5第五章 超声波 超声诊断仪的物理原理.ppt

超声诊断仪物理原理，第五章，回归教学要求：1 .重点把握声强和声强水平，等响曲线，多普勒效应的意义2 .超声在介质中理解传播和衰减吸收规律3 .响度和响度水平，声和超声的基本性质和数学公式， 了解超声波的发生和超声场的基本特征4 .声压、声阻、听力曲线、超声成像原理和超声诊断装置、5.1声波、5.2超声波的基本性质和数学表现、5.3超声波在介质中的传播规律、5.4超声波在介质中的衰减规律、补充：超声诊断装置的常用名词解释和探针知识介绍， 5.5超声的发生和声场基本特征，5.6超声诊断仪的物理原理，5.1声波5.1.1声波的基本性质，二次声波，地震海啸的爆发，声波，超声波，超声波，语音乐的自然界，鼠耳蝠，分子热振动，声波的传播速度与介质的性质有关，与介质的温度有关。 在(m/s )、5.1.2声级的听觉区域的音量级、声波频率范围内，能够引起听觉的最小刺激量、被称为听觉阈值的人耳能够接受的最大的大声刺激量称为疼痛阈值，(1)听觉区域(anditoryregion )、(2)声音高级(inter ) (3)声音高水平(loudness )，人耳主观感受到的声音高水平称为响度、响度水平，1000Hz纯音的响度水平与其声音高水平数值相等，响度水平单位为：方，1890年，从新西兰到英国1948年初，荷兰货船通过马六甲海峡时，暴风雨过后，全体水手漂亮死亡的惨案引起科学家们的关注，其中许多人对船员遇难原因进行了长期研究。 经过反复调查，发现造成这样惨案的“犯人”是人们不太熟悉的次要声音声波。 人体内脏固有频率与下一频率相似(0.0001-20赫兹)。 外来的下一个频率和内脏的振动频率相似或者相同的话，会引起人体内脏的“共振”，使人产生上述的眩晕、焦躁、耳鸣、恶心等一系列症状。5.2超声波的基本性质和数学表现，声速式同样地在固体中传播的超声波的速度为5.2.2超声波的速度，1 .纵波细棒中的声速，2 .管状流体中的纵波的速度，管状流体中的纵波的速度式为5.3超声波在介质中传播的规律，超声波在界面发生反射和折射的条件为： (1)介质声学特性阻抗在界面突变或者不连续 (2)界面的线度远大于声波的波长和光束截面积的直径， 声影.由于障碍物的线度大，超声波无法完全绕过障碍物，因此障碍物后面存在声波无法到达的空间，被称为声影.声影在超声波图像上是暗色的，是无法检测的死角. (1)在散射物体线度d的情况下，散射不明显，主要是反射；(2)在d的情况下，散射显着，散射场的强度均匀分布，如果散射声的强度与1/4成比例；(d)，则散射场的强度分布复杂，关于散射物体的阻抗、几何尺寸，表现一定的角度分布。 根据上述公式得到了：5.4超声波介质中的衰减规律，5.4.1超声波介质中的衰减特征是声波衰减的主要原因如下： (1)扩散衰减是声波在空间传输中的能量分布变化引起的衰减；(2)散射衰减是声波与许多散射中心多次相互作用的过程中，作用的一部分(3)吸收衰减的本质是声能转化为其他形式的能量，包括人能和其他形式的机械能等。 吸收的机理是介质的粘性产生的粘性吸收； 以热相互作用为特征的热传导和热辐射吸收缓和吸收是指介质吸收声能后分子势增加，经过一段时间后以声波的形式向外发射的过程中，吸收与声波的频率关系较大，介质的性质也影响声波的吸收，5.4.4超声波与物质的相互作用，1 .热作用机制、 被组织吸收的超声波作用于分子可导致两个基本结果： (1)分子振动和旋转能的逆转性增加，介质温度上升，分子结构永久变化，(3)超声空化作用，声空化可以定义为气体和水蒸气填充的空洞在超声场中振动的各种现象。 2、机械作用、超声波在人体中传播时的振动和压力直接影响细胞和组织结构。 5.5超声波的产生和声场的基本特征、超声波探头、5.6超声波诊断装置的物理原理、超声波诊断图像的基本原理以三个物理假设为前提： (1)声波束在介质中直线传播；(2)在各种介质中声速均匀一致；(3)在各种介质中介质的吸收系数均匀， 脉冲回波成像系统主要分为三部分： (1)换能器(2)信号处理单元(3)显示和记录单元、超声成像原理和超声成像器、medisonoace9900、medisonoace8000、超声模式、分类： a模式b模式m模式d 显示垂直偏转的图表。 横轴表示回波强弱的纵轴是回波时间(距离)，一维、2、b型超声波是明亮的模式。 那个图像是由亮度不同的点构成的直线。 点的亮度表示接收回波的振幅。 连续扫描连续更新二维横截面图像，这是实时b模式。 二维、三维、m型超声波、m模式中的m表示运动，m模式以b模式图像显示光标，以时间为轴的波形图表示运动状态。 m模式通常用于检测心脏和胎儿的心率。 纵轴表示超声波扫描的传播时间，回波表示被测定结构的深度。 