《超声诊断物理知识》课件

超声诊断物理知识课程目标1理解超声诊断的物理基础掌握超声波的产生、传播、接收等基本原理。2熟悉各种超声成像模式A、B、M、多普勒超声等模式的原理和应用。3了解超声诊断的应用领域包括肝脏、心脏、产科等方面的超声检查。4掌握超声诊断技术的发展趋势了解最新的超声技术和应用。声波的基本概念机械波声波是一种机械波，需要介质才能传播，不能在真空中传播。纵波声波是纵波，介质的振动方向与波的传播方向一致。周期性声波具有周期性，可以用波长、频率和振幅等参数来描述。声波的传播特性波动性声波是机械波，需要介质才能传播，声波在传播过程中表现出波动性，例如衍射、干涉等现象。方向性声波在传播过程中会发生衰减，其强度会随着距离的增加而减弱，声波传播的方向也可能发生改变，例如反射、折射等现象。能量传递声波在传播过程中会传递能量，能量的传递方式主要通过介质的振动来实现，声波的能量大小与声波的振幅和频率有关。声速及其测量声速定义声音在介质中传播的速度影响因素介质的性质，温度测量方法声速计，计时法反射和折射反射当声波遇到两种介质的界面时，一部分声波会返回到原来的介质中，这就是反射现象。折射当声波从一种介质传播到另一种介质时，声波的传播方向会发生改变，这就是折射现象。衍射和散射衍射声波绕过障碍物或通过狭缝时发生的现象。散射声波遇到微小粒子或不均匀介质时发生的随机散射。吸收和衰减声能损失当声波穿过介质时，部分声能被介质吸收，导致声波能量减弱，称为吸收。衰减程度衰减程度取决于介质的特性，如密度、粘度、弹性等。影响成像吸收和衰减会影响超声波的穿透深度，进而影响超声图像的质量。超声波的产生1压电效应某些晶体在机械压力下会产生电极化现象2逆压电效应晶体受到交变电压作用时会发生机械振动3换能器利用压电效应产生超声波的装置换能器的基本原理1压电效应换能器利用压电效应将电能转换为声能，反之亦然。2振动转换换能器中的压电晶体在电信号作用下振动，产生超声波。3声波接收当超声波遇到组织界面时，反射回的声波会使换能器振动，产生电信号。压电效应石英晶体石英晶体是压电效应的典型代表，它在机械压力下会产生电荷。换能器压电效应被广泛应用于超声换能器，用于将电能转换为声能，或将声能转换为电能。换能器的结构及分类结构换能器主要由压电晶体、阻抗匹配层、背衬层和外壳组成。压电晶体是核心部件，它将电能转换为声能或将声能转换为电能。阻抗匹配层用于提高声能的传输效率。背衬层用于吸收未被晶体吸收的声能，防止反射波影响信号。外壳保护换能器并提供连接。分类换能器可以根据其工作频率、扫描方式和应用范围进行分类。根据工作频率可以分为低频换能器、中频换能器和高频换能器。根据扫描方式可以分为线性扫描换能器、扇形扫描换能器和凸阵扫描换能器。根据应用范围可以分为诊断换能器、治疗换能器和工业探伤换能器。超声波的探伤方法脉冲反射法通过发射超声脉冲，接收反射回波，分析回波信号特征，判断材料内部缺陷穿透法利用超声波穿透材料，检测材料厚度、均匀性等指标，判断材料是否合格表面波法利用超声表面波，检测材料表面的缺陷，如裂纹、剥落等A超声模式A超声模式，也称为振幅模式，是一种最基本的超声成像模式。它将超声波的回波信号强度以图形的形式显示出来。A超声模式通常用在探伤、测量和简单的组织成像等应用中。B超声模式B超声模式，也称为灰度成像模式，是超声诊断中最常用的模式之一。它是利用超声波的反射强度来显示组织结构，并以不同的灰度等级来表示不同组织的密度。B超声模式图像易于理解，可以直观地显示器官的形状、大小、位置及内部结构，因此在临床诊断中应用广泛。