超声医学的物理基础-医学PPT课件.pptxVIP

第一章9/9/20231超声医学的物理基础

第一节9/9/20232声波的定义

一、定义定义：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，而能引起听觉器官有声音感觉的波动则称为声波。振源：声带、音叉、鼓面介质：空气、人体组织接收：鼓膜、换能器分类：纵波、横波9/9/20233

二、纵波定义：即介质中质点沿传播方向运动的波。介质发生周期性疏密 变化，为胀缩波。 存在于理想流体（气体和液体)中。 除骨路、肺外人体组均以纵波传播。 诊断与治疗的超声主要是纵波传播。10/21/20234

三、横波定义：是指介质中的质点都垂直于传播方向运动的波 只能使介质形变，不能体变，为畸变波 存在于高粘滞液体或固体。人体骨骼不但传播纵 波，还传播横波。10/21/20235

第二节10/21/20236声波的物理参数

一、频率与周期定义：介质在每秒钟内振动的次数为频率（f）,单位为Hz，而在平衡位置来回振动一次的时间则称为周期（T）。<16Hz： 次声波16--20000Hz：可闻波>20000Hz：超声波医用常为：2～10MHz10/21/20237

二、声速10/21/20238定义：指声波在传播介质中的运行速度，用c表示。在不同的介质中声速有所差别，它取决于介质的弹性（k）和密度（ρ）。通常，弹性（Ｋ）／密度（ρ）比大的物体声波传播的速度高，反之则低，即：ＫＣ＝───ρ

二、声速10/21/20239从声波传播速度考虑，人体组织可分３类：软组织：约1541m/s气 体：约350m/s骨 骼：约3852m/s医 用：以软组织的平均声速t组织厚度=Ｃ·───2可通过声速测量软组织的厚度

三、波长10/21/202310定义：声波在完成一次完全振动的时间内所传播的距离称为波长，以λ表示。超声在同一介质中传播时，由于声速已确定不变，频率与波长间的关系为：频率愈高则波长愈短；频率愈低则波长愈长，两者间呈反比。

综上所述10/21/202311频率、声速与波长间的关系如下：cλ=── 或c=fλf周期(T)为频率的倒数，即：１Ｔ＝───ｆλ故：λ＝Ｃ·Ｔ或Ｃ＝───Ｔ

四、声阻抗10/21/202312定义：介质中某点的声压P与质点振动速度V之间比为该点的声阻抗（Z）。意义：表示介质传播超声波能力的重要物理量。数值：决定与介质密度ρ与该介质中的声速C。Z=ρ·C单位为Kg／m2·s

第三节10/21/202313超声波的特性

一、声反射10/21/202314定义：声波传播到两种阻抗不同的介质界面上，如界面尺寸远大于波长时，便会引起部分或全部声能的返回。反射波的声压与入射波的声压成正比，并与两种介质的声特性阻抗、声速和入射角等因素有关。

一、声反射反射定律：入射角θi的正弦与反射角θr的正弦之比，等于入射波在第一介质中的声速Cl与反射波在同一介质中的声速C1‘之比。Sinθi Cl───＝──Sinθr C1'10/21/202315

一、声反射10/21/202316两种介质的声特性阻抗相差越悬殊，声反射就越强烈；反之，声反射就弱，其强弱可用反射系数Kp来表示。Kp与界面两边介质的声阻抗Z1和Z2的关系公式如左：Z1－Z2Kp＝────·cosαZ1＋Z2

一、声反射10/21/202317当超声波垂直入射界面时，即θi＝θr＝0 时，则反射系数Kp为：Z1－Z2Kp＝────Z1＋Z2

一、声反射10/21/202318结论：超声波在界面上反射的大小取决于界面两边介质的声阻差。当Z1＝Z2时， p＝0， 无反射当Z1〉Z2或Z1〈Z2时， 有反射如Z1》Z2或Z1《Z2时， 全反射利用反射，提取信息，进行诊断皮肤与空气声阻差大，用耦合剂不适肺、肠、骨等组织器官检查

二、折射定义：因介质中声速的空间分布而引起的声传播方向改变的过程。折射定律：入射角θi的正弦与折射角θt的正弦之比，等于入射波在第一介质中的声速cl与折射波在第二介质中的声速c2之比，即：Sinθi Cl───＝──Sinθt C210/21/202319

二、折射10/21/202320使折射角为90°时的入射角称为临界角，当入射角超过临界角时，相应的折射波消失，出现全反射。侧方声影－－误诊；错位－－影响穿刺；全反射－－无法检查。作超声检查时，需尽可能将声束垂直于界面，否则将会引起：

二、折射当声波从一种小声速介质向大声速固体介质入射时，声波经过这两种介质的分界面后出现折射波，而且其折射角大于入射角，反之亦然。10/21/202321

三、绕射超声波在介质中传播过程中，遇到尺寸相当于声波波长的声阻抗界面时，声波将绕过此界面，继续向前传播，致使超声波无法检测到该障碍物，这种现象称为声波的绕射。10/21/202322

四、散射定义：超声