超声成像原理
超声成像原理
成像基本原理
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（二）超声成像的类型和显示方式 超声成像的主要类型有二维、M型和D型。其间成像技术和显示方式有所不同，分
述如下。 1.二维超声：常简称为B型超声。其采用多声束对选定切面进行检查，并以每条声
束的所有回声依各自的回声时间（代表深度)和强弱，重新组成检查切面的二维图像。 图像上的纵坐标代表回声时间即回声深度，而回声的强弱则用不同辉度的光点来表示， 故属于辉度调制型显示。在二维声像图上，根据组织内部声阻抗及声阻抗差的大小， 将人体组织器官分为四种声学类型
M型超声主要用于检查心脏和大血管。通过评估距离一时间曲线，可以检测房室和主 动脉径线，左右室壁和室间隔厚度，瓣膜运动幅度和速度以及左右室收缩功能等。
超声检查方法
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（四）超声成像的新技术
①组织多普勒成像：是应用多普勒效应，以频谱方式定量分析心肌局部运动的检查技术； ②彩色多普勒能量图：成像参数为血流中与散射相对应的能量信号，主要与红细胞相对数 量有关，从而为评估病变内血管和血流灌注提供重要信息； ③声学造影：原理是人为向血流内注人与血液声阻抗不同的微气泡，致血液的散射增强， 呈云雾状回声，从而为疾病的超声诊断提供新的信息； ④声学定量(AQ）：可实时自动检测血液与组织界面，主要用于心功能评估；应用AQ原理， 还可获得不同时相心内膜运动不同色彩的编码图，即彩色室壁动态分析图，用于检测室壁运动 异常；
成像基本原理
（二）超声成像的类型和显示方式
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超声设备与超声成像性能
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（一）超声设备
超声设备主要由换能器(常称为探头）、主机和信息处理系统、显示和记录系统组成。 换能器(探头)兼有超声波发生和回声接收功能。 按应用分类方式分类：有体外探头、体内探头、穿刺活检探头之分 按探头中换能器所用振元数目分类：有单元探头和多元探头之分； 按波束控制方式分类：则有线扫探头、相控阵探头、机械扇扫探头和方阵探头等； 按探头的几何形状分类：用在不同诊则有矩形探头、柱断部位的各型探头、弧形探头 类超生探头（又称凸型）、圆形探头等； 主机和信息处理系统负责设备运转，包括超声波的发射、接收，信息采集和处理。 显示和记录系统用于实时显示图像和资料保存。由显示屏(荧屏）、打印机、照相机、录 像装置组成。
超声成像原理课件
2024/6/7
《超声成像原理》PPT课件
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2、侧向分辨力
指在与声束轴线垂直的 平面上，在探头长轴方向上 的分辨力。能分辨相邻两点 （两个病灶）间的最小距离。
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超声仪器
探头原理
定义：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。
2024/6/7
2006年6月5日星期一
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收超声能 超声，转利 声能利换用 。量用成逆
转正超压 换压声电 成电能效 电效发应 能应射将 接将超电
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超声场特性 P171 1、声轴 2、声束 3、束宽 4、近场及特性 5、远场及特性
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（3）横向分辨率（厚度分辨力）：
指在与声束轴线垂直的 平面上，在探头短轴方向的 分辨力。为与侧向分辨力在 一平面上，是相互垂方向轴 线上的分辨力。
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谢谢各位
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超声原理
彩色编码技术是由红、蓝 、绿三种基本颜色组成，当频 移为正时，以红色来表示，而 兰色则表示负的频移。
图像特征
2024/6/7
在显示屏上以不同彩色显示不
《超声成像原理》PPT课同件的血流方向和流速。 P1899
