超声波成像技术的研究及应用

1 / 9 一、项目名称

超声剪切波弹性成像关键技术及应用

二、推荐单位意见

医学超声既是临床疾病诊断的重要手段，也是医疗影像设备产业中的主要支柱。该项目针对肝硬化和乳腺癌早期无创诊断的重大需求和技术瓶颈，发明了基于超声波力学效应的超声剪切波弹性成像技术，实现了剪切波弹性成像理论创新、技术突破和仪器研制。核心技术与器件经过临床测试和转化，形成了具有自主知识产权的专用超声弹性成像以及融合弹性成像的高端超声影像产品，广泛用于临床诊断，取得了突出的经济效益和社会效益。该项目受到专家和行业的高度评价，是源于基础、技术创新开发和产业转化的链条式重大创新成果。

该项目曾获得2015年度“广东省科学技术奖技术发明一等奖”和“中国科学院科技促进发展奖”。中国科学院决定推荐该项目申报2017年度国家技术发明奖。

推荐该项目为国家技术发明奖 二 等奖。

2 / 9 三、项目简介

项目属生物医学工程学领域。肝脏和乳腺疾病是危害数以亿计国民健康的重大公共卫生问题，尤其是肝硬化和乳腺癌会引起很高致死率，早期诊断是提高治愈率和改善预后的关键。医学超声是肝脏和乳腺重大疾病早期影像筛查的首选方法，但传统B超成像存在肝硬化检测敏感性差、乳腺癌检测特异性差的瓶颈。超声弹性成像利用超声波力学效应实现对人体组织生物力学参数的无创定量测量，是超声影像技术的重大革新，可以为肝硬化和乳腺癌等疾病的临床早期诊断提供关键依据。研发符合我国国情的新一代超声弹性成像技术和装备，推动新型医疗检测诊断技术的广泛应用，对创制高端医疗设备和提高我国重大疾病防治水平均具有重大意义。该项目在国家自然科学基金和科技支撑计划等支持下，历经八年攻关，率先在我国创建了具有完全自主知识产权的“超声剪切波弹性成像关键技术及应用体系”，取得主要技术发明点如下：

1．发明了声辐射力诱导剪切波及定量超声弹性成像理论和方法，为成像设备研发提供理论基础和核心技术支持。首创基于时域有限差分法结合动量张量理论的生物组织中声辐射力计算方法，实现了对声辐射力诱导剪切波的精准控制；建立了基于剪切波传播速度的生物力学参数测量模型；发明了利用尺度不变特征点和希尔伯特变换的实时弹性成像方法，弹性模量测量精度可达±0.5kPa。

超声声波在医学上的应用

超声波是一种高频机械波，它具有非常广泛的应用领域，尤其是在医学上。超声波是通过震荡声源引起的机械振动而产生的，它可以通过人体组织而不损伤组织，因此被广泛应用于医学成像、诊断和治疗领域。

超声波在医学成像中的应用

超声波在医学成像中被广泛应用，它可以被用来观察身体内部的组织和器官。超声波成像技术被称为超声波诊断，它可以用于检测身体内部的不同器官、如肝脏、胰腺、肾脏、心脏等。超声波通过产生回声，然后接收这些回声以形成图像。超声波成像是一种安全、无创的方法，不会对人体造成任何伤害。

超声波在影像学上广泛包括超声心动图检查、妊娠中发现一些胎儿发育的问题、支气管播音学、骨骼成像及隐性的缺陷，也能够将超声波成像的信号传输到计算机上进行处理，这使得超声波诊断成为了现代医学中的一个非常重要的工具。

超声波在医学治疗上的应用

除了医学成像应用之外，超声波的热效应也被广泛应用于医学治疗中，这种应用被称为超声波治疗。超声波可以被用来治疗一些呼吸系统疾病、肌肉损伤、腱鞘炎、软组织疼痛、关节炎等疾病。超声波治疗也被称为声波治疗，它使用声波来刺激人体的组织，从而帮助人体更快地恢复。

超声波治疗是一种无创的疗法，它可以让身体获得治疗的同时不造成任何伤害。超声波可以促进器官、组织和细胞的生长和恢复。它也可以促进血液循环，并加速组织的修复和恢复。

超声波在医学中的优势

与其他医学成像和治疗方法相比，超声波具有很多优势。首先，它是一种非常安全的方法，可以不用切开皮肤就能够诊断和治疗疾病。其次，超声波成像技术不需要使用任何放射性物质，对人体不会产生任何放射性污染和辐射危害。最后，超声波价格相对较低，适用性也非常广泛。

