基于虚拟源技术的双层固体结构超声成像
三维超声成像的原理与应用
三维超声成像的原理与应用三维超声成像（3D ultrasound imaging）是一种利用超声波技术以非侵入性方式对人体内部进行立体成像的方法。
它通过将多个二维超声图像进行处理和重建，得到一个具有深度信息的三维图像。
三维超声成像的原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 发送超声波：系统通过超声探头向目标区域发送高频超声波。
超声波会在组织中传播，并在遇到组织的不同界面时发生反射、散射或传递。
2. 接收反射信号：超声探头接收到被反射回来的超声波信号，并将其转换成电子信号。
3. 信号处理：接收到的电子信号经过放大、滤波等处理，以便提高信号质量和可视化效果。
4. 三维重建：通过多普勒成像技术，系统能够获取到目标区域内不同深度处的超声波信号。
对这些信号进行处理和计算，便可将多个二维图像重建为一个立体的三维图像。
这种重建方式可以通过体素的堆叠或扫描来实现。
三维超声成像技术在医学领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 产科领域：三维超声成像可以提供全面而详细的胎儿图像，有助于检测先天性缺陷、评估胎儿的生长发育情况，并可以在手术前对胎儿进行评估和规划。
2. 乳腺疾病诊断：三维超声成像可以提供更准确和详细的乳腺图像，有助于乳腺肿块的检测、评估和定位。
它可以帮助医生确定肿块的性质（良性还是恶性）以及乳腺癌的分期。
3. 心血管疾病诊断：三维超声成像可用于评估心脏结构和功能。
它可以提供三维心脏图像，帮助医生检测心脏病变、评估心脏功能和血流动力学。
4. 泌尿系统疾病诊断：三维超声成像可以用于评估肾脏、膀胱和前列腺等器官的结构和功能。
它可以检测结石、肿瘤、积水等疾病，并提供更准确的定位信息。
5. 骨科领域：三维超声成像可以辅助骨折的检测和评估，有助于确定骨折的位置和程度。
它也可以用于骨骼疾病的评估和手术导航。
除上述应用外，三维超声成像还可以用于其他领域，如肿瘤诊断、肝脏疾病、血管疾病等。
与其他成像技术相比，三维超声成像具有无创、无辐射、实时性和相对较低的成本等优势，因此在临床应用中得到了广泛的推广和应用。
超声的原理和应用
超声的原理和应用1. 超声的原理超声是指频率大于20,000 Hz的声波。
它是一种机械波，传播时以质点的振动为基础，在各种介质中传播，如空气、液体和固体。
超声波的传播速度和其他机械波一样，与介质的弹性和密度有关。
超声能够通过介质中的反射、折射和干涉来进行探测和成像。
超声的原理主要涉及以下几个方面：•声波的传播：超声波的传播需要介质来传递声波的振动。
在介质中，声波通过质点的振动传递能量。
•声速和频率：声速是声波传播的速度，频率是声波的振动次数。
超声波的频率通常在1 MHz到100 MHz之间。
•超声的反射和折射：当超声波遇到介质的界面时，一部分能量会被反射，一部分能量会被折射。
利用这种反射和折射的现象，可以测量介质的性质和形态。
•超声的散射和衍射：超声波在遇到介质中的不均匀性时会发生散射和衍射现象。
这些现象可以提供有关介质内部结构的信息。
•超声的干涉：当超声波遇到两个或多个超声源时，它们的波形会相互叠加，形成干涉现象。
利用这种干涉现象，可以进行超声成像和测量。
2. 超声的应用超声技术在医学、工业和科学研究等领域都有广泛的应用。
以下列举了几个常见的超声应用：2.1 医学应用超声在医学领域中得到了广泛的应用，主要包括以下几个方面：•超声诊断：超声能够通过对人体内部的组织结构进行成像，用于诊断和监测疾病。
例如，超声心动图用于观察心脏的运动和血液流动，超声检查用于观察内脏器官的形态和功能。
•超声治疗：超声波的热效应和机械效应可以用于医学治疗。
例如，高强度聚焦超声（HIFU）用于癌症治疗，超声刀用于手术切割和凝固组织。
•超声造影剂：超声造影剂是一种能够改善超声图像质量的物质。
它们可以通过血管系统进入体内，提供更清晰的超声成像结果。
2.2 工业应用超声在工业领域中也有广泛的应用，主要包括以下几个方面：•无损检测：超声可以用于无损检测材料的缺陷，例如裂纹、气孔和夹杂等。
这对于材料的质量控制和安全检查非常重要。
•流体测量：超声流量计可以用于测量液体和气体的流速。
超声波医学(基础知识题库讲解)87968674
E.消除超声造影的副作用
回声信号强度与微气泡大小、发射 超声功率大小成正比，
与检测的深度成反比。
射频法测定的声强是定量评价造影充盈效果的一种方法。
37. 常用的超声诊断频率是
A.小于I.5MHz
B.