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超声仪器
探头原理
----压电效应P169
超声成像的基本原理
超声成像的基本原理超声成像是一种常见的医学影像检查技术，它利用声波的传播和反射原理来获取人体内部的结构和组织信息。
它不仅在临床诊断中起到了重要作用，还被广泛应用于产前检查、妇科、心脏检查等领域。
超声成像的基本原理是利用超声波在不同介质中的传播速度差异以及声波与物体之间的反射、散射和吸收等现象，通过探头将声波传入人体内部，然后接收反射回来的声波信号，再通过信号处理和图像重建等技术，最终形成人体内部的图像。
超声波是一种机械波，其频率通常在1-20MHz之间，相比于其他影像检查技术，它的频率较高，能够提供更高的分辨率。
超声波在人体组织中的传播速度与组织的密度和弹性有关，在不同组织之间传播速度存在差异，这是超声成像的基础。
在超声成像中，使用的探头中包含了一对发射和接收超声波的元件，称为压电晶体。
压电晶体可以将电能转化为机械振动，当外加电压作用于压电晶体时，它会产生超声波。
发射的超声波经过探头中的聚焦器后，进入人体内部。
超声波在人体内部的传播过程中，会发生反射、散射和吸收等现象。
当超声波遇到组织的界面时，一部分会被反射回来，而另一部分会穿过组织继续传播。
探头中的接收器会接收到反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号。
接收到的电信号经过放大和滤波等处理后，会传输到计算机中进行信号处理和图像重建。
信号处理的过程包括时延校准、滤波、线性化等，这些步骤可以提高图像的质量和分辨率。
图像重建的过程是将接收到的信号转化为二维或三维图像，通过不同的算法和技术，将信号转化为具有空间分辨率的灰度图像。
超声成像的图像质量和分辨率受到多种因素的影响，包括超声波的频率、探头的形状和大小、探头与皮肤的接触情况等。
为了提高图像质量，可以使用不同频率的超声波、不同形状和大小的探头，并采取适当的探头皮肤接触技术。
超声成像具有无创、无辐射、易操作等优点，可以提供实时的图像，对于观察人体内部的结构和组织有着重要的临床价值。
然而，超声成像也存在一些限制，如对于深层组织的成像质量较差，对气体和骨骼的成像效果较差等。
超声成像原理
（4）差频回声式
基本工作原理为： ①发射固定频率的脉冲式或连续式超声； ②提取频率已经变化的回声（差频回声）； ③将差频回声频率与发射频率相比，取得 两者间的差别量值及正负值； ④显示。
多普勒超声基础
（1）频谱多谱勒 多普勒效应：是奥地利科学家 Doppler于1842年首先提出，用于阐明振 动源与接收器之间存在相对运动时，所 接受的振动频率因为运动而发生改变的 物理现象。
（二）图像方位 仰卧位： 1、横切：图左为患者右侧，图右为患者左 侧，图上为腹，图下为背。
2、纵切：图左为患者头端，图右为患者足 端，图上为腹，图下为背。
3、冠状切面：图左为患者头侧；图右为患 者足侧。 4、斜切：图左为患者右侧，图右为患者左 侧，图上为腹，图下为背。
俯卧位： 1、横切：图左为患者左侧，图右为患者右 侧，图上为背，图下为腹。 2、纵切：图左为患者头侧，图右为患者足 侧，图上为背，图下为腹。
c、强回声：反射比较强，回声明亮，也可 伴有声影或多重反射。纤维组织（包 膜）、结石、钙化灶、气体。 d、高回声：回声强度介于等回声与强回声 之间。 e、无回声：均匀液体内无声阻抗差异的界 面既呈无回声暗区。胆汁、尿液、血液。
正常人体各种组织的回声表现： 1、强回声：气体、骨皮质、软骨组织、纤维结 缔组织 2、高回声：肾窦、胎盘、胰腺、肌肉、眼球后 组织、甲状腺实质 3、等回声：肝脾实质、肾皮质 4、低回声：脂肪 5、弱回声：无髓鞘中枢神经系统 6、无回声：液体
以回声形态命名 （1）光点——细小的亮点状，直径小 于3mm。 （2）光斑——直径小于5mm的斑片 状强回声。 （3）光团——直径大于5mm的团状 强回声。 （4）光环——回声呈环状。
（5）光带——回声光点连续排列呈明亮的 带状或线状。 （6）声晕——结节外周呈1~2mm无回声 环形围绕者。肝癌。 （7）声影——声速经过声阻抗差别大及声 衰减系数较大的障碍物时，声能明显衰 减，后方出现条状暗区称为声影，多见 于结石、钙化及致密结缔组织回声之后。
超声成像原理
c、强回声：反射比较强，回声明亮，也可 伴有声影或多重反射。纤维组织（包 膜）、结石、钙化灶、气体。
d、高回声：回声强度介于等回声与强回声 之间。
e、无回声：均匀液体内无声阻抗差异的界 面既呈无回声暗区。胆汁、尿液、血液。
正常人体各种组织的回声表现：
1、强回声：气体、骨皮质、软骨组织、纤维结 缔组织
侧，图上为背，图下为腹。
2、纵切：图左为患者头侧，图右为患者足 侧，图上为背，图下为腹。
