超声基础理论ppt课件.pptx

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1、超声概念及超声成像的基本原理,合肥市第二人民医院主任医师 研究生导师杨晓,（一）超声波定义 声源振动频率 2万赫兹（Hz）的机械波为超声波。 超声诊断所用声源振动频率一般为：110兆赫（MHz），常用为：2.55.0 MHz。,（二）超声波的主要物理量 1、波长（） 在波的传播方向上，质点完成一次振动的距离，单位是mm。 2、周期(T) 质点完成一次振动的时间。,3、频率（f） 单位时间内质点完成一个振动过程的次数，单位是赫兹（Hz）。,4、声速（c） 单位时间内声波在介质中的传播距离, 单位是m/s，人体软组织平均声速为1540m/s。 c = f . 并与介质的弹性（E）和密度（ ）相关,

2、（三）超声波的方向性 直线传播。可获定向传播的超声波束。 在相同声源直径的条件下，频率越高，波长越短，束射性或方向性越强。,（四）声源、声束、声场与分辨力 1. 声源 能产生超声的物体称为声源，通常采用压电陶瓷、压电有机材料或混合压电材料组成。声源由超声换能器发出。,2. 声束 从声源发出的声波，一般在一个较小的立体角内传播。其中心轴线称为声轴，为声束传播的主方向。声束两侧边缘间的距离称为束宽。,3. 近场与远场 超声束各处宽度不等。在临近探头的一段距离内，束宽几乎相等，称为近场；远方为远场。,4. 分辨力分基本分辨力和图像分辨力 （1）基本分辨力： 1）轴向分辨力 沿声束轴线方向的分辨力。其

3、优劣影响靶标在深浅方向的精细度。分辨力佳则在轴向的图像点细小、清晰。通常用3-3.5MHz探头时，轴向分辨力在1mm左右。,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的分辨力。声束越细，侧向分辨力越好。,3）横向分辨力 指在与声束轴线垂直的平面上在探头短轴方向的分辨力（有称厚度分辨力）。,（2）图像分辨力 指构成整幅图像的目标分辨力。有细微分辨力和对比分辨力。,二、人体组织的声学参数（一）密度（ ） 组织、脏器的声学密度，单位为g/cm3。,（二）声速（C） 单位为m/s。一般固体物含量高者声速最高，含纤维组织（主要成分为胶原纤维）高者，声速较高，含水量较高的软组织声速较低，液体

4、声速更低，含气脏器中的气体声速最低。,（三）声阻抗（Z） 各种回声图像主要由声阻抗差别造成。系密度与声速的乘积，单位为g/cm2.s。,（四）界面 两种声阻抗不同物体接触在一起时，形成一个界面。接触面大小称为界面尺寸。尺寸小于波长时名小界面，反之称为大界面。,三、人体组织对入射超声的作用,（一）散射 小界面对入射超声产生散射现象，使入射超声的部分能量向各个空间方向分散辐射。返回至声源的能量甚低。散射来自脏器内的细小结构，临床意义十分重要。,（二）反射 超声波入射到比自身波长大的大界面时，入射声波的较大部分能量被该界面阻挡而返回，这种现象称之为反射。,大界面对入射超声产生反射现象，使入射超声能量

5、的较大部分返回至声源。入射角与反射角相等。,（三）折射 组织、脏器声速不同，声束经过其大界面时，前进方向改变称为折射。 （四）绕射 又名衍射。声束绕过物体后，又以原来的方向偏斜传播。,（五）衰减 系声波轴向振动与介质之间摩擦致能量消耗的结果，它与超声探头频率及声波运行距离有关。在正常及病理情况下，组织的衰减会发生变化。,（六）多普勒效应 当一定频率的超声波由声源发射并在介质中传播时，如遇到与声源作相对运动的界面，则其反射的超声波频率随界面运动的情况而发生改变，称之为多普勒效应（Doppler effect）。,1842年，奥地利数学家及天文学家克约斯琴.约翰.多普勒发现，当星球与地球近向运动时

