超聲醫學總論一、超聲波的定義一、超聲波的定義

振源介質感受器超聲波(ultrasound)

是聲源高速振動，頻率很高，每秒次數在20000次(Hz)以上，超過人的聽覺范圍，不能被人感受的機械波。

一、超聲波的定義二、超聲與壓電晶體二、超聲與壓電晶體當在石英等晶體上施加壓力時，晶體表面上即出現異名電荷。這種物理現象稱壓電效應(piezoelectriceffect)。ABC反之，如將此晶體置于交變電場時，則可發現晶體厚度有所改變，出現強烈的壓縮或擴張。這種物理現象稱逆壓電效應ABC二、超聲與壓電晶體三、超聲波的發射與接收

利用逆壓電效應，診斷超聲儀將高頻交流電壓信號加在壓電晶體上，使晶體片推動周圍介質使之振動，形成疏密波，產生1-15MHz之超聲波。三、超聲波的發射與接收(一)超聲發射(transmit)

當超聲遇有聲阻不同之界面而發生的反射返回后，作用于壓電晶體,使晶體兩側產生異名電荷，經儀器接收放大后，在示波屏上形成代表界面反射強弱的光點與波幅。三、超聲波的發射與接收(二)超聲接收(receive)

四、有關聲波的幾個物理量

單位時間內聲波在介質中傳播的距離稱聲速。其傳播速度在氣體中較小,360m/s左右；在液體和人體軟組織中較大，1500m/s左右；在固體中最大，約為4500m/s左右。(一)聲速(velocityofsound,c)四、有關聲波的幾個物理量

頻率為單位時間內發射源振動的次數，亦即超聲波通過介質中某點的疏密波的數目。(二)頻率(frequency,f)四、有關聲波的幾個物理量超聲發射頻率：成人一般用2.25-3.5MHz嬰幼兒用5MHz腔內超聲用3.75-7MHz皮膚與表淺器官超聲頻率為7-10MHz冠脈內超聲的頻率可達20-30MHz

四、有關聲波的幾個物理量(三)波長(wavelength,λ)

指聲波在傳播過程中一個完整周期內所通過的距離。四、有關聲波的幾個物理量

波長λ四、有關聲波的幾個物理量波長、聲速與頻率之間有密切的關系，可用公式表示：

聲速(c)波長(λ)＝--------------

頻率(f)四、有關聲波的幾個物理量五、超聲波的物理性能五、超聲波的物理性能(一)方向性(指向性

direction)(二)反射(reflection)與透射(transmission)

五、超聲波的物理性能超聲在傳播中，經過兩種不同介質的界面時，一部分能量由界面處返回第一介質，此即反射(reflection)。另一部分能量穿過界面，進入第二介質，此即透射(transmission)。五、超聲波的物理性能

反射與透射之總值不變，二者之和與入射總能量相等，但反射之多少則隨界面前后介質的聲阻(acousticimpedance)差異而有所不同。設：Z為聲阻，ρ為密度，c為聲速則：聲阻(Z)＝密度(ρ)

X

聲速(c)

五、超聲波的物理性能X五、超聲波的物理性能

反射系數之大小決定在界面處兩介質聲阻之差。設Z1為第一介質之聲阻，Z2為第二介質之聲阻。以式表之：

Z1

-

Z2

聲強反射系數

R1

=(------------)2

Z1

+Z2五、超聲波的物理性能大界面與界面反射大界面指長度大于聲束波長的界面，入射聲束垂直于大界面時，回聲反射強入射聲束與大界面傾斜時，回聲反射減弱甚至消失。五、超聲波的物理性能小界面與后散射小界面指長度小于聲束波長的界面，聲束遇紅細胞時產生微弱的散射波，散射波向四面八方分散能量，只有朝向探頭方向的散射（后散射，又稱背向散射）才能被儀器檢測到。。五、超聲波的物理性能(三)吸收與衰減

(absorption&attenuation)

當聲波穿過介質時，由于“內摩擦”或所謂“粘滯性”，使聲能被吸收、散射而逐漸減弱，聲波的振幅隨之減低，此即衰減。五、超聲波的物理性能

吸收與衰減的多少和超聲的頻率、介質的粘滯性、導熱性、溫度及傳播的距離等因素有密切關系。五、超聲波的物理性能頻率低者穿透性好，透入較深，但分辨力較低頻率高者穿透性差，透入較淺，但分辨力較高聲能隨著透入距離增加而減弱五、超聲波的物理性能0.18五、超聲波的物理性能

組織、體液中蛋白成分尤其膠原蛋白成分愈高，鈣質成分愈多，衰減愈顯著；反之，組織、器官之中水分含量愈多，衰減愈少。

五、超聲波的物理性能

衰減程度的一般規律是：骨(或鈣化)>軟骨>肌腱>肝、腎組織>脂肪>血液>尿液與膽汁。五、超聲波的物理性能(四)分辨力(Resolution)分辨力是指超聲檢查時能在熒光屏上被分別顯示為兩點的最小間距。依方向不同可分為縱深分辨力與橫向分辨力(depthresolutionandlateralresolution)。五、超聲波的物理性能