侧卧位： 1、横切：图左为患者左侧，图右为患者右
侧，图上为背，图下为腹。
2、纵切：图左为患者足侧，图右为患者头 侧，图上为背，图下为腹。
（三）图像分析的内容
观察分析超声图像时，首先应了解切面 方位，以便于认清所包括的解剖结构， 并注意分析以下内容 。
骨>肌肉>肝脾>肾、血液>乳腺>水>脂 肪>肺>空气
（四）超声波的特性
1、方向性：直线传播 2、声衰减现象：扩散、散射、组织对声
能的吸收 3、多普勒效应（Doppler效应）：声源
与接受体之间存在相对运动，产生频率 变化。
超声遇到活动的界面，散射或反射回声 的频率发生改变，又名多普勒频移。界 面活动朝向探头时，回声频率升高，呈 正频移；界面活动背离探头时，回声频 衰减低，呈负频移。频移的大小与活动 速度呈正比。
（4）光环——回声呈环状。
（5）光带——回声光点连续排列呈明亮的 带状或线状。
（6）声晕——结节外周呈1~2mm无回声 环形围绕者。肝癌。
（7）声影——声速经过声阻抗差别大及声 衰减系数较大的障碍物时，声能明显衰 减，后方出现条状暗区称为声影，多见 于结石、钙化及致密结缔组织回声之后。
三维超声成像的原理与应用
三维超声成像的原理与应用一、引言三维超声成像技术是一种通过超声波对物体进行扫描并生成三维图像的成像技术。
它在医学领域得到广泛应用，可以提供具有高分辨率和高对比度的图像，为医生提供更准确的诊断信息。
本文将介绍三维超声成像的原理和应用。
二、原理1.超声波的产生和传播–超声波是一种机械波，通过晶体或磁体中的电磁转换器产生，经过超声探头传到物体中，并通过转换器接收回来。
–超声波的频率通常在2-18 MHz之间，高频率可以提供高分辨率的图像。
2.超声波的反射和散射–超声波在物体中的传播过程中，会遇到不同组织的边界或结构，这些边界或结构会使超声波发生反射或散射。
–超声波的反射和散射信号可以被探头接收，并经过处理形成图像。
3.超声波的成像原理–超声波的成像原理主要是通过测量超声波的传播时间和强度来确定组织的位置和特性。
–通过测量超声波传播时间的差异，可以推断不同组织的深度。
–通过测量超声波的强度，可以获得组织的对比度信息。
三、应用1.临床应用–超声心动图•三维超声心动图可以提供更准确的心脏结构和功能信息，用于诊断心脏病变。
–产科超声•三维超声在产科领域可以提供更清晰的胎儿图像，用于胎儿畸形的检测和评估。
–肝脏超声•三维超声可以对肝脏进行全面的评估，包括肿瘤的检测和定位、肝血流动力学的评估等。
–乳腺超声•三维超声可以提供乳腺病变的更准确的形态、定位和大小信息，用于乳腺癌的早期诊断。
2.科研应用–细胞成像•三维超声可以在细胞水平上观察细胞的结构和功能，用于细胞生物学研究。
–动物模型研究•三维超声可以在动物模型中观察器官结构和功能的变化，用于研究疾病的发生和发展机制。
–肿瘤研究•三维超声可以对肿瘤进行全面的评估，包括体积测量、血流动力学分析等，用于肿瘤的研究和治疗监测。
3.工业应用–材料检测•三维超声可以对材料的密度、缺陷等进行评估，用于材料的质量控制。
–管道检测•三维超声可以对管道内部的泄漏、堵塞等问题进行检测，用于管道的维护和修复。
超声多普勒成像的基本原理
超声多普勒成像的基本原理
超声多普勒成像是一种利用声波的多普勒效应来观测物体运动和血流速度的成像技术。
它的基本原理如下：
1. 声波的传播：超声波是一种机械波，通过超声探头发射频率高达几百万赫兹的声波，并经由介质传播。
声波在介质中传播时，会与组织中的不同结构发生相互作用。
2. 多普勒效应：当声波与运动物体相互作用时，会出现多普勒效应。
多普勒效应是指当发射声波的源和运动物体之间有相对运动时，声波的频率会发生变化。
当物体远离声源时，声波频率降低；当物体靠近声源时，声波频率增加。
3. 血流速度测量：在超声多普勒成像中，探头会发射连续的超声波，它们经由组织传播并与血液相互作用。
通过测量声波的频率变化，可以计算出血流速度。
这是因为血液中红细胞的运动与组织之间存在相对运动，从而引起声波频率的变化。
4. 彩色多普勒成像：彩色多普勒技术可以将测得的血流速度信息以彩色显示在图像上。
不同颜色对应不同的血流速度，利用这一特性，医生可以在显示屏上直观地观察血流速度的分布和流动方向。
总的来说，超声多普勒成像利用声波的多普勒效应来观测物体运动和血流速度。
通过测量声波频率的变化，可以绘制出物体或者血流的速度分布图像，为医生提供重要的诊断信息。
超声的物理原理
超声的物理原理
超声是利用超声波在物质中传播的特性进行成像和诊断的一种技术。
超声波是指频率超过人耳听力范围（20赫兹至20千赫兹）的声波。
它在物质中传播时，会发生多种现象和相互作用，其中包括反射、折射、散射、吸收等。
