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1、第一章第一章 医学超声学根底医学超声学根底第一第一节 超声波的定超声波的定义及特及特性性波类型波类型传播条件传播条件传播能量传播能量传播速度传播速度波实例波实例 电磁波电磁波 真空、介质真空、介质电磁能电磁能约约3108ms无线电波、光波、无线电波、光波、X、射线射线机械波机械波介质介质机械能机械能几百至几千几百至几千ms水波、地震波、水波、地震波、声波声波波，根据其性波，根据其性质可分可分为两大两大类： 弹弹性介性介质质中中质质点机械振点机械振动动形状的形状的传传播播过过程。程。 其其实实是机械振是机械振动动能量的能量的传传播播过过程。程。二、声波按二、声波按频频率的分率的分类类及医用超声的
2、范及医用超声的范围围声波按声波按频频率率(f)(f)的分的分类类一、声波的定义一、声波的定义第二第二节 超声波的超声波的产生生超声波超声波产生的根本条件：生的根本条件： 振源；振源； 介介质。一、一、单自在度振自在度振动系系统的数学描画的数学描画1. 位移：位移： Acos(0t-) 式中：式中：A 振幅，即最大位移振幅，即最大位移 0 2f0 角角频频率率 f0 固有固有频频率率 初相角初相角2. 速度：速度： vd/dtA0 sin(0t-) Vm sin(0t-) 式中：式中：Vm A0 最大速度最大速度3. 加速度：加速度：adv/dtA02 cos(0t-) B cos(0t-) 式
3、中：式中：B A02 最大加速度最大加速度单单个个质质点无阻尼振点无阻尼振动动：动动能、能、势势能能转换转换，能量守恒。，能量守恒。二、机械波二、机械波产生的生的过程程 延延续弹性介性介质中，某一中，某一质点的振点的振动，经过弹性力的作用，性力的作用，传送送给与它相与它相邻的的质点，后者也振点，后者也振动，并，并继续传送送能能量量传播，构成机械波。播，构成机械波。三、超声波的三、超声波的产生及生及传播播 由超声由超声换能器能器产生振生振动，引起接，引起接触触剂的振的振动，接触，接触剂的振的振动又引起人体又引起人体皮肤、脂肪及内皮肤、脂肪及内脏的振的振动，超声波能量，超声波能量就就这样进入了人体
4、。入了人体。第三第三节 超声波的分超声波的分类一、按一、按质点振点振动方向和波方向和波传播方向的播方向的关系分关系分类1. 横波横波质质点振点振动动方向垂直于波的方向垂直于波的传传播方向的波。播方向的波。由介由介质质的切的切变弹变弹性引起，亦称切性引起，亦称切变变波。波。横波横波仅仅在固体中在固体中传传播。播。2. 纵纵波波质质点振点振动动方向平行于波的方向平行于波的传传播方向的波。播方向的波。由介由介质质的的紧缩弹紧缩弹性引起，亦称疏密波或性引起，亦称疏密波或紧缩紧缩波。波。纵纵波能在固体、液体和气体中波能在固体、液体和气体中传传播。播。 由于人体软组织无切变弹性，横波在人体软组织由于人体软
5、组织无切变弹性，横波在人体软组织中不能传播，而只能以纵波的方式传播，所以纵波是中不能传播，而只能以纵波的方式传播，所以纵波是超声诊断和治疗的常用波型。超声诊断和治疗的常用波型。二、按波阵面的外形分类二、按波阵面的外形分类1. 波面与波波面与波阵阵面面波波 面面: 波波传传播播时时，某一，某一时时辰介辰介质质中各同相位中各同相位 振振动动点点组组成的面。波面有无数个。成的面。波面有无数个。波波阵阵面：波面：波传传播方向上最前面的那个波面。播方向上最前面的那个波面。2. 按波按波阵阵面的外形分面的外形分类类平面波：波平面波：波阵阵面面为为平面的波。平面的波。球面波：波球面波：波阵阵面面为为球面的波
