⑴ 超声物理基础与原理
超声物理基础知识
(必须掌握)
1
、什么叫超声?有哪些物理特性?最常用的超声频率是多少?
2
、频率、波长、速度之间有什么关系?超声在不同介质中传播的速度有什么一
般规律?人体软组织的平均声速是多少?
3
、声场、声束、主瓣、旁瓣、近场、远场、扩散角、近场长度、大界面、反射
系数、小界面、衰减、衰减系数的概念。
4
、耐昌聚焦的方法有哪些?人体组织衰减程度的一般规律?何为多普勒效应?超声
生物学效应有哪些?临床超声诊断安全应用原则有哪些?
5
、何为分辨力、轴向分辨力、横向分辨力、侧向分辨力、时间分辨力、声功率、
声强、热指数、机械指数?何为彩色显示?
6
、探头的核心是?目前临床检查常用的探头有哪几种,分别用于什么检查?何
为单频、变频、宽频探头?目前超声诊断仪有哪些类型?二维图像形成的一
般原理?超声耦合剂的作用?
7
、正电压效应、逆电压效应、声阻抗、像素、图像、时间增益补偿、距离增益
补偿、增益、存贮容量、二维图滚模像帧速率、
PRF
的概念?
8
、何为灰阶、彩阶、彩超?简述
B
型超声诊断仪的工作原理?二维图像分辨力
的内容有哪些?
9
、超声诊断仪的基本结构?超声诊断仪的一般维护?
PACS
系统的作用?
DICOM
系统的概念及作用?
10
、
回声强度分为几级、分别是(各举例说明)?简述人体不同组织声衰减程
度的一般规律?人体不同组织回声强度排列顺序?
11
、
何为伪像?何为大亩缓混响、多次内部混响、振铃效应、断层厚度伪像、旁瓣伪
像、声影、侧边声影、回声失落、镜面伪像、棱镜伪像、声速失真伪像,它
们各自形成的原理是什么,如何鉴别
⑵ 超声波是什么 [要用物理回答]
我们知道,当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为16~20,000赫兹。因此,当物体的振动超过一定的配唯频率仔锋,即高于人耳听阈上限时,人们便念卖晌听不出来了,这样的声波称为“超声波”。
⑶ 超声波具备哪些物理特性
超声是机械波,由物体机械振动产生。具有波长、频率和传播速度等物理量。用于医学上的超声频率为2.5~10MHz,常用的是2.5~5MHz.超声需在介质中传播,其速度因介质不同而异,在固体中最快,液体中次之,气体中最慢。在人体软组织中约为150m/s.介质有一定的声阻抗,声阻抗等于该介质密度与超声速度的乘积。
⑷ 物理超声的定义是什么
声波的振动频率超过20kHz时,该声波被称为超声波。
⑸ 超声有什么物理特性
声音是由物体的振动产生的.人耳能听到的发声频率20~20000Hz,低于20Hz的是次声,高于20000Hz的是超声.超声和人耳能听到的声音具有很多相同的物理特性.具体说,超声具有以下特性:
1)超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播.
2)超声波可传递很强的能量.
3)超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象.
4)超声波在液体介质中传播时,可在界面上产生强烈的冲击和空化现象.
