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1、超声基础知识总结物理基础基本概念一一人耳听觉范围：20-20000码超纵声波频率20000Hz纵波（疏密波）：粒子运动平行于波传播轴；诊断最常用超声频率：2-iomhz基本物理量：频率（f）、波长（入）、声速（c）；三者关系：入=c/f人体软组织的声速平均为1540m/s,与水的声速相近；骨骼的声速最高，相当于软组织平均声速的2倍以上。超声场：发射超声在介质中传播时其能量所达到的空间；简称声场，又称声束。声束的影响因素：探头的形状、大小；阵元数及其排列；工作频率（超声的波长）；有无聚焦及聚焦的方式；吸收衰减；反射、折射和散射等。声束由一个大的主瓣和一些小的旁瓣组成。超声的成像主要依靠探头发射高
2、度指向性的主瓣并接收回声；旁瓣的反向总有偏差，容易产生伪像。声场可分为近场和远场两部分（1）近场声束集中，呈圆柱状；直径一一探头直径（较粗）；（横断面声能分布不均匀）长度一一超声频率和探头半径。公式：L=（2rf）/cL为近场长度，r为振动源半径，f为频率，c为声速（2）远场声束扩散，呈喇叭状；声束扩散角越小，指向性越好。（横断面声能分布较均匀）声束两侧扩散的角度为扩散角（20）；半扩散角（e）。超声波指向性优劣指标是近场长度和扩散角。影像因素：增加超声频率；近场变断、扩散角变小；增加探头孔径（直径）一一但横向分辨率下降。采用聚焦技术一一方法：固定式声透镜聚焦；电子相控阵聚焦；声束聚焦：采用声
3、束聚焦技术，可改善图像的横向和（或）侧向分辨力。固定式声透镜聚焦一一将声透镜贴附在探头表面。常用于线阵探头、凸阵探头；可提高横向分辨力，但远场仍散焦。电子相控阵聚焦一一（1）利用延迟发射是声束偏转，实现发射聚焦或多点聚焦；可提高侧向分辨力；常用于线阵探头、凸阵探头；（2）动态聚焦：在长轴方向上全程接收聚焦。（3）利用环阵探头进行环阵相控聚焦；可改善横向、侧向分辨力；（4）其他聚焦技术：如二维多阵元探头。超声物理特性：一、束射特性（方向性）一一是诊断用超声首要的物理特性；（如反射、折射、聚焦、散焦）大界面：指长度大于声束波长的界面；大界面的回声反射有显著的角度依赖性。入射声束垂直于大界面时，回声
4、反射强；入射声束与大界面倾斜时，回声反射减弱甚至消失。两种介质存在真声阻抗，是界面反射的必要条件。声强反射系数（Ri）=（Z2Zi）“+Z1，Z2代表两种介质的声阻抗；声阻抗=密度X声速界面回声反射的能量与界面形状密切相关：垂直于凹面聚焦；垂直于凸面散焦；垂直于不规则面乱散射。超声界面反射的特点：非常敏感。人体许多器官如肝、脾、胆囊的包膜、腹壁各层肌肉筋膜以及皮肤层都是典型的大界面。小界面：指小于声束波长的界面。其后散射（背向散射）回声无角度依赖性。后散射：超声遇到肝、脾等实质性器官或软组织内的细胞、包括成堆的红细胞（称散射体），会发生微弱的散射波。散射波向四面八方分散能量，只有朝向探头的微弱
5、散射信号一一后散射（背向散射），才会被检测到。现代超声诊断仪正是利用大界面反射原理，能够清楚显示体表和内部的表面和轮廓；还利用无数小界面后散射的原理，清楚显示人体表层，以至于内部器官、组织复杂而细微的结构。二、衰减特性衰减与超声传播距离和频率有关；衰减的原因主要有吸收、散射、声束扩散。软组织平均衰减系数：ldB/cmMHz；蛋白质成分是人体组织衰减的主要因素（占80%）。衰减规律：骨软骨肌腱肝、肾血液尿液、胆汁；超声的分辨力：显示器上能区分声束中两个细小目标的能力或最小距离。影像因素：超声波得频率；脉冲宽度；声束宽度（聚焦）；声场远近和能量分布；探头类型；仪器功能（二维图像中像素多少、灰阶的级
