第5章超声波成像.ppt

第一节 超声波的物理性质 5.1.2 超声的基本物理量 （六）声阻抗 声阻抗（特性阻抗）：对于各向同性的均匀介质中的声波，介质中某点声压幅值Pm与振动质点速度幅值Vm之比，单位为瑞利（Kg·M-2·S-1）。 表征声振动在介质中传播时要受到阻碍，发生传播损耗。特别是在介质交界面上的超声传播特性有着决定性的影响。对一定频率f的声波来说，声阻抗Z只与介质的特性有关，决定于介质的ρ和c的乘积。Z为: Z=Pm/Vm= ρc 不同的介质有不同的Z。人体正常组织的Z的平均值约为1.5×105瑞利。 5.1.3 超声波在介质中的传播特性 超声与其它波动一样，在介质中传播时，有几何光学和物理光学的特点。 超声在均匀介质中传播时，沿本身传播方向直线行进。 当超声波在非均匀介质中传播或从一种介质传到另一介质时，由于两种介质的Z不同，在其分界面上会发生反射，通过分界面后发生透射和折射，分界面两侧的Z决定入射超声的反射、透射、折射的比例。 超声在介质中传播时，由于介质的相互作用，还会产生绕射、散射和干涉等现象。 5.1.3 超声波在介质中的传播特性 （一）反射 一束平面超声通过Z不同的两种介质的大界面（界面宽度远大于声束的直径），且界面的尺寸远大于波长时，则在两介质的界面上产生反射。 入射超声的能量一部分被反射回第一介质中，形成反射波，波速不变。反射波的大小与Z的变化、介质声阻抗界面的几何尺寸以及超声波长λ的大小等因素有关。 当介质Z界面远远大于λ时，两介质的Z差别越大，超声反射的强度也就越大；当反射界面的尺寸远小于λ时，就不产生反射。 如果分界面是曲面，平面波仍能产生反射。 1．声压反射系数 超声波垂直投射到两种不同的Z的介质界面时，不考虑超声吸收的情况下，声压反射系数rp为： 超声波以θ角投射到两种不同的Z的介质界面时，不考虑超声吸收的情况下，声压反射系数rp为： 5.1.3 超声波在介质中的传播特性 2．声强反射系数 超声垂直投射到两种不同的Z的介质界面时，声强反射系数ri为： 超声波以θ角投射到两种不同的Z的介质界面时，在不考虑超声吸收的情况下，声强反射系数ri为： 5.1.4 超声多普勒现象 如当超声波入射到达血管内的红细胞时，作为超声波接收器的血液颗粒是运动着的，这时出现了第一次多普勒频移fd现象；而被红细胞散射的超声波返回到接收极时，作为散射体的红细胞相当于超声波的声源，它也是运动着的，就出现了第二次fd现象。 出现第二次多普勒频移时，相当于声源运动，接收器静止。 5.1.4 超声多普勒现象 出现第一次多普勒频移时，相当于声源静止，接收器运动， 出现第二次多普勒频移时，相当于声源运动，接收器静止， 5.1.4 超声多普勒现象 超声波在血液中的传播速度c 较大（约1570m/s），血液流速不大（人体静息时主动脉内血液的平均流速v约0.18～0.22m/s）。多普勒频移fd， 第二节 超声探测的物理基础 第三节 超声成像系统工作原理 第四节 超声多普勒成像系统 5.2.2 超声脉冲回波成像原理 人体组织存在多重界面，且介质不均匀，超声脉冲在各个界面传播时发生多次反射，就可能使在给定周期内应该接收的回波信号，由于多次反射缩短了传播距离，使回波提前返回探头，接收回波信号在前一个周期内出现，形成一个周期内出现几个回波，造成图像混乱和模糊。实际采用Fp要比理论值小一些： 5.2.2 超声脉冲回波成像原理 3．脉冲宽度: 指超声脉冲的持续时间τ 。 最小探测深度与脉冲宽度的关系密切。 探头发射超声、接收超声不能在同一时间内进行，只有当探头发射脉冲停止以后，处于静止期间，才能进行接收。 当超声波从探头发射到被检测组织反射再被探头接收，需要经历时间。如果这个时间小于发射脉冲的持续时间，发射波将与反射波相重合，探头无法接收而被漏测。只有这个时间大于脉冲宽度τ ，发射脉冲与反射脉冲才可能被区分开。 5.2.2 超声脉冲回波成像原理 超声脉冲在介质中行进的路程：Dmin=ct /2 实际最小探测深度要比上式理论计算值大数倍。 如果病灶处于Dmin内，反射信号在脉冲尚未发射完毕就已返回探头，因而无法接收而漏掉，所以最小探测深度以内的距离称为“盲区”。 为使盲区缩短，只有缩短脉冲宽度τ ，但使发射的超声能量减少，影响灵敏度。 在适当缩短τ的同时，提高超声频率，使能量不至于减少，既缩短盲区又不影响灵敏度。 5.2.2 超声脉冲回波成像原理 4．穿透深度 指超声诊断仪发