结论

总的来说，超声波在医学中的应用非常广泛，尤其是在医学成像和治疗中。超声波成像技术可以用来检测身体内部的不同器官和组织，而超声波治疗也可以用来治疗一些不同的疾病。超声波的优势包括安全、无创、不需要放射性物质、价格低廉、适用性广泛等，超声波在医学中的应用将继续得到拓展和发展。

超声波技术及其应用

资料整理：杜超

（城建学院 机械11-04）

摘要：介绍超声波产生与传播及其原理，重点介绍超声波在各个领域的应用。超声波不仅对人类有用还会产生各种各样的危害,怎样去除危害,更好的利用超声波成为当今一个重要的课题.

关键词：超声波；发展及其应用；危害;

超声的应用是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术之一。超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的。超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性。按超声振动幅射大小不同大致可分为：

1、用超声波使物体或物性变化的功率应用称功率超声.

2、用超声波得到若干信息，获得通信应用，称检测超声.

一.什么是超声波

超声波是指频率在所谓超声波，是指人耳听不见的声波。正常人的听觉可以听到20赫兹（Hz）-20千赫兹（kHz）的声波，低于20赫兹的声波称为次声波或亚声波，超过20千赫兹的声波称为超声波[4]。超声波是声波大家族中的一员，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弹性介质内传播，是一种能量和动量的传播形式，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射性和方向性。

二,发展及应用

早在1830年，F·Savart曾用齿轮，第一次产生4104.2HZ的超声，1876年F·Galton用气哨产生4103Hz 的超声。1912年4月10日，泰坦尼克号触冰山沉没，引起科学界注意，希望可以探测到水下的冰山。直到第一次世界大战中，德国大量使用潜艇，击沉了协约国大量舰船，探测潜艇的任务又提到科学家的面前[1]。当时的科学家郎之万和他的朋友利用当时已出现的功率很大的放大器和石英压电晶体结合起来，能向水下发射几十千赫兹的超声波，成功的将超声波应用

到实际中。

现在，超声波测试把超声波作为一种信息载体，它已在海洋探测与开发、无损检测、医学诊断等领域发挥着不可取代的独特作用。例如：在海洋应用中，超声波可以用来探测鱼群和冰山，可以用于潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质勘探等。在检测中，利用超声波检测固体材料内部缺陷、材料尺寸测量、物理参数侧量等。在医学中，可以利用超声波进行人体内部器官的组织结构扫描和血流速度的测量等。

超声成像在医疗领域中的应用

超声成像在医疗领域中有着广泛的应用：

1. 产前检查：在孕妇产前检查中，超声成像可以显示胎儿的位置、大小、发育情况等信息，有助于确定胎儿的健康状态以及产道是否符合分娩标准。

2. 妇科检查：在妇科检查中，超声成像可以显示卵巢、子宫、宫颈等器官的位置、形态和病变情况，帮助医生做出准确的诊断。

3. 肿瘤诊断：超声成像可以对肿瘤进行检测和评估，通过对肿瘤的形态、大小、位置等进行分析，有助于制定合适的治疗方案。

4. 心血管疾病诊断：超声成像可以用于检测心脏和血管的异常，如动脉粥样硬化、心肌肥厚等。

5. 腹部器官检查：超声成像可以用于检查肝脏、胆囊、胰腺等腹部器官的形态和病变情况。

6. 介入性超声：介入性超声是一种将超声成像与治疗相结合的技术，如超声引导下的穿刺活检、引流、药物注射等。

7. 超声治疗：某些高强度超声波可以用于治疗某些疾病，如良性前列腺增生、皮肤疣等。

8. 术中超声：在手术过程中，使用超声成像可以帮助医生更好地了解手术部位的情况，如肝脏切除、乳腺手术等。

9. 运动医学：超声成像可以用于评估肌肉和关节的损伤情况，如肌腱损伤、关节软骨损伤等。

10. 神经影像学：超声成像可以用于脑部疾病的诊断和监测，如脑出血、脑肿瘤等。

总的来说，超声成像是一种无创、无痛、无辐射的检查方法，在医疗领域中具有广泛的应用前景。随着科技的不断发展，相信超声成像在未来的医疗领域中将会有更加广泛和深入的应用。