⑹ 超声成像的物理原理是什么
超声(Ultrasound,简称US)医学是声学、医学、光学及电子学相结合的学科。凡研究高于可听声频率的声学技术在医学领域中的应用即超声医学。包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程,所以超声医学具有医、理、工三结合的特点,涉及的内容广泛,在预防、诊断、治疗疾病中有很高的价值。 超声成像是利用超声声束扫描人体,通过对反射信号的接收、处理,以获得体内器官的图象。常用的超声仪器有多种:A型(幅度调制型)是以波幅的高低表示反射信号的强弱,显示的是一种“回声图”。M型(光点扫描型)是以垂直方向代表从浅至深的空间位置,水平方向代表时间,显示为光点在做销不同时间的运动曲线图哗桐。以上两型均为一纯芦游维显示,应用范围有限。B型(辉度调制型)即超声切面成象仪,简称“B超”。是以亮度不同的光点表示接收信号的强弱,在探头沿水平位置移动时,显示屏上的光点也沿水平方向同步移动,将光点轨迹连成超声声束所扫描的切面图,为二维成象。至于D型是根据超声多普勒原理制成.C型则用近似电视的扫描方式,显示出垂直于声束的横切面声象图。近年来,超声成象技术不断发展,如灰阶显示和彩色显示、实时成象、超声全息摄影、穿透式超声成像、超声计并机断层圾影、三维成象、体腔内超声成像等。 超声成像方法常用来判断脏器的位置、大小、形态,确定病灶的范围和物理性质,提供一些腺体组织的解剖图,鉴别胎儿的正常与异常,在眼科、妇产科及心血管系统、消化系统、泌尿系统的应用十分广泛。
能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。人类能够感觉的声波频率范围约在20-20000HZ。频率超过20000HZ,人的感觉器官感觉不到的声波,叫做超声波。
声波的基本物理性质如下:
(一)声波的频率、周期和速度
声源振动产生声波,声波有纵波、横波和表面波三种形式。而纵波是一种疏密波,就像一根弹簧上产生的波。用于人体诊断的超声波是声源振动在弹性介质中产生的纵波。声波在介质中传播,介质中质点在平衡位置来回振动一次,就完成一次全振动,一次全振动所需要的时间称振动周期(T)。在单位时间内全振动的次数称为频率(f),频率的单位是赫兹(HZ)。f=1/T,声波在介质中以一定速度传播,质点振动一周,波动就前进一个波长(λ)。波速(C)=λ/T或C=f·λ。
(二)声阻抗
声波在媒介中传播,其传播速度与媒质密度有关。在密度较大介质中的声速比密度较小介质中的声速要快。在弹性较大的介质中声速比弹性较小的介质中要快。这就引出了声阻抗的定义,声阻抗为介质密度(ρ)和声速(C)的乘积。用字母Z表示,Z=ρ·C。
⑺ 超声有什么物理特性
超声和人耳能听到的声音具有很多相同的物理特性。
超声具有以下具体的特性:
1、超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播;
2、超声波可传递很强的能量;
3、超声波会产生反射、银碰渗干涉、叠加和共振现象;
4、超声波在液体介质中传播时,可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。
声音是由物体的振动产生的。人耳能听到的发声频率20至20000赫兹,低于20赫兹的声波的是次声,锋脊高吵缓于20000赫兹的是超声。
⑻ 超声,物理精英们
把东西振碎,是利用共振原理。物体有银旦一定的固有振动频率,如果超声波的频率接近或等于这个频率,就越容易引起它的共振,从而将其振碎。
反弹是利用波的反射,这是波的普遍性质之一。
这两者没有什么矛盾。
答补充:
次声波有破坏力,也是因为共振。如果次声波蠢数的频率接近或等于人体器官的固有频率,那么就会引起器官的强烈振动,使其损伤,人带搏首就会在无声无息中七窍流血而死。
这和超声波击碎结实的道理是一样的,只不过结石的固有频率很高,位于超声波的频率范围而内,人体器官的固有频率低,位于次声波的频率范围内。
挥挥手还不至于死人,因为要使器官损伤,频率对头了,还要有足够的能量,就是说次声波的振幅要足够大。挥挥手能量太小,形成的次声波很快就消失在空气中了。
⑼ 超声波物理特性
超声波物理特性有以下几点:
1)超声波在传播时,方向性强,能量易于集中。
2)超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离。
