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第三章 超声医学原理 声音的实质 机械振动在连续媒质中的传播——机械波 抽气 声波频率 10-4-20 20-2*104 2*104-109 109-1013 可听声 次声 超声 特超声 目前，人类研究与使用的声波频率从10-4到1013Hz,足足跨越了17个数量级。将声波依其频率高低和人耳对声波的感受能力，区分与命名如下 频率超出了人耳所能感受的上限，因而人耳听不见，正如人的眼睛看不见紫外光一样，都是由于人的感官生理局限性所引起的。 超 声 机械波 机械波 都具有一定的传播速度，且与媒质有关； 电磁波 电磁波与声波一样不能再真空中传播。 都能产生反射、折射、干涉和衍射现象； 水波的产生 小球点击水面，会形成水波 一个质点的振动会带动邻近质点的振动 而邻近质点的振动又会引起较远质点的振动 这样，振动就以一定的速度在弹性介质中由近及远地传播 产生机械波的条件： 1、波源；2、弹性介质 问题： 波动是波源的振动状态或波动能量在介质中的传播 机械波在介质中传播时，质点随波前进 1、横波 2、纵波 波长、波的周期和频率、波速 1、波长——反映波动的空间周期性 x y o λ 2、周期和频率——反映波动的时间周期性 波源作一次完全的振动，波就前进一个波长的距离， 因此波的周期只与振源有关，而与传播介质无关。 问题： 3、波速C——描述振动状态传播快慢程度的物理量 波动过程中，某一振动状态在单位时间内所传播的距离。 固体媒质横波和纵波的波速 K为媒质的体变模量 在液体和气体纵波波速(不能产生横向的剪切力,故无横波 ) 横波 纵波 G为媒质的切变模量 E为媒质的弹性模量 4、三者关系式 在一个周期中，波前进一个波长，故 小结： 频率、周期：决定于波源 波速：决定于传输介质 波长：由波源和传输介质共同确定 第三章 超声医学原理 第一节 超声波的基本特性及在生物组织中的传播 第二节 超声的生物效应 第三节 超声诊断的概述 一、超声波的基本特性 二、超声场 第一节 超声波的基本特性及在生物组织中的传播 三、超声波在生物组织中的传播 一、超声波的基本特性 1.1 超声波的传播速度 1.2 声 压 1.3 声波的声强 1.4 特性阻抗 1.5 超声波的产生 1.1 超声波的传播速度 固体媒质横波和纵波的波速 K为媒质的体变模量 在液体和气体纵波波速 横波 纵波 声波在介质中传播的速度受介质密度和弹性的影响，在空气和液体中传播的是纵波，在固体中可以有纵波和横波。 G为媒质的切变模量 E为媒质的弹性模量 例：声波在人体软组织中的传播速度大约为1500m/s。如超声理疗机向人体发射率为1MHz的超声波，试求在人体内的声波波长？ 即1MHz的超声波在人体软组织中的声波波长为1.5 mm. 人体绝大部分是软组织，其声学特性与水相似，所以其中传播的基本上是纵波。但由于传播条件的改变会发生波型的转换，如超声通过骨骼时会发生由纵波转变为横波。 1.2 声 压 定义：媒质中有声波传播时的压强与没有声波传播时的压强之差，以符号P表示，单位为帕（Pa）。 当有纵波声波传播时，媒质出现周期相间的稠密与疏稀状态 稠密区：压强大于没有声波传播时的静压强，即声压为正值； 疏稀区：压强小于静压强，声压为负值。 因此，媒质的声传播可表现为声压随时间（或空间）的周期变化。 在超声诊断中常用的是平面波，对于平面波，声压： ρ为传声媒质的质量密度，C为声波的传播速度；V为质点振动速度，V0为其幅值。声压单位为微巴（1 u bar=1达因/厘米2）。 （1） 达因 dyn 是（CGS）力的单位 1 dyn代表作用于1g的物体，使其产生1cm/s2的加速度的力。 蚂蚁叼草的力约100 dyn 1 dyn = 10-5N 1Pa = 1N/m2 = 10 ubar = 10-5 bar 大气压约 1 bar 比较两个声压的大小，常用声压级(LP) 参考声压P0 普通谈话约为 60dB-70dB 载重卡车行驶 80dB-90dB 喷气式飞机附近 140dB-150dB 声 压 级 LP=20logPi/P0（dB） 以1000 Hz纯音的听阈声压为基准声压（20μPa） Pi = P0， LP = 0 1.3 声波的声强 超声强度：超声波在单位时间内通过与声波传播方向垂直的单位面积的能量，通常示以I。对于平面连续波其强度I为： Pm和Vm分别为声压、质点位移速度的最大值 声强的单位是瓦/厘米2（W/cm2）或毫瓦/厘米2(mW/cm2)。 声强与声压平方成正比。 总功率：强度与声传播方向垂直的面积的乘积 若用它们的有效值P,V表示， 1.4 特性阻抗 表征介质传播超声能力的物理量 表征超声在