浅谈超声技术的基本原理与医学应用
医学超声调研报告
医学超声调研报告医学超声调研报告超声技术是一种通过声波在人体内部产生图像以诊断病变和监测器官功能的非侵入性检查方法。
随着科技的发展，超声技术得到了广泛的应用。
本次调研主要对医学超声技术进行了研究分析，以下为报告的主要内容。
一、医学超声技术的基本原理医学超声技术是通过超声波的传导和反射来获取人体内部器官的图像信息。
该技术利用超声波在物体内部的传播速度和反射特性，通过超声波的传入和接收，从而重构出图像。
超声波的特点是频率高、穿透力强、无辐射，因此被广泛用于医学诊断。
二、医学超声技术的应用领域1. 实时成像：医学超声技术可以实现实时成像，能够提供动态的图像信息，可以迅速观察和分析人体器官的结构和功能。
在临床上，实时成像常用于检测胎儿发育、心脏功能和肿瘤的观察等方面。
2. 血流成像：医学超声技术可以用来观察人体血管的内部结构和血流状态，可以帮助医生检测血管病变和血液循环的异常情况，为临床诊断提供重要的参考。
3. 彩色多普勒：彩色多普勒是医学超声技术的一种，它可以将血管中的血流速度和方向通过颜色编码的方式展示出来，从而帮助医生更直观地观察血流状态，准确判断血管病变。
4. 介入性超声：介入性超声是将超声技术与其他治疗或手术操作相结合，用于指导医生进行介入性操作。
通过实时成像和导航功能，医生可以准确地进行肿瘤穿刺、组织活检和介入手术等操纵。
三、医学超声技术的发展趋势1. 高频超声技术：高频超声技术可以提高图像的分辨率和清晰度，对于一些细微的病变或病理变化的观察具有重要意义。
2. 三维超声技术：三维超声技术可以从多个角度获取图像信息，重构出完整的三维结构，提供更全面的诊断信息。
3. 智能化技术应用：随着人工智能技术的发展，医学超声技术也开始应用智能化算法，实现自动化的图像分析和诊断，大大提高了工作效率和准确性。
结语：医学超声技术作为一种重要的无创检查方法，已经在临床医学中得到广泛应用。
随着技术的不断发展和创新，医学超声技术将具备更高的分辨率、更全面的诊断信息和更便捷的操作方式，将会为医生的诊断和治疗工作提供更多的帮助和支持。
超声成像技术的原理与应用
超声成像技术的原理与应用超声成像是一种通过声波的反射来获取生物组织图像的成像技术。
该技术已被广泛应用于医学、工业等领域，在医疗领域中，超声成像的使用频率极高，成为了常规医疗检查的一项重要手段。
本文将介绍超声成像技术的原理和应用。
一、超声成像的原理超声成像是利用超声波在物体内部传播的特性进行成像。
超声波是一种高频声波，它的频率一般在1-20MHz之间。
当超声波从一个介质传播到另一个介质时，会发生反射、透射和折射。
这种反射现象可以用于成像。
超声波在不同组织之间的反射能够提供关于组织内部形态和结构的信息。
超声波在不同组织中传播的速度不同，反射强度也不同，这些信息被接收器接收到后，经过信号放大、滤波、数字化处理等步骤，就可以在屏幕上显示出一幅组织的图像。
二、超声成像的应用1. 临床医疗中的应用超声成像是医学界最常用的成像技术之一。
它可以对人体各部位进行检查，如心脏、肝脏、肾脏、乳腺、甲状腺、骨骼等，在临床上有着广泛应用。
例如，心脏超声可以检测心肌和瓣膜的功能，是最常用的心脏疾病诊断方法之一；乳腺超声可以检测女性乳腺的异常组织，是乳腺癌早期诊断的重要手段。
此外，超声成像还可以用于产前检查，通过检查胎儿的心脏、脑部、肢体等器官的发育状况来判断胎儿是否存在异常情况。
2. 工业领域中的应用除了应用于医学领域，超声成像技术还有广泛的应用于工业制造中。
例如，在汽车制造过程中，超声成像可以用于检测轮轴、发动机零部件的内部缺陷和质量问题；在飞机制造中，超声成像则可用于检测航空发动机的叶片、涡轮、轴等重要部件，确保其安全性。
超声成像还可以应用于材料检测、无损探伤等行业，发挥着重要的作用。
三、超声成像技术的发展趋势随着科学技术的不断进步，超声成像技术也在不断改进和发展。
