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文檔簡介

1、超聲診斷學(xué)超聲診斷學(xué)高職高專衛(wèi)生部規(guī)劃教材高職高專衛(wèi)生部規(guī)劃教材超聲診斷學(xué)超聲診斷學(xué)高職高專衛(wèi)生部規(guī)劃教材高職高專衛(wèi)生部規(guī)劃教材 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)超聲診斷學(xué)超聲診斷學(xué)CAICAI課件課件第二章第二章 超聲成像的物理原理超聲成像的物理原理包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 閆國珍閆國珍學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 掌握超聲的定義及超聲傳播中頻率、掌握超聲的定義及超聲傳播中頻率、 聲速、波聲速、波長三者之間的關(guān)系。長三者之間的關(guān)系。2. 熟悉人體組織對入射聲束的作用熟悉人體組織對入射聲束的作用;入射超聲對人入射超聲對人體組織的作用。體組織的作用。3. 了解超聲診斷的安全性及注意事

2、項。了解超聲診斷的安全性及注意事項。 第一節(jié)第一節(jié) 超聲成像的物理基礎(chǔ)超聲成像的物理基礎(chǔ)一、超聲波的定義一、超聲波的定義 聲源振動頻率聲源振動頻率2000020000HzHz的機(jī)械波為超聲波。的機(jī)械波為超聲波。超聲診斷使用的頻率范圍超聲診斷使用的頻率范圍: 0.5-60MHz ,常用,常用 2-14MHz。次聲波次聲波 20Hz 20Hz 20000Hz 20000Hz 超聲波超聲波 (聲波)(聲波)二、超聲波的特性二、超聲波的特性 超聲在彈性介質(zhì)中以縱波形式傳播,遵守聲超聲在彈性介質(zhì)中以縱波形式傳播,遵守聲波的物理特性,即束射、反射、折射、繞射、散波的物理特性,即束射、反射、折射、繞射、散射

3、、吸收、衰減和多普勒效應(yīng)等特性。射、吸收、衰減和多普勒效應(yīng)等特性。三、超聲波的發(fā)生三、超聲波的發(fā)生正壓電效應(yīng):正壓電效應(yīng):由外力作用引起材料表面產(chǎn)生電荷,形由外力作用引起材料表面產(chǎn)生電荷,形成電場,稱為正壓電效應(yīng);成電場,稱為正壓電效應(yīng);逆壓電效應(yīng):逆壓電效應(yīng):在材料兩端施加一個電壓時,晶體將在材料兩端施加一個電壓時,晶體將產(chǎn)生幾何變形,稱為逆壓電效應(yīng)。產(chǎn)生幾何變形,稱為逆壓電效應(yīng)。 變形變形 電場電場電場電場 變形變形三、超聲波的發(fā)生三、超聲波的發(fā)生 在臨床工作中,利用逆壓電效應(yīng)形成超聲在臨床工作中,利用逆壓電效應(yīng)形成超聲發(fā)生器;利用正壓電效應(yīng)形成回聲接收器。發(fā)生器;利用正壓電效應(yīng)形成回聲接

4、收器。常用的超聲探頭與臨床應(yīng)用:常用的超聲探頭與臨床應(yīng)用:1 1、凸陣探頭:主要用于腹部、婦產(chǎn)科;、凸陣探頭:主要用于腹部、婦產(chǎn)科;2 2、線陣探頭:主要用于外周血管、小器官;、線陣探頭:主要用于外周血管、小器官;3 3、機(jī)械扇形掃描探頭:主要用于心臟檢查;、機(jī)械扇形掃描探頭:主要用于心臟檢查;4 4、環(huán)陣扇形探頭:主要用于腔內(nèi)檢查。、環(huán)陣扇形探頭:主要用于腔內(nèi)檢查。四、超聲波的傳播四、超聲波的傳播超聲波的三個基本物理量超聲波的三個基本物理量 1 1、波長、波長()():在波的傳播方向上,質(zhì)點(diǎn)完成一次振動的距離,:在波的傳播方向上,質(zhì)點(diǎn)完成一次振動的距離,單位:單位:mmmm;2 2、頻率、頻

