超声物理基础上岗考试辅导j[1]_ppt课件

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式* 1CDFI上岗考试辅导超声物理基础n 双城市人民医院住院二部超声科n 任传江目录n 超声物理基础n 超声成像原理n 频谱及彩色多普勒n 超声诊断仪器n 几项新技术的临床应用一、超声物理基础什么是超声波？n 超声波是声源振动的频率大于 20000Hz的机械波。临床常用的超声频率在210MHz 之间。目前腹部及心脏检查所用的频率范围在 2.55MHz 之间，小器官、眼科检查所用的频率范围在 510MHz之间，皮肤及血管内检查所用的频率范围在 1030MHz 之间，生物显微镜成像所用的频率范围在 40100MHz 之间。 超声波是如何发生的？n 超声的发生是利用换能器 逆压电效应 的原理，而超声的接收是利用正压电效应的原理。超声诊断仪的探头里安装着具有压电效应性质的晶体片（换能器），由主机发生高频交电场，电场方向与晶体压电轴方法一致，压电晶片沿一定方向发生压缩和拉伸，这种现象为逆压电交应；当有回声时，作用于晶体片上，则晶体片产生电荷，这种现象为正压电效应。超声波的传播特性n 传播超声波的媒介物质叫做介质；n 超声波是机械波，属于声波范畴，具有声波的共同物理性质；n 超声波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、衍射和散射特性，在不同的介质中（空气、水、软组织、骨骼）分别具有不同的声速和不同的衰减等。n 在真空中不存在超声波。声速n 声速与超声波的频率 ( f ) 无关。n 声速与人体组织的弹性（）、密度（ ）、声阻抗（）有关。n 利用超声方法进行测距，是假定所有人体组织的声速相同，因此声速与人体组织测距的精度有关。由于超声测距是按 1540m/s平均速度设置电子尺的，人体组织中声速总体差异约为 5%，因而测距的误差也是 5%左右。测量肝、胆、脾、胰误差很小 ，测量脂肪组织大于真实值 ，测量胎儿股骨长径时小于真实值 ，测量颅骨钙化病灶测值偏小。声阻抗n 声阻抗（ Z）等于介质的密度（ P）和声速（ C）的乘积，声 Z=PC, 当 P的单位是 g/cm3 时，声阻抗的单位是瑞利。n 声阻抗：阻抗声波传播的能力，具有类似于电阻抗的性能。n 超声成像正是通过人体组织声阻抗的不同来诊断病变的。由于正常肝组织与肝占位病灶组织密度不同，超声回声发生了改变，从而可以诊断出病变。人体正常组织的声阻抗 组织器官 密 度 g/cm3 声速 m/s 声阻抗（ 10 5 瑞利）大 脑 1.038 1540 1.588脂 肪 0.955 1476 1.410软 组 织 1.016 1500 1.590肌 肉 1.074 1568 1.648肝 脏 1.050 1570 1.648颅 骨 1.658 3360 5.570胎 体 1.023 1505 1.579羊 水 1.013 1474 1.463血 液 1.055 1570 1.656眼晶体 1.136 1650 1.874肺及肠腔气体 0.00129 332 0.000428超声的反射超声波传播过程中，当遇到两种声阻抗 不同的 界面 时，改变声波传播的方向，形成反射。界面n 两种声阻抗相交接的部位构成界面；n 反射是在界面上进行；垂直入射时，反射效果最佳；n 人体组织内引起超声波反射的条件是人体组织的声阻抗存在差异。阻抗差别越大，反射越强；n 引起反射的最小阻抗差异为千分之一。n 在超声检查部位涂上超声耦合剂是为了使探头与检查部位声阻抗匹配良好 。X1 X2声场n 定义：发射超声在介质中传播时其能量所达到的空间，也可称为超声场或声束。声场特性n 扫描声束的形状、大小（粗细）及声束本身的能量分布是特殊的，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差异。