《超声诊断物理知识》课件

超声诊断物理知识超声波的基本概念定义特性频率高于20kHz的声波称为超超声波具有方向性好、穿透力声波强、易于聚焦等特点，使其在医疗诊断中发挥着重要作用应用超声波广泛应用于医学诊断、工业探伤、水下声纳等领域波动的一般特性周期性能量传递反射与衍射波动在传播过程中，振动状态会周期性波动可以将能量从一个地方传递到另一波动遇到障碍物时，会发生反射和衍射地重复出现个地方，而物质本身并没有移动现象，改变传播方向声波的传播规律直线传播1在均匀介质中，声波以直线形式传播反射2声波遇到不同介质的界面时，会发生反射折射3声波从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生改变衍射4声波遇到障碍物时，会发生绕射，使声波能够绕过障碍物传播声波的反射与衍射反射衍射声波遇到障碍物时会发生反射反射声波的方向与入射声波的方当声波遇到障碍物或狭缝时，会发生衍射现象声波会绕过障碍向关于法线对称物或从狭缝中传播，形成新的波前声波的吸收与散射声波吸收声波散射声波在传播过程中，能量会逐渐减弱声波遇到障碍物时，会发生方向改变，这称为声波吸收，形成散射波超声成像的基本原理声波发射1超声探头发射高频声波组织反射2声波在不同组织中传播，遇到界面发生反射信号接收3探头接收反射回的声波信号图像重建4信号处理，形成二维或三维图像脉冲回波成像技术发射超声脉冲1通过探头发射短暂的超声脉冲接收回波信号2探头接收从组织反射的回波信号图像重建3根据回波信号强度和时间，重建图像多普勒效应与多普勒成像频率变化速度测量当声波源与接收器之间存在相对多普勒效应可以用来测量血液流运动时，接收到的声波频率会发动速度，为诊断心脏病、血管疾生变化，这就是多普勒效应病等提供依据图像生成多普勒成像利用多普勒效应生成图像，显示血液流动方向和速度，为临床诊断提供更多信息彩色多普勒成像彩色多普勒成像是一种利用多普勒效应，将血液流动速度和方向以颜色显示在图像上的技术彩色多普勒成像可用于诊断各种心脏和血管疾病，例如心脏瓣膜病、动脉硬化、血栓形成等图像增强技术亮度和对比度调整滤波边缘增强通过调整图像的亮度和对比度，可以增强滤波技术可以去除图像中的噪声，提高图边缘增强技术可以增强图像的边界，使图图像的细节和清晰度像的信噪比像更加清晰声探头的基本结构声探头是超声诊断仪的核心部件，负责发射和接收超声波，将超声波信号转换为电信号，并将电信号转换为图像声探头主要由以下几个部分组成:•压电晶片:产生超声波，接收反射波•阻抗匹配层:减少超声波在晶片与介质之间的反射损失，提高能量传递效率•声阻抗层:降低晶片与人体组织之间的声阻抗差异，减少反射损失•声透镜:聚焦超声波，提高图像分辨率•外壳:保护内部元件，连接探头与超声仪器声探头的工作原理压电效应信号转换聚焦接收信号声探头利用压电效应将电能当电信号通过压电晶体时，声探头可以设计成聚焦超声声探头接收从人体组织反射转换为机械能，或将机械能晶体振动并产生超声波，反波，以提高图像分辨率和穿回来的超声波，并将其转换转换为电能之亦然透力为电信号探头的选型与使用频率探头类型探头尺寸高频探头适合于浅层组织的成像，而不同类型的探头适用于不同的检查部探头尺寸的选择取决于检查部位的大低频探头适合于深层组织的成像位，例如线形探头、凸形探头、扇形小和形状，以获得最佳的图像质量探头超声仪器的基本构成探头主机显示器探头是超声仪器的核心部件，负责发射主机负责控制探头工作，接收探头传来显示器用于显示超声图像，可以方便医和接收超声波的信号，并处理、显示图像生观察病灶超声信号的采集与处理信号采集1声探头接收超声波信号信号放大2放大接收到的信号信号滤波3去除噪声和干扰信号数字化4将模拟信号转换为数字信号超声图像的显示与存储实时显示超声仪器通常会实时显示超声图像，允许医生立即观察器官和组织的结构和活动数字存储现代超声仪器可以将超声图像数字化存储，方便后续分析和回顾多种格式超声图像可以存储在不同的格式，例如DICOM，JPEG，TIFF等，适应不同的应用场景图像质量的影响因素探头类型声学耦合12不同的探头具有不同的频率和探头与皮肤之间的耦合程度决尺寸，影响图像分辨率和穿透定了