[医药卫生]超声诊断物理基础.ppt

超声诊断物理基础 福建医科大学附属协和医院 福建超声医学研究所 林礼务 一、概念 ㈠ 定义：频率超过人耳听觉范围（20～20000Hz） 的高频声波，即频率20000Hz的机械振动波。 ㈡ 性质：具有声波的物理性质 ①必须通过弹性介质传播 ②在气、液、固体中以纵波（疏密波）传播 ③具有反射、折射、衍射和散射 ④在不同介质中（空气、水、软组织、骨 骼）分别具有不同的声速与衰减 ㈢ 临床上诊断常见超声频率： 2～10MHz (1MHz＝106 Hz) 二、声学基本物理量 三、声场 ㈠ 超声场：超声在介质中传播时其能量 所达到的空间→简称声场或声束。 ㈡ 特性： 1．声束的影响因素 ⑴ 仪器：探头形状、阵元数、频率、聚焦等。 ⑵ 超声与人体间相互作用（吸收、衰减、 反射、折射、散射等） ⑶ 人体组织内声束复杂多变 （与X线的细线状、极短波长，穿透力强，且与人体间相互作用不同） 2. 声束组成：由一个大的主瓣和一些小的旁瓣组成 超声成像主要依靠主瓣接受回声（指向性高） 旁瓣方向总有偏差→易产生伪差 3. 声场分近场与远场 ⑴ 近场声束集中，呈圆柱形，直径稍粗于探头直径 长度取决于探头半径与频率 L=(r2?f)/c ? 注意：近场虽呈规则的圆柱状，但由于旁瓣相 干作用使近场声束复杂，能量分布不均， 影响诊断 ⑵ 远场声束扩散，随直径增加而更扩散，但横 断面能量分布均匀 扩散角： 声束向两侧扩散的角（2θ），扩散 角愈小指向性愈好 半扩散角：声束向一侧扩散的角（θ） 4.声场指向性优劣的指标 ⑴ 近场长度[L=(r2?f)/c ],频率越高，波长愈 短，则近场越长 扩散角愈小→指向性愈好 ⑵ 扩散角：增加探头孔径可改善声束指向性， 但会降低横向分辨力。 可用聚焦探头减少 远场扩散 （三）声束聚焦与分辨力 目的：使声束变细，减少远场声束扩散→改善横向 和/或侧向分辨力 方法：⑴ 声透镜聚焦－提高横向分辨力，远场仍然 扩散 ⑵ 电子相控阵聚焦： ① 延迟发射，声束偏转：实现线阵、凸阵等 多阵元探头的发射聚焦或多点聚焦→提高 侧向分辨力 ② 全程接收聚焦（动态聚焦）：沿声束途径 自动、不断进行聚焦 ③ 环阵相控聚焦：改善横、侧向分辨力 ④ 其他：如二维多阵元，补足现有聚焦不足 聚焦与非聚焦区别 ： ⑴ 聚焦使声束变细，改善横、侧向分辨力 ⑵ 近场区的不均匀仍存在（旁瓣相干） ⑶ 远场区的非聚焦部分仍有扩散，质量差 的更严重 ⑷ 聚焦后声束形态大小改变，但与X线纤 细束相比仍有差距 四、超声物理特性 ㈠ 超声的束射特性（方向性）：是诊断用超声的首 要物理特性，即超声成束发射，但光线符合几何 光学定律（如反射、折射、聚焦、散焦） 1. 大界面与界面反射：指长度大于声束波长的界面 ⑴ 声波反射、折射： 声波反射时，当遇到声阻抗 （Z=ρC）不同的两种介质形成的大界面时即发生 反射和折射（透射），包括回声反射 ⑵ 界面回声反射的角度依赖性： ①?入射声束垂直于大界面时—回声反射强 ② 入射声束与大界面倾斜时，随入射角增大 而回声减弱至消失。 如垂直时回声反射强度为100％，倾斜6° （入射角θ），回声强度降为10％；倾斜12° 降为1％； ≥20°回声失落。 ⑶ 界面反射强度由反射系数决定： 注意：反射条件：①大界面 ②两种介质有声阻抗 差（Z1≠Z2）(＞0.1%) ⑷ 界面回声反射的能量与界面形态关系密切 （聚焦、散焦、不规则） 2. 小界面与后散射