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1、超声基础理论2016.4超声波定义116Hz为次声，或者称亚声波，低于人耳听阈162104Hz为声波，即人耳可以听到的声频2104109Hz（100MHz）为超声波，为超声治疗和诊断所用的频率范围。1091013Hz称为特超声，尚在研究试用中超声波定义示意图人耳听觉范围人耳听觉范围超声诊断常用频率超声诊断常用频率1.超声可由多种物理能量转变而成，需经过换能器进行转换。2.目前最常选用的换能器是压电陶瓷即压电晶体。3.压电晶体可具两种可逆的能量转变：超声的发生1.人体内除骨骼外，在所有的软组织中几乎均以纵波的形式传播。2.超声传播过程中应了解频率（ f ）、声速（ c ）、波长（ ）之间的关系。
2、3.C f 超声的传播上方为横波的示意图，波的振动方向与传播方向垂直。下方为纵波的示意图，波的振动方向与传播方向平行。频率（f）由声源（即探头）发生超声时所决定，为一恒定值。频率越高，分辨力越高，穿透性越弱。频率越低，分辨力越低，穿透性越强。心脏（颅脑）探头：2.5MHz，腹部：3.55MHz，浅表： 7.515MHz。声速（C）指超声在传播物体（介质）中的速度。在同一介质中，声速固定不变，它不随频率的改变而改变。在软组织中的平均声速为1540m/s，在骨骼内，声速约为软组织中的2.5倍。人体正常组织的声速、衰减系数、声阻抗波长在同一介质中，由于声速固定，频率与波长成反比。在不同介质中，如频率
3、固定，声速与波长成正比。C f ， C/ f 软组织的声速1500m/s， 软组织的波长1.5/f声场近场区声强分布不均，声束宽度接近，且平行。远场区声强分布均匀，但声束开始扩张。近场 lD2/4。D：声源直径； ：波长。空间分辨力轴向分辨力：与超声传播方向平行，其取决于激励电脉冲的长度和探头的阻尼程度。侧向分辨力：与超声传播方向垂直，其取决于声束的宽度。横向分辨力：与超声传播方向垂直，其取决于声束的高度。ABC超声与生物组织间的相互作用声阻抗与界面反射和透射折射与全反射散射绕射干涉衰减动目标回声频移（Doppler）声阻抗（Z）与界面ZC：介质密度。 C：声速。界面：可分为两种。大界面：大于
4、声束直径。小界面：小于声束直径。Z1Z2界界面面反射和透射入射声遇到大界面时发生反射和透射。反射系数（R）：RZ2-Z1/ Z2+Z1透射系数（T）：T1R7.8-1.6/7.8+1.6=66%颅骨声阻抗：颅骨声阻抗：7.87.8脑组织声阻抗：脑组织声阻抗：1.61.6折射与全反射折射：穿过大界面的透射声偏离入射声束的方向而传播。它是由于两种介质内声速的不同造成的。全反射：当C2 C1， 2 1当入射角1超过临界角，折射声束会重新进入第一介质内。12 2C1C2散射入射声波遇到小界面时，发生散射。散射变平面波为球面波。散射回声强度比镜面反射回声强度低。声束宽小界面绕射绕射：声束传播过程中在界面
5、的边缘经过，当它们之间的距离小于12个波长，声束偏向被转向至该一界面。声束在散射体小界面附近经过时，一样存在绕射现象。干涉反射回声与入射回声在空间相遇，可因相位相同而叠加增加，亦可因相位相反而相互抵消。左图：入射回声与反射回声相位相反而相互抵消。入射波反射波衰减衰减为反射、散射和吸收（声能转变成热能）三者的总和。不同组织的声衰减程度不同。同一组织中，衰减又随频率的升高而升高。人体正常组织的声速、衰减系数、声阻抗Doppler效应动目标的回声频移现象即为超声Doppler效应。目标移向探头，Fd为正值；目标背向探头，Fd为负值。Fd2V.cos.F0/CF0F0Fd超声对生物组织的作用对无创性的