声波的传播效率，影响图深度像清晰度患者因素仪器设置34患者的体型、组织结构和病变仪器的增益、深度、频率和动性质都会影响图像质量态范围等参数都会影响图像的显示效果超声诊断的生物效应超声波在人体组织中传播时会产生热效应超声波的机械振动会导致细胞和组织发生高强度超声波在液体中传播时会产生气泡，导致组织温度升高微观运动，产生机械效应，气泡破裂会产生冲击波，影响周围组织超声诊断的安全性低能量无电离辐射12超声诊断使用的能量低，对人体组织的影响小超声波不属于电离辐射，不会损伤细胞或DNA短期暴露安全措施34超声检查的时间通常较短，对人体的影响微乎其微超声检查医师会根据患者情况选择合适的参数，并尽量减少超声波照射时间临床超声诊断的应用腹部器官心脏肝脏、胆囊、脾脏、胰腺、肾脏心脏结构、功能和血流动力学的等器官的疾病诊断评估，以及先天性心脏病的诊断甲状腺泌尿系统甲状腺结节、甲状腺炎、甲状腺肾脏、膀胱、前列腺等器官的疾癌等疾病的诊断病诊断，以及泌尿系结石的定位腹部器官超声成像腹部器官超声成像技术能够清晰地显示肝脏、胆囊、胰腺、脾脏、肾脏、膀胱等重要器官的形态、结构和血流情况，为临床诊断和治疗提供可靠的依据通过超声成像，医生可以观察到器官的大小、形状、位置、内部结构以及是否有异常改变，例如肿瘤、囊肿、结石、炎症等超声成像技术还能够监测器官的血流情况，帮助医生诊断血管疾病、肝硬化、肾功能不全等心脏超声诊断技术心脏超声诊断技术是一种无创的影像诊断技术，利用超声波探查心脏结构和功能，并通过图像和波形显示心脏的病变它广泛应用于心血管疾病的诊断和治疗监测，例如冠心病、心肌病、瓣膜病、先心病等甲状腺超声诊断甲状腺超声诊断是利用超声波检查甲状腺的结构和功能，是诊断甲状腺疾病的重要手段超声检查可以清晰地显示甲状腺的形态、大小、内部结构、血流情况等，帮助医生诊断甲状腺结节、甲状腺炎、甲状腺癌等多种疾病超声诊断技术在甲状腺疾病诊断中具有以下优势无创、安全、经济、准确率高，已成为甲状腺疾病诊断的首选方法泌尿系统超声诊断肾脏膀胱前列腺评估肾脏大小、形态、结构、功能，以及检查膀胱壁的厚度、光滑度，以及是否存用于评估前列腺的大小、形态、结构，以是否存在肾结石、肾囊肿、肾肿瘤等疾病在膀胱结石、膀胱肿瘤、膀胱炎等疾病及是否存在前列腺增生、前列腺炎、前列腺癌等疾病骨关节超声诊断骨关节超声诊断是利用超声波对骨骼、关节、肌肉等进行检查的一种无创性影像诊断技术它具有图像清晰、实时性强、操作简便、安全无痛等优点，在临床诊断、治疗和康复中发挥着越来越重要的作用骨关节超声检查主要用于诊断以下疾病•关节炎•肌腱损伤•韧带损伤•滑膜炎•骨肿瘤•骨折产前超声诊断产前超声诊断是利用超声波技术对孕妇子宫内的胎儿进行检查，以评估胎儿生长发育情况、排除胎儿畸形、筛查胎儿疾病等产前超声检查通常在孕期不同阶段进行，如早期孕期（11-14周）进行NT检查、中期孕期（18-24周）进行常规产前超声检查、晚期孕期（32周后）进行胎儿生长评估等新生儿超声诊断脑部检查心脏检查腹部检查评估脑室大小、脑组织结构、脑血流等，评估心脏结构、心脏功能、心室大小、瓣评估肝脏、胆囊、脾脏、胰腺、肾脏等器有助于诊断脑发育异常、脑出血、脑积水膜功能等，有助于诊断先天性心脏病等官的大小、形态、结构，有助于诊断先天等疾病性畸形、胆道闭锁等小儿超声诊断小儿超声诊断是利用超声波对儿童进行疾病诊断的一种无创性影像学检查方法，具有安全、无痛、易操作等优点小儿超声诊断应用范围广泛，包括新生儿筛查、心脏病诊断、腹部器官检查、泌尿系统检查、骨骼肌肉检查等超声诊断的未来发展人工智能影像融合新技术应用人工智能技术将进一步提升超声诊断的将超声图像与其他影像技术，如CT、超声造影、超声弹性成像、三维超声等效率和准确性，例如自动识别病变、图MRI、PET等融合，实现多模态影像融合新技术的应用，将进一步拓展超声诊断像分析和诊断辅助诊断，提高诊断精度的应用范围小结与展望深入理解超声技术在医学领域的应用不断扩展，其在诊断、治疗和预防方面发挥着掌握超声诊断的物理原理是理解超声越来越重要的作用图像的基石，进而提高诊断准确率未来，超声技术将与人工智能、大数据等技术融合，实现更加智能化、精准化的诊断和治疗。