超聲成像基本原理和設計原則

1、超聲原理1.1超聲的傳播介質的密度與超聲在介質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中傳播，不產生反射和散射。當通過聲阻抗不同的介質時，在兩種介質的交界面上產生反射與折射，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(稱大界面)時，產生反射與折射。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，產生垂直反射與透射。反射聲強取決于兩介質的聲阻差異及入射角的大小。垂

2、直入射時，反射聲強最大。反射聲能愈強則折射或透射聲能愈弱。進入第二介質的超聲繼續(xù)往前傳播，遇不同聲阻抗的介質時，再產生反射，依次類推，被檢測的物體密度越不均勻，界面越多，則產生的反射也愈多。散射與繞射:超聲在傳播時，遇到與超聲波波長近似或小于波長(小界面)的介質時，產生散射與繞射。散射為小介質向四周發(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。散射回聲強度與超聲入射角無關。2超聲在人體組織中的傳播和診斷原理超聲衰減

3、:超聲在介質中傳播時，隨著傳播距離的增加，聲強逐漸減弱，這種現象稱為超聲的衰減。引起衰竭的主要原因是介質對超聲的吸收(粘滯吸收及熱傳導吸收)。超聲頻率愈高，介質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特性的差異來區(qū)分不同組織。按照聲學特性。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、衰減系數等反映人體組

4、織基本聲學特性，人體不同組織的聲學特性不同。人體各種軟組織的平均聲速約為1540米秒，聲衰減系數約與聲頻率成正比。聲頻率1兆赫時，衰減系數約1分貝1厘米。超聲在人體內傳播時，在兩種不同組織的界面處產生反射和折射，在同一組織內傳播，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，顯示出臟器的界面和組織內部的細微結構，作為診斷的依據。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，壁與周圍臟器及內部液體間為界面、液體為均勻的無回聲區(qū)。（2）實質性軟組織臟器如肝、脾、腎等臟器均有包膜，周圍有間隙，內部各有一定結構，如肝可以顯示臟器輪廓、均勻的肝實質與肝內管道結構。（3）含氣臟器如肺、由于肺泡內空氣與軟組織間聲阻差異極大，在其交界面上產生全反射(幾乎100%)，并形成多次反射，即超聲不能進入正常肺泡。脹氣的胃腸亦如此。（4）正常骨骼與周圍軟組織的差異大，在軟組織與骨皮質交界處產生強反射，進入骨骼的超

6、聲由于骨松質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:當臟器有病變時，由于病變組織與正常組織的聲學特性不同，超聲通過時產生不同正常的回聲規(guī)律，各種病變組織亦各有其聲學特性、其反射規(guī)律亦不相同。如肝內液性病變?yōu)闊o回聲區(qū)，肝癌為強弱不均的實質性回聲區(qū)、邊緣不整齊，膽囊內結石則在無回聲區(qū)中有強回聲光團，后方有聲影。1.2超聲診斷儀的構成簡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