第二章医用诊断X线机基本装置课件.ppt

1、 医学影像设备学医学影像设备学 陶敏慧商丘医学高等专科学校2017/09/06 内容内容 背景背景超声波的类型超声波的类型1 12 23 3超声波的概念超声波的概念1.1.背景背景 生物医学超声学是将物理学中声学、电子信息工程、材料科学与生物医学等学科相结合而形成的一门交叉学科。医学超声物理医学超声物理：研究超声波在生物组织中的传播特性和规律，以达到医学诊断和治疗的目的。医学超声工程医学超声工程：应用生物组织中超声传播的规律，设计制造用于医学诊断和治疗的超声设备。1.1.背景背景超声设超声设备体系备体系 1.1.连续波超声设备连续波超声设备 2.2.脉冲波超声设备脉冲波超声设备1.1.回波式超

2、声诊断仪回波式超声诊断仪2.2.透射式超声诊断仪透射式超声诊断仪物理物理方法方法1.A1.A型超声诊断仪型超声诊断仪2.2.超声外科设备超声外科设备3.3.超声治疗设备超声治疗设备4.4.介入性超声设备介入性超声设备5.5.超声超声CTCT等等超声超声波形波形超声治疗：超声治疗：机械效应 温热效应温热效应理化效应 超声诊断：超声诊断：超声信号幅 度、频率、相位和时间等参量。1.1.背景背景 20世纪90年代以来超声诊断已从单一器官扩大到全身，从静态扩到动态及从模拟到全数字化，从二维显示扩大到三维显示，从单参数扩大到多参数。多普勒成像技术、三维成多普勒成像技术、三维成像技术、高频超声成像、像技术

3、、高频超声成像、谐波成像和血管内超声成谐波成像和血管内超声成像等。像等。超声溶栓，高强度聚焦超超声溶栓，高强度聚焦超声肿瘤治疗和超声手术刀声肿瘤治疗和超声手术刀等。等。1.1.背景背景 20世纪90年代初，瓦兰西首次提出超声波聚焦体外热疗的概念，高强度聚焦超声的非侵入性治疗方法逐渐应用于临床治疗。图像诊断 X-CT断层成像 核磁共振成像放射性同位素成像超声成像特点特点断层摄影电离辐射非实时 断层摄影设备昂贵非实时断层摄影分辨率低放射性药物断层成像无创无电离辐射实时动态设备价格便宜肿瘤治疗 放射治疗 化学治疗手术治疗超声治疗特点特点毒副作用明显，免疫力下降等副作用副作用非常明显，破坏免疫功能，毒

4、害心血管系统等风险高创伤性大，免疫力自我修复慢患者生活质量低无毒副作用可多次重复治疗不开刀无创伤机体恢复快1.1.背景背景2.2.超声波超声波 弹性媒介振动弹性媒介振动声源的振动声源的振动声波声波 振动：物体在某一平衡位置附近做往复周期性的运动，具有周期性、持续振动：物体在某一平衡位置附近做往复周期性的运动，具有周期性、持续性、内源性性、内源性 。(震动：非周期性、瞬时性、外源性震动：非周期性、瞬时性、外源性)波动：振动的传播过程，分为机械波和电磁波。机械振动在弹性介质中的波动：振动的传播过程，分为机械波和电磁波。机械振动在弹性介质中的传播过程称为机械波称为机械波如声波和超声波等。传播过程称为

5、机械波称为机械波如声波和超声波等。1.1.超声波是弹性介质中的一种超声波是弹性介质中的一种机械波机械波。2.2.产生机械波的产生机械波的条件条件为：为：a.a.要有做机械振动的波源；要有做机械振动的波源；b.b.要有能过传播机械振动弹性介质。要有能过传播机械振动弹性介质。3.3.振动是产生波动的根源，波动是振动状态和振动能量的传播。振动是产生波动的根源，波动是振动状态和振动能量的传播。2.2.超声波超声波 波长：同一波线上两个相邻的同相位点之间的距离，用波长：同一波线上两个相邻的同相位点之间的距离，用(m)表示。表示。频率：波动过程中任一定点在频率：波动过程中任一定点在1s1s内所通过完整波的

6、个数，用内所通过完整波的个数，用 f(Hz)表示。表示。频率范围频率范围(Hz)(Hz)声音定义声音定义20次声波次声波20000超声波超声波20-200005050-20002000低频声低频声中频声中频声高频声高频声声波声波 波速：波动在弹性介质中，单位时间内所传播的距离，用波速：波动在弹性介质中，单位时间内所传播的距离，用c(m/s)表表示。示。=c/f=c*T T=1/f （3.1）由由3.13.1可知，当频率一定时，波速越大，波长就越大；当波速一定时，频率越可知，当频率一定时，波速越大，波长就越大；当波速一定时，频率越低，波长越长。低，波长越长。2.2.超声波超声波 大多数医学超声设

7、备所用的频率为大多数医学超声设备所用的频率为215MHz，超声波波长，超声波波长很短，由此决定超声波具有以下特性：很短，由此决定超声波具有以下特性：超声波方向性好，且频率越高方向性越好。超声波方向性好，且频率越高方向性越好。超声波能量高，因为能量和超声波频率的平方成正比。超声波能量高，因为能量和超声波频率的平方成正比。超声波的传播特性，即在介质中直线传播及遇界面发生折射、超声波的传播特性，即在介质中直线传播及遇界面发生折射、反射、衍射、散射和波形转换等。反射、衍射、散射和波形转换等。超声波的穿透能力强，且频率越高，波长越短穿透能力越强。超声波的穿透能力强，且频率越高，波长越短穿透能力越强。3.