6、数多少等）。分类：空间分辨力（与声束特性有关）一轴向（纵向）分辨力：与超声频率（正）和超声宽度（负）有关；理论值：入/2横向分辨力：与探头厚度方向上声束的宽度和曲面聚焦性能有关；一一常采用透镜聚焦侧向分辨力：与探头长轴方向上声束的宽度有关；一一常采用相控聚焦细微分辨力一一宽频带和数字化声束处理；对比分辨力一一与灰阶级数有关；时间分辨力单位时间成像速度即帧频超声的生物学效应一一声功率：单位时间内探头发出的功率。单位：W或mW；声强：单位面积上声功率。单位：W/cm2或mW/cm2；ISPTA:空间峰值时间平均声强（mW/cm2）ISPPA:空间峰值脉冲平均声强（W/cm2）分贝：两个声强的比值；
7、超声系统可控制的最大能量与最小能量之比为动态范围。生物学分类热效应：诊断用超声一般不会造成明显的温度升高；（mW/cm2级）空化效应：可形成气体微泡；诊断用超声尚未得到证实；对细胞畸变、染色体、组织器官的影响；高强聚焦超声（HIFU）:热凝固和杀灭肿瘤细胞作用；（KW/cm2级）强烈机械震荡一一用于碎石治疗；在物理治疗学方面的作用（W级，一般0.5-3W/cm2）超声辐射剂量是超声强度与辐射时间的乘积。热指数（TI）:1.0以下无致伤性，胎儿应调至0.4以下；眼球应0.2以下；机械指数（MI）:指超声驰张期的负压峰值（MPa数）与探头中心频率（MHz）的平方的比值。1.0以下无致伤性，胎儿应调
8、至0.3以下；眼球应0.1以下；超声声学造影应采用低机械指数，可以防止微气泡破裂，提高造影效果。多普勒超声技术的基础及应用多普勒效应的公式：f=2Vcos9f/cV=fc/2fcos9d0d0在超声医学诊断中，V为红细胞运动速度；f为多普勒效应产生的红细胞散射回声的d频移；c探头发射的超声在人体组织中的传播速度；f0为探头发射的超声频率；9为探头发射的超声的传播方向与红细胞运动方向间的夹角。分类一一脉冲多普勒：选择性接收回声信号，所需检测位置的深度用延迟电路完成；连续多普勒：无选择检测深度的功能，但可测很高速的血流；高脉冲重复频率（HPRF）多普勒：增大检测血流的能力；可有多个取样容积。多普勒
9、超声所检测的不是一个红细胞，而是众多的红细胞，各个红细胞的运动速度及方向不可能完全相同，因此，出现多种不同颜色的频移信号，被接受后成为复杂的频谱分布（波形），对它用快速傅立叶转换技术（FFT）进行处理后，把复杂的频谱信号分解为若干个单频信号之和，以流速-时间曲线波形显示，以便于从中了解血流的方向、速度、时相、血流性质等问题。脉冲多普勒技术的局限性：（1）最大频移即最大测量速度受脉冲重复频谱频率的限制（f=PRF/2）d（2）PRF与检测深度（d）的关系：d=c/2PRF，说明检测深度受PRF的影响；（3）检测深度（d）与速度（v）关系：vd=c2/8f0cos9，为常数，v、d相互制约;（4）
10、当被检测目标的运动速度超过PRF/2时，出现混迭现象。增大脉冲波多普勒技术检测速度、检测深度的方法：降低发射频率；移动零位基线；减低检测深度；增大超声入射角（e）,但cos0在分母位置，值越小计算出速度值误差越大，所以此法不可取。用HPRF的频谱多普勒：f=HPRF/2d彩色多普原理：以脉冲多普勒技术为基础，用运动目标显示器（MTI），自相关函数计算（自相关处理技术），数字扫描转换、彩色编码等技术，达到对血流的彩色现象。三基色红、蓝、绿三色；三基色混合时，可产生其他彩色，称为二次色；红色加绿色产生黄色（二次色），就以红-黄表示正向高速血流。种类速度型彩色多普勒：以红细胞运动速度为基础；能量型彩
