超声波超声诊疗仪的物理原理PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,超声波超声诊疗仪的物理原理,简谐运动,机械波,判断方法,运动方程,特征量,振动能量,振动合成,阻尼与共振,波动方程,波的能量,波的干涉,驻波,多普勒效应,惠更斯原理,复 习,声波,超声波,声压,声强级,响度级,特点,作用,产生原理,声阻,声强,诊断原理,最新进展,知识结构,超声成像仪,ultrasonic imaging device,三维动态超声图像,超声波 超声诊断仪的物理原理,一、,声波的性质,二、,人的听觉范围,三、,超声波的性质,四、,超声波在医学上的应用,五、,总结,一、声波的性质,properties of sound wave,超声和次声,声压和声阻,声强,反射和折射,1890年，一艘名叫“马尔波罗号”帆船在从新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了。,1948年初，一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时，一场风暴过后，全船海员莫明其妙地死光；上述惨案，引起了科学家们的普遍关注，其中不少人还对船员的遇难原因进行了长期的研究。,关于次声,infrasonic wave,经过反复调查，终于弄清了制造上述惨案的“凶手”，是一种为人们所不很了解的次声的声波。,人体内脏固有的振动频率和次声频率相近似（0.000120赫），倘若外来的次声频率与人体内脏的振动频率相似或相同，就会引起人体内脏的共振，从而使人产生上面提到的头晕、烦躁、耳鸣、恶心等等一系列症状。,超声和次声,supersonic wave&infrasonic wave,在连续介质中传播的弹性波，若其频率,f,在,20,2,10,4,Hz,之间，则能使人产生声音的感觉，这种波称为,声波,(sound wave)；,若其频率在,10,4,20 Hz,之间，则这种波称,为,次声波,(infrasonic wave),；,若其频率在,2,10,4,5,10,8,Hz,之间，则这种,波称为,超声波,(supersonic wave),。,人能听到声音的频率为,20Hz20000Hz,，其中最敏感的频率,2000Hz3000Hz,。老年人的听觉随着年龄而衰退，能听到的频率约为50Hz12000Hz。,声源,听阈,声压sound pressure,在媒质中，有声波传播时的压强与无声波传播时的静压强的差值为,声压,，以,P,表示,：,声压幅,有效声压,声阻,acoustic impedance,在同一声压下，质点振动速度,v,与,c,成反比。将此式与欧姆定律相比较，,声压与电压,对应，,振动速度与电流,对应，则,c,与电阻,对应，称为,声阻抗,Z,声强,sound intensity,定义：,是,单位时间,内通过垂直声波传播方向的,单位面积,上的能量。,声压、声阻、声强,声压P,电压U,声阻Z,电阻R,声强I,功率P,振动速度,v电流I,有效声压P,C,有效电压U,C,反射和折射,reflection&transmission,在声波的传播过程中，当遇到两种不同媒质的界面时，要发生发射、折射，他们遵守,反射、折射定律,。,反射波强度与入射波强度之比，为,反射,系数,，用,a,ir,表示。,折射波强度与入射波强度之比，为媒质,的,折射系数或透射系数,，用,a,it,表示。,incidence-reflection,incidence-transmission,反射和折射,reflection&transmission,对于,垂直入射,的情况，有理论证明：,阻抗,差值越大，反射越强,；声阻抗相近时，透,射强，反射弱。,人体各部分声阻抗是不同的,，导致超声波入射到各组织界面反射时的反射量不同，成为超声诊断的物理基础。,二、人耳的听觉范围,the human ears hearing range,人耳的灵敏度对于每,一个频率,都有一个最小声强，低于它的声音人耳就听不见了，这个最小声强称为,听阈,(threshold of hearing)；,同时，还有一个最大声强，高于它的声音,会使人耳感到不适或痛苦，这个最大声强称,为,痛阈,(threshold of feeling),。,声强与声强级sound intensity&intensity level,人耳对声音的感觉，近似地与声强的对数成正比，常用,声强级,L,来表示：,声强级L的单位为dB（分贝）。,I,0,=10,-,12,W/m,2,，是接近1000 Hz时的听阈。,声强增加10倍，声强级增加多少？