6、。球面的波。柱面波：波柱面波：波阵阵面面为为柱面的波。柱面的波。3. 商定商定为为方便，超声在人体内方便，超声在人体内传传播，均播，均视为视为平面波。平面波。遇到小妨碍物而散射的超声，均遇到小妨碍物而散射的超声，均视为视为球面波。球面波。三、按发射超声的类型分类三、按发射超声的类型分类脉冲波脉冲波 采用机种：采用机种：A A型、型、M M型、型、B B型超声型超声诊断断仪， 脉冲波多普勒血流脉冲波多普勒血流仪。延延续波波 采用机种：延采用机种：延续波多普勒血流波多普勒血流仪。四、按声波的四、按声波的频率分率分类如前述如前述. . 次声波次声波可听声波可听声波 超声波超声波第四第四节 动摇方程与
7、波参数方程与波参数一、一、动摇方程方程假定：平面声波，沿假定：平面声波，沿x方向方向传播播1. 根本方程根本方程运运动方程：方程： 延延续方程：方程： 其中：其中：P声声压，v质点振点振动速度速度 介介质密度，密度， t时间，B 体体积弹性系数性系数2. 动摇方程动摇方程联立以上立以上、式，可得式，可得动摇方程如下：方程如下：它描画了声波它描画了声波传播播过程中，每个空程中，每个空间位置上，每位置上，每个个时辰的声辰的声压和和质点振点振动速度。速度。3. 解的方式解的方式 p = f1( x-ct ) + f2( x+ct ) 对对于于简谐简谐平面波可写平面波可写为为：P = A1e-j (t
8、-kx ) + A2e-j(t+kx ) 或：或：P = A1cos (t-kx ) + A2cos(t+kx ) 式中：式中：k = /c = 2/波数波数 = 2f角角频频率率 f 频频率率 波波长长 4. 讨论讨论 、式中，第一式中，第一项项x同向波，第二同向波，第二项项x反向波，反向波，如无反向波如无反向波 反射波反射波 ，那么，那么A2=0 P = P0cos(t-kx ) = P0cos( t-x/c )该该式式阐阐明：在离声源明：在离声源x处处的振的振动动，要在声源振，要在声源振动动的一个的一个时时延延x/c后才后才发发生。生。 1. 1. 声速声速c c 声波在声波在单单位位时
9、间时间内内传传播的播的间间隔称声速，用隔称声速，用c c表示。声表示。声速速c c与与质质点振点振动动速度速度v v是不同的。是不同的。c c与以下要素有关：与以下要素有关： 1 1 c c与波与波类类型有关。横波型有关。横波c c纵纵波波c c。 2 2 在流体与气体介在流体与气体介质质中中 平面平面纵纵波波 ： B B介介质质的体的体积弹积弹性系数性系数 介介质质的密度的密度 3 3 c c与温度有关与温度有关因因B B与温度有关。与温度有关。 如：空气中一定温度内每升高如：空气中一定温度内每升高11，声速，声速约约添加添加 0.6m/S 0.6m/S。 4 4 c c与与频频率无关，即无
10、率无关，即无频频散散 色散色散 景象。景象。二、波参数二、波参数与超声诊断有关的各种介质的声速与超声诊断有关的各种介质的声速 重要声速参数重要声速参数 人体软组织中： c1540 m/S 在人体各种软组织中,声速都很接近，可按此估算。 人体骨组织中： c4000 m/S 空气(22)中： c 345 m/S2.2.波长、周期和频率波长、周期和频率1 1 波波长 声波中两个相声波中两个相邻同相位点之同相位点之间的的间隔称波隔称波长，用，用表示。表示。 纵波：指两个相波：指两个相邻密集点密集点( (或稀疏点或稀疏点) )之之间的的间隔。隔。 横波：指两个相横波：指两个相邻波峰波峰( (或波谷或波谷
11、) )之之间的的间隔。隔。 ( (或：在一个波周期或：在一个波周期时间内，波所内，波所传播的播的间隔称波隔称波长。) )2 2周期周期T T 声波声波传传播一个波播一个波长间长间隔所需的隔所需的时间时间称周期，用称周期，用T T表示。等表示。等于声波中于声波中质质点在平衡位置往返振点在平衡位置往返振动动一次所需的一次所需的时间时间。 3 3 频频率率f f 任一点在任一点在单单位位时间时间内内经过经过的波数称的波数称频频率，用率，用f f表示。等于表示。等于介介质质中的中的质质点在点在单单位位时间时间内振内振动动的次数。的次数。 4 4 波波长长、周期、周期、频频率与声速之率与声速之间间的关系
