超声成像原理解析ppt课件.ppt

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1、第十章超声成像原理10.1引言超声波（Ultrasound）的物理特点超声波是机械波：振动源和传播介质。超声波的振动频率在20KHz以上，超过人类的听觉上限（20Hz～20KHz）。超声波波长短、方向性强、能量大。超声波与光波相比，频率和传播形式不同。210.1引言超声波可以在人体组织内传播，对人体无损伤、无痛苦。超声设备价格低廉，易于推广。超声波扫描成像能实时提供影像。超声波对人体软组织的探测和对心血管脏器的血流动力学观察有独到之处。超声波成像的特点在医学超声影像技术中，使用的频率一般在1～5MHz之间。对于较薄的组织，比如眼球，可以使用20MHz的频率。310.1引言根据声阻抗的

2、不同，人体组织可以分为三大类：1）低声阻的气体或充气组织，如肺部组织；2）中等声阻的液体和软组织，如肌肉；3）高声阻的矿物组织，如骨骼。三类组织声阻抗相差甚大，彼此不能传播声波。超声检测适用于第二类组织。在这类组织中，声阻抗相差不大，声速大致相等，又可以利用不同组织之间的声阻抗造成的声波反射、散射来识别不同软组织与器官的形态和性质。4介质密度(g/cm3)超声纵波速度(m/s)特征阻抗(105R*)测试频率(MHz)空气0.0012933320.0004292.9水0.993415231.5132.9血液1.05515701.6561.0软组织1.01615001.5241.0肌肉1

3、.07415681.6841.0骨1.65838605.5711.0脂肪0.95514761.4101.0肝1.05015701.6481.0人体组织的声阻与衰减系数10.1引言510.1引言超声波成像的发展超声波成像研究起源于二十世纪四十年代。1942年奥地利的K.T.Dussik使用A型超声装置，用穿透法探测颅脑。1952年，美国的D.H.Howry和Bliss开始使用B超检测人体。1954年，瑞典人用M型超声检查心脏。1956年，日本人首先将多普勒效应原理应用于超声诊断。1959年，研制出脉冲多普勒超声。1975年，美国的Greenleaf开始用计算机处理超声图像。1983年，

4、日本Aloka公司首先研制成功彩色血流图（CFM）。610.2超声波的物理属性超声波的传播特性固体中，纵波、横波均可。气体、液体中为纵波。根据机械振动方向与波的传播方向，可以分成两种波动方式：方向一致为纵波，互相垂直为横波。波型转换超声波在介质中传播时，由于传播条件的改变，会产生波型转换。垂直声束不发生波型转换。超声波的波型转换具有临床意义。例如：超声波通过脑软组织打在颅骨上时，会转换成一部分横波，产生伪影。7在超声诊断中使用的脉冲波，一般为阻尼衰减振荡波。连续波与脉冲波按照发射方式，超声波可以分为连续波与脉冲波。在超声诊断中使用的连续波，一般为正弦等幅波，超声频率与振幅都稳定不变。

5、10.2超声波的物理属性脉冲波的特征量：间歇期＋脉冲宽度＝重复周期脉冲宽度：脉冲持续时间，通常在1.5～5微秒之间。810.2超声波的物理属性平均功率：单位时间内输出的功率。间歇期：相邻脉冲之间的间歇时间。占空因子：脉冲周期中脉冲宽度与间歇期之比。峰值功率：脉冲发射期间的最大输出功率。脉冲重复周期：指两个相邻脉冲前沿的相隔时间。脉冲重复频率：每秒内脉冲重复出现次数。910.2超声波的物理属性声阻抗：声压与声振动速度之比。声压与振动速度同相时，Z=pc。单位是瑞利。超声波的描述参量声压：压强瞬时值与无声传播时压强值之差，单位为帕斯卡（N/m2）。声强：声波在单位时间内通过单位横截面积的

6、周期平均能量。在声学介质中，只要声阻抗相同，则可以认为它们是声学的同种均匀介质，不存在界面。1010.2超声波的物理属性超声波在界面发生反射或折射的条件是：反射与透射（折射）介质的声阻抗在界面处发生突变。界面的线度远大于声波波长及声束直径。界面超声波的反射与折射声压反射系数反射声压与入射声压之比声压连续方程：1110.2超声波的物理属性法向速度连续方程垂直入射时：1210.2超声波的物理属性由界面声压连续和法向速度连续条件垂直入射时声压透射系数透射声压与入射声压之比1310.2超声波的物理属性衍射与散射超声波绕过障碍物的边缘传播叫做衍射（也叫绕射），衍射与障碍物的线度有关。如果介质中

7、存在许多悬浮粒子，会使部分声能偏离原来的方向，形成散射现象。根据散射物体线度与超声波长的关系，可以有不同的散射效果。衍射散射1410.2超声波的物理属性声通量反射系数：声通量透射系数：声传播能量守恒为了测量超声波能量的变化，一般采用声通量来描述。声通量＝声强×面积1510.2超声波的物理属性声束通过介质薄层是临床超声检测经常会遇到的情况，分别有以下几种可能：d声束通过介质薄层①当Z2比Z1和Z3小得多时，声束不能透过。②当薄层厚度远小于λ2，或者d=λ2/