现代超声成像已经不仅仅只是对结构的检测，而是涉及到对功能、代谢等更多的方面的探测。
例如，现代超声心动图的应用已经不仅仅是对心脏结构的扫描，而是涉及到心肌活动、心脏血流动力学、器官灌注等多方面的检测。
超声医学影像技术的原理及应用前景
超声医学影像技术的原理及应用前景随着医学技术的飞速发展，超声医学影像技术作为医学影像学中的一个研究热点，越来越受到医学工作者的关注。
本文将从超声医学影像技术的原理、应用以及未来展望三个方面进行阐述。
一、超声医学影像技术的原理超声医学影像技术是利用超声波在生物组织中传播的声波成像方法，它采用超声波作为探测器，通过声学透过法，照射到被检测对象，产生声波反射信号，并将反射信号传至超声接收机进行处理，最后呈现出图像。
超声波是由超声声源产生的几千赫或几百万赫的声波，经过聚焦后在人体组织内传播，反射后被探测器接收。
超声医学影像技术的成像原理是精确计算声波反射或折射在组织中的时间，并根据声波反射或折射的时间计算出组织各部位的声阻抗差异，从而显示出组织结构的图像。
超声波在体内传播速度稳定，可以很好地传递组织的结构信息，并且无辐射、无创伤，因此广泛应用于医学诊断中。
二、超声医学影像技术的应用超声医学影像技术是一种常见的医用成像技术，可以广泛应用于心血管、妇科、肝脏、胰腺、乳腺、腹腔等各种器官的检测及诊断。
在心血管领域，超声心动图可以帮助诊断心脏异常，血管瘤等，并且可以帮助测量心脏的功能参数，如心脏收缩力等。
在妇科领域，超声检查可以辅助妇科病变的病因诊断。
在肝脏领域，超声检查可以识别肝脏肿瘤、肝硬化等病变。
在胰腺领域，它可以了解胰腺的炎症、肿瘤等病变情况。
在乳腺领域，超声检查可以发现乳腺肿块和乳腺增生等病变。
在腹腔领域，超声检查可以检测脾、肝、胆、肾、胰腺等器官情况，包括肿瘤、囊肿、积液等。
除了医学诊断，超声医学影像技术也可以应用于疾病治疗。
超声介入技术是通过超声引导下的介入操作完成治疗的一种方法，广泛应用于消化道、心血管系统、肝胆等各种病症的治疗。
三、超声医学影像技术的未来展望在未来，随着超声医学影像技术的不断发展，其应用也会更加广泛。
首先，随着人口老龄化的加剧，测量年龄和健康的需求将越来越高，超声医学影像技术的需求也会随之增加。
超声的原理及临床应用
超声的原理及临床应用1. 超声的原理超声是一种高频声波，具有频率超过20kHz的特点。
超声的原理基于声波的传播和反射。
1.1 声波的传播超声是通过介质中的分子振动传播的。
当声波穿过介质时，分子间的相互作用引起了能量的传递。
这种传播方式使得超声能够在人体组织中传递。
1.2 声波的反射超声在遇到不同介质的界面时会发生反射。
当声波碰到一个界面时，部分能量被反射回来，而另一部分能量则被吸收或传播到下一个界面。
1.3 声波的回声当声波被反射回来时，形成了回声。
回声的强度和时间可以用来确定物体的位置和形状。
2. 超声的临床应用超声技术广泛应用于医学领域，包括诊断和治疗方面。
2.1 超声在诊断中的应用超声在医学诊断中起到了重要的作用。
它可以用于检测和诊断多种疾病和病变，如肿瘤、囊肿、结石等。
以下是超声在不同领域的应用：2.1.1 超声在妇科和产科中的应用超声在妇科和产科中被广泛使用。
它可以用来检查妇科疾病和妊娠情况。
例如，它可以用来检测宫内妊娠、卵巢囊肿和子宫肌瘤等。
2.1.2 超声在心脏病学中的应用超声在心脏病学中被称为心脏超声检查。
它可以用来检查心脏的结构和功能，包括心脏壁的运动、心脏瓣膜的功能和心脏血流的情况等。
2.1.3 超声在消化系统中的应用超声在消化系统中也有广泛的应用。
它可以用来检查肝脏、胆囊、胰腺和肾脏等器官的病变。
例如，它可以用来检测肝囊肿、胆石症和胰腺炎等。
2.2 超声在治疗中的应用除了在诊断中的应用，超声还可以用于治疗一些疾病。
以下是超声在治疗中的应用：2.2.1 超声在物理治疗中的应用超声在物理治疗中被用来缓解一些疼痛和肌肉问题。