超声成像的物理原理主要包括超声波的发射和接收两个过程。
当超声波从超声换能器中传播到被检物体中时，会部分被物体吸收、散射和反射。
其中，被吸收的能量会转化为热能，散射的能量会在物体内部传播和衰减，而反射的能量则会返回到超声换能器中。
超声换能器既可以作为发射器发射超声波，也可以作为接收器接收反射的超声波。
在发射过程中，超声换能器中的压电晶体受到电压刺激后，会产生机械振动并将电能转化为超声能。
这些超声波以脉冲形式向被检物体传播。
在接收过程中，超声波端面与物体接触后，其一部分会被物体吸收或散射，剩下的部分则会以同样的形式返回到超声换能器中，并再次激励压电晶体振动。
这时，压电晶体将机械振动转化为电能，再通过电路放大和处理，最终形成可视化的超声图像。
超声成像的基本原理是利用超声波在不同组织和介质中传播的速度不同来反映不同组织的特性。
不同组织的声阻抗（声学阻力和密度的乘积）差异造成了超声波的反射和折射现象。
在图像中，不同组织或结构的反射强度不同，形成了明暗不同的区域，通过这些区域的分布和特征，医生可以判断出可能存在的病变和异常情况。
总之，超声成像利用超声波在物质中的传播特性和不同组织的声阻抗差异来形成图像，从而实现对组织结构和异常情况的检测和诊断。
这一成像技术在医学领域有着广泛的应用，并具有较高的安全性和无创性。
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二、声影
有强反射或声衰减 很大的物质存在，使 声能急剧减弱或消失， 致其后方没有超声到 达，当然也检测不到 回声，称为声影，声 影可以作为结石、钙 化和骨骼等存在的诊 断依据。
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三、后方回声增强
当病灶声衰减很小 时，其后方回声将 强于同等深度的周 围回声，称为后方 回声增强，囊肿和 其他液性结构的后 方会出现回声增强， 可利用它作鉴别诊 断。
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CDFI
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第三节 超声的图像特点
二维图像的基本概念 像素：图像中一个最小的基本单元叫做图 像的像素或像点。 图像：若干个像点的集合组成图像。图像 中的像素越多，其空间分辨率越高。 灰阶：图像中像素的亮度等级，由黑到白 可以分为256级灰阶。
对某些非对称结晶材料进行一定方向的加压或拉伸 时，其表面将会出现符号相反的电荷，这种现象称为压 电效应。
具有此性质的材 料称为压电材料，分 为压电晶体、极化陶 瓷、高分子聚合物和 复合材料等。
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一、探头原理
定义：由外力作用引起的电介质表面荷电效应，称为 正压电效应。即将机械能转化为电能。
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另一类为远离心脏的四 肢静脉，可整呈连续 性曲线，则受呼吸呈 现低小波动。
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二、仪器类型
系在多普勒二维显像的基 础上，以实时彩色编码显示 血流的方法，即在显示屏上 以不同彩色显示不同的血流 方向和流速。 CCA
CCA
↖
↙ ↖ ↙
彩色编码技术是由红、蓝 、绿三种基本颜色组成，当 血流朝向探头，以红色来表 示，而蓝色则表示血流背离 探头。
1、波长(wavelength)：声波在一个完整周期内所通过的距离()
。单位为厘米（cm）或毫米（mm）。
2、频率(frequency):一秒内出现振动波的次数为频率(f)，其单
位为赫兹(Hz)。
3、声速(wave
velocity):每秒声波在介质中传播的距离为声速
(C)，单位是m/s。
C=f
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4、 声特性阻抗：为介质的密度()和声速（c）的乘积，用Z表示，
Z=C，简称声阻抗，为超声诊断中最基本的物理量。声像图中 各种回声的差异主要因为声阻抗不同形成的。
5、界面： 两种不同声阻抗物体的接触面。
界面小于波长为小界面，大于波长为大界面
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物理特性
病理：胸腹水
病理：纤维化后
病理：淋巴瘤
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一、回声类型
