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1、超声基础知识总结物理基础基本概念人耳听觉范围：20-20000HZ 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：2-10MHZ基本物理量：频率（f）、波长（）、声速（c）；三者关系：cf 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
2、高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； 直径探头直径（较粗）； （横断面声能分布不均匀） 长度超声频率和探头半径。 公式：L（2rf）c L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（2）；半扩散角（）。 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）但横向分辨率下降。 采用聚焦技术方法：固定式声透镜聚焦； 电子相控阵聚焦； 声
3、束聚焦：采用声束聚焦技术，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（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；授课：XXX （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）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
4、依赖性。 入射声束垂直于大界面时，回声反射强； 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（R1）（Z2Z1）2（Z2Z1） Z1，Z2代表两种介质的声阻抗；声阻抗密度声速 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
5、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散射信号后散射（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：1dB/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
6、）；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、灰阶的级数多少等）。 分类：空间分辨力（与声束特性有关） 轴向（纵向）分辨力：与超声频率（正）和超声宽度（负）有关；理论值：2 授课：XXX 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；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； 常采用相控聚焦 细微分辨力宽频带和数字化声束处理； 对比分辨力与灰阶级数有关； 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（
7、mW/cm2） ISPPA：空间峰值脉冲平均声强（W/cm2） 分贝：两个声强的比值；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） 强烈机械震荡用于碎石治疗； 在物理治疗学方面的作用（W级，一般0.5-3 W/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
8、）：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：fd2Vcosf0cVfd c2f0cos 在超声医学诊断中，V为红细胞运动速度；fd为多普勒效应产生的红细胞散射回声的频移；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；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，
9、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。授课：XXX 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（fdPRF/2） （2）PRF与检测深度（d）的关系：dc/2PRF，说明检测深度受PRF的影响； （3）检测深度（d）与速度（v）关系：vdc2/8f0cos，为常数，v、d相互制约； （4）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（），但cos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：fdHPRF/2彩色多普勒原理：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