8、3.超声波的类型超声波的类型 根据质点的振动方向分类根据质点的振动方向分类 根据波的形状分类根据波的形状分类 根据振动的持续时间分类根据振动的持续时间分类3.1 3.1 根据质点的振动方向分类根据质点的振动方向分类 纵波：介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波，由于介纵波：介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波，由于介质质点间疏密相间，又称为压缩波与疏密波，用表示。质质点间疏密相间，又称为压缩波与疏密波，用表示。横波：介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波，由横波：介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波，由于介质质点受到交变的剪切应力作用时产生形变又称为切变波，于介质质

9、点受到交变的剪切应力作用时产生形变又称为切变波，用用或或表示。表示。振动方向传播方向纵波振动方向传播方向纵波传播方向横波传播方向横波振动方向振动方向 表面波：当介质表面受到交变应力作用时产生沿介质表面的波，也成表面波：当介质表面受到交变应力作用时产生沿介质表面的波，也成瑞利波，常用表示。瑞利波，常用表示。板波：在板厚与波长相当的弹性波板中传播的波，分为板波：在板厚与波长相当的弹性波板中传播的波，分为SHSH波和兰姆波和兰姆波。波。气体气体固体固体传播方向质点的振动方向传播方向质点的振动方向表面波表面波SHSH波：水平偏振的横波在薄波：水平偏振的横波在薄板中的传播。板中的传播。质点的振动方向质点

10、的振动方向 传播方向传播方向兰姆波：对称性兰姆波：对称性(S(S型型)和非对称性和非对称性(A(A型型)。(a)(a)对称性对称性(s(s型型)(b)(b)非对称性非对称性(A(A型型)传传播播方方向向类型类型振动特点振动特点传播介质传播介质 传播机制传播机制纵波纵波质点振动方向平行于声传播方向 固体、液体、气体质点间压力与拉力横波横波质点振动方向垂直于声传 播方向 固体质点间的剪切力表面波表面波 质点做椭圆运动 横波与纵波的合成 固体质点间表面张力与剪切力板板波波对称型对称型(S(S型型)上下表面椭圆运动，中心纵向运动，振动相位相反固体介质(厚度与波长相当的薄板)质点间表面张力与剪切力非对称

11、非对称型型(A(A型型)上下表面椭圆运动，中心横向运动，振动相位相同3.1 3.1 对比总结对比总结3.2 3.2 根据波的形状分类根据波的形状分类 波的形状：波的形状：是波阵面是波阵面的的形状。形状。波阵面：同一时刻介质中振动相位相同的所有质点连成的面。波阵面：同一时刻介质中振动相位相同的所有质点连成的面。波前：某一时刻波动所到达的空间各点所连成的面。波前：某一时刻波动所到达的空间各点所连成的面。波线：波的传播方向。波线：波的传播方向。任意时刻，波前只有一个，波阵面有很多；在各项同性的介质中波任意时刻，波前只有一个，波阵面有很多；在各项同性的介质中波线恒垂直于波阵面或波前。线恒垂直于波阵面或

12、波前。n 平面波：波阵面为互相平面波：波阵面为互相平行平面平行平面的波，波源为一平面。平面波束不的波，波源为一平面。平面波束不扩散，各质点振幅为一个常数，不随距离的变化而变化。扩散，各质点振幅为一个常数，不随距离的变化而变化。声源声源 xyzn 柱面波：波阵面为同轴圆柱面的波，柱面波：波阵面为同轴圆柱面的波，波源为一条线。柱面波波束向四周扩波源为一条线。柱面波波束向四周扩散，柱面各质点振幅与距离的平方根散，柱面各质点振幅与距离的平方根成反比。成反比。n 球面波：波阵面为同心球面的波，波球面波：波阵面为同心球面的波，波源为一点。球面波波束向四面八方扩源为一点。球面波波束向四面八方扩散，各质点振幅和距离成反比。散，各质点振幅和距离成反比。zxy声源声源声源声源xzy3.2 3.2 对比总结对比总结类型类型波阵面波阵面声线声线声源类型声源类型平面波垂直于传播方向的平面相互平行的直线平面声源柱面波同轴圆柱面线声源发出的半径线线声源球面波以任何值为半径的球面由声源发出的半径线点声源u 连续波：波源连续不断的振动所发射的波。连续波：波源连续不断的振动所发射的波。u 脉冲波：波源振动持续时间很短，间歇辐射的波。脉冲波：波源振动持续时间很短，间歇辐射的波。3.33.3根据振动的持续时间分类根据振动的持续时间分类tAtA