12、的关系c/fc/fT TT T1/f1/f 5 5 单单位位声速的声速的单单位位为为：m/Sm/S医学超声中常用：医学超声中常用：mm/Smm/S波波长长的的单单位位为为：m m 医学超声中常用：医学超声中常用：mm mm 频频率的率的单单位位为为：Hz Hz 医学超声中常用：医学超声中常用：MHzMHz6 6频率、波长对超声成像的影响频率、波长对超声成像的影响 波波长长：决：决议议了成像的极限分辨率了成像的极限分辨率 频频率：决率：决议议了成像的了成像的组织组织深度深度3.3.声压和声强声压和声强(1)(1)声声压压 P P 定定义义 单单位面位面积积上介上介质质遭到的声波遭到的声波压压力称
13、声力称声压压，用，用P P表示。表示。是由声波引起的介是由声波引起的介质质中中压压强强，是介，是介质质静静压压强强的一个增量。的一个增量。随着声波在介随着声波在介质质中的中的传传播，播，该压该压强强随随时间时间和位置而和位置而变变化。化。 平面波声平面波声压压瞬瞬时值时值 P Pcvcv 式中：式中：介介质质密度，密度，cc声速，声速，vv质质点振点振动动速度速度 声声压压最大最大值值 即振幅即振幅 Pm PmcVmcVmc0 Ac0 A 声声压压有效有效值值 P PPm/Pm/2 2声强声强I I 定定义 单位位时间内内经过垂直于垂直于传播方向上播方向上单位面位面积的超的超声能量称声能量称为
14、超声超声强度。度。简称声称声强，用，用I I表示。表示。 平面波声平面波声强计算式算式 I IP2/cP2/cPm2/2cPm2/2cPmVm/2PmVm/2 cVm2 /2cVm2 /2c02A2/2c02A2/2 即声即声强与与该点声点声压、振速或振、振速或振动位移的最大位移的最大值有关。有关。 声声强的的单位位 瓦瓦/ /厘米厘米2 12 1瓦瓦1 1焦耳焦耳/ /秒秒4.4.声压级和声强级声压级和声强级1 1声声强级LILI LI = 10lg(I/I0) LI = 10lg(I/I0) 分分贝(dB)(dB) 称称LILI为：I I相相对于于I0I0的声的声强级，I0I0为I I的参
15、考的参考值。2 2声声压级LPLP 由由I IP2/c , I0P2/c , I0P02/cP02/c可得：可得： LI = 10lg(I/I0) = 10lg(P2/P02) = 20lg(P/P0) LI = 10lg(I/I0) = 10lg(P2/P02) = 20lg(P/P0) 定定义： LP = 20lg(P/P0) LP = 20lg(P/P0) 分分贝(dB) (dB) 称称LPLP为：P P相相对于于P0P0的声的声压级，P0P0为P P的参考的参考值。 3阐明 对同一声波量，相对于同一参考声波量，恒有LI = LP 超声诊断仪回波信号动态范围LD =10lg(Imax/I
16、min)100dB, 即：Imax/Imin=1010(100亿)倍，或Pmax/Pmin=105(10万)倍。 如未指明参考声强，默许值I01016 W/cm2, 这是当f1kHz时，人耳能听觉的最小声强，国际通用。5. 5. 声阻抗率声阻抗率Z Z1 1定定义 声声场中某点的声中某点的声压与与该质点振点振动速度之比称声阻抗率速度之比称声阻抗率Z ZP/vP/v 对于平面波，可求得：于平面波，可求得： Z ZP/vP/vcc 在水和空气中在水和空气中, ,还可得：可得：Z ZP/vP/vcc(B)1/2(B)1/2 式中：式中：介介质密度，密度，c c 声速，声速，BB体体积弹性系数性系数
17、2 2阐明明 Z Z只与介只与介质本身声学特性有关，又称特性阻抗；本身声学特性有关，又称特性阻抗； Z Z的的单位是瑞利，位是瑞利，1 1瑞利瑞利1g/cm2S1g/cm2S； 声阻抗率越大，超声声阻抗率越大，超声纵波速度越快。波速度越快。3 3人体组织按声阻抗率大致可分成三类人体组织按声阻抗率大致可分成三类 体液及软组织： Z1.5105 瑞利 气体及充气的肺组织：Z0.0004-0.26105 瑞利 骨及钙化了的组织： Z5.57-8.3105 瑞利4关于声阻抗称号 声阻抗是“机-电类比中，与电阻抗相类比而称的。 “机-电类比是用电学的实际、手段研讨声学问题的方法。由于许多声学系统与相应的
