超声诊断学基础与原理

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1、1,游宇光,超 声 诊 断 学,2,1、掌握超声基础知识一些基本概念 2、掌握超声基本物理特性 3、掌握超声成像原理 4、掌握超声诊断方法及不同显示方式 5、掌握识别常见超声效应与图像伪差、意义及判断,第二章 超声诊断的基础和原理,教学要求：,3,-现代三大医学影像诊断技术之一,US-首选,CT,MRI,优势：无创、精确、方便。,超声(ultrasound),超 声 诊 断 学,超声诊断的基础和原理,4,第一节 诊断超声的物理特性,超声诊断的基础和原理,一、定 义,声波频率大于 20KHz(20000Hz)，为机械波或称应力波。,超 声 诊 断 学,1超声：,5,20000Hz：超声波,振源

2、：声带、鼓面 介质：空气、人体组织 接收：鼓膜、换能器,第一节 诊断超声的物理特性,超声诊断的基础和原理,一、定 义,超 声 诊 断 学,6,第一节 诊断超声的物理特性,超声诊断的基础和原理,一、定 义,应用超声，从人体内部获得声学信息后，形成图形(声像图)、曲线（A型振幅曲线，M型心动曲线，流速频谱曲线）或其他数据，用以分析临床疾病。,超 声 诊 断 学,2超声诊断：,7,二、声源、声束、声场与分辨力,能发生超声的物体称为声源（sound source）。,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,1、声源:,8,是将电能转换成超声能，同时将也可将超声能转换成电能

3、的一种器件。,二、声源、声束、声场与分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,9,二、声源、声束、声场与分辨力,超声换能器（transducer）,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,10,探 头,11,指从声源发出的声波，一般它在一个较小的立体角内传播。,二、声源、声束、声场与分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,2、声束（sound beam）:,12,声轴（sound axis) 声束的中心轴线，它代表超声在声源发生后其传播的主方向 束宽 声束两侧边缘间的距离。,二、声源、声束、

4、声场与分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,13,二、声源、声束、声场与分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,3、近场与远场 ：,声束各处宽度不等。在邻近探头的一段距离内，束宽几乎相等，称为近场区，近场区为一复瓣区，此区内声强高低起伏。,14,二、声源、声束、声场与分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,3、近场与远场 ：,远方为远场区，声束开始扩散，远场区内声强分布均匀。,15,近场区及远场区都有严格的物理定义，它随探头工作频率及探头发射时的有效面积而变化。实用超声仪上nea

5、r及far名为近段（程）及远段（程）调节，而非近场区及远场区。,二、声源、声束、声场与分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,3、近场与远场 ：,16,4、声束的聚焦：(convergence),二、声源、声束、声场与分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,17,1、基本分辨力 2、图像分辨力,分辨力(resolution power) 超声诊断中极为重要的技术指标,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,18,1、基本分辨力：指根据单一声束线上所测出的 分辨

6、两个细小目标的能力。,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,19,（1）轴向分辨力（axial resolution),沿声束轴线方向的分辨力。轴向分辨力的优劣影响靶标在浅深方向的精细度。,1、基本分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,20,（2）侧向分辨力(lateral resolution),声束轴线垂直的平面上，在探头长轴方向的分辨力。声束越细，侧向分辨力越好。,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理

7、特性,1、基本分辨力,21,（3）横向分辨力（transverse resolution),声束轴线垂直的平面上，在探头短轴方向的分辨力。横向分辨力越好，图像上反映组织的切面情况越真实。,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,1、基本分辨力,22,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,23,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,横向分辨力对超声图像的影响,24,2图像分辨力:,(1)细微分辨力：用以显示散射点的

8、大小 (2)对比分辨力：用以显示回声信号间的微小差别,指构成整幅图像的目标分辨力。,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,25,3多普勒超声分辨力：,指多普勒超声系统测定流向、流速及与之有关方面的分辨力。,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,26,（1）多普勒侧向分辨力 （2）多普勒流速分布分辨力 （3）多普勒流向分辨力 （4）多普勒最低流速分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,3多普勒超声分辨力：,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,