,声强增加1倍，声强级增加多少？,0-50分贝：舒适，细语声；,50-90分贝：妨碍睡眠、难过、焦虑；,90-130分贝：耳朵发痒、耳朵疼痛；,130分贝以上：耳膜破裂、耳聋。,噪音对人体的危害是很大的，噪音量（分贝）对人体影响：,演示,响度与响度级 loudness&loudness level,声强、声强级是根据声波的能量来确定的，是客观物理量。,响度,是人耳对声音强弱的主观感受，不仅取决,声强,，也与声音的,频率,有关。,为比较声音响度的大小，提出了,响度级,的概念。,以,1000Hz,声音的响度,为标准，将其他频率声音的,响度与其比较，只要它们响度相同，则有相同的,响度级。响度级的单位是方,(,phon,),。,把频率不同，响度级相同的各点连成的一条线，,就构成了,等响曲线,。,演示,0,20,40,60,80,100,120,20,100,1000,2000,5000,10000,10,12,10,10,10,8,10,6,10,4,10,2,1,0,20,40,60,80,100,120,痛阈,听阈,声强(W/m,2,）,声强级(dB）,Hz,响度级(方）,关于听阈threshold of hearing,同一频率，声强越大，响度越大,同一声强，频率不同，响度不同,人耳对25003000Hz最敏感,20Hz，20000Hz，听阈曲线，痛阈曲线组成人的听觉区域。,1000Hz时，响度级等于声强级,演示,三、超声波的特性,ultrasound features,机械作用、空化作用、热作用。,方向性好。,强度大。,固体、液体贯穿本领强，气体中衰减大,为什么超声探头表面和人体皮肤之间需加石蜡等耦合剂？,超声波的产生,ultrasonic generation,高频信号发生器,压电晶体,探头,发射超声波：,逆压电效应，,高频电压转化为机械振动,接收超声波：,正压电效应，,机械振动转化为高频电压。,四、超声波的医学应用,ultrasonic medical applications,1、超声诊断,基本原理,A型超声诊断仪,B型超声诊断仪,M型超声诊断仪,超声多普勒,2、,超声成像最新进展,3、,超声治疗,超声诊断基本原理,the basic principles,of u,ltrasound diagnosis,超声诊断仪应用,超声脉冲回波技术,，遇到几个反射面就有几个回波信号，显示在显示屏上。,回波的脉冲幅度,提供了产生反射的界面种类的信息，各回波脉冲与始波的,时间间隔,提供了各反射面的深度信息。,根据显示的方式不同，超声诊断仪分为A（Amplitude）型、M（Motion）型、B（Brightness）型，并已为临床广泛应用。,A型超声诊断仪,amplitude ultrasound diagnosis,回波强度,探头,深度（时间）,一维成像，测量器官长度,B型超声诊断仪,brightness ultrasound diagnosis,探头,时间,深,度,二维成像，显示器官断层图像,M型超声诊断仪,motion ultrasound diagnosis,时间,深度,探头,二维成像，显示器官运动轨迹,超声多普勒,Ultrasound Doppler,由多普勒效应可知，利用,多普勒效应,可检测运动物体。当超声波传入人体某一血液流动区，被红细胞散射返回探头，回波信号的频率将会变化，可求,血液的速度,。,超声成像具有实时性好、无损伤、无痛苦，以及低成本等独特优点,近年来，超声成像在,彩色血流测量技术,、,三维超声,等方面的发展特别引人注目,彩色多普勒血流成像系统（通常称为彩超）是一种能同时显示,B,型图像和多普勒血流数据（血流方向、流速、流速分布）的双重超声扫描系统，可以得到彩色多普勒血流图,三维超声图像的重建及实时显示,超声成像最新进展,the latest progress of ultrasound imaging,超声成像的发展,超声成像原理及超声成像仪,Medison,SONOACE 9900,Medison,SONOACE 8000,肾脏,心脏,30周胎儿的脸,I am angry,唇裂的胎儿,胎儿的手指,胎儿的脊椎,胼胝体动脉,心脏动态血流图,三维动态超声图像,超声治疗,小剂量超声波能使神经兴奋性降低，传导速度减慢，因而对神经炎、神经痛等疾病具有明显的镇痛作用。,超声药物透入疗法：利用超声波把药物经过完整的皮肤或粘膜，送入人体内的治疗方法。,超声聚焦刀，将体外低能量（1000W）超声波产生瞬态高温效应、空化效应，杀死靶区肿瘤细胞。,声波,超声波,声压,声强级,响度级,特点,作用,产生原理,声阻,声强,诊断原理,最新进展,相关习题：习题四：4-17,4-18,