超声波具有较强的穿透性

1、超声诊疗物理基础医学影像系 陈益红第1页定义：频率超出人耳听觉范围（202万Hz）高频声波，即f0 Hz机械波。性质：含有声波物理特征： 必须经过弹性介质传输 碰到界面有反射、折射、衍射和散射 在不一样介质中（空气、水、软组织、骨骼）分别含有不一样声速和衰减临床上惯用诊疗频率： 210MHz 一、超声波概念第2页频率( f): 声波每秒振动次数，Hz。波长(): 声波在一个振动周期内所经过距离，mm声速(C): 声波在介质中每秒传输距离，m/s二、超声波基本物理参数=f C（m/s）人体软组织声速平均为1540m/s第3页C=f入，所以：在同一介质中声速基本相同，波长与频率成反比, f越大，入

2、越小。不一样介质中声速不一样： 固体纤维组织软组织体液气体 f与分辨病灶能力相关。 频率与分辨率、穿透性关系：频率越高，分辨力约好（分辨率越高），穿透性越低；反之亦然。二、超声基本物理参数第4页 声阻抗 指向性 反射、折射、散射和绕射 吸收与衰减 分辨力与穿透力 6.多普勒效应三、超声传输物理特征第5页声阻抗定义为介质密度(P)与声速(C)乘积，用Z表示：Z=PC能够了解为声波在介质中传输时所受阻力。固体液体气体1、声阻抗第6页 近场远场DD声源直径 扩散角频率高，波长短，呈直线传输2.超声波指向性1.声束：由一个大主瓣和一些小旁瓣组成。超声成像主要依靠主瓣接收回声（指向性高）旁瓣方向有偏差(

3、易产生伪差)。2.声束分近场与远场：近场集中，呈圆柱形。 远场扩散，扩散角 。 频率越高，波长越短-近场越长，扩散角越小-指向性越好第7页3-1. 超声波反射和折射声波碰到大界面产生反射和折射现象: 1.声阻抗(z)=介质密度()声速(c) Z0.1%即可产生反射 2.声阻抗差大，反射强 3.两种介质内声速不一样可产生折射现象 结果：造成入射声束偏转 第8页3-2.超声波散射 小界面对入射超声产生散射现象。散射无方向性 使入射超声能量向各个空间方向分散辐射。人体内散射源主要为红细胞和脏器内细微结构。超声诊疗中：利用大界面反射-观察表面形态与轮廓利用小界面后散射-观察器官、组织和病灶细微结构第9

4、页3-3.超声波绕射 目标大小约为1 2或稍小，超声波将绕过该靶目标继续前进，极少发生反射。 第10页 4、 超声波吸收与衰减声衰减定义：超声波在传输过程中，能量随传输距离增加而降低现象称为超声衰减。 衰减量=频率深度频率高，衰减重 原因：吸收损耗、声束扩散、散射和折射第11页超声衰减程度与声波频率、传输距离、介质结构特征和温度等原因相关。 故：1、在同一介质中，频率越高，衰减越多； 2、同一频率超声波在不一样介质中衰减程度不一样，组织结构不均匀意味着界面数量多，衰减严重。蛋白质是人体组织声衰减主要原因（80%），水几乎无衰减。衰减次序：固体 纤维组织 细胞组织 水肿组织 血液 无蛋白液体第1

5、2页5-1、超声分辨力：定义：指超声检验时，能分辨两个细小目标能力或最小间距。是超声诊疗中主要技术指标。主要与声束特征相关。影响原因：频率、脉冲宽度、声束宽度、声场远近能量分布、探头类型、仪器功效。 第13页 纵向（轴向）分辨力：指沿声束轴线方向分辨力。与f相关，f高，纵向分辨力也高，纵向分辨力好仪器，图像显示层次清楚。与频率相关：频率高分辨力高（3.5HZ约1mm）。 侧向分辨力：指在与声束轴线垂直平面上，在探头长轴方向分辨力。相位聚焦高-声束越细侧向分辨力越好。 横向分辨力:指在与声束轴线垂直平面上，在探头短轴方向分辨力。约等于声束有效束宽。当束宽小于两个目标之间间距时，此两个目标就能够分

