《医学超声成像技术》PPT课件

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1、第四章医学超声成像技术高等学校计算机基础教育课程“十二五”规划教材2011.31教学重点超声波的物理特性超声波的成像原理B型与D型超声诊断仪工作原理4.1医学超声成像技术概述超声波是机械波，由物体作机械振动产生，频率在20Hz～20000Hz之间。用于医学上的超声频率为2.5MHz～10MHz，常用的是2.5MHz～5MHz。超声在介质中传播的速度因介质不同而异，在固体中最快，液体中次之，气体中最慢。在人体软组织中约为1500m·s－1。1.声波的分类（1）按质点振动方向和波传播方向的关系分类：纵、横（2）按波阵面的形状分类。（3）按发射超声的类型分类：连续、

2、脉冲2.声波的速度表4-1超声波在人体组织器官与有关的介质中的速度介　质传播速度(m/s)介　质传播速度(m/s)空气(0℃)332角　膜1550空气(15℃)341海水(30℃)1545石蜡油(33.5℃)1420肾　脏1560脂肪1476肌肉(平均值)1568玻璃体1532血液1570房　水1532肝　脏1570生理盐水1534巩　膜1604人体软组织(平均值)1540水晶体1641脑组织1540头颅骨33603.声压与声强（1）声压。对于一无吸收介质的平面波，有波动时压强的最大值与没有波动作用时各点压强的差值称为压强振幅，由式4-2确定：（4-2）式4

3、-2表明，声压振幅与介质密度、质点的振动速度（简称振速）的最大值及波速c成正比。3.声压与声强（2）声强。声强（soundintensity）是表示声波的客观强弱的物理量，它用每秒钟通过垂直于声波传播方向的1平方厘米面积的能量来度量，它的单位是焦耳／(秒·平方厘米)［J/(s·cm2)］。声强与声源的振幅有关（声强与振幅的平方成正比），振幅越大，声强也越大；振幅越小，声强也越小。4．声阻抗声阻抗（acousticimpedance）是描述弹性介质传播声波的一个重要物理量。将介质中某点的声压幅值与质点振动的速度幅值之比，称为声阻抗。它用表示：声阻抗和电学中电阻抗

4、相似，声压相当于电压，声速相当于电流强度。4．声阻抗表4-2人体组织及相关物质的声阻抗介　质密度(g／cm3)声阻抗(×106N·s／m3)空气(0℃)0.001290.000428水(37℃)0.99341.513生理盐水(37℃)1.0021.537石蜡油(33.5℃)0.8351.186血　液1.0551.656脑脊水1.0001.522羊　水1.0131.493肝　脏1.0501.648肌肉(平均值)1.0741.684软组织(平均值)1.0161.524脂　肪0.9551.410颅　骨1.6585.570水晶体1.1361.8745．超声波的产生高频

5、脉冲发生器功率放大器压电晶体图4-2超声波的产生逆压电效应产生超声波5．超声波的产生信号放大器压电晶体示波器或显示器图4-3超声波的接收利用压电效应可以接收超声波6．超声波的特性（1）超声的指向性：直线传播（2）超声的多普勒效应：当声源与接收者相对于介质发生相对运动时，接收者收到的声波频率与声源发出的声波频率出现不相同的现象。（3）超声的生物效应。（机械能的损伤）4.1.2声波的衰减声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，其声强逐渐减弱，这种现象称为声波的衰减（attenuationofsoundwave）。导致声波衰减的主要原因有以下几种：扩散衰减是声波在空

6、间传输中由能量分布的改变造成的衰减。由平方反比定律（inversesquarelaw）可以计算。散射衰减可以看成是声波与众多的散射中心的多次相互作用的过程，作用的结果是部分声能转化为热能而散失掉。吸收衰减在某种介质中，超声强度的衰减规律，由式4-6表示：表4-3人体主要组织成分对相应频率超声的衰减系数人体组织衰减系数(dB·cm-1·MHz-1)频率范围(MHz)眼球玻璃体液0.106～30血液0.1810脂肪0.630.8～7.0延髓(顺纤维)0.801.7～3.4脑组织0.850.9～3.4肝脏0.940.3～3.4肾脏1.000.3～4.5脊髓1.001

7、.0肌肉(顺纤维)1.300.8～4.5颅骨20.001.6肺41.001.0系统原理：利用超声波在传播路线上遇到介质的不均匀界面能发生反射的物理特性检测回波信号，并对其进行接收放大和信号处理，最后在显示器上显示。脉冲回波成像系统主要分为三部分：换能器、信号处理部分、显示和记录部分。4.2医学超声成像技术4.2医学超声成像技术超声成像的物理基础式中，t为从发出超声到接受界面反射回波的一段时间，即渡越时间。依据不同界面的回波时间，可以求出各个界面与换能器之间的距离，这就是广泛用于脉冲回波测距的理论基础。4.2.2超声成像的信息处理根据回声强度可判断器官组织（只有

8、经验丰富的超声科医生才能掌握）（1）无