超与多普勒课件第一章.pptVIP

超声医学原理与应用;绪 论 ——生物医学超声工程学; ;第一章 医用超声学基础;超声波特性：;二、超声技术发展史;二、机械波 波源和介质是形成机械波的必要条件。 机械波从振源向外传播的是能量，媒质本身并不移动。 上式表明，该质点的运动是一个周期性的振动过程，质点加速度总是与离开固定点的距离成正比，而其方向是指向固定点。这说明该点在简谐运动。;第三节 超声波的分类 一、按质点振动方向和波传播方向的关系分类 （一）横波——质点振动方向与波的传播方向垂直 （二）纵波——质点的振动方向与波的传播方向相同 ;纵波可以在固体、液体、气体介质中传播； 横波只能在固体中传播，因为液体和气体无切变弹性； 由超声诊断仪所发射的超声波，在人体组织中以纵波的方式传播； 人体软组织基本无切变弹性，横波在人体组织中不能传播。;（三）表面波 ——沿媒质表面传播的波，能量集中在媒质自由表面层或在两种媒质的分界面附近振动。;二、按波阵面的形状分类 波从波源出发，在介质中向各个方向传播，在某一时刻介质中周相相同的各点组成的面为波阵面。 在各向同性的媒质中，波的传播方向与波阵面垂直的线称为波射线。 ;三、按发射超声的类型分类 连续波——波源无间断地振动所发出的波 脉冲波——波源振动时间很短，间歇辐射出的波 第四节 波动方程与波参数 一、声波波动方程 声波波动方程是声学参量的时间和空间关系的描述，对其求解可以建立各种声波参量间的数学关系。 声波波动方程的数学描述建立在三个基本物理定律基础上 牛顿动力学定律 质量守恒定律 绝热时的物态方程;二、波参数 1、声速 波在弹性媒质中传播时，单位时间内波所传播的距离称为波的传播速度（波速） 波阵面在单位时间内行进的距离，也就是声波传播的速度，即声速。 波在固体中的传播速度 波在液体中的传播速度 α——媒质的弹性系数，一般α=1/E； ρ——媒质的平均密度； E——媒质的扬民弹性模量； B——容变弹性模量，在绝热过程中，B=γP（γ气体定压比热与定容比热的比值；P气体内部的常压力） λ——媒质的泊松比;注意 ——声速与质点振动速度是完全两个不同的概念，且对小振幅声波而言，两者之比u/c01。 声速随温度变化而变化，对气体而言c0正比于温度T的平方根值；对水而言，在室温附近，温度每升高1度，声速增加3~4m。 固体媒质的弹性性能愈强，密度ρ愈小，声波传播速度愈高。;2、波长、周期和频率 波长——两个相邻相同相位（相同振动状态）的振动点之间的距离 周期和频率 介质中的质点在平衡位置往返振动1次所需要的时间叫周期, 用T表示,周期与频率成互为倒数关系。 T = 1/ f = λ/c;医用超声的频率和波长;3、声压和声强;4、声压级和声强级;5、声阻抗和声特性阻抗 声阻抗定义为声压p与体积速度U的复数比 声阻抗率定义为媒质中某点处的声压与该处质点振动速度的比 在均匀媒质中，平面形波的声阻抗率称为声特性阻抗 注意：声特性阻抗在媒质情况复杂时，常常反映出媒质的特性，被用来作为分析传声媒质结构的一个重要手段;第五节 超声波的传播特性;超声在人体内传播时，在两种不同组织的界面处产生反射和折射，在同一组织内传播，由于人体组织的不均匀性而发生散射。超声通过不同器官和组织产生不同的反射与散射规律，仪器利用这些反射和散射信号，显示出脏器的界面和组织内部的细微结构，作为诊断的依据。 按照声学特性，人体组织大体上可分为软组织和骨骼两大类，软组织的声阻与水近似，骨骼则属固体。人体不同组织的声速、声阻抗、声吸收系数、衰减系数等基本声学特性不同。;一、声学界面条件;二、反射和折射;1、反射和折射定律 反射定律：超声波向界面的入射角等于反射角 折射定律：超声波向界面入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于两种媒质中的声速之比。;2、反射系数和折射系数 超声波垂直入射到界面上的反、折射 超声波在不同组织界面处的反射系数取决于声阻抗Z的变化，而声阻抗Z又与声压及质点的运动速度有关。 根据声学边界条件，在x=0的界面处有： 根据反射和折射定律可得：;讨论： （1）全透射：当Z1=Z2时，反射率为0，透射率为1，这说明虽然存在不同媒质，但只需它们的声特性阻抗相同，则界面不存在，超声波全透射过去。 （2）软边界（Z2Z1）: 反射波声压与入射波声压相位差180°，反射波的质点速度与入射波的质点速度同位相。 （3）硬边界（Z2Z1）：反射波声压与入射波声压同位相，反射波质点振动速度与入射波质点振动速度相位差180°。 （4）刚性界面（Z2》Z1）：实际上就是全反射，媒质II中无声波传播。;斜入射 超声波在两种媒质的界面上的反射与透射是与入射角度、声特性阻抗、折射状态有关，也就是说超声波入射到界面