超图像中呈现为回声不均匀的区域。
3. 设备参数和操作因素：B超设备的参数设置和操作方式也会对回声不均匀产生影响。
例如，探头的频率、增益、动态范围等参数调整不当，或者操作人员的手法不当，都可能导致回声不均匀的现象。
需要注意的是，回声不均匀并不一定意味着存在严重的问题。
在许多情况下，它是正常生理差异的表现。
然而，当B超图像出现明显的不均匀回声时，医生通常会进一步评估和分析这些区域，以确定是否存在潜在的疾病或病理改变。
B超回声不均匀的原理涉及到人体组织结构差异、病理改变以及设备参数和操作因素等多个方面。
了解这些原理有助于我们正确解读B超图像，为临床诊断和治疗提供准确的信息。
超声波物理医学宣教
在界面上法向速度连续，即质点的振动速度在垂直界面的分量相等。 在临床上检测的就是反射回声即反射波，它携带了体内脏器轮廓、包膜、大小、 壁厚、长度等信息。如B超的断面成像原理
1、反射系数。超声在不同介质中反射能量的资料大仅供参小考,可不当之由处，反请联射系改系正。数来衡量。设声压反射系数为rp 由声压连续性可知：pi+pr=pt 其中，pi为入射声压，pr为反射声压，pt为透射声压。由声速、声压、声 阻抗的关系可知：
人体组织的声阻抗可分为三类：低声阻的气体或充气组织。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。
声阻抗相差1%的组织都能得到回声波而被测量和诊断。 5、声强级和声压级 由于人耳对声音强度的感知范围巨大，比较两个不同声强的声波时就带来不便。 研究发现，人耳对声强的感知与声强的对数成一定的比例关系。所以在声学中常用声强比的对数来比较 两个声音的大小。以1000Hz的声音为标准，声强级定义为：LI=10lgI/I0(dB) ,其中I0为基准声强，取 I0=10-12W.m-2。声强级的单位是贝尔（B）或分贝（dB），1贝尔=10分贝。 声压级 声压级定义为：LP=20lgp/p0 因为声强正比于声压的平方所以，LI=Lp,二者在数值上相等。只是表现形式不同。 临床常常使用声强级来表示仪器探测的灵敏度。设仪器的灵敏度为H，则H=10lgI1/I2 其中，I1为探头发出的始波声音强度，I2为仪器可以探测的最小声音强度。H又可表达为： H=20lgU1/U2 或 H=20lgA1/A2 U1 U2分别表示输入、输出电压；A1 A2为相应的声压信号幅值。 H又称为仪器的增益。
声阻抗与声速
蝙蝠 能发出和 听见超声 波。
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超声波与可闻声波不同， 它可以被聚焦，具有能量集中 的特点。
超声波加湿器
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超声波雾化器
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声波的波型
（1）纵波—质点振动方向与波的传播方 向一致的波。 （2）横波—质点振动方向垂直于传播方 向的波。 （3）表面波—质点的振动介于横波与纵 波之间，沿着表面传播的波。
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3.超声波的反射和折射
超声波从一种介质传播到另一介质，在 两个介质的分界面上一部分能量被反射 回原介质，叫做反射波，另一部分透射 过界面，在另一种介质内部继续传播， 则叫做折射波。这样的两种情况分别称 之为声波的反射和折射，
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波的反射和折射
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9.1超声波及其物理性质
9.1.1 超声波的基本概念
1．超声波的概念和波形 机械振动在弹性介质内的传播称为波动，简称 为波。人能听见声音的频率为20Hz～20kHz， 即为声波，超出此频率范围的声音，即20Hz 以下的声音称为次声波，20kHz以上的声音称 为超声波，一般说话的频率范围为100Hz～ 8kHz。 超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力 越弱，但反射能力越强
