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声学是超声成像诊断技术的理论基础 医 用 超 声 诊 断 仪 第二章 1、声波和超声波 2、人体组织超声传播的特征参数 3、超声波在人体内的传播特性 4、超声波在生物组织中的衰减与吸收 主要学习内容 医 用 超 声 诊 断 仪 理解医用超声诊断仪器是以声学理论基础为依据，为学好医用超声诊断仪器工作原理起着开锁钥匙之效 学习要求 通过对超声波定义和超声在人体组织中传播的特征参数、传播规律、吸收衰减现象分析 1、超声波定义 超声波同声波一样是一种机械振动，其振动频率大于20KHz以上，人们听不见的声波叫做超声波 。 超声波是声波大家族中的一员 一、声波和超声波 自然界里有各种各样的波，但根据其性质基本上分为两大类：电磁波和机械波 医 用 超 声 诊 断 仪 医学超声的频率范围在200kHz至40MHz之间，超声诊断用超声频率多常用在1MHz到10MHz范围内，相应的波长在1.5mm至0.15mm之间。从理论上讲，频率越高，波长越短，超声诊断的分辨率越好。 医 用 超 声 诊 断 仪 2、超声波分类 脉 冲 波 连 续 波 A型、M型、B型及脉冲多普勒血流仪多采用脉冲波 按发射超声的类型分类 医 用 超 声 诊 断 仪 3、超声波仿生应用 蝙蝠能发出2-10万赫兹的超声波 这种“声纳”利用 好比是一座活动的“雷达站” 利用超声波的本领 完成“导航” 判断飞行前方 追捕食物 避开危险物 医学超声波检查的工作原理 通过波型、曲线，或影象的特征来辨别它们。再结合解剖学知识、正常与病理的改变，诊断器官是否有病。 将超声波发射到人体内，当它在体内遇到界面时会发生反射及折射，并且在人体组织中可能被吸收衰减。 因为人体各种组织的形态与结构是不相同的，因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同 医 用 超 声 诊 断 仪 医 用 超 声 诊 断 仪 二、人体组织超声传播的特征参数 超声波的物理量 （1）频率：声源在一秒中内振动的次数，记作f。单位为Hz。 （2）周期：声源振动一次所经历的时间，记作T，单位为s。T=1/f （3）波长：沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间距离，记为λ，单位为m。 医 用 超 声 诊 断 仪 （4）超声波的传播速度： 超声波每秒钟在介质中传播的距离称为声速，记作c，单位为m/s。 它的大小由媒质的性质所决定；与媒质的密度和弹性模量有关。在人体软组织中传播的平均声速为1540ｍ／s 频率f、波长λ和声速c三者之间的关系是: c = λf 医 用 超 声 诊 断 仪 2720 ? 1570 肝脏 6400 有机玻璃 1476 脂肪 5300 铝 1568 肌肉 1604 钢铁 1540 脑组织 1532 巩膜 1570 血液 1641 玻璃体 1540 人体软组织(平均值) 1474 晶状体 1532 生理盐水(37℃) 1550 羊水 1420 石蜡油 3360 头颅骨 340 空气(15℃) 1560 肾脏 322 空气(0℃) 声速(m/s) 介质名称 声速(m/s) 介质名称 医 用 超 声 诊 断 仪 按声速和阻抗的不同，人体组织可分成三类 气体和充气的肺 液体和软组织 骨骼和矿物化后的组织 医 用 超 声 诊 断 仪 而且接收回波的时延与目标深度近似的成正比关系，这是B超诊断图像成功应用必要的物理基础。 三类材料存在着较大的阻抗差别 超声波很难从某一类材料传到另一类材料区域中去 限制了超声成像诊断只能用于那些有液体和软组织的、且声波传播通路上没有气体或骨骼阻挡的那些区域。 液体和软组织中 声速和阻抗变化不大 声反射量适中，既保证了界面回波的显像观察 保证了声波可穿透足够的深度 接收回波的时延与目标深度近似的成正比关系 B超诊断图像成功应用必要的物理基础 医 用 超 声 诊 断 仪 2、超声波声场的特征参数 声压：有超声波时介质中的压力与静压力之差 声强 ：在超声波声场某一点的单位时间内，一个垂直于传播方向上单位面积产生的平均超声能量称为超声强度，简称声强，用I表示 声阻抗：声场中某一位置上的声压与该处质点振动速度之比定义为声阻抗，用Z表示 表2-3 常用介质的密度、声速、声阻抗 媒质越硬，C(B为弹性系数)值越高，声特性阻抗越大 医 用 超 声 诊 断 仪 三、超声波在人体内的传播特性 频率在20kHz以上的声波称之为超声波 频率f升高，波长λ变短