低回声（弱回声）： 生理：皮下脂肪 中等水平回声（等回声）： 生理：肝脾等实质器官 高回声 生理：肝包膜 病理：血管瘤 强回声 ，后伴声影（极高回声）。 生理：含气肺（胸膜－肺界面 ）病理：骨骼 表面（软组织－骨界面），结石等
2014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：如物体的直径远小于 超声波的波长时， 则声波向物体的四 面八方辐射。能反映 脏器的细小结构，其 临床意义十分重要。
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物理特性
声能随着距离增加而减少。
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USG 分 析 注 意 点
1.伪像的识别和利用
2. 注意临床思维
3. 注意动态观察
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超声伪像的定义
超声的伪像是指超声技术显示的断层图
像与相应的解剖断面或血流的流动轨迹 存在的差异，这种差异表现为声像图中 信息特殊的增添、减少或失真。
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四、侧壁声影和回声失落
声束通过囊肿边缘或 肾上、下极侧边时， 可以由于折射产生边 缘声影或由于全反射 出现侧壁回声失落。
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第四节 超声检查技术
一、常用技术
二维
脉冲多普勒
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彩色多普勒显像
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二、常用切面
(1)纵向扫查。 (3)斜向扫查。
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超声设备
• 换能器（也称为探头） • 主机：即信息处理系 统 • 显示器
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一、探头原理
定义：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。
发射超声
逆压电效应
接受超声
正压电效应
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一、探头原理
---------压电效应
概
论
------现代三大医学影像诊断技术之一
USG CT MRI
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概
论
超 声 波
振动频率每秒大于20KHz，超过人耳听觉上 限的机械振动波为超声波。能成束发射， 以纵波的形式向远方传导。
0Hz Infrasound 20Hz Audio 20kHz Ultrasound
结晶在其两个 受力界面上引起内部正负电荷中心相对位移，在两个界 面产生等量异号电荷。
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一、探头原理
定义：由在外场作用下，晶体将产生几何变形，称为 逆压电效应(即将电能转化为机械能)。
在晶体表面施加 电场，可引起晶体内部正负电荷中心发生位移，这一 极化位移导致了晶体的几何应变。
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声像图的阅读
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腹水
胆汁
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声影
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淋巴瘤
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肿瘤
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GB
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USG图像 分 析 与 诊 断
1. 外形 2. 边界和边缘回声 3. 内部结构 4. 后壁及后方回声 5. 周围回声强度 6. 毗邻关系 7. 脏器活动情况及脏器结构的连续性 8.血流的定性及定量分析