第9章 波式传感器
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引言
超声波技术是一门以物理、电子、机械及材料 学为基础的，各行各业都使用的通用技术之一。 它是通过超声波产生、传播以及接收这个物理 过程来完成的。超声波在液体、固体中衰减很 小，穿透能力强，特别是对不透光的固体，超 声波能穿透几十米的厚度。当超声波从一种介 质入射到另一种介质时，由于在两种介质中的 传播速度不同，在介质面上会产生反射、折射 和波型转换等现象。超声波的这些特性使它在 检测技术中获得了广泛的应用，如超声波无损 探伤、厚度测量、流速测量、超声显微镜及超 声成像等。
超声医学科主治医师-14
超声医学科主治医师-14(总分：50.00，做题时间：90分钟)一、(总题数：50，分数：50.00)1.增加脉冲重复周期可A．改善分辨力B．增加最大显示深度C．减少最大显示深度D．增大折射E．无意义（分数：1.00）A.B. √C.D.E.解析：2.频率加倍则波长是A．增大4倍B．增大2倍C．减半D．与波长无关E．增大1倍（分数：1.00）A.B.C. √D.E.解析：波长与频率成反比。
3.反射回声的强度取决于A．反射回声的量，声束的衰减程度B．声束的衰减程度，入射声束与界面的角度C．反射回声的量，入射声束与界面的角度D．反射回声的量，声束的衰减程度，入射声束与界面的角度E．声速的衰减程度（分数：1.00）A.B.C.D. √E.解析：4.在介质中发生吸收现象比率的术语叫A．衰减B．吸收系数C．波振D．放大E．扩散（分数：1.00）A.B. √C.D.E.解析：5.大多数人体组织的声阻抗在1.4～1.7(1×105瑞利)，除了下列哪种A．骨、气体、肌肉B．骨、肌肉C．气体、肌肉D．骨、气体E．叽肉（分数：1.00）A.B.C.D. √E.解析：6.超声成像过程中，下列哪种脉冲长度对高分辨力而言是最重要的A．长B．短C．中等D．相等E．不等（分数：1.00）A.B. √C.D.E.解析：短脉冲分辨率高，穿透力弱。
7.对镜面反射体而言A．入射角等于反射角B．入射角大于反射角C．不取决于声束的角度D．入射角等于透射角E．入射角等于折射角（分数：1.00）A. √B.C.D.E.解析：8.正常心肌背向散射积分的最大值在A．舒张末期B．收缩末期C．舒张早期D．收缩早期E．舒张中期（分数：1.00）A. √B.C.D.E.解析：9.关于频谱多普勒技术的应用，不正确的是A．测量血流速度B．确定血流方向C．确定血流的种类如层流射流等D．了解组织器官的结构E．获得速度时间积分压差等有关血流的参数（分数：1.00）A.B.C.D. √E.解析：10.声像图中，形成强回声，其后方有声影的是A．皮肤B．脂肪C．纤维组织D．结石E．实质脏器（分数：1.00）A.B.C.D. √E.解析：声影指在常规DGC正补偿调节后，在组织或病灶后方所演示的回声低弱甚或接近无回声的平直条状区，高吸收系数物体(如骨骼，结石)下方具有声影。
三基试题名词解释
27、团状强回声：为大于0.5 cm的团样明亮回声。
28、带状强回声：为线条样明亮回声。
29、环状强回声：为圆环状明亮回声。
30、透声：声波能良好地透过组织或病变，致后方回声增强。
31、声影：声波传播途径中，因反射吸收等因素，使声能大量衰减，阻碍声的传播，引起回声明显减弱。
32、靶环征：病灶中央呈等回声小团块，四周有较宽的弱回声环。
60、“挖空”现象：脉络膜黑色素瘤患者超声显示内部回声前部光点密集，后半部衰减即所谓“挖空”现象，可有声影。
61、心动周期：心脏一次收缩和舒张，构成一个机械活动周期，称为心动周期。正常心脏的活动由一连串的心动周期组合而成。在一个心动周期中，心房和心室肌肉有次序地收缩和舒张，使心腔内的压力和容积发生有规律的变化。
52、切面厚度伪像：亦ห้องสมุดไป่ตู้部分容积效应伪像。超声束形状特殊而且波束较宽，即超声断层扫描时断层较厚引起。例如：肝脏深部的小囊肿内可能出现一些点状回声，这些点状回声来自小囊肿旁的部分肝实质；在胆囊也可见这种伪像，有时酷似分层的胆泥。
53、旁瓣伪像：由主声束以外的旁瓣反射造成。旁瓣现象在低档超声仪器和探头比较严重，图像清晰度较差。如结石、胃肠气体等强回声两侧出现的“披纱征”或“狗耳征”图形，即属旁瓣伪像。
医学影像超声诊断三基试题一(附答案)第一部分名词解释
