超声成像知多少
“超声检查是一种非侵入性的检查方式,不会对患者的身体造成损伤,并且可以在短时间内完成对多个器官的动态扫查,可以实时动态观察患者局部的变化情况,对于疾病的辅助诊断具有重要意义。
其次,超声检查主要是利用超声波的物理特性,对人体进行扫描,从而判断局部是否存在病变,在检查过程中并不会产生辐射。超声检查可以广泛应用于心内科、消化内科、神经内科等多个科室,而且还可以用于心脏部位、腹部部位、浅表部位等多个部位的检查。通过超声检查可以发现一些微小的病变,并且可以进行血流的测定。”
什么是超声波?
振动与声波:声波的定义为“机械振动在物质中的传播”,即声波为机械波。振动将能量向前推进,而质点不会迁移。
简谐振动是振动的基本形式。质点以振幅、角频率振动,其位移与时间的关系呈正弦波。振动质点的瞬时位置由下列公式决定。
Y=Asin(ωx+φ)
式中A为振幅,ωx为相位角,φ为相位差
超声波:人类能够听到的声频率在20~20000Hz(也有称16~16000Hz),这一频段的声波,称为可听声(audible sound)。低于可听声频率下限的,称为次声波(infrasonic wave);高于可听声频率上限的定义为超声波(ultrasonic waves,ultrasound)。医用超声波的频率通常在1~20MHz。
超声波的产生与接收
超声诊断仪借助于换能器或称探头发射产生和接收超声波。
高频脉冲发生器→换能器(将电能转变为声能)→组织界面(反射)→换能器(将声能转变为电能)→接收放大装置→示波管→显示系统(显示图像)。
换能器的核心组件是压电材料或其他电激励振动元件(电容)。压电材料具有在施压形变时表面产生电荷,而在交变电压下发生交替形变的特性。这种将机械能转换为电能的过程称为压电效应;反之,若对压电材料施加数兆赫兹的交变电压,就会发生相应频率的机械振动,产生超声波,称逆压电效应。借此实现电能与机械能的相互转换。
探头逆压电效应发射超声波→超声波穿过人体组织器官产生反射、散射等回波信号被探头接收→探头经过正压电效应产生电信号并经处理后在显示屏上显示
超声探头的种类与临床应用
•线性探头
线性探头是最常见的超声探头之一,也被称为高频探头。它具有较高的频率和较窄的视野,使其适用于近距离观察和浅部结构的成像。
线性探头常用于乳腺、甲状腺、血管、肌肉骨骼等等浅表器官的成像。
•凸面探头
凸面探头也被称为低频探头,它的传感器是凸形的,提供更广阔的视线和更强的穿透力。
凸面探头适用于胃肠道、心脏、肝脏等深部器官的成像。
•阵列探头
阵列探头也被称为多普勒探头,它具有多个发射和接收元件,能够提供三维成像和多普勒测量。
阵列探头适用于心脏、血管、胎儿等需要进行心脏流量和动态观察的情况。
•阴道探头
阴道探头也被称为内窥镜探头,适用于妇科检查和妊娠监测。
•直肠探头
直肠探头适用于肛门、直肠和盆腔的检查。
超声波的传播特性
超声波进入人体,在人体内遇到组织后,会发生衰减、折射和反射。
介质不同,超声在介质中的声速也不同。超声在人体软组织中的声速约为1540m/s。
同时,超声波传播还受介质的密度和硬度影响,物理学上称为声特性阻抗。
声像图中各种回声显像均主要由于声阻抗差别造成的。如上图所示,由于骨骼的声阻抗值高,在图像中呈现高回声。
声阻抗值一般大小顺序为:空气<脂肪<水<血液<肾脏<肝脏<肌肉<皮肤<骨骼。
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制作:研究生学院新媒体中心
编辑:刘晓飞、孙栩宁、王子丹
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