[医学]第二章 医学超声的物理基础

第二章 医学超声的物理基础P46, Q2.8查表得：61.4810/Z Pa s m =⨯⋅水， 60=c=1.57310/Z Pa s m ρ⨯⋅肥肉（1）声强的反射系为：2()0.093%Z Z R Z Z -=≈+水肥肉水肥肉反射波的声强为：32r 0=110/I I R mW cm -⋅≈⨯（2）由能量守恒，折射波的声强为：2t 0r 0.999/I I I mW cm =-= （也可先求得声强透射系数24()Z Z T Z Z =+水肥肉水肥肉，再进一步求得折射波的声t 0I I T =⋅强）P46, Q2.15查表得脂肪的平均衰减系数：0.68/()dB cm MHz β=⋅， 脂肪对3MHz 超声波的衰减系数为： 2.04/f dB cm αβ=⋅=入射超声波的声强级为: 2200122010/10lg 10lg 140'10/I I W m L dB I W m -=== 经6cm 的脂肪衰减后，到脂肪-肾界面，声强级为：10127.76I I L L l dB α=-= 脂肪-肾界面的声强反射系数为：2()=0.0064Z Z R Z Z -=+脂肪肾脂肪肾在该界面反射的超声波声强级为： 21121000=10lg10lg =10lg 10lg 10lg 10lg 105.82'''I I I I R I L R L R dB I I I ⋅=+=+= 再经6cm 的脂肪，由换能器所接收的声强级为：3293.58I I L L l dB α=-=对应的声强为：'9.35823010 2.28/I I mW m ==换能器接收的声波平均功率为：33 2.2810P I S mW -=⋅=⨯（注：'122010/I W m -=）第三章 医用超声换能器P131, Q3.1解：（1）31.5410,0.5c m a cm f λ-==⨯=224 1.624N a Z cm λλ-== 1.220.188rad Dλθ== 注：若c 取340m/s ，Zn=7.35cm ，0.04148rad θ=（2）22414.64N a Z cm λλ-== 1.220.063rad Dλθ== 注：若c 取340m/s ，Zn=66.15cm ，0.01383rad θ=P131, Q3.2 该超声波的波长为： 1.54c mm f λ== 2.44f Fd D λ= 则，换能器的直径为： 2.4418.7f FD cm d λ==（注：如果声速选择340m/S, 则D=4.148cm ）。

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。

超声医学基础学习课件一、引言超声医学是医学领域的一个重要分支，它是利用超声波在人体组织中的传播特性，对人体内部结构进行成像和诊断的一种无创检查方法。

随着科学技术的不断发展，超声医学在临床诊断和治疗中的应用越来越广泛。

本课件旨在为初学者提供超声医学的基础知识，帮助大家更好地理解和掌握超声医学的基本原理和技术。

二、超声波的物理基础1.超声波的传播特性超声波是一种机械波，具有频率高、波长短、传播速度快的特点。

在生物组织中，超声波的传播速度与组织的密度和弹性有关。

一般来说，超声波在固体和液体中的传播速度大于在气体中的传播速度。

2.超声波的反射和折射当超声波遇到不同介质的界面时，会发生反射和折射现象。

反射是指超声波遇到界面时部分能量返回原介质，折射是指超声波穿过界面进入另一种介质。

通过分析反射和折射的超声波信号，可以获取人体内部的解剖结构信息。

3.超声波的衰减超声波在传播过程中，由于与生物组织的相互作用，会发生能量的衰减。

衰减程度与超声波的频率、组织的吸收系数和散射系数有关。

通过分析衰减特性，可以评估组织的性质和病变情况。

三、超声成像原理1.A型超声成像A型超声成像是一种一维成像方法，通过将超声波在组织中的传播时间转换成距离，得到组织结构的深度信息。

A型超声成像具有操作简单、成本低廉的优点，但在成像分辨率和视野范围方面存在一定的局限性。

2.B型超声成像B型超声成像是一种二维成像方法，通过扫描超声波在组织中的反射信号，得到组织结构的二维图像。

B型超声成像具有分辨率高、视野范围广的优点，广泛应用于临床诊断。

3.彩色多普勒超声成像彩色多普勒超声成像是一种基于多普勒效应的超声成像方法，通过检测超声波在组织中的反射信号频率变化，得到血流速度和方向信息。

彩色多普勒超声成像在心血管疾病、肝脏疾病等领域具有重要作用。

四、超声诊断技术1.超声诊断仪器的组成超声诊断仪器主要由发射器、接收器、扫描器、信号处理系统和图像显示系统组成。

第二章医学超声的物理基础超声波是一种机械波，机械振动与波动是医学超声的物理基础。

它是由弹性介质中的质点受到机械力的作用而发生周期性振动产生的。

依据质点振动方向与波的传播方向的关系，超声波亦有纵波和横波之分。

由超声诊断仪所发射的超声波，在人体组织中是以纵波的方式传播的。

就是因为人体软组织基本无切变弹性，横波在人体组织中不能传播。

§2.1 超声波的一般概念一、机械振动与机械波宇宙中的一切物质，大至宏观天体，小至微观粒子都处于一定的运动状态，振动和波动是物质运动的基本形式之一。

物体的机械振动是产生波的源泉，波的频率取决于物体的振动频率。

（一）机械振动物体沿着直线和曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。

一切发声物体的运动及超声波源的运动等则是人们难以觉察到的振动现象。

物体（或质点）受到一定力的作用，将离开平衡位置，产生一个位移，该力消失后，由于弹性作用，它将回到其平衡位置，并且还有越过平衡位置移动到相反方向的最大位移位置，然后再返回平衡位置。