反射的定义
超声波入射到比波长大的 界面且有一定声阻差时， 就会产生反射。能够清楚 显示体表和内部器官的表 面形态和轮廓。 反射强度取决于： 1、两种介质的声阻差 2、入射角的大小
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折射的定义
由于人体各种组织、 脏器中的声速不同， 声束经过这些组织间 的大界面时，产生声 束前进方向的改变， 称为折射
声场：发射超声在介质中传播时其能量所达到的空间。 亦称为声束。
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物理特性 超声指向性优劣的指标： 近场长度 扩散角 L=r2 / sinθ =1.22
/ D
超声频率越高，波长越短，扩散角越小， 声束的指向性越好。
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物理特性
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物理特性
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三、检查前病人准备
腹部检查（如肝胆胰脾）
空腹8小时以上，上午为佳
经腹部检查子宫附件 泌尿系统检查双肾输尿管膀胱前列腺 盆腔部位的检查
适度充盈膀胱
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四、超声检查新技术
腔内超声检查
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四、超声检查新技术
定义：将含有微小气泡的对比剂经血管注入人体内， 使相应的心腔大血管和靶器官显影。
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物理特性
多普勒频移的公式
f d=2fov/c cos
f0 原发射频率
V 为血流运动速度 C为声速 为声速与血流运动的夹角
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物理特性
在超声医学诊断中，超声多普勒技术可用于检测心 血管内的血流方向、流速和湍流程度、横膈的活动以及 胎儿的呼吸等。
探头工作时， 换能器发出超声波 ，由运动着的红细 胞发出散射回波， 再由接收换能器接 收此回波,可实现血 流的成像。
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显示屏上的灰标
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像， 号 的 细图 的 灰 节像 强 度 的的 度 等 表层 。 级 现次 灰 差 能越 阶 ， 力丰 级 取 越富 数 决 强， 越 于 。图 多 信
显 示 屏 上 最 黑 到 最 亮
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一、回声类型
无回声，液性暗区 液性无回声： 生理：胆汁 衰减性无回声： 生理：骨骼后 实质性无回声： 生理：淋巴结
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二、仪器类型
即辉度调制型。此法以不同 辉度光点表示界面反射信号的强 弱，反射强则亮，反射弱则暗。 因采用多声束连续扫描，故可显 示脏器的二维断面图像，本法是 目前使用最为广泛的超声诊断法 。
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M型超声诊断法
• 主要用于心脏疾病的诊断。此模式通过单声束探测获得界 面回声，通过连续扫描，使界面回声自左向右随心动周期 按顺序移动显示，可观察界面回声在不同时相的深度及移 动情况。在显示屏上以亮度表示回声强度。显示屏的Y轴方 向表示探测深度及被探测结构所在位置的深度变化；X轴方 向表示心动周期。此模式对心脏探测更为简便、准确。
医用超声诊断频率多选取 2.5-10MHZ之间
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纵波 质点的振动方向 与声波传播的方向一 致，超声在软组织中 以平面波形式传播。 横波 质点振动的方向 与声波传播的方向垂 直，这种波在体内传 播衰减大，几乎无法 传播，医学超声中一 般不用横波。
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