超声医学总论授课教师王志刚

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第一节诊断超声的物理特性

超声诊断是指运用超声波原理对人体组织的物理特性、形态结构与运动功能状态做出判断的一种非创伤性检查方法。超声诊断是指运用超声波原理对人体组织的物理特性、形态结构与运动功能状态做出判断的一种非创伤性检查方法。

一、概论（一）超声波定义声源振动频率 〉2万赫兹（Hz）的机械波为超声波。超声诊断所用声源振动频率一般为：1-10兆赫（MHz），常用为：2.5-5.0 MHz。

（二）超声波的主要物理量1、波长（λ） 在波的传播方向上，质点完成一次振动的距离，单位是mm。2、周期(T) 质点完成一次振动的时间。

3、频率（f） 单位时间内质点完成一个振动过程的次数，单位是赫兹（Hz）。

4、声速（C） 单位时间内声波在介质中的传播距离, 单位是m/s，人体软组织平均声速为1540m/s。

（三）超声波的方向性直线传播。可获定向传播的超声波束。在相同声源直径的条件下，频率越高，波长越短，束射性或方向性越强。（三）超声波的方向性直线传播。可获定向传播的超声波束。在相同声源直径的条件下，频率越高，波长越短，束射性或方向性越强。

（四）声源、声束、声场与分辨力1、声源 能产生超声的物体称为声源，通常采用压电陶瓷、压电有机材料或混合压电材料组成。声源由超声换能器发出。

2、声束 从声源发出的声波，一般在一个较小的立体角内传播。其中心轴线名声轴，为声束传播的主方向。声束两侧边缘间的距离名束宽。

3、近场与远场 超声束各处宽度不等。在临近探头的一段距离内，束宽几乎相等，称为近场；远方为远场。

4、分辨力分基本分辨力和图像分辨力（1）基本分辨力：1）轴向分辨力沿声束轴线方向的分辨力。其优劣影响靶标在深浅方向的精细度。分辨力佳则在轴向的图像点细小、清晰。通常用3-3.5MHz探头时，轴向分辨力在1mm左右。

3）横向分辨力 指在与声束轴线垂直的平面上在探头短轴方向的分辨力（有称厚度分辨力）。

（2）图像分辨力 指构成整幅图像的目标分辨力。有细微分辨力和对比分辨力。

二、人体组织的声学参数（一）密度（P） 组织、脏器的声学密度，单位为g/cm3。

2）侧向分辨力 指在与声束轴线垂直的平面上在探头长轴方向的分辨力。声束越细，侧向分辨力越好。

（二）声速（C） 单位为m/s。一般固体物含量高者声速最高，含纤维组织（主要成分为胶原纤维）高者，声速较高，含水量较高的软组织声速较低，液体声速更低，含气脏器中的气体声速最低。

（三）声阻抗（Z） 各种回声图像主要由声阻抗差别造成。系密度与声速的乘积，单位为g/cm2.s。

（四）界面 两种声阻抗不同物体接触在一起时，形成一个界面。接触面大小名界面尺寸。尺寸小于波长时名小界面，反之名大界面。

三、人体组织对入射超声的作用

（一）反射 超声波入射到比自身波长大的大界面时，入射声波的较大部分能量被该界面阻挡而返回，这种现象称之为反射。

大界面对入射超声产生反射现象，使入射超声能量的较大部分返回至声源。入射角与反射角相等。大界面对入射超声产生反射现象，使入射超声能量的较大部分返回至声源。入射角与反射角相等。