6、，光色向光谱的紫色端移位，表明光波频率增高；,向红色方向移位，表明光波频率降低。其差称为多普勒频移。这种物理学效应命名为多普勒效应。此亦适用于各种类型的波源和接受器之间的相对运动。,多普勒方程： fd =2V.cos fo c fd :多普勒频移；fo:发射频率；V:血流速度；:声束与血流夹角；c:超声波在介质中的传播速度。,实际应用中fo:即为换能器（探头）频率；c：超声波在人体软组织中的平均传播速度为1540m/s。,多普勒频移与声速成正比。为获得最大血流信号，应使声束与血流方向尽可能平行（角尽量小）。,四、人体组织的声学分型 （一）无反射型：液性组织（如：血液、尿液、心包积液、胸水、腹水

7、、胆汁、羊水等）。,（二）少反射型：基本均质的实质性组织（如：肝脏、肾脏、脾脏、心肌、瓣膜等）。,（三）多反射型：结构较复杂、致密，排列无一定规律的实质性组织（如：乳腺、心外膜、肾包膜、骨骼等）。,（四）全反射型：含气组织（如：肺、胃、肠等）。超声检查时使用偶合剂，就是为了防止探头与皮肤之间存在空气，影响探查。,五、超声诊断原理 高频脉冲发生器换能器（将电能转变为声能）组织界面（反射）换能器（将声能转变为电能）接受放大装置示波管显示系统（显示图像）。 换能器即为超声检查用的探头。,六、超声的生物效应 产生超声生物效应的主要物理机制有：热机制、机械机制、空化机制。当超声剂量（声强）超出规定，将造

8、成若干生物效应。,诊断用超声剂量（声强）的限定值，Ispta100mWcm2，一次超声照射时间 10-20分钟。,七、超声伪像,1.混响效应 声束扫查体内平滑大界面时，部分能量返回探头表面之后，又从探头的平滑面再次反射第二次进入体内。,为多次反射的一种。多见于膀胱前壁、胆囊底、大囊肿前壁，可被误诊为壁的增厚、分泌物或肿瘤等。,2.镜像效应 镜像效应亦可名为镜面折返虚像。声束遇到深部的平滑镜面时，反射回声如测及离镜面较接近的靶标后，按入射途径反射折回探头。,此时，在声像图上所显示者，为镜面深部与此靶标距离相等、形态相似的图像。镜像效应必须在大而光滑的界面产生，常见于横膈附近。一个实质性肿瘤或液性

9、占位可在横膈两侧同时显示，较横膈浅的一处为实影，深者为虚影或镜像。,3.声影 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。系声路中具有较强衰减体所造成。,高反射系数物体（如气体）、高吸收系数物体（如骨骼、结石、瘢痕）下方具有声影，二者兼具则声影更明显。,4. 高衰减结构 超声能量消耗甚多，其后方回声明显减弱，常见于肌腱、软骨、瘢痕之后，提高仪器“增益”仍可显示少量回声信号,5.后方回声增强 声束向深部传播时不断衰减，设计者为使图像显示均匀，加入了深度增益补偿（DGC）调节系统。后壁增强效应是指在常规调节的DGC系统下所发生的图像显示效应，,而不是

10、声能量在后壁被其他任何物理能量所增强的效应。此效应常出现在囊肿、脓肿及其他液区的后壁，但几乎不出现于血管后壁。有些小肿瘤如小肝癌、血管瘤后壁，亦可略见增强。,6. 旁瓣效应 旁瓣效应系指第1旁瓣成像重叠效应。声源所发射的声束具有一最大的主瓣，一般处于声源中心，其轴线与声源表面垂直，名主瓣。,主瓣周围有对称分布的数对小瓣，称旁瓣。旁瓣重叠于主瓣上，形成各种虚线或虚图。,7. 部分容积效应 病灶尺寸小于声束束宽，或虽然大于束宽，但部分处于声束内，则病灶回声与正常组织的回声重叠，产生部分容积效应。,多见于小型液性病灶。例如，小型肝囊肿因部分容积效应常可显示内部细小回声（系周围肝组织回声重叠效应）。,Thank you,