三维重建超声图像ppt课件.ppt

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1、全国大型医疗设备使用人员彩色多普勒技术考试辅导材料(第一章—第四章)中国医学科学院基础医学研究所袁光华中国医学科学院阜外医院程克正第一章物理基础第一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20000Hz的机械波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。在人体软组织中声速为1540m/s。探测1cm深度目标所需的时间约13.4μs.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

2、体差异约为5%。利用超声方法进行测距的误差也是5%左右。4、临床常用的超声频率在2MHz—10MHz之间。二、超声波的物理性能1、超声波在介质中传播时，遇到不同声阻的分界面，会产生反射和折射，反射的能量由Z2-Z12反射系数RI=决定。Z2+Z1Z1、Z2为两种介质的特性声阻抗，Z=p·c（密度·声速）当Z1=Z2，为均匀介质，则RI=0，无反射。当Z1<

3、，可得到最佳的反射效果。4、当分界面两边的声速不同时，超声波透入第二种介质后，其传播方向将发生改变—即产生折射。5、超声波在介质中传播时，有声能占据的空间，叫做声场。6、多振子探头的声场分布呈“花瓣”状，其“主瓣”越细（窄）越好，而“副瓣”在声束扫描时将产生伪象。声束处理技术之一就是消除“副瓣”，突出“主瓣”。7、超声波在介质中传播时，随着距离增加，声能将随之减弱，这就是衰减。引起衰减的原因主要有：①由于“内磨擦”，超声波机械能变为热能被组织“吸收”。②波束发散，能量的散射及反射，使得保持在介质中原始前进方向上的能量减小。8、为了使深度回声信息清楚，在诊断中要使用STC（

4、TGC）调节，补偿声能的衰减。衰减用IX=I0e-2αx来描述。IX是距离声源X点的声强，X是距离声源的距离。I0是X=0处的声强α为衰减的系数e为自然对数之底，e=2.71声强或声压的衰减吸收以分贝（dB）作单位，组织的衰减系数用dB/cm表示。在人体组织中衰减程度一般规律是：骨组织>肝组织>血液若进一步细分：骨（或钙化）>肌腱（或软骨）>肝（或肾）>脂肪>血液>尿液（或胆汁）。组织中含胶原蛋白和钙质越多，声衰减越大，液体内含蛋白成分的声衰减大。9、超声波在介质中传播时，如遇声阻不同的障碍物（目标点）则声束方向和声强将发生改变，其改变程度与障碍物之大小及声阻抗有关。当障

5、碍物的直径大于1/2λ，在该障碍物表面产生回声反射。10、当障碍物的直径等于或小于1/2λ，超声波将饶过该障碍物而继续前进，反射很少，这种现象称为衍射，故超声波波长越短，能发现障碍物越小。这种发现最小障碍物的能力称为显现力。从单纯理论上计算，能测到物体的最小直径，称做最大理论分辨力，在数值上为1/2λ，但实际显示的分辨力要低于理论分辨力5—8倍。11、超声波在传播中遇到粗糙面或极小的障碍物（或一组小障碍物形式）时，这时将有一部分能量被散射，散射声波可进行组合，等频同相波迭加后能量（幅度）加强，等频反相迭加后能量减弱。红细胞的直径比超声波要小得多，红细胞是一种散射体，其反（

6、后）向散射信息是研究、分析红细胞运动规律的极有用的信息，声束内红细胞数量越多，后向散射强度就越大。三、超声多普勒效应1、当声源与反射界面（或散射体）作相对运动时，由于超声波在一定介质中传播的速度是恒定的，故可看作超声的波长被压缩或扩展。波长的变化必将伴随着频率的移动（改变），它仍需满足C=f·λ的关系，这种现象称之为多普勒效应。2VcosQ其多普勒公式为：fd=fR-f0=±·fOCfd为多普勒频移，fO为入射频率，fR为反射频率，V为反射物体运动速度，C为声速，Q为运动方向与入射波间的夹角。2、当fO=3MHzfR=3.005MHz则fd=fR-fO=5000Hz=5K

7、Hz所以fd一般都在音频范围内。检出fd后，以声音发出响声来监听，并通过FFT对fd进行频谱分析，所以多普勒频移属于声波范畴。四、超声波分辨力，穿透力1、分辨力指能在荧光屏上被分别显示为两个点的最小间距的能力，一般可分为轴（纵）向和侧（横）向两种。2、轴向分辨力系指声束方向，能被分辩前后两点间的最小间距，它与超声波的频率有关，频率越高，波长越短，则轴向分辨越好。3、侧向分辨力系指与声束相垂直的面上，能被分辨两点的最小间距，它与超声束的宽窄有关。声束越窄（细），其侧向分辨越好。4、穿透力是指超声在介质中传播能到达最大深度的能力，