它可以加速血液循环、减少炎症和促进组织的修复。
2.2.2 超声在手术中的应用超声在手术中也被广泛使用。
它可以用来引导手术器械的放置、准确定位手术区域和检测手术后的效果等。
3. 结论超声在医学领域具有广泛的应用。
它可以用于诊断和治疗，帮助医生们更准确地了解患者的病情和选择合适的治疗方法。
超声的成像原理与应用
超声的成像原理与应用1. 引言超声成像技术是一种利用超声波在人体内部产生反射、散射、传播的特性，通过接收反射回来的超声信号，将其转化为图像展示的一种医学成像技术。
超声成像具有无创、无辐射、实时性强等优点，在医学领域得到了广泛的应用。
本文将介绍超声成像的原理和应用。
2. 超声成像原理超声成像利用超声波的机械振动与压缩传播原理实现对人体内部结构的成像。
具体包括以下几个步骤：2.1 超声波的发射与接收超声成像系统通过超声探头发射超声波，并接收由体内组织反射回来的信号。
超声波是由高频振动的声源产生的，发射到人体内部后，会遇到组织的不同介质边界从而发生反射和散射。
2.2 超声波的传播超声波在传播过程中，会受到组织的声音的吸收和散射。
不同的组织对超声波有不同的声阻抗，这会导致超声波在组织内部的传播速度发生变化。
根据这种速度差异，可以得到不同组织的声速和密度信息。
2.3 超声成像图像的生成超声成像系统将接收到的超声信号转化成电信号，通过一系列信号处理，最终生成可视化的超声成像图像。
在图像生成的过程中，需要对声波传播的时间和强度进行计算和处理，从而得到不同组织的结构信息。
3. 超声成像应用超声成像技术在医学领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：3.1 超声诊断超声成像用于医学诊断，常见的应用包括妇科超声、心脏超声、泌尿系统超声等。
通过超声成像，可以观察到人体内部器官的结构和功能，帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
3.2 超声检测超声成像在工业领域也有广泛的应用，例如检测金属材料的缺陷、测量液位、检查管道堵塞等。
通过超声波的传播和反射，可以获取到物体的内部结构和状态信息。
3.3 超声治疗超声技术还可以用于医学治疗，例如利用高能超声波进行肿瘤消融和溶石治疗等。
超声波的高能量可以对病灶进行精确的摧毁，达到治疗的效果。
3.4 超声导航在手术操作中，超声成像可以作为导航工具，帮助医生准确定位和定位手术目标。
通过超声成像技术，医生可以实时观察手术过程，减少手术风险。
超声的应用以及原理
超声的应用以及原理一、超声波的基本原理超声波是一种频率超过人类可听范围的声波，它的频率通常大于20kHz。
超声波通过机械振动产生，其传播速度快，穿透力强，并且不会造成辐射的危害，因此在医疗、工业、科学研究等领域得到了广泛应用。
二、医学领域中的超声应用超声波在医学领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 超声诊断超声诊断是利用超声波在人体组织中的传播特性来观察和诊断疾病的一种方法。
通过超声波的回波图像，医生可以快速准确地了解人体内部器官的结构和功能，从而发现和诊断疾病。
常见的超声诊断应用包括妇科、肾脏、心脏、血管等方面。
2. 超声治疗超声波在医学治疗中也有一定的应用。
例如，在物理治疗中，超声波可以通过加热组织、增强血液循环来缓解疼痛和促进康复。
此外，超声波还可以用于消融肿瘤、溶解结石等治疗过程中。
3. 超声导航超声导航是指将超声图像与手术导航系统相结合，通过实时显示超声图像来辅助医生进行手术操作。
这种导航方法能够提高手术精度和安全性，使手术更加精准和可靠。
三、工业领域中的超声应用除了医学领域，超声波在工业领域中也有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 超声无损检测超声波在工业中的无损检测中起着重要作用。