縱深分辨力是指聲束通過介質中能被顯示為前后兩點的最小間距，高低與發射脈沖寬度(即持續時間)有關五、超聲波的物理性能當發射脈沖(持續時間)較寬，超過兩點的間距兩倍時，由于第一點與第二點回波相重疊，故在熒光屏上相混成一長形光點。五、超聲波的物理性能只有當脈沖寬度小于兩點的間距時，兩點回波之間有一間隔，才能在示波屏上形成兩個獨立的光點。五、超聲波的物理性能脈沖寬度大時縱深分辨力低；脈沖寬度小時縱深分辨力高。又因頻率高者脈沖較窄，頻率低者脈沖較寬，故頻率高低間接影響縱深分辨力。現用2MHz者，其分辨力可達1mm左右。五、超聲波的物理性能橫向分辨力乃指與聲束相垂直之界面上，能在熒光屏上被分別顯示之左右兩點的距離五、超聲波的物理性能橫向分辨力大小與聲束寬窄有密切關系。當聲束直徑小于左右兩點間的距離時，此兩點即可分別顯示；而大于左右兩點間的距離時，則兩個物體合二為一，橫向分辨力差，線條變粗，圖像模糊，常可導致誤診。五、超聲波的物理性能探頭頻率越低，分辨力越低探頭頻率越高，分辨力越高除縱深和橫向分辨力外，實際上還有厚度分辨力。因為聲束呈柱狀，Y軸指圖像上的左右方向，另在Z軸前后位上即圖像的厚度也影響其分辨力，故Z軸上聲束粗者分辨力低，聲束細者分辨力高。五、超聲波的物理性能此外超聲檢查時尚需注意時間的分辨力問題。在M型曲線上時間分辨力高低，決定于脈沖發射的頻率；在二維超聲圖像上時間分辨力高低，決定于圖像的幀數。五、超聲波的物理性能(五)多普勒效應(Dopplereffect)由于發射超聲的聲源或反射體之間的相對運動，使反射回來聲波頻率和發射聲波頻率之間出現差異(頻移)，這種現象即多普勒效應。五、超聲波的物理性能五、超聲波的物理性能六、超聲的生物學效應超聲在生物組織內傳播過程中，推動介質分子微粒發生高頻機械振蕩，此即由于超聲的能量傳遞或超聲的功率作用，使電能(電功率)轉變為聲能(聲功率)。六、超聲的生物學效應聲功率(acousticpower):單位時間內從超聲探頭內發出的功率(W)聲強(intensity):單位面積上的電功率(W/cm2

或mW/cm2)六、超聲的生物學效應

超聲生物學效應及其產生機制：

1、由于組織的黏滯吸收效應使部分聲能轉為熱能2、空化效應3、使細胞、染色體畸變，器官受損4、高強聚焦超聲對生物組織的破壞六、超聲的生物學效應診斷用超聲的安全性和應用原則：1、目前使用的超聲成像裝置的聲功率甚小，一般不產生有害的熱效應2、某些

Doppler裝置在無血流灌注的實驗條件下可能引起有一定影響的生物學效應六、超聲的生物學效應診斷用超聲的安全性和應用原則：3、盡可能采用最低的輸出功率，縮短掃描時間，對眼球和胎兒的檢查尤應注意4、妊娠早期一般不宜進行超聲檢查，彩色多普勒更應視為禁忌六、超聲的生物學效應ISPPA：

空間峰值時間平均聲強ISPTA：

空間峰值脈沖平均聲強IM：

最大聲強六、超聲的生物學效應七、人體組織的聲學類型七、人體組織聲學類型由于各個組織的密度和聲速有所不同，其聲阻值也有差異。超聲通過聲阻有差異的界面時，將發生反射。根據反射多少，可將人體組織分為四型：(一)無反射型、(二)少反射型、(三)多反射型、(四)全反射型。

-----------------------------------------------------------------------------------------組織器官

密度(g/cm3)聲速(m/s)

聲阻抗(×105g/mm2·s)-----------------------------------------------------------------------生理鹽水

1.0021534

1.537血液

1.055

1570

1.656體液

0.9973

1495

1.492大腦

1.038

1540

1.599肝

1.050

1570

1.648肌肉(均值)

1.074

1568

1.684軟組織(均值)

1.016

1500

1.590脂肪

0.955

1476

1.410骨骼

1.800

3380

6.084肺和腸腔0.00129

332

0.000428內的氣體-----------------------------------------------------------------------------------------

人體組織密度、聲速及聲阻抗數值表七、人體組織聲學類型(一)無反射型液體內無聲阻明顯差異之界面，如假設有一界面，因其前后聲阻值相似，其反射系數為0或接近于0，超聲通過相應區域時無何反射。此乃液體的特點，故稱無回聲區或液性暗區。七、人體組織聲學類型(二)少反射型超聲經過結構比較均勻的實質組織如肝臟、脾臟、甲狀腺、睪丸等器官和組織時，在相應區域即或有些界面，但聲阻差較小，回聲較少，此即少反射型或稱低回聲區。七、人體組織聲學類型(三)多反射型超聲經過結構雜亂的實質組織如乳腺時，因結構復雜，界面甚多，其前后聲阻差大，故反射較多且強，光點更為密集，回聲強度亦大，此稱多反射型或謂高回聲區。七、人體組織聲學類型七、人體組織聲學類型七、人體組織聲學類型(四)全反射型在軟組織與含氣組織(如肺、腸腔)交界處，界面前后聲阻相差3000多倍，反射系數達99.9％，接近于全部反射，故不能透入第二介質，使界面后的組織結構則無法顯示，故稱全反射型。七、人體組織聲學類型七、人體組織聲學類型八、超聲偽像偽像又稱偽差（Artifact）

超聲成像中可出現多種形式的偽差。其成因多與超聲的物理特性有關，有的與儀器設計性能及調節有關，有的與人體生理或病理等情況有關。混響偽像

(reverberations)

鏡面型大界面如其兩側聲阻抗差別較大，而第一界面中物質的衰減甚小或