18、电学系统有一样的微分方程 声学：ZP/v， 电学：RU/I， 类比：ZR，PU，VI第五第五节 超声波的超声波的传播特性播特性 超声波的传播特性有：波的反射、折射、透射、衍射和散射等。两波相遇时遵照叠加原理。 一、反射和折射 条件及商定： 声波类型：平面波 界面条件：光滑平面，且足够大相对于波长 字母、下标的意义 P声压，I声强，c声速，Z声阻抗，夹角 1介质，2介质, i入射，r反射，t折射 如：Pi入射声压，Z1介质1的声阻抗 反射定律反射定律: i: irr 与光学定律同，与光学定律同， 折射定律：折射定律： 因声、光同因声、光同为为波波1.1.传传播的几何特性播的几何特性iirrttI
19、iIi，PiPiIrIr，PrPrItIt，PtPt入射波入射波反射波反射波折射波折射波介质，介质，c1c1，Z1Z1介质，介质，c c，Z Z界面界面t t 发发生全反射的条件生全反射的条件 在c1c2的情况下 当icsin-1(c1/c2)时，即sinic1/c2tsin-1(c2/c1)sini) sin-1(c2/c1)(c1/c2) 90 折射波沿界面传播 当ic 时，可得：sint1 t非实角，故没有折射波，而发生全反射 csin-1(c1/c2) 称为全反射角。2.2.传播的力学特性传播的力学特性 上述的折射波也称透射波。反射波、透射波关于上述的折射波也称透射波。反射波、透射波关
20、于入射波的相入射波的相对对强强弱由反射系数和透射系数来反响。弱由反射系数和透射系数来反响。 1 1 定定义义 声声压压反射系数：反射系数：声声压压透射系数：透射系数：声声强强反射系数：反射系数：声声强强透射系数：透射系数：留意：留意： 这里这里均为在均为在界面上界面上的波参的波参数之比数之比2 2求解思绪求解思绪 根据界面平衡条件：根据界面平衡条件： 在界面上两在界面上两边边的的总压总压力力应该应该相等；相等； 界面上两界面上两边质边质点的速度点的速度应该应该延延续续。得。得 1 1 2 2 又根据声阻抗率定又根据声阻抗率定义义， ，即，即 2 2 式式变为变为 3 3 联联解解 1 1 、
21、3 3 两式，可求得两式，可求得 3 3超声波垂直入射界面时的力学特性超声波垂直入射界面时的力学特性 介质介质1介质介质2透射波透射波反射波反射波入射波入射波界面界面Pt, ItPi, IiPr, Ir 其中：其中： ， 超声成像只能用于那些有液体和软组织的、超声成像只能用于那些有液体和软组织的、且声波传播通路上没有气体或骨骼阻挠的那些且声波传播通路上没有气体或骨骼阻挠的那些区域。区域。 在液体和软组织中，声速和声阻抗变化不在液体和软组织中，声速和声阻抗变化不大，使得声反射量适中，既保证了界面回波的大，使得声反射量适中，既保证了界面回波的显像察看，亦保证了声波可穿透足够的深度。显像察看，亦保证
22、了声波可穿透足够的深度。此外，接纳回波的时延与目的深度成近似的正此外，接纳回波的时延与目的深度成近似的正比关系，这是比关系，这是B超诊断图像胜利运用必要的物超诊断图像胜利运用必要的物理根底。理根底。二、透过薄层的波二、透过薄层的波 在超声换能器中，超声要经过几层特性阻在超声换能器中，超声要经过几层特性阻抗不同的介质进展传播。抗不同的介质进展传播。 这里只讨论最简单的情况，即假设平面超这里只讨论最简单的情况，即假设平面超声波垂直入射，经过三层介质。如图：声波垂直入射，经过三层介质。如图： 可以求得：可以求得：式中：式中：I1 I1 第一第一层层介介质质中的入射波能量中的入射波能量I3 I3 第三
