超声成像原理.pdf

医学超声成像原理张羽目录•什么是超声?•医学超声诊断系统由哪些主要构成?•超声波是如何产生的?•有哪些常用的医学超声成像模式?•小结超声的基本特性•超声波是一种机械波•在生物系统中的超声波通常起作用的只有纵波(纵波和横波的区别?)•超声波的频率>20kHz–医学诊断超声频率通常在106和107Hz量级•应用范围:消化系统,心血管系统,妇产科,外科学,眼科学,神经学,泌尿科,皮肤病学……成像基本原理•脉冲波–压电装置产生的脉冲波发送到人体组织后,超声波碰到不同深度的组织结构产生反射和散射,部分回波被压电装置接收。利用不同深度产生的回波的不同时延,获得不同组织界面的反射、声衰减、运动目标的相位偏移等有用信息。•连续波–较早应用于医学超声诊断,但通常只利用连续波多普勒技术检测任意大小的运动速度。声速声波在组织中的传播速度取决于:•介质的硬度–介质微粒间具有大的吸引力(介质表现的越硬),微粒受周围微粒振动的干扰引起运动的加速度也越大,从而声波在该介质中传播速度也越大–介质硬度由可压缩度κ表示•介质的密度–单个微粒的质量越大,受周围微粒振动的干扰引起运动的加速度越小,从而声波在该介质中传播速度也越小1c=κρ声衰减•声强:垂直声束方向上,单位面积内每秒通过的声能•声强衰减的影响因素:吸收、散射、声束扩散、反射、折射•均匀介质内声衰减为指数衰减•衰减系数:单位距离内声强衰减的百分比系数Ix=I0exp{−αx}α=∆II∆x声衰减的对数表示•声衰减(dB)=-10log10(Ix/I0)=•u=•声衰减系数近似与频率成正比–u=kf–k:dB/(mMHz)•与x-ray的区别:x-ray低频衰减大于高频衰减•对脉冲波的影响?声阻抗与反射•介质的声阻抗与介质的密度和声速成正比ρZ=κ=ρc•组织的声阻抗决定了超声束在两个介质界面上的反射和入射能量比。IiIr2(Z−Z)θiC=II=21reflectri()2c1Z1Z2+Z1c2Z2θt4Z1Z2Ctransmit=ItIi=2It()Z2+Z1Creflect+Ctransmit=1声阻抗与折射•服从Snell定理sinθci=1sinθtc2•大部分生物组织声速都非常相近(~1500m/s),因此折射现象不严重。•超声图像通常接收反射信号成像,因此通常只有垂直入射的信号才会产生有效回波。部分声学参数值