医药卫生]00-10-超声概论知识讲解.ppt

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1、医药卫生医药卫生00-10-00-10-超声概超声概论论 Generality ofGenerality ofultrasound medicineultrasound medicine超声医学概论2一、超声波的定义3 一、超声波的定义振源 介质 感受器4声音可分三种：频率每秒在16-20000次(Hz)的机械振动，人耳可以闻及，此为可听声(sound)。频率在16 Hz 以下的机械振动，不为人耳闻及者，称次声(subsound)。一、超声波的定义5 声源高速振动，其频率在 20000次(Hz)以上，超过人类的听觉阈值，不能被人耳感受的的机械振动，此种高频机械震荡，称为超声波(ultrasou

2、nd)。一、超声波的定义67二、超声与压电晶体8 二、超声与压电晶体 当在石英等晶体上施加压力时，晶体表面上即出现异名电荷。这种物理现象称压电效应(piezoelectric effect)。A B C9 反之，如将此晶体置于交变电场时，则可发现晶体厚度有所改变，出现强烈的压缩或扩张。这种物理现象称逆压电效应 A B C 二、超声与压电晶体1011三、超声波的发射与接收12 利用逆压电效应，诊断超声仪将高频交流电压信号加在压电晶体上，使晶体片推动周围介质使之振动，形成疏密波，产生1-15MHz之超声波。三、超声波的发射与接收(一)超声发射(transmit)13当超声遇有声阻不同之界面而发生的

3、反射返回后，作用于压电晶体,使晶体两侧产生异名电荷，经仪器接收放大后，在示波屏上形成代表界面反射强弱的光点与波幅。三、超声波的发射与接收(二)超声接收(receive)141516四、有关声波的几个物理量17 单位时间内声波在介质中传播的距离称声速。其传播速度在气体中较小,360 m/s左右；在液体和人体软组织中较大，1500 m/s 左右；在固体中最大，约为4500 m/s 左右。(一)声速(velocity of sound,c)四、有关声波的几个物理量18 频率为单位时间内发射源振动的次数，亦即超声波通过介质中某点的疏密波的数目。(二)频率(frequency,f)四、有关声波的几个物理

4、量19超声发射频率：成人检查一般用2.25-3.5 MHz婴幼儿用 5 MHz腔内超声用 3.75-7 MHz皮肤与表浅器官超声频率为7-10 MHz冠脉内超声的频率可达 20-30 MHz四、有关声波的几个物理量20(三)波长(wavelength,)指声波在传播过程中一个完整周期内所通过的距离。四、有关声波的几个物理量21波长四、有关声波的几个物理量22波长、声速与频率之间有密切的关系，可用公式表示：声速(c)波长()-频率(f)四、有关声波的几个物理量2324五、超声波的物理性能25 五、超声波的物理性能(一)方向性(指向性 direction)26(二)反射(reflection)与

5、透射(transmission)五、超声波的物理性能27超声在传播中，经过两种不同介质的界面时，一部分能量由界面处返回第一介质，此即反射 (reflection)。另一部分能量穿过界面，进入第二介质，此即透射(transmission)。五、超声波的物理性能28反射与透射之总值不变，二者之和与入射总能量相等，但反射之多少则随界面前后介质的声阻 (acoustic impedance)差异而有所不同。设：Z为声阻，为密度，c为声速 则：声阻(Z)密度()X 声速(c)五、超声波的物理性能29X 五、超声波的物理性能30 反射系数之大小决定在界面处两介质声阻之差。设 Z1为第一介质之声阻，Z2为第

6、二介质之声阻。以式表之：Z1-Z2 声强反射系数 R1=(-)2 Z1+Z2 五、超声波的物理性能31 大界面与界面反射 大界面指长度大于声束波长的界面，入射声束垂直于大界面时，回声反射强入射声束与大界面倾斜时，回声反射减弱甚至消失。五、超声波的物理性能32 小界面与后散射 小界面指长度小于声束波长的界面，声束遇红细胞时产生微弱的散射波，散射波向四面八方分散能量，只有朝向探头方向的散射（后散射，又称背向散射）才能被仪器检测到。五、超声波的物理性能33(三)吸收与衰减 (absorption&attenuation)当声波穿过介质时，由于“内摩擦”或所谓 “粘滞性”，使声能被吸收、散射而逐渐减弱

7、，声波的振幅随之减低，此即衰减。五、超声波的物理性能34 吸收与衰减的多少和超声的频率、介质的粘滞性、导热性、温度及传播的距离等因素有密切关系。五、超声波的物理性能35频率低者穿透性好，透入较深，但分辨力较低频率高者穿透性差，透入较浅，但分辨力较高36声能随着透入距离增加而减弱37 五、超声波的物理性能380.18 五、超声波的物理性能39组织、体液中蛋白成分尤其胶原蛋白成分愈高，钙质成分愈多，衰减愈显著；反之，组织、器官之中水分含量愈多，衰减愈少。五、超声波的物理性能40 衰减程度的一般规律是：骨(或钙化区)软骨 肌腱 肝、肾组织 脂肪 血液 尿液与胆汁。五、超声波的物理性能41(四)分辨力

8、(Resolution)分辨力是指超声检查时能在荧光屏上被分别显示为两点的最小间距。依方向不同可分为纵深分辨力与横向分辨力 (depth resolution and lateralresolution)。五、超声波的物理性能42纵深分辨力是指声束通过介质中能被显示为前后两点的最小间距，高低与发射脉冲宽度 (即持续时间)有关 五、超声波的物理性能43脉冲重复频率相同，发射频率高者，脉冲窄分辨力高；频率低着，脉冲宽，分辨力低 五、超声波的物理性能44 当发射脉冲(持续时间)较宽，超过两点的间距两倍时，由于第一点与第二点回波相重叠，故在荧光屏上相混成一长形光点。五、超声波的物理性能45 只有当脉冲