23、第三层层介介质质中的透射波能量中的透射波能量 介介质质2 2中的波数中的波数L2 L2 中中间层间层厚度厚度 1 1 当当 ，n=1,2, n=1,2, L2L2为为半波半波长长的整数倍的整数倍) )时时 或或 ，且非，且非Z2Z1, Z2Z3Z2Z1, Z2d。 当当d d与与可比，那么可比，那么发发生生绕绕射。例如胆射。例如胆结结石。石。 当当dd，那么，那么发发生散射。例如生散射。例如红细红细胞。胞。绕射绕射散射1. 1. 散射散射 条件：条件：dd； 景象：小妨碍物景象：小妨碍物变成新的波源，并向周成新的波源，并向周围发射超声波；射超声波； 回波：散射信号的回波大小与入射角无明回波：散
24、射信号的回波大小与入射角无明显关系；关系； 运用：运运用：运动的的红细胞散射胞散射超声多普勒血流超声多普勒血流仪； 脏器内小构造散射器内小构造散射BB超超脏器构造性器构造性质显像。像。 2. 2. 绕射射 条件：条件：d d与与接近；接近； 景象：妨碍物景象：妨碍物边缘超声波超声波绕过妨碍物妨碍物继续前前进； 运用：胆运用：胆结石石边缘发生生绕射，在其后方构成声影，射，在其后方构成声影， 以此判以此判别能否胆能否胆结石。石。四、超声波的叠加原理四、超声波的叠加原理1. 1. 叠加原理叠加原理 超声波在超声波在传传播播过过程中相遇程中相遇时时： 相遇前后，波的特性不相遇前后，波的特性不变变独立性
25、。独立性。 相遇之相遇之处处，质质点振点振动动各波矢量合成各波矢量合成叠加性。叠加性。 波的特性：波的特性：频频率、初相、振率、初相、振动动方向、方向、传传播方向等播方向等 2. 2. 叠加特例叠加特例 两列波，两列波，频频率、振率、振动动方向一方向一样样，相位差，相位差恒定：恒定： 2K2K： 振振动动同相，合成相加，振幅最同相，合成相加，振幅最大大 (2K+1)(2K+1)：振：振动动反相，合成相减，振幅最小反相，合成相减，振幅最小 如如图图1-91-9 多普勒效多普勒效应应声源与接声源与接纳体之体之间的相的相对运运动引起声波引起声波频率率发生改生改动的景象，的景象，频率的率的变化称化称为
26、频移移fdfdfd = f- f0 = Vcosf0/c fd = f- f0 = Vcosf0/c f0 f0 为入射超声入射超声频率率 f f 为回声回声频率率 V V 为物体的运物体的运动速度速度 C C 为声速声速 cos cos为运运动方向与声束方向方向与声束方向间的的夹角角 多普勒效应表示图多普勒效应表示图声源声源目的目的多普勒效多普勒效多普勒效多普勒效应应例如例如例如例如血流信息血流信息获取取 V = V =血流速度血流速度 C = C =声速声速 cos= cos=血流与探血流与探头间夹头间夹角角血管血管VC探头探头第六第六节 超声在生物超声在生物组织中的衰减中的衰减 一、超声
27、衰减的定一、超声衰减的定义义 超声超声强强度随度随传传播播间间隔添加而减弱的景象，称超声衰隔添加而减弱的景象，称超声衰减。减。 二、超声衰减的二、超声衰减的缘缘由由 分散声束分散，使声波原方向声分散声束分散，使声波原方向声强强减弱。减弱。 散射介散射介质质散射，也使声波原方向声散射，也使声波原方向声强强减弱。减弱。 吸收介吸收介质质的吸收将声能的吸收将声能转转化化为热为热能，超声能量能，超声能量减少。减少。 ( () ) 粘滞吸收：介粘滞吸收：介质质质质点运点运动时动时相互摩擦；相互摩擦； ( () ) 弛豫吸收：介弛豫吸收：介质质的的传导传导呵斥呵斥热热能能辐辐射。射。 三、三、 超声衰减规
28、律超声衰减规律1 1平面波在均匀生物平面波在均匀生物组织中中传播播时，有指数型关系，有指数型关系 式中，式中，I0,P0 x=0I0,P0 x=0处的声的声强、声、声压有效有效值 介介质的声的声压衰减系数衰减系数 2 2声声压衰减系数衰减系数 与分散、散射、吸收等要素有关。普通与分散、散射、吸收等要素有关。普通 在人体在人体软组织，并，并诊断用超声断用超声频率范率范围内内式中，式中，介介质的超声衰减常数。可的超声衰减常数。可查表得。表得。 单位：位： (mm)-1, (mm)-1,s/mm,s/mm,fMHz.fMHz.(3) (3) 超声传播衰减声压级超声传播衰减声压级 式中：式中：P(x)