11、色多普勒：以红细胞散射能量（功率）的总积分进行编码；速度能量型彩色多普勒：显示方式速度-方差显示：朝向探头黄色；背向探头青蓝色。速度显示：朝向探头红色；背向探头蓝色；明暗表示快慢。方差显示：高速血流显示时从单一彩色变为五彩镶嵌。能量显示：适应于对低速血流的显示；明亮度表示多普勒振幅。局限性（1）受入射角的影响；（2）超过尼奎斯特频率极限（PRF/2）时，彩色信号发生混迭;（3）检测深度与成像帧频及可检测流速间的互相制约；（4）对二位图像质量的影响;（5）湍流显示的判断误差。彩色多普勒技术的调节方法：1、彩色标尺（PRF）的选择：中、低速血流速度显示方式；高速血流速度-方差及方差显示方式;2、发
12、射超声频率：检测较浅表的器官、组织及经腔道检测高频超声；对高速血流的检测低频超声；对低速血流的检测，达到被检测深度的情况下高频超声；3、滤波器调节：低速血流低通滤波；高速血流高通滤波；4、速度标尺：腹部及外周血管低速标尺；心血管系统高速标尺；5、增益调节：检测开始时，用较高的增益调节，使血流易于显示；然后再降低增益使血流现象最清楚而又无噪音信号。6、取样框调节：取样框应包括需检测区的血流，但不宜太大，使帧频及显像灵敏度下降；7、零位基线的调节：零位基线下移，可增大检测的速度范围；8、余辉调节：persistence调节钮可使帧频图像重叠，增大信/噪比，使低速度、低流量的血流更易于显示清楚；9、
13、扫查范围与方向的调节：较小的扫查范围（角度）可增加帧频，彩色显像更清楚。与血流方向相同的扫查方法，可使彩色显像更敏感，更清晰。10、消除彩色信号的闪烁：可选用高速度标尺、高通滤波抗干扰，最佳方法是令病人屏住呼吸频谱多普勒血流流动学基础知识一一一般规律：当雷诺数（Re）2000时成为湍流能量守恒定律：AP=4V2；估算跨瓣压、心腔及肺动脉压;max质量守恒定律：PAV=恒定（连续方程），计算瓣膜口面积；频谱多普勒技术的调节方法：1、多普勒种类的选择：中、低速血流脉冲多普勒；高速血流连续多普勒2、滤波条件：检测低速血流，用低通滤波；对高速血流，用高通滤波；3、速度标尺：选择与被检测血流相匹配的速度
14、标尺；4、取样容积：对血管检测，取样容积应小于血管内径；5、零位基线：可增大频移测量范围；6、频谱信号上下翻转：便于测量及自动包络频谱波形；7、超声入射角：心血管系统检查ew20；外周血管检测ew60频谱宽度（频带宽度）：表示在某一瞬间取样容积中红细胞运动速度分别范围的大小。层流窄频谱；湍流宽频谱；取样容积小窄频谱；取样积大宽频谱；大动脉窄频谱；外周小动脉宽频谱；超声诊断仪超声探头核心部分：压电材料，如天然石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅、压电有机聚合物；吸声材料（压电晶片背面）：产生短促的超声脉冲信号，提高纵向分辨率；匹配层（声能压电晶片前面）：保护压电材料；使压电材料与人体皮肤之间的声阻抗相近；
15、减少声能损失，提高探头灵敏度；种类一一电子扫描探头：线阵探头:采用电子开关控制；阵子呈直线排列；凸阵探头：采用电子开关控制；阵子呈弧形排列；相控阵探头：扫描角度80-90,最大深度20cm；用于心脏检查机械扫描探头：扇形扫描探头；单晶片；电机驱动；环阵（相控）探头；电子相控聚焦；电机驱动；其他旋转式扫描探头等频率单频探头：中心频率固定的探头（频带较窄）；变频探头：可根据临床需要选择2-3种发射频率；宽频探头：采用宽频带复合电材料（发射频率范围：2-5MHz、5-lOMHz、6-12MHz）；接收时分三种情况：选频接收：选择某一特定的1-3个中心频率；动态接收：随深度变化选取不同的频率；宽频接收：接收宽频带内所有频率回声；高频探头：频率高达40-100MHz,如皮肤超声成像、超声生物显微镜等。阵子数是超声探头质量的重要标志。1个阵元由4-6个阵子分组构成；阵子数愈多，理论上成像质量愈好。采用高密度探头，可提高声束扫描线的密度，图像分辨率显著提高。超声成像原理声束扫描利用探头发射的聚焦束进行的断层扫描。聚焦超声的特点：声束形态特殊，聚焦区较细，远、近区即两端均较粗，呈喇叭形；