利用超声波的传播特性，可以检测材料内部的缺陷、裂纹和杂质等问题。
这种检测方法不仅快速、可靠，而且对被检测材料无损伤。
2. 超声清洗超声波的高频振动可以产生较大的压力变化，这种压力变化可以在液体中产生微小的气泡，进而形成冲击波效应，用于清洗各种器件、零部件、工具等物品。
超声清洗具有高效、节能、环保等特点，被广泛应用于工业生产中。
3. 超声焊接超声焊接是指利用超声波振动的热效应在材料的接触面上产生摩擦力，从而实现材料的焊接。
这种焊接方法适用于塑料、橡胶等材料的焊接，具有焊接速度快、焊缝强度高等优点，被广泛应用于汽车、电子、工程塑料等行业。
四、科学研究中的超声应用超声波在科学研究中也扮演着重要角色，主要应用于以下几个方面：1. 超声成像超声成像是近几十年来快速发展起来的一种非破坏性检测方法。
超声诊断技术的原理和应用分析
超声诊断技术的原理和应用分析超声诊断是一种非常重要的医学诊断技术，其可以通过声波的传播和反射来检测人体内部的情况，从而确定疾病的类型、位置、大小、形状等一系列参数，为医生提供十分有价值的诊断信息。
在本文中，我将介绍超声诊断技术的原理和应用，以及一些常见的临床用途。
一、超声诊断技术的原理超声诊断技术利用了声波的物理性质，其能够在人体组织中传播，遇到不同的物质边界时发生反射和折射，这些反射波经过超声探头接收和处理后，就可以转化为形象化的图像显示在荧光屏上。
而声波的传播速度受到被测物质密度和弹性模量的影响，因此不同的组织密度和弹性模量之间的差异可以通过声波反射的特性进行区分。
此外，声波在组织中的散射和衍射现象也可以提供更为详细的组织结构和病理变化信息。
超声探头是超声诊断技术中最重要的组件，其通常由一个发射晶体和一个接收晶体构成。
发射晶体会发出高频率（一般是2-18MHz）的脉冲超声波，而接收晶体则会接收来自组织中的反射波并将其转化为电信号。
这些信号经过处理和放大后，就能够转化为图像信号，在荧光屏上得到显示。
在不同的超声诊断设备中，探头的结构和特性会略有差异，但基本的原理和构造都是相似的。
二、超声诊断技术的应用1. 临床超声诊断超声诊断技术在临床中的应用非常广泛，其可以用于检测心血管、肝脏、肾脏、胰腺、甲状腺、乳腺、腹部、骨骼等各个组织和器官的病变。
在心血管方面，超声诊断可以检测心脏肌肉的收缩和舒张情况、心脏缺血、瓣膜病等情况。
在肝脏、肾脏和胰腺方面，超声诊断可以检测许多种疾病，如肝囊肿、胰腺癌、肝囊肿、肝脓肿等。
在骨骼方面，超声诊断可以检测骨折、软骨损伤、滑膜损伤等。
2. 超声导航手术超声导航手术是一种利用超声诊断技术来辅助外科手术的方法，其可以检测手术组织的深度、位置和形状等信息，从而在手术中提供非常精准的引导和定位。
超声导航手术在脑神经外科，乳腺外科，泌尿外科等领域都有广泛的应用。
3. 超声治疗超声诊断技术还可以用于治疗一些疾病，如肌肉损伤、骨折、皮肤疾病等。
超声诊断的基本原理和应用
超声诊断的基本原理和应用超声诊断（ultrasound diagnosis）是一种通过使用超声波在人体内部造影的方法来进行疾病诊断的医学技术。
它是一种安全、无创、无放射线的诊断方法，具有广泛的应用领域，如妇产科、肝脏疾病、泌尿系统疾病、心脏疾病等。
本文将介绍超声诊断的基本原理和应用。
超声诊断的基本原理是利用超声波在不同组织界面上的反射和传播特性来反映人体内部的结构。
超声波指的是频率超过20kHz的声波，它通过超声探头向人体内部发射，所经组织不同密度和界面的反射和终止，回到探头，形成超声图像。
超声波经过探头后，经过放大和处理后，将图像呈现在监视器上供医生观察和分析。
超声诊断主要依靠两个主要的物理效应：回声和弹性影像。
回声是指超声波在不同组织间的反射，由于不同组织的声阻抗不同，导致超声波在组织之间发生反射。
这种声阻抗的差异在超声图像上显示为不同的灰度值或颜色。
弹性影像是指超声波在组织中传播时的速度和衰减的变化，根据组织的弹性特性，可以识别出组织的硬度和变化。
