百科知识 超声波的物理特性及成像关系简述

超声波的物理特性及成像关系简述

时间:2023-12-03 百科知识 版权反馈
【摘要】:超声波的物理特性有好多种,现将对成像关系密切的简述如下:(一)方向性从探头发射出来的超声波在传播过程中呈狭窄的圆柱状,称超声束,它有明确的方向性。(三)吸收与衰减超声波与人体相互作用发生的能量改变为一衰减过程。吸收率与组织特性及超声波的频率有关,见公式:式中α代表吸收率,β代表公质的特性,f代表频率。

超声波的物理特性及成像关系简述

声波物理特性有好多种,现将对成像关系密切的简述如下:

(一)方向性

从探头发射出来的超声波在传播过程中呈狭窄的圆柱状,称超声束,它有明确的方向性。超声束通过的地方称超声场,分近场和远场,近场区为狭窄圆柱状声束,远场区声束向周围扩散,该区内声像图不清晰。医用超声多利用在近场内成像。

(二)反射、透射、散射

超声波在传播过程中入射到两种不同介质的界面,如果反射面直径大于半个波长时,一部分能量由界面返回第一介质,称反射(Reflection)。另一部分能量穿过界面进入第二介质,即为透射(Transmission)。超声波如遇到比波长还要小的界面或表面粗糙不平时就会发生散射。

(三)吸收与衰减

超声波与人体相互作用发生的能量改变为一衰减(或称吸收)过程。能量衰减符合负指数形式的规律,见下列公式:

式中I。代表入射超声的原始能量,I代表声束通过介质后剩下的能量,α代表吸收率,x代表声束通过的距离。吸收率与组织特性及超声波的频率有关,见公式:

式中α代表吸收率,β代表公质的特性,f代表频率。(www.daowen.com)

从上面公式可看出:探头频率愈高,吸收率愈大,声束能量衰减越快,穿透力越弱,深部图像就不清晰,超声仪上就采用可变增益放大器来纠正这一不足。放大器增益曲线是按正指数提升的,与衰减曲线负指数相反,这种补偿技术也叫时间增益补偿(TGC)或灵敏度时间补偿(STC),它使声束能量因吸收产生的衰减与放大器增益补偿相抵,保证了图像的均匀性。

(四)多普勒效应

多普勒效应是指振动源(探头)与器官(组织)之间存在运动时,所接受的振动频率因运动而发生改变的物理现象。当界面向振动源移近时,返回的超声波频率增高;界面远离振动源,返回的频率减低;这种由于运动引起的超声波发射频率与返回超声波频率的差异,称多普勒频移(Doppler Shift);当界面静止时返回声波的频率与发射声波相同。这种多普勒现象是在1842年由奥地利物理学家(Christian Johann Doppler)首先发现的,因此,命名为多普勒效应(Doppler effect)(图1-1、1-2、1-3)。应用Doppler原理来测量组织运动的技术,形成D型超声图像,它以Y轴表示测量点的运动速度,X轴表示时间。D型超声图实质上是血流速度图,可定位血管内的血流状态和分布,如速度用彩色半定量来表示,并重叠在二维图像上,便显示为二维彩色血流图像,称为彩色多普勒血流图(CDFI),简称彩超。

图1-1 目标处于静止状态

图1-2 目标对向探头运动

图1-3 目标背离探头运动

(徐佩莲 李锋之)

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