在2～10MHz之间
C.在20～40MHz之间 D.
答案 ：A 解析：衰减是指声波在介质中传播过程中 声能随距离增加而减弱的特性 。衰减的主要原因有： ①介质对超声波的吸收 : 超声的机械能转变为热能传导，或被组 织的黏滞性吸收 ②散射:超声能量被许多散射体如蛋白质分子散射掉 ； ③声束扩散：超声波在介质中前进方向上逐 渐发生散射，能 量 减小 。
应c. 发射超声功率的改变
D. 超声在血中的空化作
用 E. 超声聚焦区的变换
解析：由于超声在人体组织中的传播及散射存在非 线性效应，可出现两倍于发射波（基 频〉的反射 波频率，即二次谐波，二次谐波的强度比基波低， 但频率高，被接收时只反映了造影剂的回声信号， 基本不包括基波〈解剖结构〉回 声信号。 造影二次谐波成像的特点：因此噪音信号少，信噪 比高，分辨力高。
4. 关于声场的描述，错误的是 A. 近场声束集中，呈现圆柱形 C 远场声柬扩散，呈现喇叭形 D. 远场横断面上的声能分布比较均匀 E. 探头影状不同，声场范围有很大的不同 B. 近场横断面上的声能分布均匀
答案：B 解析 ：考查声场的基本概念和特性。
声场定义：是指发射超声在介质中传播时其能量所达到的空间，超声 场又称为声束。
C.瓣口面积
D. 瓣口流速
E.瓣口流速时间积分
解析：流体流动的质量守恒定律指液体在管道内流动时，
血管内超声虚拟组织学成像的技术原理与临床应用的探讨
（ ｅ ａｔ ｎ ａｄｏ ｇ ， ｈ ｆｌ ｔ ｏｐｔ ｆ ｄ ａ Ｃ ｌ ｇ ｆ Ｐ Ｐ ， ｉｎｉ ３ ０ ６ ， ｈｎ ） Ｄ ｐｒ ｍｅ ｔ ｆ ｒ ｉ ｏ ｙ ｔｅＡ ｉａ ｄ Ｈ ｓ ｉ ｌ ｉ ｌ ｏ ｅ ｅ Ａ Ｆ Ｔ ａｊ ０ １ ２ Ｃ ｉ ｏＣ ｌ ｉｅ ａ ｏ Ｍｅ ｃ ｌ ｏ Ｃ ｎ ａ
生 ， 实现 冠 心 病 的二 级 预 防具 有 重要 的 临床 意 义 。 对
【 键 词 】 血 管 内超 声 ； 拟 组 织 学 ； 块 组 成 关 虚 斑
［ 中国 图 书 资 料分 类 号 】 Ｒ ４ ［ 献标 识 码 】 Ａ ［ ４５ 文 文章 编 号］ １ ０ — ８ ８ ２ １ ）４ ０ ３ — ３ ０ ３ ８ ６ （０ ０ ０ —０ ４ ０
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基于COMSOL的超声层析成像仿真及图像重建
基于COMSOL的超声层析成像仿真及图像重建顾建飞;苏明旭;蔡小舒【期刊名称】《声学技术》【年(卷),期】2016(35)3【摘要】为了验证三角形和四边形准则的二值逻辑反投影(Binary Logic Back Projection,BLBP)算法在超声层析成像重建过程中的可行性,以超声层析成像的重建区域中同时含有圆柱形和椭圆柱形障碍物为例,利用COMSOL对成像区域内存在障碍物的声场进行仿真,得到声场声压分布。
然后,通过提取和处理所获取的声压分布,获得信号矩阵。
最后,将信号矩阵代入二值逻辑反投影算法进行图像重建。
仿真结果表明:当入射波的波长λ远小于障碍物的尺寸时,声衍射的现象并不明显。
重建结果表明:两种准则在几何近似理论下可行,且四边形准则的效果优于三角形准则。
【总页数】4页(P231-234)【关键词】超声波;有限元;图像重建;超声过程层析成像【作者】顾建飞;苏明旭;蔡小舒【作者单位】上海理工大学颗粒与两相流测量研究所,上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TB551【相关文献】1.基于自适应步长双参数正则化算法的超声波过程层析成像图像重建 [J], 张琳;邵富群;周明2.基于COMSOL的超声相控阵无损检测算法与仿真技术研究 [J], 梁思成;吴永强3.基于超声层析成像技术的气/液两相流检测仿真 [J], 李楠;徐昆;刘逵4.基于COMSOL的超声相控阵无损检测算法与仿真技术研究 [J], 梁思成;吴永强;5.基于COMSOL Multiphysics的有限元仿真分析在《固体中的超声导波》教学中的应用 [J], 张赛;胡光华;许伯强;王纪俊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超声波的波形分类