3)超声波与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息诊断或对传声媒质产生效用及治疗。
4) 超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。
5) 超声波可传递很强的能量。
6) 超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。
超声波是一种波动形式,它可以作为探测与负载信息的载体或媒介如B超等用作诊断;超声波同时又是一种能量形式,当其强度超过一定值时,它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用,去影响,改变以致破坏后者的状态,性质及结构用作治疗
⑽ 超声有什么物理特性
声速
声速与介质的体弹性系数和密度有关。由于介质的弹性系数与温度有关,因此声速也与温度有关。在超声诊断的频段中,人体组织的超声速度与频率无关,而且软组织中的声速都很接近,约为1540m/s。
波长、周期和频率
声波在介质中传播时,两个相邻的同相位点之间的距离,如相邻两点稠密部之间的距离(超声波在人体中一般是以纵波方式传播),称为声波的波长,以λ表示。波向前移动一个波长的距离所需的时间,称为声波的周期,以T表示。介质中任何一给定点在单位时间内通过的波敝,称为声波的频率,以f表示。它们之间的关系为
λ=C/f=CT
式中为声波的传播速度。
医学诊断中采用的超声波频率在1-20MHz范围内。
声阻抗
介质中任意点的密度ρ与该点处声波的传播速度C之积为此介质在该点处的声阻抗,以Z表示,即Z=ρC。它是表征介质的声学特性的一个重要物理量。声阻抗的变化将影响超声波的传播。声阻抗是采用反射回波法进行超声诊断的物理基础。
声压级与声强级
声压级LP是以分贝表示的某个声压P与参考分压P0的比值,即LP=20lg(P/P0)
声强级LI是以分贝表示的某个声强I与参考声强I0的比值,即LI=10lg(I/I0)
声强是表示声的客观强弱的物理量,它表示通过垂直于传播方向上单位面积的能流率。声强为
I=1/2(ρCω02A2)= p02/(2Z)
声强的单位是mW/cm2或W/m2。
声强与声源的振幅有关,振幅越大,声强也越大。对于平面超声波,他的总功率为强度I和面积S的乘积,即W=IS。
由于超声强度太大会破坏人体正常细胞组织,因其不可逆的生物效应。因此,国际上对诊断用超声强度安全剂量作出规定,一般接受的安全剂量为20mW/cm2。
超声波的指向性
对于平面园片换能器,在无吸收的介质中其波束形状有两个不同的区域即园柱形区和发散区或称为近场区和远场区。近场区的长度为D2/4λ,D为晶片直径,λ为该介质中传播的超声波长。在远场区,发散角由sinθ=1.22λ/D给出。可见,减小直径可缩短近场长度和增大,即加宽了波束。增加频率即减小波长时,加长了近场区,减少了发散角,可获得较窄的波束。
声强度沿中心轴距离的分布,近场区声强度有剧烈的起伏变化,存在着许多声强度为极小值的节点。这些节点可引起不希望有的盲点。在远场区声强都变化趋于平稳,单随着距离的增加,声强逐渐减弱。
超声波的反射与折射
当一束平面超声波入射到两种介质交界面上时,或者声阻抗的不连续处时,会产生反射和折射,并遵从反射和折射定律。
θI=θR
SinθI/SinθT=C1/C2
超声波的衰减
超声在介质中传播,其能量将随着距离的增加而减小,这种现象称为超声波的衰减。噪声衰减的因素主要有两类。一类是声束本身扩散,使单位面积上的能量下降,或反射,散射的结果,使能量不能再沿着原来的方向传播。在这一类事件中,声波的总能量并没有减少。另一类是,超声传播中,由于介质的吸收,将声能转换成为热能,因而使声能减小。着后一类的机理比较复杂,主要有粘滞吸收;弛豫吸收、相对运动吸收及空化气泡吸收。
对于给定的频率的超声波,其强度和压强幅度都随着距离的增大而按指数规律下降,可表示为:
I(x)=I0e-2αx
P(x)=P0e-αx
式中α为衰减系数。α是频率的函数。αmm = βfMHz。为常数。
衰减系数在很大程度上依赖于频率。这一点,我们在设计还是临床操作上都具有重大影响意义。实验结果表明,在医学超声频率范围内,人体组织对超声波的吸收系数几乎与超声波频率成正比。