精选超声物理基础及图像基础
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超声诊断的物理基础超声诊断是一种通过利用超声波在人体组织内的传播和反射特性,来获取人体结构和病变信息的无创检查方法。
超声波是一种机械波,具有高频率、短波长和强穿透力的特点,被广泛应用于临床医学领域。
超声波的物理特性为超声诊断提供了基础。
首先,超声波的频率决定了它在人体组织中的传播速度。
一般来说,超声波在软组织中的传播速度约为1540米/秒。
不同组织的声速略有差异,这也是超声诊断中可以区分不同组织结构的原因之一。
超声波的传播和反射特性使得超声诊断成为一种无创的检查方法。
超声波在人体组织中传播时,会遇到不同组织的界面,如肌肉和骨骼之间的交界处。
当超声波遇到这些界面时,会发生反射和折射,一部分能量被反射回来形成回波,另一部分能量继续传播。
通过接收回波信号,超声设备可以计算出声波从发射到接收的时间,从而确定声波传播的距离。
超声波的反射特性也使得超声诊断可以观察到人体内部的结构和病变。
不同组织对超声波的反射能力不同,这取决于组织的声阻抗差异。
声阻抗是指声波在穿过介质界面时遇到的阻力,它与介质的密度和声速有关。
当声波从一个组织进入另一个组织时,如果两者的声阻抗差异大,则会发生明显的反射。
这样,超声波就可以探测到组织的边界和病变部位。
超声波的频率也决定了它的穿透能力和分辨率。
低频超声波能够穿透较深的组织,但分辨率相对较低,无法清晰地显示细小结构。
高频超声波则能够提供更高的分辨率,但穿透能力相对较弱。
因此,在超声诊断中,医生需要根据不同情况选择适当的频率,以获得较好的图像质量。
超声波的多次反射和散射也会影响超声图像的质量。
当声波在组织中传播时,会受到散射和吸收的影响,导致声波的能量逐渐减弱。
这也是为什么超声波不能穿透骨骼和气体的原因,因为它们对超声波的传播具有较强的散射和吸收能力。
超声诊断是一种基于超声波的无创检查方法,其物理基础包括超声波的频率、传播速度、反射特性和穿透能力等。
通过利用超声波在人体组织内的传播和反射特性,超声诊断可以获取人体结构和病变信息,为临床医学提供重要的辅助诊断手段。
第一单元超声波检测的物理基础1、机械振动:有些物体在某一固定的位置(即平衡位置)附近作周期性的往复运动,这种运动形式被称为机械振动,简称振动。
2、自由振动:做振动的系统在外力的作用下物体离开平衡位置以后就能自行按其固有频率振动,而不再需要外力的作用,这种不在外力作用下的振动称为自由振动。
3、无阻尼自由振动:理想情况下的自由振动叫无阻尼自由振动。
自由振动时的周期叫固有周期,自由振动时的频率叫固有频率,它们由振动系统自身条件所决定,与振幅无关。
4、简谐振动:最简单最基本的直线无阻尼自由振动称为简谐振动,简称谐振。
5、在周期性外力的作用下产生的振动称为受迫振动,这个周期性的外力称为策动力。
6、机械波:机械振动在弹性介质中的传播过程,称为机械波。
机械波产生的条件:有机械振动振源和传播振动的弹性介质。
7、波长:在同一波线上两个相邻的振动相位相同的质点之间的距离,称为波长(即一个“波”的长度),用符号λ表示。
波长的常用单位是毫米(mm)或米(m)。
8、频率:单位时间内波动通过某一位置的完整波的数目,称为波动频率,也是质点在单位时间内的振动次数,用符号f表示。
频率的常用单位是赫兹(Hz),即(次)/秒。
波的频率是波源的振动频率,与介质无关。
9、周期:周期在数值上等于频率的倒数,它是波动前进一个波长的距离所需要的时间,用符号T表示。
周期的常用单位有秒(s)。
10、波速:在波动过程中,某一振动状态(即振动相位)在单位时间内所传播的距离叫做波速,用c表示,其常用单位为米/秒(m/s)。
波速的影响因素有:(1)介质的弹性模量和密度;(2)波的类型;(3)传播过程中的温度。
11、惠更斯原理:媒质中波动传到的各点,都可以看作是发射子波的波源,在其后的任一时刻,这些子波的包迹就决定新的波阵面。
惠更斯原理对任何波动过程都适用,不论是机械波或电磁波,不论这些波动经过的媒质是均匀的或非均匀的。
利用惠更斯原理可以确定波前的几何形状和波的传播方向。
物理基础第一节声波的定义及分类一、定义物体的机械性振动在具有质点和弹性的媒介中的传播现象称为波动,而引起听觉器官有声音感觉的波动则称为声波。
根据声波的传导方向与介质的的振动方向的关系,声波有纵波和横波之分。
二、横波所谓横波是指介质中的质点都垂直于传播方向运动的波。
人体的骨骼中,不但传播纵波,还传播横波。
三、纵波即介质中质点沿传播方向运动的波。
在纵波通过的区域内,介质各点发生周期性的疏密变化,因此纵波是胀缩波。
理想流体(气体和液体)中声振动传播方向与质点振动方向是平行的,只存在于纵波。
人体中含水70—80%,故除骨路、肺部以外软组织中的声速和密度均接近于水。
目前医用超声的研究和应用主要是纵波传播方式。
第二节超声显像物理基础一、超声波基本物理量1、超声波是声源振动的频率大于20000 Hz的声波。
2、超声波有三个基本物理量,即频率(f),波长(λ),声速(c),它们的关系是:c=f·λ或λ=c/f,传播超声波的媒介物质叫做介质,不同频率的超声波在相同介质中传播时,声速基本相同。
3、相同频率的超声波在不同介质中传播,声速不相同,人体软组织中超声波速度总体差异约为5%。
因此目前医用超声仪一般将软组织声速的平均值定为1541m/s。
通过该声速可测量软组织的厚度,由于目前超声仪所采用的是脉冲回声法,故该回声测距的公式是:t组织厚度=C·───2利用超声方法进行测距的误差也是5%左右。
4、声阻抗是用来表示介质传播超声波能力的一个重要的物理量,其数值的大小由介质密度ρ与声波在该介质中的传播速度c的乘积所决定,即:Z=ρ·c单位为Kg/m2·s。
5.临床常用的超声频率在2~10 MHz之间。
二、超声波的物理性能l、超声波在介质中传播时,遇到不同声阻的分界面且界面厚度远大于波长,会产生反射,反射的能量由反射系数R I=〔(Z2-Z1)/(Z2+Z1)〕2决定。
Z1、Z2为两种介质的特性声阻抗,Z=ρ·c (密度·声速)当Z1=Z2,为均匀介质,则RI=0,无反射。