（二）散射 小界面对入射超声产生散射现象，使入射超声的部分能量向各个空间方向分散辐射。返回至声源的能量甚低。散射来自脏器内的细小结构，临床意义十分重要。

（三）折射 组织、脏器声速不同，声束经过其大界面时，前进方向改变称为折射。（四）绕射又名衍射。声束绕过物体后，又以原来的方向偏斜传播。

（五）衰减 系声波轴向振动与介质之间摩擦致能量消耗的结果，它与超声探头频率及声波运行距离有关。在正常及病理情况下，组织的衰减会发生变化。

（六）多普勒效应 当一定频率的超声波由声源发射并在介质中传播时，如遇到与声源作相对运动的界面，则其反射的超声波频率随界面运动的情况而发生改变，称之为多普勒效应（Doppler effect）。

1842年，奥地利数学家及天文学家克约斯琴.约翰.多普勒发现，当星球与地球近向运动时，光色向光谱的紫色端移位，表明光波频率增高；

向红色方向移位，表明光波频率降低。其差称为多普勒频移。这种物理学效应命名为多普勒效应。此亦适用于各种类型的波源和接受器之间的相对运动。向红色方向移位，表明光波频率降低。其差称为多普勒频移。这种物理学效应命名为多普勒效应。此亦适用于各种类型的波源和接受器之间的相对运动。

多普勒方程： fd =2fo×(V.cosθ÷c) fd:多普勒频移；fo:发射频率；V:血流速度；θ:声束与血流夹角；c:超声波在介质中的传播速度。

实际应用中fo:即为换能器（探头）频率；c：超声波在人体软组织中的平均传播速度为1540m/s。实际应用中fo:即为换能器（探头）频率；c：超声波在人体软组织中的平均传播速度为1540m/s。

多普勒频移与声速成正比。为获得最大血流信号，应使声束与血流方向尽可能平行（θ角尽量小）。多普勒频移与声速成正比。为获得最大血流信号，应使声束与血流方向尽可能平行（θ角尽量小）。

四、超声诊断原理高频脉冲发生器→换能器（将电能转变为声能）→组织界面（反射）→换能器（将声能转变为电能）→接受放大装置→示波管→显示系统（显示图像）。换能器即为超声检查用的探头。四、超声诊断原理高频脉冲发生器→换能器（将电能转变为声能）→组织界面（反射）→换能器（将声能转变为电能）→接受放大装置→示波管→显示系统（显示图像）。换能器即为超声检查用的探头。

五、人体组织的声学分型（一）无反射型：液性组织（如：血液、尿液、心包积液、胸水、腹水、胆汁、羊水等）。五、人体组织的声学分型（一）无反射型：液性组织（如：血液、尿液、心包积液、胸水、腹水、胆汁、羊水等）。

（二）少反射型：基本均质的实质性组织（如：肝脏、肾脏、脾脏、心肌、瓣膜等）。（二）少反射型：基本均质的实质性组织（如：肝脏、肾脏、脾脏、心肌、瓣膜等）。

（三）多反射型：结构较复杂、致密，排列无一定规律的实质性组织（如：乳腺、心外膜、肾包膜、骨骼等）。（三）多反射型：结构较复杂、致密，排列无一定规律的实质性组织（如：乳腺、心外膜、肾包膜、骨骼等）。

（四）全反射型：含气组织（如：肺、胃、肠等）。超声检查时使用偶合剂，就是为了防止探头与皮肤之间存在空气，影响探查。（四）全反射型：含气组织（如：肺、胃、肠等）。超声检查时使用偶合剂，就是为了防止探头与皮肤之间存在空气，影响探查。

六、超声的生物效应 产生超声生物效应的主要物理机制有：热机制、机械机制、空化机制。当超声剂量（声强）超出规定，将造成若干生物效应。

第二节超声诊断仪器及方式

有：A型超声仪；B型超声仪；M型超声仪；频谱多普勒超声仪；彩色多普勒超声仪；彩色多普勒能量超声仪；三维成像超声仪；超声组织定征仪等。 现多为双功或多功能超声仪。

第三节 超声治疗设备及新技术国产高强度聚焦超声（HIFU）治疗肿瘤系统（超声聚焦刀），系世界领先的具有我国自主知识产权的大型超声医疗设备，已销往国内外。

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