9、27,4彩色多普勒分辨力,将血管或心腔内的血流状态用彩色标示并重叠在实时灰阶图之上。,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,28,（1）空间分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,4彩色多普勒分辨力,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,指彩色血流信号的边缘光滑程度以及这种彩色信号能在正确解剖学和管腔内显示的能力。,29,（2）时间分辨力,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,4彩色多普勒分辨力,二、声源、声束、声场与分辨力,第一节 诊断超声的物理特性,指彩色多普勒系统能迅速地反映实时成像中不同彩色

10、及彩色谱的能力。,30,三、人体组织的声学参数,1密度 ,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,各种组织、脏器的密度为重要声学参数中声特性阻抗的基本组成之一。密度的单位为g/cm3。,31,三、人体组织的声学参数,2声速 c,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,声波在介质（或媒质）内的传播速度。单位为m/s或mm/s，各不同组织内的声速不同。,32,三、人体组织的声学参数,3声特性阻抗 Z= c,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,为密度与声速的乘积。单位为g/(cm2*s)。声特性阻抗可简称声

11、阻抗，为超声诊断中最基本的物理量。,33,三、人体组织的声学参数,4界面,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,小界面:尺寸小于超声波长 大界面:尺寸大于超声波长,两种声阻抗不同物体接触在一起，形成一个界面。接触面的大小名界面尺寸。,34,三、人体组织的声学参数,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,均质体与无界面区： 在一个脏器、组织中如由分布十分均匀的小界面所组成，名均质体；无界面区仅在清晰的液区中出现。液区内各小点的声阻抗完全一致。,35,四、人体组织对入射超声的作用,1、散射（scattering）：,超声诊断的基础和原理

12、,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,小界面对入射超声产生散射现象。散射无方向性。,36,四、人体组织对入射超声的作用,1、散射（scattering）：,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,37,2、反射（reflection）：,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,大界面对入射超声产生反射现象。,38,2、反射（reflection）：,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,39,3、折射(refraction)：,四、

13、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,由于人体各种组织、脏器中的声速成不同，声束在经过这些组织间的大界面时，产生声束前进方向的改变。,40,3、折射(refraction)：,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,41,4、全反射（total reflection）：,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,入射角大于临界角时，折射声束完全返回至第一介质，名“全反射”。,42,5、绕射（diffraction）：,四

14、、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,又名衍射。在声束边缘与大界面之间的距离，等于12个波长时，声束传播方向改变，趋向这一界面。名绕射现象。,43,5、绕射（diffraction）：,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,44,6、衰减（attenuation）:,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,声束在介质中传播时，因小界面散射，大界面的反射，声束的扩散以及软组织对超声能量的吸收等，造成了超声的衰减。,4

15、5,6、衰减（attenuation）:,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,46,7、会聚(convergence):,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,声束在经越圆形低声速区后，可致声束的会聚。,47,8、发散(divergence):,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,声束在经越圆形高声速区后，可致声束的发散。,48,9、多普勒效应(Doppler effect):,四、人体组织对入射超声的作用

16、,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,入射超声遇到活动的小界面或大界面后，散射或反射回声的频率发生改变，名多普勒频移。,49,9、多普勒效应(Doppler effect):,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,50,探头工作时，换能器发出超声波，由运动着的红细胞发出散射回波，再由接收换能器接收此回波。,9、多普勒效应(Doppler effect):,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,51,脉冲式超声通常可分为4种超声声强：,空间平均时间平均声强； 空间平均时间峰值声强； 空间峰值时间平均声强； 空间峰值时间峰值声强。 其中，空间峰值时间平均声强（SPTAI）在生物效应中最重要。,四、人体组织对入射超声的作用,超声诊断的基础和原理,超 声 诊 断 学,第一节 诊断超声的物理特性,52,在人体组织中对超声敏感者有中枢神经系统、视网膜、视神经、生殖腺、早孕