超声影像学超声成像的物理原理.pptxVIP

超声影像学超声成像的物理原理第1页/共36页 第二章 超声成像的物理原理 第2页/共36页 教学目标1. 掌握超声的定义、特性及产生机制2. 掌握超声传播中频率、声速、波长三者之间的关系3. 熟悉生物组织对入射声束的作用 4. 熟悉入射超声对生物组织的作用 5.了解超声诊断的安全性及注意事项 第3页/共36页 波：分横波和纵波，声波是纵波；横波：波的传播方向和振动方向垂直；纵波：波的传播方向和振动方向垂直；第4页/共36页 第一节 超声成像的物理基础一、定义 1.超声 是一种机械波，其频率在20千赫兹以上。 2.医学诊断用超声 频率在2.5～10兆赫兹范围的超声。 3.超声的特性 ◆ 传导性：超声波可在气体、液体、固体等介质中传播； ◆ 放向性：超声波可以朝一个方向传递很强的能量； ◆ 超声波在传播过程中会产生反射、折射、散射、绕射、干涉等现象； ◆ 超声波在液体介质中传播时，会在界面产生冲击（超声洁牙）和空化现象。 第5页/共36页 第一节 超声成像的物理基础 超声波是机械波，纵波，能在介质中传导。第6页/共36页 第一节 超声成像的物理基础二、超声的产生与接收 1.压电效应 是电能与声能相互转换的过程。 2.超声的产生：逆压电效应 电场作用到特定的材料两端引起振动，在周围介质中传播形成超声，是逆压电效应过程。 3.超声的接收：正压电效应 声场作用到特定的材料两端产生电位差，通过接收器转换成电信号，是正压电效应过程。 第7页/共36页 第一节 超声成像的物理基础压电效应与逆压电效应示意图第8页/共36页 第一节 超声成像的物理基础 4.压电材料 能够产生压电效应的材料。 ◆ 无机材料：压电陶瓷构成 主要包括钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅等。 ◆ 有机材料 主要由聚偏氟乙烯（PVDF）构成，材料声阻抗与人体接近。 ◆ 混合材料 由压电陶瓷和有机压电材料混合构成，机电耦合系数大，适宜制作宽带换能器。第9页/共36页 第一节 超声成像的物理基础 5.换能器 （探头） ◆ 结构 面材、压电材料、背材 ，核心是压电材料。 ◆ 种类 体表检查用探头； 手术用探头； 体腔检查用探头。 第10页/共36页 第一节 超声成像的物理基础探头第11页/共36页 第一节 超声成像的物理基础探头第12页/共36页 第一节 超声成像的物理基础探头第13页/共36页 第一节 超声成像的物理基础?柱形单振元探头结构剖面第14页/共36页 第一节 超声成像的物理基础相控阵探头结构示意第15页/共36页 第一节 超声成像的物理基础电子线阵探头剖面示意 第16页/共36页 第一节 超声成像的物理基础三、超声的传播 1.声速 （c）：超声在介质中的传播速度。 由传播介质决定，与介质的密度及弹性系数有关。与密度成正比。不同人体组织器官的声速不同，平均声速为1540米/秒，其中空气最小（350米/秒），骨骼最大（3850米/秒）。 2.超声频率 （f）：声源在单位时间内振动的次数。 由探头中压电材料决定，在2.5～10兆赫兹范围。 3.超声波长 （λ）：一个完整波的波长。 超声波长与声速和频率满足关系式：第17页/共36页 第一节 超声成像的物理基础四、超声声束的空间分布：声场 1.声束 在一个有限的立体角内传播的超声 。 2.声轴 声束的中心线。 3.近程区：近场 靠近探头区域，声束等宽 4.远程区：远场 远离探头区域，声束发散第18页/共36页 第一节 超声成像的物理基础 超声声束空间分布示意图远程区近程区*--------------*轴向分辨力横向分辨力*-----*第19页/共36页 第二节 超声与生物组织间的相互作用（六）分辨力 评价声像图质量的重要技术指标 ◆空间分辨力： ◆ 纵向分辨力：调节脉冲宽度提高； ◆ 横向分辨力：增加换能器直接和采取声透镜方式提高； ◆ 侧向分辨力（厚度分辨力）：电子聚焦方法提高。 ◆对比度分辨力：灰阶或亮度。取决于信噪比和像素大小。采取低噪音高增益放大电路等提高。 第20页/共36页 第二节 超