超声波物理医学宣教专家讲座.pptx

第七章超声波物理超声波是一个高频机械波。它声源振动频率超出2兆Hz。诊疗用超声频率在1兆Hz至100兆Hz之间。它特点是频率高、波长短、方向性强、能量大、危害小。之所以称为超声波是因为我们人耳感觉不到它，超出了人耳感觉范围。人耳能够感知到机械波频率是20~0Hz，该波段称为声波。通常机械波频率划分为三个波段：次声波、声波、超声波。次声波：频率在0至20Hz波段。次声波是一个每秒钟振动数极少，人耳听不到声波．次声声波频率很低，普通均在20赫兹以下，波长却很长，传输距离也很远．地震、火山暴发、风暴、海浪冲击、枪炮发射、热核爆炸等都会产生次声波。它比普通声波、光波和无线电波都要传得远．比如，频率低于1赫次声波，能够传到几千以至上万公里以外地方．1960年，南美洲智利发生大地震，地震时产生次声波传遍了全世界每一个角落！1961年，苏联在北极圈内进行了一次核爆炸，产生次声波竟绕地球转了5圈之后才消失！次声波含有极强穿透力，不但能够穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固钢筋水泥组成建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下．次声穿透人体时，不但能使人产生头晕、烦躁、耳鸣、恶心、心悸、视物含糊，吞咽困难、胃痛、肝功效失调、四肢麻木，而且还可能破坏大脑神经系统，造成大脑组织重大损伤．次声波对心脏影响最为严重，可造成死亡。人体内脏固有振动频率和次声频率相近似（0.01～20赫），倘若外来次声频率与体内脏振动频率相同或相同，就会引发人体内脏“共振”，从而使人产生上面提到头晕、烦躁、耳鸣、恶心等等一系列症状．尤其是当人腹腔、胸腔等固有振动频率与外来次声频率一致时，更易引发人体内脏共振，使人体内脏受损而丧命。声波：频率在20至0Hz波段，又称可听声。人耳感知在该频段内灵敏度也有区分。超声波：频率大于0Hz机械波。它方向性好，穿透能力强，易于取得较集中声能，在密度较大固体及液体中传输距离远，可用于测距、工业探伤、医用超声（A、B、M、D）、清洗、焊接、钻孔、碎石、杀菌消毒等。当前，医生们应用超声诊疗方法有不一样形式，可分为A型、B型、M型及D型四大类。A型：是以波形来显示组织特征方法，主要用于测量器官径线，以判定其大小。可用来判别病变组织一些物理特征，如实质性、液体或是气体是否存在等。B型：用平面图形形式来显示被探查组织详细情况。检验时，首先将人体界面反射信号转变为强弱不一样光点，这些光点可经过荧光屏显现出来，这种方法直观性好，重复性强，可供前后对比，所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病诊疗。M型：是用于观察活动界面时间改变一个方法。最适合用于检验心脏活动情况，其曲线动态改变称为超声心动图，能够用来观察心脏各层结构位置、活动状态、结构情况等，多用于辅助心脏及大血管疫病诊疗。D型：是专门用来检测血液流动和器官活动一个超声诊疗方法，又称为多普勒超声诊疗法。可确定血管是否通畅、管腔是否狭窄、闭塞以及病变部位。新一代D型超声波还能定量地测定管腔内血液流量。近几年来科学家又发展了彩色编码多普勒系统，可在超声心动图解剖标志指示下，以不一样颜色显示血流方向，色泽深浅代表血流流速。现在还有立体超声显象、超声CT、超声内窥镜等超声技术，而且还能够与其它检验仪器结合使用，使疾病诊疗准确率大大提升。第一节超声波基本性质一、超声波分类超声波按振动方式分类：纵波和横波。在固体中声振动能够传输纵波和横波，但普通在液体和气体中，因为介质没有切变弹性，只能传输纵波。人耳只能感受纵波。超声波在临床按频率分类：1、低频超声1~2.75MHz频段；2、中频超声3~10MHz；3、高频超声12~20MHz；4、超高频超声20MHz以上。超声波按发射方式分类：连续和脉冲两类。连续超声波普通为正弦波，它频率和振幅都不随时间改变而改变。如图：脉冲式超声波，普通为阻尼衰减振荡波，如图7-1。临床使用超声波就是脉冲式超声波。脉冲式超声波几个主要物理量：1、脉冲宽度ז，即振动连续时间。每个脉冲所占据时间。临床惯用是1.5~5us之间。2、脉冲重复周期T，是指两个脉冲前沿相隔时间。3、脉冲重复频率f，每秒钟内脉冲重复出现次数。惯用是50~Hz.f=1/T4、间歇期Tr，指相邻脉冲之间间歇时间，又叫静止期。5、占空因子S，指脉冲宽度与间歇期之比。通常在0.0075%~1%之间。6、峰值功率P，脉冲发射期间最大功率。7、平均功率A，单位时间内输出功率。它等于脉冲占空因子和峰值功率之积。二、超声波产生机制产生超声波有两个主要条件：高频声源和传输超声介质。临床实现超声发射和接收是经过超声探头来实现。其关键部件就是一个压电陶瓷。自然界中有些电介质含有压电效应，所谓压电效应是指一些电介质在受到某一方向外力作用而发生形变（包含弯曲和伸缩形变）时，因为内部电荷极化现象，会在其表面产生电荷现象。压电材料它可