这样一个完整运动过程称为一个“循环”或叫一次“全振动”。

振动是往复、周期性的运动，振动的快慢常用振动周期和频率两个物理量来描述。

（二）机械波振动的传播过程，称为波动。

波动分为机械波和电磁波两大类。

机械振动在弹性介质中的传播过程，称为机械波。

交变电磁场在空间的传播过程，称为电磁波。

介质包括各种状态的物质，可以是弹性介质（液体、气体或固体）也可以是非弹性媒质；弹性介质传播机械波的机理可用图2-1加以说明。

弹性介质是由许多很小的微粒（称为质点）所组成，质点间由弹性力相互联系着，恰似由小弹簧联系在一起。

当外力F作用于质点A时，A就会离开平衡位置，这时A周围的质点将对A产生弹性力使A回到平衡位置。

当A 回到平衡位置时，具有一定的速度，由于惯性，A不会停在平衡位置，而会继续向前运动，并在相反方向离开平衡位置。

这时A又会受到反向弹性力，使A又回到平衡位置，产生振动。

超声医学物理基础知识超声医学物理基础知识分别有哪些呢？我们不妨一起来参考下范文吧！希望对您有所帮助！以下是小编为您搜集整理提供到的超声医学物理基础知识内容，希望对您有所帮助！欢迎阅读参考学习！超声医学物理基础知识1、什么是超声？答:自然界的声波以频率可以划分为三大类：次声、声、超声。

频率低于20hz的波动称为次声；频率在20－20khz之间的波动称为声；频率在20khz以上的波动称为超声。

我们人耳可以听见声但是听不见次声和超声。

我们超声医学应用的是超声，频率在mhz数量级。

超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在**介质内传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播，具有良好的束**和方向*。

2、什么是超声医学？答:凡研究超声对人体的作用和反作用规律，并加以利用以达到医学诊断和治疗目的的学科即称为超声医学。

它包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程。

3、什么是超声波长、频率和声速?答:波动的同一传播方向上两个相邻的相位相差2的质点,振动的步调恰好是一致的,我们把它们之间的距离即一个完整波的长度称为波长。

波动传过一个波长的时间,或一个完整的波通过某点所需的时间,称为波的周期。

单位时间内质点振动的次数称为频率。

声速是指波动的某一个振动相位在介质中的传播速度。

声速即单位时间内在介质中传播的距离。

4、什么是超声场？5、什么是声反*与折*？答：声波在一个介质中进行，到达与另一个介质的界面上，引起部分或全部声能的返回过程，或者改变进行方向而再在原介质中进行的现象称为声反*。

声折*是因介质中声速的空间变化而引起声传播方向的改变，在声束穿过生阻抗失配的界面时，因二个介质的**和密度不同导致声速不同而发生折转而引起。

6、什么是声衰减？答：声波在介质中传播时，因波束发散、吸收、反*、散*等原因，使声能在传播中减少的现象。

软组织的声衰减随组织厚度而增加，其衰减量等于衰减系数与通路长度的乘积。

超声基础第一节超声诊断的物理基础一：超声波定义：超声波是指声波震动频率超过2万赫兹的机械波，既超过人耳听觉频率（20到2万赫兹）的一种声音。

二：超声波的物理特性：1声波：振动在介质中以波的形式进行传播为声波。

声波二要素：声源（振动系统）能够传播波动的介质。

声源：能够发声的物体称声源。

物体振动后产生声波。

介质：能传播声波振动的媒介物，称介质；传播机械振动的介质是弹性介质。

声波必须在介质中传播而不能在真空中传播。

波的传播分为纵波和横波：横波，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直；纵波，质点的振动方向与波的传播方向相互平行。

生物组织（血液和软组织）只有纵波能够在其中传播。

骨骼属于固体，形状复杂内会部回声不均匀，具有各向异性传播（横波和纵波），同时骨骼的声阻率和声衰减都比软组织大的多，超声波很难穿透骨骼。

2周期和频率超声波在介质中一次全振动，也就是质点在平衡位置往返摆动一次所需要的时间为超声波的周期。

在1秒中时间内完成全振动的次数称为频率（frequence），单位赫兹。

诊断频率2-10Mhz3.5——5.5Mhz频率用于成人心脏，腹部、妇产成像，穿透深度15——20cm7——10Mhz频率用于小器官成像，穿透深度4——5cm10——40Mhz频率用于皮肤、血管内成像。

3声速:声波在介质中每秒传播的距离c，单位m/s，cm/s4波长:声波在介质中传播时两个相邻的周期质点之间的距离。

波长与频率成反比，频率越高波长越短分辨率越高，为提高超声诊断水平（提高分辨率）通常我们尽可能采用波长短，频率高的超声波（高频探头）。

5声束：超声波与一般的声波不同，超声波频率很高，波长很短，在介质中呈直线传播，具有良好的方向性，束射性，故称超声束。

6反射、折射：超声波在介质中传播入射至声阻抗不同的两种介质的界面上时，则会发生反射和折射。

反射：介质面的线度大于声束波长，声波入射到两个界面上，一部分声波从界面返回在原介质中传播称之为反射。

超声基础-物理基础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。