第二章
超声成像的物理原理山东医学高等专科学校徐笑敏第二章超声成像的物理原理
教学目标1.掌握超声的定义、特性及产生机制2.掌握超声传播中频率、声速、波长三者之间的关系3.熟悉生物组织对入射声束的作用4.熟悉入射超声对生物组织的作用5.了解超声诊断的安全性及注意事项第二章超声成像的物理原理
第一节超声成像的物理基础一、定义1.超声是一种机械波，其频率在20千赫兹以上。2.医学诊断用超声频率在2.2～10兆赫兹范围的超声。3.超声的特性◆超声波可在气体、液体、固体等介质中传播◆超声波可以传递很强的能量◆超声波在传播过程中会产生反射、折射、散射、绕射、干涉等现象◆超声波在液体介质中传播时，会在界面产生冲击和空化现象第二章超声成像的物理原理
第一节超声成像的物理基础二、超声的产生与接收1.压电效应是电能与声能相互转换的过程。2.超声的产生电场作用到特定的材料两端引起振动，在周围介质中传播形成超声，是逆压电效应过程。3.超声的接收声场作用到特定的材料两端产生电位差，通过接收器转换成电信号，是正压电效应过程。第二章超声成像的物理原理
第一节超声成像的物理基础4.压电材料能够产生压电效应的材料。◆无机材料主要包括钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅等。◆有机材料主要由聚偏氟乙烯（PVDF）构成，材料声阻抗与人体接近。◆混合材料由压电陶瓷和有机压电材料混合构成，机电耦合系数大，适宜制作宽带换能器。第二章超声成像的物理原理
第一节超声成像的物理基础5.换能器（探头）◆结构面材、压电材料、背材，核心是压电材料。◆种类体表检查用探头；手术用探头；体腔检查用探头。第二章超声成像的物理原理
第一节超声成像的物理基础三、超声的传播1.传播速度（c）由传播介质决定，不同人体组织器官的声速不同，平均声速为1540米/秒，其中空气最小（350米/秒），骨骼最大（3850米/秒）。2.超声频率（f）由探头中压电材料决定，在2.2～10兆赫兹范围。3.超声波长（λ）超声波长与声速和频率满足关系式：第二章超声成像的物理原理
第一节超声成像的物理基础四、超声声束的空间分布1.声束在一个有限的立体角内传播的超声。2.声轴声束的中心线。3.近程区靠近探头区域，声束等宽4.远程区远离探头区域，声束发散第二章超声成像的物理原理
第一节超声成像的物理基础超声声束空间分布示意图第二章超声成像的物理原理
第二节超声与生物组织间的相互作用一、生物组织对入射超声的作用（一）两个基本概念◆声特性阻抗介质的密度(ρ)与声速(c)的乘积，不同组织的声特性阻抗不一样。◆界面两种具有不同声阻抗的介质的接触面。大界面：界面尺寸大于超声波长小界面：界面尺寸小于超声波长第二章超声成像的物理原理
第二节超声与生物组织间的相互作用（二）反射与折射入射声束与大界面的作用◆三个条件方向、截面、角度◆全反射两种介质的声速关系入射角度◆界面的反射信号是声像图的主要组成部分第二章超声成像的物理原理
第二节超声与生物组织间的相互作用（三）散射入射声束与小界面的作用◆散射回声强度低（四）绕射入射声束与界面（界面尺寸与超声波长大小相当）的作用◆绕射使入射声束发生方向偏转第二章超声成像的物理原理
第二节超声与生物组织间的相互作用（五）衰减由于组织对超声的吸收造成声能的减小。◆不同组织，吸收系数不同，衰减程度不同；◆相同组织，入射深度越大，衰减越大；◆相同组织，入射超声频率越高，衰减越大。第二章超声成像的物理原理
第二节超声