超声波的特点决定了它在临床上的广泛应用。
首先，超声波是一种机械波，不会产生电离辐射，对人体无害。
其次，超声波具有高频率和短波长的特点，能够提供较高的分辨率，可以清晰地显示组织的细节。
此外，超声波对液体和柔软的组织有更好的穿透性，能够观察到血流的动态图像，提供有关组织血液供应的信息。
超声诊断在临床中有多种应用。
在妇产科领域，它被广泛应用于妊娠期间的胎儿监测和产前筛查，可以观察到胎儿的生长和发育情况，检测出胎儿发育异常和可能存在的畸形。
在普通体检中，超声诊断可以检测到腹部和盆腔器官的结构和功能异常，帮助医生进行早期发现和诊断。
在心脏疾病诊断中，超声心动图能够提供心脏的解剖结构、运动和血流的信息，对评估心脏功能和心脏瓣膜疾病的诊断有重要的作用。
在泌尿系统疾病中，超声诊断可以观察到肾脏、膀胱、前列腺等的结构和功能异常，帮助医生判断病变性质和治疗方案。
总之，超声诊断是一种安全、无创、无放射线的诊断方法，具有广泛的应用领域。
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浅谈超声技术的基本原理与医学应用[摘要] 本文分析了医用物理技术之一——超声技术。
主要内容包括超声波的特性及其对介质的作用,超声波的产生与探测以及超声波在医学诊断中的应用等。
[关键词] 超声技术医用物理医学应用教学研究随着医用物理、电子技术和信息技术的发展,各种新型的医学物理诊断技术不断涌现,极大地推动了现代医学影像诊断技术的进步。
这里不妨先对b超、x-ct、核磁共振这三种常用的医学物理诊断技术作一比较。
所谓b型超诊断技术,是指运用超声波的物理特性,通过高科技电子工程技术,对超声波的发射和它在人体内的反射、折射、散射等信息进行接收和转换,并经电子计算机分析、处理和显像,以实现对人体组织和器官的形态结构与功能状态的检查。
所谓x-ct,是指利用x射线束对人体的一定部位按一定厚度分层面进行扫描,由探测器接收透过该层面的x射线,把所测得的信号经过模数转换,转变为数字信息后由计算机进行处理,从而得到该层面的各个单位容积的x射线吸收值(即ct值)。
这些数据再经过数模转换后形成模拟信号,并通过计算机的变换和处理后输出到显示设备上,显示出人体检查部位的横断面图像。
所谓核磁共振成像(简称mri),是利用人体内的原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。
这是在80年代开始应用于临床医学的影像诊断高新技术。
它具有无电离辐射性损害;无骨性伪影;能多方向(横断、冠状、矢状切面等)和多参数成像;具有高度的软组织分辨能力等优点。
由于参与成像的因素多、信息量大,因而不同于现有的其它影像诊断技术,它在临床诊断中具有明显的优越性和应用潜力。
被誉为医学影像诊断领域中继x-ct之后的又一重大发展。
需要指出的是,我们应将超声诊断、x光摄影、x-ct、核磁共振成像检查,共同视为医学物理影像诊断技术中不可分割的整体。
它们之间的作用是相互补充、相互印证、密切关联的。
任何与此相悖的认识,都是偏离医学影像诊断发展方向的,也是不值得提倡的。
下面就来讨论超声波的特性及其对介质的作用、超声波的产生与探测原理,以及超声技术在医学诊断中的一些应用。
一、超声波的特性及其对介质的作用频率高于20khz的机械波,由于不能引起人耳的听觉,故称超声波。
超声波在工农业生产、科研、军事以及医学中都有广泛应用。
超声诊断在医学临床诊断中占有重要地位。
1.超声波的特性超声波也属机械波,它具有声波的通性。
它的传播速度和声波的相同,在传播过程中会发生反射和折射,也会因介质的吸收而衰减。
超声波因频率高,除了具有通常声波的一般性质外,它还具有如下一些特性。
(1)方向性好超声波因为频率高、波长短,所以它可以像光一样沿直线传播。
频率越高,传播的直线性越好。
超声波也能像光一样会聚和发散。
利用这一特性,可进行超声探测和定位。