5、率(f)(f):單位時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)完成一個振動過程的次數(shù),:單位時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)完成一個振動過程的次數(shù),單位:單位:HzHz; 3 3、聲速、聲速(c)(c):單位時間內(nèi)聲波在介質(zhì)中的傳播距離:單位時間內(nèi)聲波在介質(zhì)中的傳播距離, , 單位:單位:m/sm/s。目前醫(yī)用超聲儀一般將軟組織聲速的平均值定為。目前醫(yī)用超聲儀一般將軟組織聲速的平均值定為1540m/s1540m/s。 三者的關(guān)系:三者的關(guān)系:=c/f 超聲波在固體中傳播速度最快,在氣體中最慢:骨超聲波在固體中傳播速度最快,在氣體中最慢:骨與軟骨中聲速約為與軟骨中聲速約為4500m/s;軟組織;軟組織(肝、膽、胰等肝、膽、胰等)平均平均聲速約為聲速

6、約為1540m/s;肺、胃腸道等含氣臟器中聲速為;肺、胃腸道等含氣臟器中聲速為350m/s。 近場近場遠(yuǎn)場遠(yuǎn)場D 1/2 1/2D D聲源直徑聲源直徑 擴(kuò)散角擴(kuò)散角4 4、聲場、聲場5 5、分辨力:、分辨力: 超聲能夠發(fā)現(xiàn)最小障礙物的能力,稱為分辨力,超聲能夠發(fā)現(xiàn)最小障礙物的能力,稱為分辨力,包括:包括:(1)空間分辨力)空間分辨力:能夠辨別兩個細(xì)小目標(biāo)空間位置:能夠辨別兩個細(xì)小目標(biāo)空間位置的能力,分為軸向分辨力、橫向分辨力和側(cè)向分辨力;的能力,分為軸向分辨力、橫向分辨力和側(cè)向分辨力;(2)對比分辨力)對比分辨力:在灰階或亮度上分辨不同目標(biāo)的:在灰階或亮度上分辨不同目標(biāo)的能力能力 。 空間分辨

7、力空間分辨力第二節(jié)第二節(jié) 人體組織對超聲的作用人體組織對超聲的作用一、聲阻抗與界面一、聲阻抗與界面1 1、聲阻抗、聲阻抗:系密度與聲速的乘積,單位為瑞利;:系密度與聲速的乘積,單位為瑞利;2 2、界面、界面:兩種聲阻抗不同物體接觸在一起時,形成:兩種聲阻抗不同物體接觸在一起時,形成一個界面,尺寸小于波長時稱小界面,反之稱為大一個界面,尺寸小于波長時稱小界面,反之稱為大界面。界面。 二、反射與折射二、反射與折射 1、反射:、反射:在超聲的傳播過程中,如果聲束遇到大界面,在超聲的傳播過程中,如果聲束遇到大界面,則一部分超聲能量會返回到原來的介質(zhì)中,形成反射。則一部分超聲能量會返回到原來的介質(zhì)中,形

8、成反射。2、折射:、折射:在超聲的傳播過程中,當(dāng)分界面兩邊的聲速不在超聲的傳播過程中,當(dāng)分界面兩邊的聲速不同時,超聲波透入第二種介質(zhì)后,其傳播方向?qū)l(fā)生改變同時,超聲波透入第二種介質(zhì)后,其傳播方向?qū)l(fā)生改變,產(chǎn)生折射。,產(chǎn)生折射。反射與折射反射與折射 三、散射三、散射 超聲波在傳播中遇到粗糙面或極小的障礙物時,將有超聲波在傳播中遇到粗糙面或極小的障礙物時,將有一部分能量被散射,向各個空間方向分散輻射。散射來自一部分能量被散射,向各個空間方向分散輻射。散射來自臟器內(nèi)的細(xì)小結(jié)構(gòu),紅細(xì)胞的背向散射是多普勒超聲診斷臟器內(nèi)的細(xì)小結(jié)構(gòu),紅細(xì)胞的背向散射是多普勒超聲診斷的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。 散射散射 四、繞射四

