超声成像原理与技术-PPT.ppt

医学超声原理与技术课程说明第一单元绪论超声成像设备分类（上）超声设备分类（下）超声设备发展历程超声成像研究进展超声成像的研究内容第二单元超声成像声学基础超声波的定义及表示方法描述超声波的物理量声压、声强与声阻抗率
声压,指在某一瞬时压强相对于无声波时的压强变化（改变量）

声强指声波传播的能流密度，即在单位时间内通过垂直于传播方向上单位面积的声音能量

声阻抗率定义为：Zs=p/v
式中，p为声场中某点声压，v为该位置媒质质点振动速度。显然，在相同声压作用下，对于声阻抗率大的媒质，其媒质质点振速小，而对于声阻抗率小的媒质，其媒质质点振速就大。因此，声阻抗率的意义可理解为声场中某位置媒质的限速能力。超声场超声波物理特性反射、折射、散射
反射：超声波的反射特性是医疗超声成像的基础。超声波通过声阻抗不同的两种介质时，在媒介面上将产生反射，声阻抗差别越大，反射的超声强度越大。

折射：超声波的折射发生在声波入射角不为零的情况下，超声的折射定律与光波的折射定律相同。

散射：超声波在介质传播时，如果在介质中含有大量杂乱微小粒子时（如人体组织中的颗粒结构等），而且粒子的线度与波长可以相比，则超声波遇到这些排列不规则的粒子后，将使其成为新的波源向四周发射波动。这一现象也即为波的散射。显然，散射体的线度比波长越小，散射的影响越小。散射体越大，散射越大，使沿原来方向进行的声强减弱。

超声波的衰减
衰减的原因主要有吸收、散射、声束扩散；
介质对超声波的吸收：超声的机械能转变为热能传导，或被组织的粘滞性吸收
能量被许多散射体如蛋白质分子散射掉
声束扩散使超声在介质中前进方向上的能量减小。
声衰减表现为回声减少或消失，以至出现声影。很强的反射界面后方回声减少或消失，但反射与衰减是两个概念。
衰减系数

超声多普勒效应超声波的产生和接收超声探头的结构
压电晶体：作为超声换能器的核心元件，当受电脉冲激励时产生振动，产生超声波，反之，当超声波作用于晶片，晶片振动形变转换为相应的电信号，换能器的灵敏度和带宽取决于压电晶片，压电晶片的振动频率即为换能器的工作频率，为得到较高的效率，晶片在共振状态下工作。
压电晶片的背面填充吸声材料。作用：产生短促的超声脉冲信号，以提高纵向分辨力。
压电晶片的前面贴以匹配层。除可保护压电材料外，还使压电材料与人体皮肤之间的声阻差相近。
压电换能器的特性暂态特性
超声诊断仪的换能器大多工作于脉冲状态，换能器对脉冲的响应速率称为暂态特性，这也是一项重要指标。换能器的暂态特性与其频率特性是有关系的，简言之，换能器的频谱越宽，它的暂态特性也越好，可允许的超声脉冲的宽度越窄。在这里，所描述的脉冲宽度是指断续发射出超声的时间长度，单位是秒(s)，它与频率（超声波每秒振动的次数）是不同的。
常用探头超声探头的激励超声探头的使用参数
换能器的频率
阵元数
超声探头频率响线曲线第三单元数字B超原理与结构数字B超结构数字B超设计方案34数字B超硬件架构发射电路设计高压调制脉冲设计高压开关接收电路硬件结构控制系统的硬件方案数字波束合成技术组合发射的扫描方式组合扫描d/2顺序扫描d/2间隔扫描d/4扫描相控扫描波束合成51多声束聚焦原理多声束聚焦的声场计算波束仿真描述超声场主要有两个指标，即主瓣宽度与旁瓣幅度
主瓣宽度：两侧的声场幅值相对声束轴线方向上的极大值下降3dB的宽度，该宽度值越窄，侧向分辨力越高。
旁瓣幅度：声场分布图中最大旁瓣的归一化幅值，该值越小，伪像越少，对比度越高。

聚焦深度和焦点直径