(2)强度大由理论计算可知,声强与频率的平方成正比。
频率越高,声强越大。
例如,同一种介质中,在振幅相同的情况下,频率为103khz的超声波,其声强为频率是1khz声波的106倍。
(3)对固体、液体的穿透本领强超声波在液体、肌肉、脂肪、软组织以及有些固体中传播时衰减很小。
但因气体吸收超声波的能力强,所以超声波在空气中衰减比较快。
这也是在作超声检查时为什么要使用耦合剂的主要原因。
2.超声波对介质的作用超声波在介质中传播时,对介质的作用主要表现在以下几个方面。
(1)机械作用超声波在通过介质时,使介质中的微小颗粒产生剧烈的高频振动。
介质微粒振动的振幅虽然很小,但由于频率很高,所以其加速度很大,往往可达重力加速度的几十万甚至上百万倍。
这在介质的局部可造成很大的压强变化,强烈的机械振动可破坏物体的力学结构。
超声波的这种力学效应,称为超声波的机械作用。
利用这种作用,可以对材料进加工。
医学上,利用超声波的机械作用,可以对细胞进行按摩,能起到活血化瘀的作用。
超声波碎石机可击碎人体脏器中的结石,如肾结石、膀胱结石、尿道结石等。
但强度过大的超声波进入人体也会产生不良效果,它可能破坏细胞的力学结构。
(2)热作用超声波在介质中传播时,有一部分能量被介质吸收,转化为介质的内能,使介质的局部温度升高。
超声波的这种作用,称为热作用。
超声波的强度越大,产生的热作用越强。
工业上可以利用超声波进行焊接。
医学上利用超声波的热作用,可使局部血管扩张、血液循环加快、组织代谢加强、促进病理产物的吸收,还可用来治疗神经炎、坐骨神经痛、骨、关节、肌肉和软组织扭伤,以及呼吸系统和心血管系统等疾病。
(3)空化作用在液体中,往往存在一些极细微的气泡或固体颗粒。
当超声波在液体中以高频纵波形式传播时,这些极细微的气泡和颗粒在超声波的高频压、拉作用下,液体中微粒的疏密随之发生迅速变化,可使位于该处的极细微的气泡迅速形成近似真空的空腔,并在极短时间内又突然闭合,从而可在局部产生高温、高压和放电现象。
超声波的这种作用,称为空化作用。
超声波的空化作用可以用来杀灭细菌,对食品进行消毒等。
利用空化作用,还可以将液体“粉碎”,使通常情况下不能混合的液体(如油和水)混合,进行超声乳化,用于制造出各种乳剂。
二、超声波的产生与探测超声波是超声振动在介质中的传播。
产生频率高于2×104hz的超声振动,是获得超声波的前提。
产生超声波的方法很多,在医用超声仪器中,常用的超声波发生元件主要是利用某些压电晶体(如石英、锆钛酸铅、酒石酸钾钠等)的压电效应来获得。
一般是将这种晶体沿某个特定方向加工成薄片,称作压电晶片。
1.正压电效应和逆压电效应(1)正压电效应若对压电晶片的两个面施以压力作用,它的厚度变薄,同时在晶片的两个面上出现等量异号电荷;若对晶片的两个面施以拉力作用,它的厚度变厚,同时在晶片的两个面上出现与压力作用时相反的等量异号电荷。
这种由机械作用而引起电荷分布发生变化的现象,称为正压电效应。
正压电效应是把机械能转化为电能。
(2)逆压电效应与正压电效应相反,当在晶片的两个面上施加某一方向的电压,晶片因两个面带上了等量异号电荷而变薄;若改变施加在晶片的两个面上的电压方向,晶片因两个面所带的电荷变号而变厚。
这种由电荷作用而引起晶片发生机械变化的现象,称为逆压电效应(也称电致伸缩效应)。
逆压电效应是把电能转化为机械能。
只要明白了正压电效应和逆压电效应,再来说明超声波的产生与探测就比较容易理解了。
2.超声波的产生与探测(1)利用逆压电效应产生超声波若在压电晶片上施加高频交变的电压,压电晶片将在高频交变电压的作用下产生同样频率的高频振动,这样即可产生并向外发射超声波。
(2)利用正压电效应探测超声波当有超声波作用在压电晶片上时,超声波的密部和疏部不断地对晶片两个面施加压力和拉力,晶片产生与超声波频率相应的由薄到厚,又由厚到薄的机械变化,从而在晶片的表面上出现了交变的电荷和电压,这样即实现了对超声波的接收和探测。