1、超声医学：是利用超声的物理特性用于诊断人体疾病的一门影像学科。
2、声波：是一种机械波，是由频率在20～20 000 Hz之间声振动源激起的疏密波，该疏密波传播至人的听觉器官(耳)时，可以引起声音的感觉。
3、超声波:声波按其频率分类:＜20 Hz为次声波，低于人耳听觉低限；频率20～20 000Hz之间为可听声；＞20 000 Hz为超声波，高于人耳听觉。
诊断用超声波的频率在1～300 MHz之间，常用2～20 MHz。
4、频率（f）：声波在介质中传播时，每秒钟质点完成全振动的次数，单位是赫兹(Hz)。
5、波长(λ)：声波在一个周期内振动所传播的距离，单位是毫米(mm)。
超声波波长愈短，频率愈高，分辨率愈强。
6、声速(C)：声波在介质中传播，单位时间内所传播的距离，单位是米/秒(m/s)。
人体软组织的平均声速为1 540 m/s，和水的声速相近。
7、声阻抗：即声阻抗率或声特性阻抗，可以理解为声波在介质中传播所受到的阻力，等于介质的密度与超声在该介质中传播速度的乘积。
设Z为声阻，ρ为密度，C为声速，则Z＝ρ·C。
两介质声阻相差之大小决定其界面处之反射系数。
两介质声阻相差愈小，则界面处反射愈少，透入第二介质愈多；反之，声阻相差愈大，则界面处反射愈强，透入第二介质愈少。
8、反射、透射与折射：声波从一种介质向另一种介质传播时，由于声阻抗Z不同(密度ρ、声速C不同)，在二种介质之间形成一个声学界面，如果该界面尺寸大于超声波波长，则一部分超声波能量返回到第一介质此即反射。
另有一部分能量穿过界面进入第二介质并继续向前传播，称为透射。
当两种介质的声速不同时，就会偏离入射声束的方向而传播，称折射。
9、散射：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，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。
10、衍射：超声波在介质中传播，如遇到的物体其直径小于1~2个波长时，则绕过物体继续向前传播，这种现象称为绕射(也称衍射)。
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人体声阻抗
一、生理结构
人体是一个复杂的生物系统，其生理结构主要包括骨骼、肌肉、脂肪、呼吸道、消化道、五官等。
这些组成部分的物理特性，特别是声学特性，对于声音的传播和反射具有重要影响。
1.骨骼：人体骨骼的声阻抗较高，对于低频声音具有较好的传导性，因此，
骨骼对于低频声音的影响较大。
2.肌肉：肌肉的声阻抗较低，对于高频声音具有较好的传导性，因此，肌肉
对于高频声音的影响较大。
3.脂肪：脂肪的声阻抗介于骨骼和肌肉之间，对于中频声音具有较好的传导
性，因此，脂肪对于中频声音的影响较大。
4.呼吸道：呼吸道是声音传播的主要通道，其内部空间的形状和大小会影响
声音的传播和反射。
5.五官：五官是感受声音的主要器官，其结构和功能会影响声音的感知和理
解。
二、生理过程
人体生理过程中的呼吸、言语、吞咽等动作都会影响声阻抗。
1.呼吸：呼吸过程中，肺部和胸部的变化会导致声阻抗的变化，影响声音的
传播和反射。
2.言语：言语过程中，声带的振动和口腔、鼻腔、咽喉等部位的形状和大小
的变化会影响声音的传播和反射。
3.吞咽：吞咽过程中，食物在咽喉部位的流动会导致声阻抗的变化，影响声
音的传播和反射。
三、病理状态
人体在某些病理状态下，如炎症、肿瘤、损伤等，其生理结构和生理过程可能会发生变化，从而影响声阻抗。
1.炎症：炎症会导致人体组织肿胀、充血，使声阻抗发生变化。
例如，喉炎
会导致声带肿胀，使声带振动频率降低，导致声音变低。
2.肿瘤：肿瘤的生长会改变人体组织的结构，影响声阻抗。
例如，喉部肿瘤
可能会阻塞呼吸道，影响声音的传播。
3.损伤：损伤会导致人体组织的物理特性发生变化，影响声阻抗。
例如，骨
折可能会改变骨骼的形状和大小，影响声音的传播。
四、声音信号处理
人体声阻抗的变化对于声音信号处理具有重要的意义。
通过对人体声阻抗的研究和理解，可以更好地设计和优化声音信号处理算法，提高语音识别、言语治疗等方面的效果。
例如，在语音识别中，通过对人体声带振动的研究和理解，可以设计和优化语音特征提取算法，提高语音识别的准确性和稳定性；在言语治疗中，通过对患者声带状态的研究和理解，可以制定个性化的治疗方案，提高治疗效果。