超声诊断的基础和原理

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1、超声诊断的基础和原理南昌大学一附院超声的基本概念定义声源声束声场分辨力声波与超声波声波是机械振动在弹性介质内的传播，它是一种机械波。按其频率的高低分类：频率在16Hz以下，低于人耳听觉低限者为次声；频率在16～20,000Hz之间，人耳能听到者为可闻声；频率在20,000Hz以上，高于人耳听觉高限者为超声波。诊断用超声波的频率在0.1～80MHz之间，而以2.5～10MHz最常用按其频率的高低分类：16Hz以下，低于人耳听觉低限者为次声；16～20,000Hz之间，人耳能听到者为可闻声；20,000Hz以上，高于人耳听觉高限者为超声波。诊断用超声波的频率在0.1～80MHz之间,而以2.5～1

2、0MHz最常用声波在介质中传播时，每秒钟质点完成全振动的次数，称为频率(f)，单位是赫兹(Hz)波长、频率、声速声波在一个周期内，振动所传播的距离，称为波长（λ），单位是毫米（mm），常用诊断超声的波长为0.15～0.6mm声波在介质中传播，单位时间内所传播的距离，称为声速（c），单位是米/秒（m/s）。频率、波长和声速可用下式表示ｆ＝ｃ／λ声源能发生超声的物体为声源石英晶体或压电陶瓷材料，在其不受外力时，不带电。而在其两端施加一个压力（或拉力）时，材料受压缩（或拉伸），两个电极面上产生电荷，这种现象称为正压电效应。压电效应材料的压电效应是可逆的，即给压电材料两端施加交变电场时，材料便会出现与

3、交变电场频率相同的机械振动，这种现象称为逆压电效应正压电效应逆压电效应声束具有方向性的成束声波，即根据声的指向性，集中在某方向发射的声波束。声场、近场、远场弹性介质中充满超声能量的空间，称为超声场。声场分为两段：近声源声束比较平行，可以圆柱体模拟，此段称为近场；远离声源段声束开始扩散、其束宽随距离增大而不断增宽，可用一个去顶的圆锥体模拟，此段称为远场。近场长度（Ｌ），可按下式计算：Ｌ＝ｒ2／λ＝（Ｄ／２）2×（ｆ／ｃ）上式中，ｒ为换能器半径超声所能分辨出两界面间最短距离的能力。可分纵向分辨力和横向分辨力两种。分辨力纵向分辨力（又称轴向分辨力、距离分辨力或深度分辨力），指的是辨别位于声束轴线上两

4、个物体之间的距离的能力。一般的Ｂ超显像仪，其纵向分辨力可达1mm左右。纵向分辨力横向分辨力（又称侧向分辨力、方位分辨力或水平分辨力），指的是辨别处于与声束轴线垂直的平面上两个物体的能力。它用声束恰好能够分辨的两个物体的距离来量度。横向分辨力由晶片的形状、发射频率、聚焦及离换能器的距离等因素决定。现代Ｂ超显像仪，其横向分辨力可优于2mm。横向分辨力反射透射折射散射绕射吸收和衰减多普勒效应声波的特性反射当声波从一种介质向另一种介质传播时，由于声阻抗不同，在其分界面上，一部分能量返回第一种介质称为反射。透射一部分能量穿过界面进入第二种介质并继续向前传播，称为透射。折射穿过大界面的透射声束，当两种介质

5、的声速不同时，就会偏离入射声束的方向而传播，这种现象称为折射。散射超声波在介质中传播，如果介质中含有大量杂乱的微小粒子超声波激励这些小粒子成为新的波源，再向四周发射超声波，这一现象称为散射。绕射超声波在介质中传播，如遇到的物体其直径小于λ/2时，则绕过物体继续向前传播，这种现象称为绕射（也称衍射）。吸收和衰减吸收是声能转变成热能致部分能量的损失。超声在介质中传播时，介质质点沿其平衡位置来回振动，由于介质质点之间的弹性摩擦使一部分声能变成热能，这就叫粘滞吸收。通过介质的热传导，把一部分热能向空中辐射，这就是热传导吸收。超声波在介质中传播，声能随传播距离的增加而减小，这种现象称为超声的衰减。衰减指

6、的是总声能的损失当声源与接收器之间存在着对向运动时，接收器收到的声波频率发生改变,这一现象称为多普勒效应。多普勒效应接收频率和发射频率之差称为频移（fd），可用下式表示：fd=2Vcosθ／λ式中V为运动物体的速度，λ为声波波长,θ为声束入射方向与物体运动方向间的夹角超声在人体的表现用声波照射透声物体，以获得该物体及其内部结构断面图像的一种成像技术声成像回声又称回波。它是从声源发射经介质界面反射至接收器的声波。也即是从被检体的声不连续或不均部分反射回来的超声波声窗即超声窗或透声窗。在一不易透声的环境中，有一处具有介质，超声可通过该介质到达深部，该处称为声窗。即多普勒频谱。它以谱图的形式显示回声

7、源（红细胞）的速度和方向。在频谱图中，零基线将图分为上、下两个部分，分别代表血流的正、负方向。纵坐标为差频值（KHz）或流速值（cm/s），横坐标为时间值。在红细胞以相同速度运动时，呈狭谱（速度范围窄）；在红细胞以不同速度运动时呈宽谱（速度范围宽）频谱旁瓣由超声探头各阵元边缘所产生的，不在超声主声束方向内的外加声束。侧壁声影又称边缘声影或边缘折射声影。在圆形病灶中，如第二介质声速大于第一介质，或第