6、理解：SPTAI的概念：美国超声协会规定了人体使用的安全剂量为SPTAI100mw/cm2。即使在安全剂量内，亦可产生不良效应。超声成像原理及分类A型超声单声束成像。X轴从左到右代表被测界面的深度。Y轴下向上代表回声振幅的高低。B型超声B型超声声像图为一幅从体表至深部的切面图形。按声束扫查方式可分为：弧扫、扇扫、线扫、径向圆周扫查和复合扫查。超声成像实现的方法手动式：如复合B型扫查法。机扫式：可用于扇扫、线扫、径向圆周扫、及复合扫查。电子扫查式：使用多晶片及编码发射、接受技术，尚需加入电子聚焦及其他技术。超声成像的一些基本概念实时成像和静态成像放大器的动态范围声束聚焦TGC调节数字扫描转换（D
7、SC）后处理灰阶显示校正声束聚焦单晶片声束聚焦采用凹型晶片或声透镜。多晶片声束聚焦采用两套装置，探头短轴用声透镜，提高横向分辨力；而长轴用电子分段聚焦。TGC调节时间增益补偿：系统从总的衰减角度考虑，以时间（即深度）函数予以补偿。优点：缺点：图形伪差大多与超声的物理特性有关，一小部分与仪器性能及调节有关。主要有：回声失落、边缘折射（全反射）声影、绕射声影抵消、混响效应、镜像伪差、旁瓣效应、部分容积效应。分述如下：回声失落大界面回声反射具角度依赖。在界面与声束间角度过小或接近平行时，回声不能返回至声源的发射区（即探头）。边缘折射（全反射）声影声束通过声速差别较大的介质所形成的界面后形成折射或全反
8、射，致使在这段界面的下方出现一个声束无法进入的“失照明”区，而产生假性声影。绕射声影抵消绕射使声束途径往界面的一方偏向。当遇到较小尺寸的界面，因其左右两侧声束均向小界面的后方偏向，产生声影消除效应。例如：在声像图上，小结石的后方往往不伴有后方声影。混响效应产生条件：镜面型大界面如界面两侧声阻抗差别较大，而第一介质的衰减较小或厚度较小。例如：浅部的囊肿，充盈尿液的膀胱。表现：界面上方各层组织结构倒影入液性无回声区中。镜像伪差产生条件：较深大界面旁的病灶。例如：横膈旁的肝脏占位灶。表现：在横膈的对侧出现一个对称性的相似病灶。镜像伪差镜像伪差旁瓣效应产生原理：声源发生主瓣之外，还存在数对旁瓣，其产生
9、的声像图与重叠于主瓣声像图上。表现：充盈的膀胱底部有时会出现薄纱状虚影。旁瓣效应部分容积效应声束的本身具有一定的厚度，尤其是非聚焦区的声束。当一小囊肿的直径小于声束厚度，囊肿外组织的回声会在成像时被压缩进囊肿内。表现为：应表现为暗区的小囊肿内，有低回声的细小光点。余振效应余振效应超声探头的匹配超声诊断基础形态学诊断生理学诊断介入性超声谱分析其它：例如组织特征分析形态学诊断脏器外形及大小、柔软度或可动度病灶边缘回声邻近组织结构病灶结构组织衰减变化远处脏器结构的影响病因学诊断炎症：急、慢性炎症积液：单纯性积液、积液继发感染肿瘤：良、恶性肿瘤的鉴别纤维化：主要表现为肝脏的弥漫性病变结石或钙化：气体：
10、例如肝内胆管积气、胃肠道穿孔后的膈下积气良恶性肿瘤的鉴别纤维腺瘤纤维腺瘤浸润性导管癌浸润性导管癌介入性超声用于肝、肾、淋巴结、乳腺、前列腺等的超声引导穿刺。经食管、直肠、阴道的腔内超声检查。现亦有经尿道的微型超声探头，可通过输尿管直达肾盂。频谱分析灰阶直方图分析Doppler频谱分析组织特征分析组织特征分析术中、腹部、脑外科术中探头经阴道、经食管探头经直肠探头穿刺探头超声新技术最早期的灰阶声像图谐波基波：振幅最大，频率最低谐波产生原因：声波在组织内非线性传播特性谐波的强度随深度变化非线性谐波能量与基波能量呈非线性关系谐波成像fundharmHarmonicNormalAVM术中超声造影 三维成像三维成像-兔唇的声像图表现修补术后华山医院超声科乳腺疾病的诊断和治疗。神经外科术中应用，现正向神经内科脑血管疾病（TCCS）发展。神经、肌腱疾病和损伤的超声诊断。谢谢关注！
