超聲成像基本原理和設(shè)計(jì)原則

1、超聲原理1.1超聲的傳播介質(zhì)的密度與超聲在介質(zhì)中傳播速度的乘積稱聲阻抗。聲阻抗值一般為固液氣體。超聲在密度均勻的介質(zhì)中傳播，不產(chǎn)生反射和散射。當(dāng)通過聲阻抗不同的介質(zhì)時(shí)，在兩種介質(zhì)的交界面上產(chǎn)生反射與折射，或散射與繞射。反射、折射與透射:凡超聲束所遇界面的直徑大于超聲波波長(zhǎng)(稱大界面)時(shí)，產(chǎn)生反射與折射。成角入射，反射角等于入射角，反射聲束與入射聲束方向相反。垂直入射時(shí)，產(chǎn)生垂直反射與透射。反射聲強(qiáng)取決于兩介質(zhì)的聲阻差異及入射角的大小。垂

2、直入射時(shí)，反射聲強(qiáng)最大。反射聲能愈強(qiáng)則折射或透射聲能愈弱。進(jìn)入第二介質(zhì)的超聲繼續(xù)往前傳播，遇不同聲阻抗的介質(zhì)時(shí)，再產(chǎn)生反射，依次類推，被檢測(cè)的物體密度越不均勻，界面越多，則產(chǎn)生的反射也愈多。散射與繞射:超聲在傳播時(shí)，遇到與超聲波波長(zhǎng)近似或小于波長(zhǎng)(小界面)的介質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生散射與繞射。散射為小介質(zhì)向四周發(fā)散超聲，又成為新的聲源。繞射是超聲繞過障礙物的邊緣，繼續(xù)向前傳播。散射回聲強(qiáng)度與超聲入射角無關(guān)。2超聲在人體組織中的傳播和診斷原理超聲衰減

3、:超聲在介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距離的增加，聲強(qiáng)逐漸減弱，這種現(xiàn)象稱為超聲的衰減。引起衰竭的主要原因是介質(zhì)對(duì)超聲的吸收(粘滯吸收及熱傳導(dǎo)吸收)。超聲頻率愈高，介質(zhì)的吸收愈多其次為能量的分散如反射、折射、散射等。使原傳播方向上的能量逐漸減弱。超聲診斷是通過人體各種組織聲學(xué)特性的差異來區(qū)分不同組織。按照聲學(xué)特性。人體組織大體上可分為軟組織和骨骼兩大類，軟組織的聲阻與水近似，骨骼則屬固體。人體組織的聲速、聲阻抗、聲吸收系數(shù)、衰減系數(shù)等反映人體組

4、織基本聲學(xué)特性，人體不同組織的聲學(xué)特性不同。人體各種軟組織的平均聲速約為1540米秒，聲衰減系數(shù)約與聲頻率成正比。聲頻率1兆赫時(shí)，衰減系數(shù)約1分貝1厘米。超聲在人體內(nèi)傳播時(shí)，在兩種不同組織的界面處產(chǎn)生反射和折射，在同一組織內(nèi)傳播，由于人體組織的不均勻性而發(fā)生散射。超聲通過不同器官和組織產(chǎn)生不同的反射與散射規(guī)律，儀器利用這些反射和散射信號(hào)，顯示出臟器的界面和組織內(nèi)部的細(xì)微結(jié)構(gòu)，作為診斷的依據(jù)。正常臟器的回聲規(guī)律:（1）含液體臟器如膽囊、膀

5、膚、血管、心臟等，壁與周圍臟器及內(nèi)部液體間為界面、液體為均勻的無回聲區(qū)。（2）實(shí)質(zhì)性軟組織臟器如肝、脾、腎等臟器均有包膜，周圍有間隙，內(nèi)部各有一定結(jié)構(gòu)，如肝可以顯示臟器輪廓、均勻的肝實(shí)質(zhì)與肝內(nèi)管道結(jié)構(gòu)。（3）含氣臟器如肺、由于肺泡內(nèi)空氣與軟組織間聲阻差異極大，在其交界面上產(chǎn)生全反射(幾乎100%)，并形成多次反射，即超聲不能進(jìn)入正常肺泡。脹氣的胃腸亦如此。（4）正常骨骼與周圍軟組織的差異大，在軟組織與骨皮質(zhì)交界處產(chǎn)生強(qiáng)反射，進(jìn)入骨骼的超

6、聲由于骨松質(zhì)組織吸收極多而不能穿透。其后方形成無回聲區(qū)稱聲影。病變臟器的回聲規(guī)律:當(dāng)臟器有病變時(shí)，由于病變組織與正常組織的聲學(xué)特性不同，超聲通過時(shí)產(chǎn)生不同正常的回聲規(guī)律，各種病變組織亦各有其聲學(xué)特性、其反射規(guī)律亦不相同。如肝內(nèi)液性病變?yōu)闊o回聲區(qū)，肝癌為強(qiáng)弱不均的實(shí)質(zhì)性回聲區(qū)、邊緣不整齊，膽囊內(nèi)結(jié)石則在無回聲區(qū)中有強(qiáng)回聲光團(tuán)，后方有聲影。1.2超聲診斷儀的構(gòu)成簡(jiǎn)介超聲診斷儀由兩大部分組成，即超聲換能器及儀器。1.超聲換能器(transdu