横轴应用光斑慢扫描时间、m型原理示意图、4、d型超声波、多普勒效应原理，探针与反射体之间存在相对运动时回波频率发生变化，称为频移。 移频的变化可以用检波器测量多普勒信号音和图表，并用频谱来表示。多普勒(Doppler )主要用于检测心脏、血管内血液的流动、流速及流量。 有以下两种类型。 -频谱上升彩色多普勒、5、CDFI (彩色超声波诊断)使用自相关技术取得血流差信息，进行伪彩色编码并重叠在二维图像上。 红-黄色是相对探测器的血流蓝-绿以远离探测器的血流、肾脏、心脏、30周胎儿的脸、Iamangry、唇裂胎儿、唇裂胎儿、胎儿的手指为主要名词来说明，超声波装置的硬件构成主要有哪些部分？主体探针显示器、图像、1、全数字化、前端数字化-全数字化后端数字化-部分数字化、2、动态范围、设备接收回波信号振幅的变化范围。 动态范围越大，所显示的图像的层次越丰富。 过大会使图像模糊，过小会使图像粗糙。 单位是分贝(dB )，分辨率是指两个邻近物体的识别能力，即图像的区分。 3、分辨率(1)、3、分辨率(2)、纵向分辨率：在声波束的轴线方向上，相邻回波图像的分辨率可以用两个回波点之间的最小分辨率表示，其值越小纵向分辨率越高，主要与超声波辐射频率相关，频率越高纵向分辨率越高。 横向分辨率：在垂直于波束轴线的平面上，相邻回波图像的分辨率可以表示为该平面上两个回波点之间的最小辩论距离，其值越小，横向分辨率越高，主要与波束直径相关的波束越细，横向分辨率越高。 灰度(对比度)分辨率：识别两个类似密度物体的能力。 几何分辨率高-指灰度分辨率差、3、分辨率(3)、深度探测、设备发射的超声波束透过而能够显示图像的被测定介质的深度。 为了增加装置的检测深度，可以降低操作频率或增加传输功率。 以不同亮度的像素来显示灰度级和回波信号，所述灰度级将黑白之间的灰度级等分为16、32、64、128或者256级。 仪表的灰度越高，回波图的灰度感越强，图像的鲜明度越高。 另外，所谓图像帧率，是指机器能够每秒拍摄的帧数，在帧率的上升或使画质降低的时间增益控制(TGC )，超声波强度随着探测深度的增加而变弱，不同深度的发射回波的强弱不同。 TGC通过对不同深度的回波提供不同的增益补偿，也被称为敏感度时间控制(STC )。 此外，后处理、对灰度分布不均匀的图像进行灰度补正或灰度变换、帧相关性、帧相关性处理指的是使图像帧和帧之间的对应像素的灰度平滑化的处理，可以得到降低噪声、使图像平坦化的效果，增强边缘，其目的是增强图像场景的轮廓，实现图像的视觉化底盘发射动态聚焦一般是逐步的动态电子聚焦，虽然探针深度波束整体有良好的收敛性，但逐步的动态电子聚焦的缺点是大幅度降低图像的帧速率。接收可变口径，采用动态电子聚焦，声束在近场增大，近场分辨率下降，采用可变口径接收，从浅深逐渐扩大有效口径，远、中、近场均保证了良好的横向分辨率。探针的种类和功能，一、按扫描方式分为1、机械扫描式：复合式摆动式旋转式2、电子扫描式：线阵形阵形型相位控制阵形3、复合扫描式：环形、二、 根据用途不同，腹部检查探头2.53.5MHZ心脏检查探头25MHZ浅表组织检查510MHZ其他特殊用途：心脏食道探头术中探头穿刺探头腔内探头血管探头超声波常用用语(1)，透过：声波从通过界面的介质向其他介质散射：声波向多个不同的方向反射， 折射、反射频率散射：声速随频率衰减：在介质中传播时声能减少旁瓣：在合成声场中，在主方向或目标方向以外发生的声束、超声波常用术语(2)、近场：声源附近， 声压与质点速度不同的声场远方：声源远方声压与质点速度相同的声场音窗：具有良好的透音性能的介质，例如囊回声(ECHO ) :从被检体发射而返回的超声波形成图像的原始信息深度(Depth):18-24cm、超声波常用术语(3)、多普勒效果(Doppler ) :声源与观测对象之间的声音的传播脉冲波(PW ) :间歇发送调制脉冲的方式。 有深度定位能力。 连续波(CW ) :连续收发多普勒效应信号，测速范围广，但无深度分辨率。 超声波常用术语(4)、探针(Probe ) :超声波诊断装置包括收发信号的换能器和附件。 线性：晶片以直线排列，直线扫描，获得方形图像。 相控阵列(Phased ) :连接晶片和延迟元件，改变相位差异，使光束偏转，进行扇形扫描。 凸排列(Convex ) :晶片排列成凸圆弧状，依次收发超声波。 超声波常用术语(5)，动态聚焦：用于通过延迟变化使焦距和焦平面连续变化，提高横向分辨率的动态范围：允许回波信号的振幅变化的范围，分贝(dB )可变口径：随着距离的增加，使接收回波的晶片的数量(口径的大小)阶段性增加用于改进近场分辨率的扫描束：由构成每个图像的行数、帧数、最大检测深度、声束限定，包括超声常用术语(6)、分辨率：比较和空间分辨率，后者包括