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超声诊断原理及图像分析原则 第一节 超声诊断物理基础 超声的传播 超声的定义：超声为一种高频振动的机械波，其频率超过人耳能听到的声波频率的上限。 人耳可以听到的声波频率：20～20000Hz （20KHz） 超声的频率：20000Hz（20KHz） 常用的诊断用超声频率：2.5～10MHz 超声的速度（c） 超声的波长（ λ ） λ=c/f 在同一介质中，声速恒定，频率与波长的关系成反比 超声波的发射与接收 声波的发射：将电脉冲转换成机械振动，也即将电能转换成声能～逆压电效应 声波的接收：将机械振动（声能）转换成电脉冲（电能）～正压电效应 各种探头（换能器） 声场 声场：探头发射的超声所能达到的最大深度及其 周围的空间范围 近场：靠近探头的部分，声束比较平行 远场：远离探头的部分，声束开始扩散 声束：超声所经过的空间 束宽：声束横断面的直径 声轴：代表声束主方向的中心轴线 人体组织的声学参数 密度 声速 声阻抗（Z） 传递介质中某点的声压和该点的速度比值 Z＝ ρ c （ ρ：密度 c :声速 ） 界面 不同声阻抗组织之间形成的接触面 大界面：波长 小界面：波长 指向性：当声源直径大于在人体中传播的波长时，此时声束具有指向性 可以用声源直径（D）与波长（ λ ）比值衡量 D/ λ 10,指向性差； D/ λ＝20，指向性好 人体组织对入射超声的作用 人体组织对入射超声可产生多种物理现象，表现为声像图的各种特征 1、散射： 遇到小界面时（散射体），散射使入射超声的能量 向各个空间方向分散辐射，故散射无方向性 提示了脏器内部细小结构的回声信息，是超声成像研究内部结构的重要依据 2、反射： 入射声束遇到大界面产生反射现象。大界面反射遵守Snell定律：1，入射和反射回声在同一平面上；2，入射声束与反射声束在法线的两侧；3，入射角与反射角相等 反射系数：R＝（Z2－Z1）/（Z2＋Z1） 3、折射： 入射声束遇到大界面其两侧介质的传播速度不同，声束在经过这些组织间的大界面时，产生声束前进方向的改变。折射角与入射角的正弦比值与界面两侧的声速比值相等 sina/sinb=c1/c2 4、全反射：如第二介质中的声速大于第一介质，则折射角大于入射角。入射角增大至某一角度时，可使折射角等于900，即折射声束与界面平行。此时的入射角名：临界角。入射角大于临界角时，折射声束完全返回至第一介质，称为全反射。 5、衰减（衰减为反射、散射及吸收的总和） 衰减与选用的频率及传播的深度成正比 6、多普勒效应（DOPPLER）超声在探测移动目标时，其回声频率发生变化利用多普勒效应可检测血管内有无血流，及血流方向和血流速度 入射超声对人体组织的作用 生物效应和安全剂量 空间峰值时间平均声强（SPTAI） （通常规定SPTAI100mw/cm2 ） 第二节 超声成像原理 超声成像包括以下步骤 单轴声束的声照射入人体 声束的扫查 人体组织对入射超声的反应－回声 回声的放大与前处理 数字扫描转换器（DSC） 显示和纪录 1、声照射指电脉冲经探头压电晶体产生超声脉冲沿声轴向前发射。 2、声束的扫查 线扫 指声束在人体体表进行直线式移动，相邻各条声束间等距又平行；获得一幅矩形声像图 扇扫 指声束在人体体表并不位移，而作角度变换，相邻各条声束间等长又偏角相等；获得一幅扇形声像图 弧扫 指声束对准体内某一深度处的目标，而沿体表不同自然曲度作弧形位移；获得一幅一断较长的纵切图或者整个腹部的横切全图 各种探头与其形成的声像图 3、回声辉度调制 4、回声放大及前处理 5、数字扫描转换器（DSC） 6、显示和记录 常见的超声效应与图像伪差 混响效应 声束扫查体内平滑大界面时，部分声能量返回探头表面之后，又与探头的平滑面再次反射，又第二次进入体内，形成多次反射。混响效应多见膀胱前壁及胆囊底，大囊肿前壁。 振铃效应 声束在传播途径中，遇到一层甚薄的液体层，且液体下方有极强的反射界面为条件，通常在胃肠道及肺部。 镜像效应 声束遇到深部的平滑界面时，反射回声如测及离镜面较近靶标后按入射途径反射折返回探头。此时在声像图所显示者，为镜面深部与此靶标距离相等形态相似的声像图。连同声束扫查时所显示该靶标的实际图形一并显示。常见于横膈附近。 侧壁失落效应 大界面回声具明显的角度依赖现象。入射角较大时，回声转向他侧不复回探头，则产生回声失落现象。囊肿或肿瘤其外周包以光滑的纤维包膜，超声可显示其前后壁，但侧壁不能显示。