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，即超声与人体组织间相互作用的影响。声场特性n 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反射；旁瓣的方向总有偏差，容易产生伪像。n 声场可分为近场和远场两部分。近场声束集中，呈圆柱形。远场声束扩散，呈喇叭形。n 超声波指向性优劣的指标是近场长度和扩散角。超声频率越高，波长越短，则近场越长，扩散角越小，声束的指向性越好。声束聚焦与分辨率n 聚焦方法n固定式声透镜聚焦n电子聚焦n环阵聚焦n相控阵聚焦n其它聚焦新技术n 聚焦区声束明显变细，横向和侧向分辨率可望大大改善。超声的束射特性（方向性）n 超声成束发射，类似光线，符合几何光学定律。束射特性或方向性是诊断用超声首要的物理特性。n 大界面与界面反射n 界面回声反射的角度依赖性：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。n 小界面与后散射（背向散射）超声的衰减n 超声波在介质中传播时，随着距离增加，声能将随之减弱，这就是衰减。n 引起衰减的原因有：声能转换成热能被“ 吸收 ” ，声束在传播中逐渐发散开，以及能量的反射和散射。但超声波被运动目标点产生频移不会造成声衰减。n 在诊断中使用 STC或 TGC就是为了补偿声能的衰减。超声的散射n 超声波在传播中遇到粗糙面或极小的障碍物时，将有一部分能量被散射。n 红细胞的直径比超声波要小得多，红细胞是一种散射体，其背向散射信息是研究、分析红细胞运动规律的有用信息，声束内红细胞数量越多，背向散射强度就越大 。超声的分辨力n 分辨力是超声在人体软组织中传播时，在显示器上能够区分声束中两个细小目标的能力或最小距离。n 超声的分辨力受多种因素的影响。包括：超声波的频率、脉冲宽度、声束宽度（聚焦）、声场远近和能量分布、探头类型和仪器性能等。n 空间分辨力主要与声束特性有关。多普勒频移n 多普勒效应： 1842年奥地利物理学家Christain Doppler在研究行星与观察者之间相对运动，使观察的星光频率发生改变而引起色彩变化时首先发现并命名。n 多普勒公式： fd=fR-f0=(2Vcos /c)f 0，为fd多普勒频移， f0为入射频率， fR为反射频率， V为反射物体运动速度， c为声速， 为运动方向与入射波间的夹角。n 多普勒频移属于可听声波范畴。超声诊断图像基础n 超声成像的回声来源：是超声波的背向散射及反射。n 采用频谱技术研究血流运动规律，其信号是来自：红细胞背向散射信号。n 衰减对成像的影响主要表现在后方的回声上。骨组织、钙化或结石，形成很强的回声反射，其后方留有 “ 声影 ” 。超声的生物学效应n 超声能量的物理参数n 声功率：单位时间内从超声探头发出的声功n 声强：单位面积上的声功率n ISPTA：空间峰值时间平均声强n ISPPA：空间峰值脉冲平均声强n 超声生物学效应n 热效应n 空化作用超声诊断的安全因素n 超声剂量（声强）的限定值 Ispta100mW/cm2（ Ispta空间峰值时间平均声强）n 超声诊断妊娠应注意安全 ，应尽量选择低输出声强，缩短对同一位置的检查时间，选用脉冲式发射超声波，减少妊娠期内的超声检查次数，不可采用阴道探头探查胎儿脐血流。n 从安全角度考虑，通过增加超声波发射输出强度来提高多普勒检测灵敏度是不可取的。 二、超声成像原理1、 A型诊断法n Amplitude，幅度调制式n 简单，一维扫描线n 显示反射界面n A型扫描成像不是通常意义上的超声成像2、 B型诊断法n Brightness，辉度调制式n 多条扫描线n 动态图像n 显示切面图像n 回波信号强度决定图像象素的亮度B型显像的几个基本概念n 象素（ pixel）回声的基本单位（回声点）n 灰度（ gray）从最亮到最暗的象素变化过程白 -较白 -灰