9、、繞射 當(dāng)入射聲束遇到同超聲波長大小接近的界面時;當(dāng)入射聲束遇到同超聲波長大小接近的界面時;或者當(dāng)入射聲束經(jīng)過界面的邊緣,并且聲束邊緣與界或者當(dāng)入射聲束經(jīng)過界面的邊緣,并且聲束邊緣與界面邊緣的距離小于面邊緣的距離小于1 12 2個超聲波長時,聲束就會在界個超聲波長時,聲束就會在界面邊緣處發(fā)生彎曲,繞過該障礙物而繼續(xù)前進(jìn),反射面邊緣處發(fā)生彎曲,繞過該障礙物而繼續(xù)前進(jìn),反射很少,這種現(xiàn)象稱為繞射,亦稱衍射。很少,這種現(xiàn)象稱為繞射,亦稱衍射。 繞射繞射 五、衰減五、衰減 超聲波在介質(zhì)內(nèi)的傳播過程中,隨著傳播距離的增大,聲超聲波在介質(zhì)內(nèi)的傳播過程中,隨著傳播距離的增大,聲波能量逐漸減少的現(xiàn)象,稱為衰減

10、。波能量逐漸減少的現(xiàn)象,稱為衰減。 造成衰減的主要原因:反射、散射、吸收、聲束發(fā)散。造成衰減的主要原因:反射、散射、吸收、聲束發(fā)散。 衰減衰減 第三節(jié)第三節(jié) 超聲對人體組織的作用超聲對人體組織的作用 一、超聲的生物效應(yīng)一、超聲的生物效應(yīng) 超聲波是帶有一定能量的機(jī)械波,當(dāng)一定劑量的超聲波是帶有一定能量的機(jī)械波,當(dāng)一定劑量的超聲波在生物體內(nèi)傳播時,通過超聲與生物組織的相超聲波在生物體內(nèi)傳播時,通過超聲與生物組織的相互作用,可以引起生物體的功能、結(jié)構(gòu)或狀態(tài)的變化互作用,可以引起生物體的功能、結(jié)構(gòu)或狀態(tài)的變化,這就是超聲生物效應(yīng)。,這就是超聲生物效應(yīng)。一、超聲的生物效應(yīng)一、超聲的生物效應(yīng) 產(chǎn)生超聲生物

11、效應(yīng)的主要機(jī)制有:熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、產(chǎn)生超聲生物效應(yīng)的主要機(jī)制有:熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)、化學(xué)作用。當(dāng)超聲劑量超出規(guī)定,將造成若干生空化效應(yīng)、化學(xué)作用。當(dāng)超聲劑量超出規(guī)定,將造成若干生物效應(yīng)。物效應(yīng)。 二、超聲診斷的安全性二、超聲診斷的安全性診斷用超聲劑量(聲強(qiáng))的限定值:診斷用超聲劑量(聲強(qiáng))的限定值:Ispta100mW/cmIspta100mW/cm2 2,一次超聲照射時間,一次超聲照射時間10-2010-20分鐘。分鐘。1、超聲波是聲源振動頻率大于、超聲波是聲源振動頻率大于20000Hz的機(jī)械波,可以通的機(jī)械波,可以通過換能器的正、逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生和接收,醫(yī)用超聲診過換能器的正、逆壓

12、電效應(yīng)產(chǎn)生和接收,醫(yī)用超聲診斷頻率最常選用在斷頻率最常選用在2-14MHz頻率范圍內(nèi);頻率范圍內(nèi);2、不同組織的超聲速度和聲特性阻抗不同,超聲探測是利、不同組織的超聲速度和聲特性阻抗不同,超聲探測是利用聲束的反射、折射、散射、繞射、衰減等傳播特性用聲束的反射、折射、散射、繞射、衰減等傳播特性,通過與生物組織的相互作用進(jìn)行臨床分析和診斷。,通過與生物組織的相互作用進(jìn)行臨床分析和診斷。3、超聲對生物組織具有熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng),在、超聲對生物組織具有熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng),在進(jìn)行超聲探測時須控制安全劑量并遵循檢查、操作規(guī)進(jìn)行超聲探測時須控制安全劑量并遵循檢查、操作規(guī)程。程。 課后小結(jié)課后小結(jié)

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