M超声模式M超声模式，也称为运动模式，是利用多普勒效应，实时显示组织和器官的运动情况。M超声模式主要用于观察心脏、血管等器官的运动情况，以及其他组织的微小运动，例如肠蠕动。多普勒效应原理当声源和接收器之间存在相对运动时，接收器接收到的声波频率会发生变化，这种现象被称为多普勒效应。声源移动如果声源向接收器移动，接收到的频率会升高，声音变得尖锐。反之，如果声源远离接收器，接收到的频率会降低，声音变得低沉。接收器移动接收器移动时，也会产生类似的效果，接收器向声源移动时，接收到的频率会升高，反之则降低。多普勒频移公式f频率变化超声波频率的变化v速度目标物体的运动速度c声速超声波在介质中的传播速度f0发射频率超声波换能器发射的频率多普勒超声的应用心脏超声评估心脏瓣膜功能，诊断心脏病。血管超声检测血管狭窄，评估血流速度。胎儿超声监测胎儿心脏活动，评估胎儿发育。超声成像原理声波发射到人体组织后，会发生反射、折射、散射、衰减等现象。反射回来的声波信号被换能器接收并转化为电信号。电信号经过处理后，在屏幕上显示出人体组织的图像。超声成像的方式1A模式A模式是将信号强度显示为图像中的垂直线，通常用于测量组织的厚度或深度。2B模式B模式是将信号强度显示为图像中的灰度，通常用于显示组织的结构和形态。3M模式M模式是将信号强度显示为图像中的时间变化，通常用于显示心脏的运动。4彩色多普勒彩色多普勒将血液流动显示为不同的颜色，通常用于显示血液流动的方向和速度。图像的参数指标分辨率指超声图像的清晰度，取决于超声波束的宽度和频率，以及换能器的灵敏度。对比度指超声图像中不同组织之间的亮度差异，反映了组织的声学特性。灰度级指超声图像中可显示的亮度等级，决定了图像的细节层次。帧频指每秒显示的图像帧数，反映了图像的动态变化能力。噪声与分辨率噪声超声图像中的噪声会降低图像质量，使诊断变得困难。噪声主要来自电子元件的热噪声和超声波在组织中的散射。分辨率超声图像的分辨率是指能分辨两个相邻结构的能力。分辨率越高，图像越清晰，诊断越准确。分辨率受超声波频率、探头尺寸和组织特性等因素的影响。增益与动态范围增益增益是指超声信号被放大倍数的程度，控制超声图像的亮度，增益越高，图像越亮，细节更容易显示，但同时也更容易出现噪声。动态范围动态范围是指超声设备能够显示的信号强度的范围，动态范围越大，图像的细节表现越好，但同时也更容易出现伪影。超声成像的应用领域医学领域超声成像广泛应用于各种医学诊断，包括产科检查、心脏检查、腹部检查、血管检查等等。工业领域超声成像在工业中用于无损检测，例如评估材料缺陷、测量厚度等等。肝脏超声检查诊断肝脏疾病超声检查可以帮助医生诊断肝脏疾病，例如肝炎、肝硬化、肝癌等。评估肝脏功能超声检查可以评估肝脏的大小、形状和结构，帮助医生了解肝脏功能是否正常。监测治疗效果超声检查可以帮助医生监测肝脏疾病的治疗效果，例如肝移植手术后的恢复情况。心脏超声检查结构评估心脏超声检查可评估心脏的结构，包括心室、心房、瓣膜和心包。功能评估检查心脏的收缩和舒张功能，以及血液流动的速度和方向。疾病诊断帮助诊断心脏病，例如冠心病、心肌病、瓣膜病和先心病。产科超声检查胎儿发育评估评估胎儿生长、发育、畸形等。胎盘位置了解胎盘位置、形态、血流等，判断是否前置胎盘或胎盘功能异常。羊水量评估羊水量是否正常，判断是否存在羊水过多或过少。其他应用领域妇产科胎儿生长发育监测心脏病学心脏结构和功能评估泌尿科肾脏、膀胱和前列腺疾病诊断超声检查的优缺点优点无创、安全、无辐射