6、别显示出来。不然，此两个目标就会成为一个目标。第14页轴向分辨力和侧向分辨力第15页其它分辨力： 细微分辨力（频带宽、数字化声束） 对比分辨力（灰阶级数） 时间分辨力（帧数即单位时间成像速度）第16页 超声波含有较强穿透性，它能到达人体组织一定深度，故可探测病变性质与范围。与频率相关： f高，波长短，穿透力弱； f低，波长长，穿透力强； 故浅表扫查用高频，腹部脏器用低频；5-2、穿透性第17页超声影像中一对主要矛盾体：穿透力与分辨力 这二者都与超声波频率相关，f越高，则穿透力降低，而分辨力提升。所以：a医学超声诊疗仪适用频率是315MHZ b浅表脏器检验选取高频探头，深部脏器检验选取低频探头第

7、18页6.多普勒效应 声源与接收体(人体组织)之间相对运动引发声波频率发生改变现象，频率变化称为频移fd血流迎向探头，fd为正值称为正性频移血流远离探头，fd为负值称为负性频移所以，利用多普勒效应可了解有没有血流或组织活动、活动方向及活动速度，血流性质。第19页多普勒效应示例第20页cos900，血流迎向探头，fd为正值称为正性频移cos900，血流远离探头，fd为负值称为负性频移夹角对fd值影响血管VC探头V =血流速度 C =声速 cos=血流与探头间夹角第21页角度与血流信息检测关系fd固定，f0越小，可测血流速度越大，测高速血流要低频当v、f0和c恒定，fd随cos值改变当在300之内

8、，所测血流流速为实际0.871.0倍第22页6.多普勒种类 脉冲多普勒（PW)连续多普勒（CW）彩色多普勒（CDFI）第23页A.脉冲频谱多普勒工作原理： 发射短脉冲超声，接收发射差频信号，处理得到检验目标运动情况。特点： 1.可经过时间延迟进行定位（距离选通） 2.取样门 选定检验区域，取样门大小受脉冲超声发射时间间隔和声束聚焦方式限制 3.奈奎斯特极限频率 受脉冲超声信号脉冲频率限制，对目标运动速度检验局限于一定范围 第24页朝向探头正向血流基线上方背向探头负向血流基线下方速度快慢频谱幅度A.脉冲频谱多普勒第25页B.连续频谱多普勒工作原理： 双晶片探头连续发射超声，接收发射差频信号，处理

9、得到检验目标运动情况。特点： 1.统计全部差频信号但没有距离选通,用于单个运动目标检验 2.目标运动速度检验没有不足 3.测量速度准确性受目标运动方向与声束夹角影响 第26页B.连续频谱多普勒第27页 朝向探头正向血流：红色背向探头负向血流：蓝色速度快：明亮速度慢：暗淡 彩色编码红、蓝、绿三色显示血流多普勒频移信号，将此彩色血流信号叠加于同一层面二维灰阶图像对应区域内方向速度C.彩色多普勒第28页正常多普勒血流特征一、正常血流性质 层流，中间流速稍快于血管边缘处血流速度二、血流方向 血流方向固定，普通动脉内血流是离心性，静脉内血流是向心性。三、血流时相 动脉血流收缩期速度快，舒张期速度慢 第29页(1)热效应：组织粘滞性热能。诊疗用超声仅mW/cm2级，普通不是温度升高。(2)空化效应：压力交替改变液体“断裂”形成微泡。(机械指数: 超声空化效应主要参数。为声轴线上弛张期峰值负压除以声脉冲频宽中心频率平方根值。) （3）诊疗用超声可引发细胞畸变，染色体、组织学影响。（4）HIFU：声功率为KW/cm2 热凝固、空化破坏，用于肿瘤消融与机械震荡碎石治疗。（5）超声在物理治疗学应用广泛（W级）四、人体组织对入射超声作用第30页脉冲式超声通常可分为4种超声声强：空间平均时间平均声强；空间平均时间峰值声强；空间峰值时间平