9、宽度小于两点的间距时，两点回波之间有一间隔，才能在示波屏上形成两个独立的光点。五、超声波的物理性能46 脉冲宽度大时纵深分辨力低；脉冲宽度小时纵深分辨力高。又因频率高者脉冲较窄，频率低者脉冲较宽，故频率高低间接影响纵深分辨力。现用2MHz者，其分辨力可达1mm左右。五、超声波的物理性能47横向分辨力乃指与声束相垂直之界面上，能在荧光屏上被分别显示之左右两点的距离 五、超声波的物理性能48 横向分辨力大小与声束宽窄有密切关系。当声束直径小于左右两点间的距离时，此两点即可分别显示；而大于左右两点间的距离时，则两个物体合二为一，横向分辨力差，线条变粗，图像模糊，常可导致误诊。五、超声波的物理性能49

10、探头频率越低，分辨力越低探头频率越高，分辨力越高50 除纵深和横向分辨力外，实际上还有厚度分辨力。因为声束呈柱状，Y 轴指图像上的左右方向，另在 Z 轴前后位上即图像的厚度也影响其分辨力，故 Z轴上声束粗者分辨力低，声束细者分辨力高。五、超声波的物理性能51 此外超声检查时尚需注意时间的分辨力问题。在M型曲线上时间分辨力高低，决定于脉冲发射的频率；在二维超声图像上时间分辨力高低，决定于图像的帧数。五、超声波的物理性能52(五)多普勒效应(Doppler effect)由于发射超声的声源或反射体之间的相对运动，使反射回来声波频率和发射声波频率之间出现差异(频移)，这种现象即多普勒效应。五、超声波

11、的物理性能53 五、超声波的物理性能5455六、超声的生物学效应56 超声在生物组织内传播过程中，推动介质分子微粒发生高频机械振荡，此即由于超声的能量传递或超声的功率作用，使电能(电功率)转变为声能(声功率)。六、超声的生物学效应57声功率(acoustic power):单位时间内从超声探头内发出的 功率(W)声强(intensity):单位面积上的电功率(W/cm2或 mW/cm2)六、超声的生物学效应58 超声生物学效应及其产生机制：1、由于组织的黏滞吸收效应使部分 声能转为热能 2、空化效应3、使细胞、染色体畸变，器官受损4、高强聚焦超声对生物组织的破坏 六、超声的生物学效应59 诊断

12、用超声的安全性和应用原则：1、目前使用的超声成像装置的声功率 甚小，一般不产生有害的热效应2、某些 Doppler 装置在无血流灌注的 实验条件下可能引起有一定影响的 生物学效应 六、超声的生物学效应60 诊断用超声的安全性和应用原则：3、尽可能采用最低的输出功率，缩短 扫描时间，对眼球和胎儿的检查尤 应注意4、妊娠早期一般不宜进行超声检查，彩色多普勒更应视为禁忌 六、超声的生物学效应61ISPPA：空间峰值时间平均声强空间峰值时间平均声强ISPTA：空间峰值脉冲平均声强空间峰值脉冲平均声强IM：最大声强最大声强 六、超声的生物学效应6263七、人体组织的声学类型64 七、人体组织声学类型由于

13、各个组织的密度和声速有所不同，其声阻值也有差异。超声通过声阻有差异的界面时，将发生反射。根据反射多少，可将人体组织分为四型：(一)无反射型、(二)少反射型、(三)多反射型、(四)全反射型。65-组织器官组织器官 密度密度(g/cm3)声速声速(m/s)声阻抗声阻抗(105g/mm2s)-生理盐水生理盐水 1.002 1534 1.537 血液血液 1.055 1570 1.656 体液体液 0.9973 1495 1.492 大脑大脑 1.038 1540 1.599 肝肝 1.050 1570 1.648 肌肉肌肉(均值均值)1.074 1568 1.684 软组织软组织(均值均值)1.01

14、6 1500 1.590 脂肪脂肪 0.955 1476 1.410 骨骼骨骼 1.800 3380 6.084 肺和肠腔肺和肠腔 0.00129 332 0.000428 内的气体内的气体-人体组织密度、声速及声阻抗数值表人体组织密度、声速及声阻抗数值表 七、人体组织声学类型66(一)无反射型液体内无声阻明显差异之界面，如假设有一界面，因其前后声阻值相似，其反射系数为0或接近于0，超声通过相应区域时无何反射。此乃液体的特点，故称无回声区或液性暗区。七、人体组织声学类型67686970(二)少反射型超声经过结构比较均匀的实质组织如肝脏、脾脏、甲状腺、睾丸等器官和组织时，在相应区域即或有些界面，

15、但声阻差较小，回声较少，此即少反射型或称低回声区。七、人体组织声学类型71727374757677(三)多反射型 超声经过结构杂乱的实质组织如乳腺时，因结构复杂，界面甚多，其前后声阻差大，故反射较多且强，光点更为密集，回声强度亦大，此称多反射型或谓高回声区。七、人体组织声学类型78 七、人体组织声学类型798081828384 七、人体组织声学类型85(四)全反射型在软组织与含气组织(如肺、肠腔)交界处，界面前后声阻相差3000多倍，反射系数达 99.9，接近于全部反射，故不能透入第二介质，使界面后的组织结构则无法显示，故称全反射型。七、人体组织声学类型86 七、人体组织声学类型87 七、人体组织声学类型888990 tHanK you Very mucHtHanK you Very mucH！Union Hospital,Union Hospital,Wuhan,ChinaWuhan,China91结束结束