在实际应用中,是用压电晶片制成超声诊断仪的探头(换能器),和高频信号发生器一起组成超声波发生器。
这里的探头,既能产生超声波以向人体内发射,又能对探测从人体反射回来的超声波(回波)。
这就是说,在超声波的产生和探测过程中,仪器的探头就是一个换能器,它既能产生(发射)超声波,又能探测(接收)超声波。
三、超声波在医学诊断中的应用超声诊断技术是超声、电子技术和计算机技术相结合而应用于临床医学的一种诊断技术。
超声诊断具有迅速、灵敏、无痛苦、无损伤、低成本等优点。
因此,超声诊断技术发展快、应用广,仪器的种类也很多。
用于医学诊断的超声图像是来自人体内部组织界面上的反射波所形成。
各种超声诊断设备都是应用超声波的反射和折射等原理。
超声波在人体不同组织界面上发生反射和折射,是超声诊断的主要依据。
根据超声图像可以判断各种组织的形态、位置及病变情况。
超声波用于治疗,主要是通过超声波对介质的作用,包括机械作用、热作用等,来达到治疗疾病的目的。
超声波在医学上应用包括诊断和治疗两个方面,下面主要介绍临床中常用的超声诊断技术的工作原理,并简要介绍超声治疗的应用。
超声诊断设备一般由四个部分组成,包括探头、高频信号发生器、显示器和电源。
高频信号发生器能产生频率高于 2.0×104hz 的交变电压,该交变电压加到超声探头上,并根据正压电效应和逆压电效应的原理,实现超声波的发射与接收。
利用逆压电效应,使压电晶片产生与交变电压频率相同的超声振动,从而将电能转换成机械能,产生并发射超声波。
当超声波进入人体后,在遇到不同组织的界面时,有一部分被反射回来(称回波)。
回波作用到压电晶片上,利用的是正压电效压,将探测到的回波转换成交变的电压信号,将机械能转变为电能。
实际上,这个电信号中包含了关于人体内部状况的回波信息。
高频信号发生器将高频交流电输送到探头,利用逆压电效应使之产生超声振动,并在介质中传播形成超声波。
超声波进入人体后,在不同脏器的界面上发生反射,反射波(回波)又由探头探测接收,利用正压电效应将回波转变成高频电信号,该信号经放大处理后输送到显示器,在荧光屏上显示出与人体内器官间距、界面等回波相对应的图像。
医生从中可以了解到人体内部不同组织的病变及组织界面间距离变化等一系列信息。
1.a型超声诊断如图1,是利用a型超声诊断仪探测脑部病患的示意图。
超声波进入颅内后,在颅骨和脑中线部分发生反射,正常人的脑中线回波应在两侧颅骨回波的中央,其回声图如图1(a)。
如果颅内一侧因伤出现血肿或患有肿瘤,则在回波图中可以看到脑中线发生偏移,如图1(b)。
在a超诊断中,回声信号与发射信号的时间间隔提供了各反射界面的深度信息,所以a型超声诊断仪为幅度调制型。
a 超诊断只能提供人体组织或器管的一维信息,它不具备显示平面图像的功能。
2.b型超声诊断仪b型超声诊断仪,是目前临床中广泛应用的一种超声诊断设备。
它能得到人体内部器官的二维断层图像,并能对脏器进行实时动态观察。
当探头在被检体表沿某一方向移动,对被检部位进行扫描时,探头移动的同时发射超声波,并探测接收回波,在荧屏上就以光点形式显示出超声波行进方向线与探头移动方向线所决定平面的相应脏器的截面超声像图。
改变探头的位置及和移动方向,就可得到不同位置、不同方向的断层图像。
b超显示屏上光点的亮度由回波信号的强度决定,所以b型超声诊断仪是亮度调制型。
回波信号越强,光点就越亮。
如图2所示,b超探头由多个相互独立的压电晶片构成,每块晶片都是一个小探头,晶片依次工作,由机器中的电子开关自动而快速地切换,在显示时则采用长余辉显像管,这样就能得到有关人体内部脏器的二维平面图像。
b超能对肝、胆、脾、肾、胰、膀胱、子宫等器官的外形和内部结构等进行静态观察分析,还可以区分肿块的性质。
当肿块有膜时,其边界有回声且显示平滑;若是浸润性病变,则往往无边界回声或边缘不平滑。
b超还能对心脏活动、胎儿状况等进行动态观察。
b 超诊断对胆结石、肝外胆管扩张、肝脏灶性结节增生等都具有相当高的准确性。