超声波的波形分类介绍超声波是一种机械波，其频率超过了人耳能够听到的上限，通常超过20kHz。
超声波波形的分类对于超声波的应用具有重要意义。
本文将对超声波的波形分类进行全面、详细、完整且深入地探讨。
传统分类方法传统上，超声波波形的分类根据其传播方式进行划分。
根据传播介质的不同，可以将超声波分为液体传播、固体传播和气体传播三类。
1. 液体传播的超声波波形液体传播的超声波波形通常是由于声速在液体中的衰减引起的。
具体的波形特征包括： - 初始幅度较大，随着传播距离增加，幅度逐渐衰减。
- 波形由多个频率的波形叠加而成，存在多个谐波成分。
- 声速与液体的特性有关，不同液体会导致不同的波形特征。
2. 固体传播的超声波波形固体传播的超声波波形主要受到传播介质的性质和超声波的入射角度的影响。
具体的波形特征包括： - 波形传播过程中能量损失较小，幅度变化不明显。
- 波形包含较多的反射和折射信号，可以用于检测物体的内部结构。
- 不同固体材料对超声波的传播有不同的衰减系数，影响波形的幅度和频谱。
3. 气体传播的超声波波形气体传播的超声波波形主要受到气体的性质和温度的影响。
具体的波形特征包括：- 气体传播中能量损失较大，幅度迅速衰减。
- 波形中存在多个谐波成分，频谱复杂，衰减速度与气体压力和密度有关。
- 不同气体对超声波的传播有不同的衰减系数和频率响应，影响波形的特征。
- 空气中的超声波波形较为复杂，包含多次反射和折射。
新兴分类方法随着超声波技术的发展，越来越多的新兴分类方法被提出，并得到了应用。
下面介绍其中几种较为常见的新兴分类方法。
1. 脉冲超声波和连续超声波根据超声波的信号形式，可以将超声波分为脉冲超声波和连续超声波两类。
•脉冲超声波：以脉冲形式发送的超声波，通常用于定量测量和检测材料的缺陷。
•连续超声波：以连续波形形式发送的超声波，通常用于材料的表征和材料性质的测量。
2. 多普勒超声波多普勒超声波是基于多普勒效应的超声波技术，可以用于测量物体的运动速度和方向。
超声成像原理与技术
平面活塞探头性能探讨（174页）
远场与近场
Z
a2
Z
a2
超声波波长，晶片半径a 扩散半角
sin 0.61
a
a
七、压电振子的特性讨论
晶片的等效电路 频率特性 换能器的许多参数与频率有关 工作频率 频带宽度 电阻抗匹配 声阻抗匹配 频率相应 同一振子接收不同频率的超声波 同一振子加不同的压力
显示器的参数书（178页）
象素，灰阶，扫描线性是显示器 质量参数。 亮度 对比度与灰阶 分辨率 几何尺寸：对角线
彩色显像原理与彩色显象管
彩色显像管： 三基色原理：
液晶显示器（书177ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）
液晶：固体与液体之间一种材料，不同电压 下受光照射时折射率发生改变实现成像，重 量轻、省电，地址精度较高。
主控电路：多谐振荡器，产生同步触发脉冲，对各单元 控制，发射，接收等，脉冲重复频率（PRF) 延时电路： 发射电路：利用电子开关，对高压电容充放电， 接收电路：射频放大、检波、视频放大， 标距电路：13s/cm 时基电路：产生锯齿波、放大加在CRT的X轴上 增辉电路：示波器的控制极 电源：整机的能量供应者。 探头： 显示器：
一维超声波的数学表达式
声压p
x p cA sin (t ) c
介质密度，超声波传播速度C，振幅A 角频率＝2，超声波传播时间t
3、超声波在介质中的传播规律 反射：反射系数=（Z2-Z1）/（Z2+Z1） 全反射 与 反射强烈 折射： 衍射： 干涉 与 驻波 散射： 声学界面：声阻抗不同的两组织形成。 条件：声学界面的几何尺寸与超声波波长比较。 声阻抗Z：与介质密度和超声波传播速度C有关， 人体组织按声阻抗分类（低，中，高）。