超声基础知识.doc2

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1、第一章、超声诊断物理基础第一节超声波的概念一、超声波的基本概念1、声波的性质超声波是指频率超过人耳听觉范围（20~20000HZ）的高频声波，即：频率>20000HZ的机械（振动）波。超声波不能在真空中传播，超声波的振态在固体中有纵波、横波、表面波、瑞利波、板波等多种振态，而在液体和气体中只有纵波振态，在超声诊断中主要应用超声纵波。2、诊断常用的超声频率范围2~10MHZ(1MHZ=106HZ)3、超声波属于声波范畴它具有声波的共同物理性质①方式------必须通过弹性介质进行传播在液体、气体和人体软组织中的传播方式为纵波(疏密波)具有反射、折射、衍射、散射特性,以及在不同介质中

2、(空气、水、软组织、骨骼)分别具有不同的声速和不同的衰减等②声速------在不同介质中，声速有很大差别：空气(20℃)344m/s,水（37℃）1524m/s,肝1570m/s,脂肪1476m/s,颅骨3360m/s人体软组织的声速平均为1540m/s,与水的声速相近。骨骼的声速最高相当于软组织平均声速的2倍以上二、基本物理量声学基本物理量波长、频率、声速及三者的关系λ=С/f声速：不同介质的声速空气(20℃)344m/s、水(37℃)1524m/s、肝脏血液1570m/s、脂肪组织1476m/s、颅骨3360m/s。人体软组织平均声速掌握1540m/s三、声场（一）超声场概

3、念超声场是指发射超声在介质中传播时其能量所达到的空间。超声场简称声场，又可称为声束。（二）声场特性1、①扫描声束的形状、大小（粗细）及声束本身的能量分布，随所用探头的形状、大小、阵元数及其排列、工作频率（超声波长）、有无聚焦以及聚焦的方式不同而有很大的不同②声束还受人体组织不同程度吸收衰减、反射、折射和散射等影响即超声与人体组之间相互作用的影响。2、声束由一个大的主瓣和一些小的旁瓣组成超声成像主要依靠探头发射高度指向性的主瓣并接收回声；旁瓣的方向总有偏差，容易产生伪像。3、声场可分为近场和远场两部分近场声束集中，呈圆柱形。其直径接近于探头直径（较粗）其长度取决于超声频率和探头的半

4、径公式如下：L=（2r•f）/c；L为近场长度；r为振动源半径；f为频率；c为声束近场虽呈规则的圆柱形，但实际上由于旁瓣的相互干扰作用，其横断面上的声能分布很不均匀，以致可以影响或严重影响诊断远场声束扩散，呈喇叭形。远场声束向周围空间扩散，其直径不断增加（更粗大），但其横断面上的能量分布比较均匀。声束向两侧扩散的角度称为扩散角（2Ө），向其一侧扩散的角度称为半扩散角(θ)。声束的扩散角愈小，指向性愈好。4、超声波指向性优劣的指标是近场长度和扩散角。超声频率愈高、波长愈短，则近场愈长、扩散角愈小，声束的指向性亦愈好。增加探头孔径（直径）也可改善声束的指向性，但是探头直径增加会降低横

5、向分辨力。因此，现代超声诊断装置普遍采用小巧的聚焦探头，以减少远场声束扩散25（三）声束聚焦与分辨力采用聚焦技术，可使聚焦区超声束变细，减少远场声束扩散，改善图像的横向和（或）侧向分辨1、聚焦的方法（1）固定式声透镜聚焦---将声透镜贴附在探头表面。常用于线阵探头、凸阵探头，以提高其横向分辨力。此法远场仍然散焦（2）电子相控阵聚焦①、利用延迟发射使声束偏转，实现线阵、凸阵等多阵元探头的发射聚焦或多点聚焦，用以提高侧向分辨力②、在长轴方向对整条声束的回声途径上自动、不断地进行全程接收聚焦，亦称动态聚焦③、利用环阵探头进行环阵相控聚焦，改善横向、侧向分辨力④、其他聚焦新技术，如二维多

6、阵元探头，弥补现有聚焦技术的不足2、聚焦声束与非聚焦声束的比较①、聚焦区声束明显变细，横向和侧向分辨力可望大大改善②近场区（旁瓣区）声能分布不均匀现象依然存在③、远场区的非聚焦部分散焦现象依然存在，某些单阵元探头或质量低劣的探头或许更为严重④、聚焦声束的形状和大小总体来说仍较奇特。与纤细的X线束相比。尚有较大的差别第二节、超声一物理特性※一、束射特性（方向性）超声成束发射，复合几何光学定律（如反射、折射、聚焦、散焦）。束射特性和方向性是诊断用超声首要的物理特性入射波垂直于声阻抗不同的界面能够得到最佳的超声反射声波反射时，经过密度和射速不同的两种介质构成的大界面，会发生反射和折射，

7、包括回声反射。界面回声反射的能量是由声强反射系数（R1）决定：1、大界面与界面反射(1)声波发射时，当遇密度和声速不同的两种介质构成的大界面时，会发生反射和折射（透射）包括回声反射（2）界面的回声反射的角度依赖性：大界面是指长度大于声束波长的界面①入射声束垂直于大界面时回声反射强②入射声束与大界面倾斜时，回声反射减弱甚至消失假设垂直时回声反射强度为100%，倾斜6º（入射角θ）时，回声强度降低至10%；倾斜12º时，降至1%。如果倾斜角度≥20º，则几乎检测不到回声反射，也称回声