29、 xP(x) x处处声声压压，P0 x=0P0 x=0处处声声压压。根据前述有：根据前述有： LI(x) = LP(x) = -8.7fx LI(x) = LP(x) = -8.7fx称称为为超声相超声相对对于初始位置的于初始位置的传传播衰减声播衰减声压级压级。 例：肝的例：肝的0.010s/mm,0.010s/mm,超声超声传传播衰减声播衰减声压级为压级为： f =1MHz,x=10mm f =1MHz,x=10mm： LP LP-8.7fx-8.7fx-0.87dB-0.87dB f =3MHz,x=150mm f =3MHz,x=150mm：LPLP-8.7fx-8.7fx-39dB-3
30、9dB 可可见见，随着，随着f,xf,x的添加，衰减迅速添加。的添加，衰减迅速添加。(4)(4)人体软组织超声衰减估算式人体软组织超声衰减估算式上式中，上式中，8.78.7称称为超声衰减系数，它反超声衰减系数，它反映了映了 组织中超声衰减的速度，人体中超声衰减的速度，人体软组织大致有：大致有： 8.7= 0.07 8.7= 0.070.13 (dB/MHzmm) 0.13 (dB/MHzmm) = 0.7 = 0.71.3 (dB/MHzcm)1.3 (dB/MHzcm) 超声超声诊断断仪设计上，作上，作为估算常取平均估算常取平均为： 8.7= 1(dB/MHzcm) 8.7= 1(dB/MH
31、zcm) 即即 LI(x) = LP(x) = -8.7fx LI(x) = LP(x) = -8.7fx 上式上式为人体人体软组织中超声中超声传播衰减估算式。播衰减估算式。 单位：位： LI(x)=LP(x)- dB, f- MHz, x- LI(x)=LP(x)- dB, f- MHz, x- cm cm 第七第七节 超声的生物效超声的生物效应 超声波是一种依托介质来传播的声波，它具有机械能。因此传播过程中将不可防止地与介质相互作用，产生各种效应。 一、机械效应声波能量作用于介质，会引起质点高速细微的振动，产生速度、加速度、声压、声强等力学量的变化，从而引起机械效应。 利用：引起细胞的摩擦
32、，能促进新陈代谢。 留意：必需控制适当的强度。二、温热效应二、温热效应由于生物由于生物组织对超声有吸收作用，一部分声能超声有吸收作用，一部分声能转化化为热能，使生物能，使生物组织产生温升。生温升。 利用：利用： 能使部分血管能使部分血管扩张，加快血液循，加快血液循环，促，促进病病理理产物的吸收散失。物的吸收散失。 部分加部分加热至至43oC43oC，配合放射化，配合放射化疗治治疗癌症。癌症。 留意：留意：强度适当。度适当。 三、空化效三、空化效应因超声波作用而在因超声波作用而在软组织和液体中构成的空泡，会和液体中构成的空泡，会随着随着资料各料各处压力的力的变化而改化而改动其大小，在一定超声其大
33、小，在一定超声压力情况下，气泡会破裂而力情况下，气泡会破裂而产生冲生冲击，引起，引起资料的破碎或料的破碎或位移，位移，这就是空化效就是空化效应。空化有很大的破坏作用。空化有很大的破坏作用。 利用：可制成超声手利用：可制成超声手术刀。刀。 留意：防止留意：防止强超声照射眼睛、超声照射眼睛、怀孕子孕子宫四、化学效应四、化学效应因部分因部分压力和温度的升高，力和温度的升高，发生常温常生常温常压下不能下不能够发生的化学反响，生的化学反响，这是超声的化学效是超声的化学效应。 五、平安五、平安剂量量以上几种超声效以上几种超声效应在一定在一定剂量上，都不同程度地量上，都不同程度地对人体人体组织有有损伤作用，
