超声成像原理.pdf

医学超声成像原理 张羽 目录 • 什么是超声？ • 医学超声诊断系统由哪些主要构成？ • 超声波是如何产生的？ • 有哪些常用的医学超声成像模式？ • 小结 超声的基本特性 • 超声波是一种机械波 • 在生物系统中的超声波通常起作用的只 有纵波（纵波和横波的区别？） • 超声波的频率20kHz 6 7 – 医学诊断超声频率通常在10 和10 Hz量级 • 应用范围：消化系统，心血管系统，妇 产科，外科学，眼科学，神经学，泌尿 科，皮肤病学…… 成像基本原理 • 脉冲波 – 压电装置产生的脉冲波发送到人体组织后，超声波 碰到不同深度的组织结构产生反射和散射，部分回 波被压电装置接收。利用不同深度产生的回波的不 同时延，获得不同组织界面的反射、声衰减、运动 目标的相位偏移等有用信息。 • 连续波 – 较早应用于医学超声诊断，但通常只利用连续波多 普勒技术检测任意大小的运动速度。 声速 声波在组织中的传播速度取决于： • 介质的硬度 – 介质微粒间具有大的吸引力(介质表现的越硬) ，微粒 受周围微粒振动的干扰引起运动的加速度也越大， 从而声波在该介质中传播速度也越大 – 介质硬度由可压缩度κ表示 • 介质的密度 – 单个微粒的质量越大，受周围微粒振动的干扰引起 运动的加速度越小，从而声波在该介质中传播速度 也越小 1 c κρ 声衰减 • 声强：垂直声束方向上，单位面积内每秒通过 的声能 • 声强衰减的影响因素：吸收、散射、声束扩 散、反射、折射 • 均匀介质内声衰减为指数衰减 • 衰减系数：单位距离内声强衰减的百分比系数 { } I x I 0 exp −αx ∆I α I∆x 声衰减的对数表示 • 声衰减(dB)=-10log (I /I )=4.34αx 10 x 0 • u= 4.34α • 声衰减系数近似与频率成正比 – u=kf – k: dB/(m MHz) • 与x-ray 的区别:x-ray低频衰减大于高频衰 减 • 对脉冲波的影响？ 声阻抗与反射 • 介质的声阻抗与介质的密度和声速成正比 Z ρ ρc κ • 组织的声阻抗决定了超声束在两个介质界面上 的反射和入射能量比。 Ii Ir 2 Creflect I r I i (Z2 −Z1 )