超声医学诊断

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1、4.1概论超声诊断设备是医院临床最基木的医疗设备，现代医院如果离开超声与x光简直无法想像。历史：(1)探索阶段(1940S-50S)1942年奥地利医生Dussik用穿透式超声探测颅内肿瘤。(2)临床实用阶段(I950S-)1946年Firestone启用雷达冋波技术发明了A型超声。1951年Wild和Reid应用A超区别正常组织与疾病组织，并报道了多种肿瘤的图谱，但这种方法忖前临床已很少采用了。(1)开拓前进阶段：(60S-)成像技术与Doppler技术的发展。(2)E跃发展阶段(70S-)计算机与微电子技术的发展促进了仪器向智能化，高清晰清晰图像

2、及多功能方向发展。4.2超声物理基础超声波：频率超过人耳感觉频率上限的纵向机械振动波。临床上采用的超声波的频率一般在1-20MHz由于是一种小振幅机械振动，只要能量(振幅)不大，对人体大部分器官是安全的。纵波与横波：声速，波长与频率在人体软组织中传播的波是纵波，它与组织的容积弹性模量B及组织密度P的关系为:声波长2=CTT为周期，f=+为频率所以在医学诊断中一般超声波波速在1500m/s左右，而频率在1-20MHz量级,r所以21.5〜0.075加加这也就决定了超声诊断的分辩率，所以频率越高其空间分辩率也就越高。声压：描述芦场屮某点压强变化的物理量。

3、它的定义为有声波时与无声波时，空气中压力差最大值。当声波是平面波时，可以论证声压Pm=pCa)A，其中p为介质密度，C为波速，co=2对为圆频率，A为介质质点的振幅，声压的单位为Pa声强：单位时间内通过单位面积声波的能量称为声波的强度，用I表示，同样对平面波，可以推证：/二丄讯沧乂，单位为：w/m22声强级：当声波频率在20-2000Hz的范围内时，声强只有达到一个最小值后，才能被人的耳朵所感觉，这一值称为最小听觉域，Imin在f=I000Hz时，Imin=10-,2w/m2。而当声强超过一个限度后，人耳产生痛觉，失去听觉功能，这个值称为痛觉域，用I

4、max表示,Imax=10°w/m2(f=1000Hz),可见人耳听觉范围很广，Imax与Imin相1012倍。但人耳尚没有如灵敏能够分辨这么多级的声强，因此为了简单起见，引进声强级LL=101ogIO-^-Imm单位为分贝(dB)o在临床的超声仪器中，也常用dB来表示反射或吸收超声能量的大小，此时最小声强往往选用入射声强。声阻抗用来表征介质传播声能特性的重要物现量，也是表示声波在介质屮传播屮所遇阻力的大小。Z=pc、单位：kg/m2s表不同介质屮声学特性材料密度Kg/m3速度mis声阻抗Kg/m2-5xl0-6空气1・23300.0004水1000

5、14801・48PZT7650379129.0水银(录)13600145020.0钛酸顿6010544032.7软组织(平均)106015401.63肝106015501.64肌肉108015801.70脂肪95214591・38血液105715751・62骨191240807・8帅4006500・26从表中可看岀，对人体软组织而言，超声波速度均在1500左右，因此在我们的超声图像仪器中，均假设人体软组织中的声速是一个常数，都是基于这样的假设来构建超声图像的。而事实上不同组织的声波速度是不一样的，这也是造成超声图像误差的一个因素。4.3超声在介质中的

6、传播4・3.1反射与折射平面波投射到两种不同介质的分界面上会产生波的反射与折射。sinOf_Cjsin0Ct反射系数:0=—^=ItIp2C2COS0i+Q

7、C]COS0f丿透射系数:It_4/?iC1/72C2cos20iIj(p2C2COS0i+PCCOS0)2当透肓照射时：0=0,上式简化为Ii2p2C2cos仇~PCXcos?'C2,p2反射系数："(I芳透射系数:4Z)-Z20+Z2)2从中可分析出：①当两个介质声阻抗相差越大，其反射系数B越大。由于空气的阻抗和人体组织以及发声材料的阻抗相差很大，所以医学超声中遇到空气介质时，儿乎全部

8、被反射，所以临床上使用超声探头时，一定要在探头表面涂一层耦合剂，其作用就是赶走探头与皮肤表面的一层薄空气层，使声波最大限度进入机体。耦合剂阻抗要尽量接近组织阻抗。②冋波与透射波与界面两侧的组织特性邙H•抗)有关因此冋波并不反映一个独立的生理参量。因此应用回波无法定量测量声学参量。③由于发射声波材料(PZT等)与人体组织间的阻抗相差较人。因此在发射探头与皮肤间要有一层声学匹配层，这个匹配层的材料与原薄要满足：a.厚度J=-(2n+l)2,l/4波长的奇数位b.声阻抗Zm:Z,”=JZ/・乙,Zf为晶片声阻抗，Zt为组织阻抗ds44.3.2衍射和散射声波

9、在介质中传播时，遇到障碍物时，对声波传播将发生影响，如果障碍物大小为d,声波波长丫，则:①如d>>y②如d^