34、因此必需注重平安作用，因此必需注重平安剂量。量。 平安平安阈值：100mW/cm2100mW/cm2。与照射。与照射时间亲密相关。密相关。 普通以普通以为：在：在诊断的平安断的平安剂量内，不量内，不产生可生可检出的出的 生物效生物效应，对人体是平安无人体是平安无损的的, , 也无也无 剂量量积累。累。 在超声生物效在超声生物效应这个个领域，目前域，目前还有很多有很多问题尚未弄清。尚未弄清。习 题一、是非题如错，请矫正一、是非题如错，请矫正 1. 超声波是声速超越可听声的声波。超声波是声速超越可听声的声波。 2. 超声波传播时声压瞬时值随传播间隔按指数规超声波传播时声压瞬时值随传播间隔按指数规律
35、下降。律下降。 3. 介质的声阻抗率越大，其中的声速越低。介质的声阻抗率越大，其中的声速越低。 4. 在两层介质之间加一匹配层，其厚度与超声频在两层介质之间加一匹配层，其厚度与超声频率无关。率无关。 5. 超声波是介质中质点振动能量的传播过程。超声波是介质中质点振动能量的传播过程。 6. 横波由介质的紧缩弹性引起。横波由介质的紧缩弹性引起。 7. 纵波是一种疏密波。纵波是一种疏密波。 8. 在人体软组织中超声波以横波方式传播。在人体软组织中超声波以横波方式传播。 9. 人体中超声传播速度与超声频率有关。人体中超声传播速度与超声频率有关。 10. 介质的声阻抗率越大，其中的声波衰减越快。介质的声
36、阻抗率越大，其中的声波衰减越快。 11. 声波在传播过程中强度衰减与声压衰减一样快。声波在传播过程中强度衰减与声压衰减一样快。 12. 脉冲回波法成像的根底是声速在人体软组织各层脉冲回波法成像的根底是声速在人体软组织各层介质中都近似相等。介质中都近似相等。 13. 利用超声回波可以丈量利用超声回波可以丈量间间隔，所以可以利用隔，所以可以利用超声丈量地球到月球的超声丈量地球到月球的间间隔。隔。 14. 超声波的声速随超声波的声速随频频率的不同而略有不同。率的不同而略有不同。 15. 在人体在人体软组织软组织和骨骼中，超声波的声速一和骨骼中，超声波的声速一样样。 16. 用用B超超检查时检查时，在
37、胆，在胆结结石的后方出石的后方出现现“声影声影，这这是由超声的散射效是由超声的散射效应应引起的。引起的。 二、填空二、填空题按特性阻抗不同人体按特性阻抗不同人体组织可分成三可分成三类：，。超声成像只能在。超声成像只能在组织中中实现 。2. 人体人体软组织中声速平均中声速平均为 m/s。3. 超声波超声波产生的根本条件生的根本条件为和。和。4. 频率和波率和波长在超声成像中是两个极在超声成像中是两个极为重要的参数，重要的参数，波波长决决议了成像的，而了成像的，而频率那么决率那么决议了可了可成像的。成像的。5. 超声的生物效超声的生物效应有、有、 、 和和。三、选择题三、选择题 1. 动摇方程阐明
38、：声波中动摇方程阐明：声波中_。 A同一时辰不同点声速不同；同一时辰不同点声速不同； B同一时辰不同点声强不同；同一时辰不同点声强不同； CX间隔两点的振动形状差间隔两点的振动形状差X/c时间；时间； DX间隔两点的振动形状差间隔两点的振动形状差X/v时间。时间。 2. 两束声波相遇叠加时两束声波相遇叠加时_。 A质点振动频率相加；质点振动频率相加； B质点振动相位相加；质点振动相位相加； C声速矢量相加；声速矢量相加； D声压矢量相加。声压矢量相加。 3. 声传播时声强衰减的缘由之一是：声波的声传播时声强衰减的缘由之一是：声波的_。 A绕射绕射 B散射散射 C衍射衍射 D干涉干涉四、简答题四、简答题 1. 为什么超声成像中，极限分辨率为波长的二分为什么超声成像中，极限分辨率为波长的二分之一。之一。五、五、计算算题 1. 频率率3MHz，强度度40mw/cm2超声束入射人体超声束入射人体肝肝脏，在，在5cm深深处的肝内血管壁的肝内血管壁发生反射血生反射血液和肝液和肝组织界面，两者声阻抗率分界面，两者声阻抗率分别为1.656106 瑞利，瑞利，1.648106瑞利，肝瑞利，肝组织=0.010us/mm。试计算算 前往肝外表的超声前往肝外表的超声强度；度； 前往肝外表的超声前往肝外表的超声强度比入射波度比入射波强度衰减多度衰减多少分少分贝？
