PDF《超音波成像的基本原理》

超音波成像的基本原理 音波基本物理量与音波物理现象 ? 在波的形状及分子振动的方式,声波和其它的 电磁波不同.

? 声波是属於一种力学波,藉由介质分子来传递 能量. ? 在传送的过程中,声波受压力、密度、温度及 介质运动的影响,而会有改变波速、反射、绕 射等现象发生. ? 波在前进的时候,介质分子会有疏密的分布, 故称之为疏密波;

也因传播分子的运动方向和 波前进的方向相同,因此称为纵波. 音波基本物理量与音波物理现象 ? 超音波之所以称之为超音波,乃因一般人可以 到的声波,大约在两万Hz以下,大於两万Hz 人耳就不太可能到了,这种超越可音波频 率的音波,我们称之为超音波. 率的音波,我们称之为超音波. ? 超音波的频率,在医学上的使用,依涫褂 的功能,而有不同的频率.一般在医学上所使 用的频率大约为1到10MHz之间,主要的用途 为诊断、热疗、震波碎石、以及洗牙等功用. 音波基本物理量与音波物理现象 在组织中超音波的波长与周期 假设传播速度为1540m/s 音波基本物理量与音波物理现象 ? 音波有几个基本的物理量,和造影有密切的关系 频率:即每秒传递的波数;

振辐:是音波的强度 周期 波速:音波前进的速度,(和超音波的成像原理最有关) 波速:音波前进的速度,(和超音波的成像原理最有关) ? 音波其受不同传播介质的影响,在不同的媒介,有 不同的传播速度,在人体的软组织当中,因为其组 合成份相近,所以传播的速度大约是1540mm/sec, 只有在肺泡中因空气的成份较多,和在骨组织中, 传播的速度不同,而造成相当的偏差,所以超音波 扫描并不适用这两种组织. ? 超音波在从探头发出的声波,并不像我们 一般的声波那样具有连续性(Continuous Wave,CW),相对的,超音波是利用电子 的脉冲产生一些脉冲声波(Pulse Wave,PW) 音波基本物理量与音波物理现象 脉波声波的时间与振幅关系 ? 脉波期间周期(Pulse Duration Period),代表 脉波运作当中的时间 ? 脉波重覆周期(Pulse Repetition Period),代 表一个脉波区和另一脉波区的间隔时间. 表一个脉波区和另一脉波区的间隔时间. 声波的反射与穿透 软组织中的传播速度 Tissue Tissue Tissue Tissue Propagation Speed(mm/us) Propagation Speed(mm/us) Propagation Speed(mm/us) Propagation Speed(mm/us) Fat Fat Fat Fat 1.44 1.44 1.44 1.44 Brain Brain Brain Brain 1.51 1.51 1.51 1.51 Liver Liver Liver Liver 1.56 1.56 1.56 1.56 Kidney Kidney Kidney Kidney 1.56 1.56 1.56 1.56 Soft Tissue average Soft Tissue average Soft Tissue average Soft Tissue average 1.54 1.54 1.54 1.54 Muscle Muscle Muscle Muscle 1.57 1.57 1.57 1.57 音波的散射 超音波的探头 超音波的探头 超音波的探头 超音波的探头 ? 超音波换能的方式是自西元1880年所发现 的压电效应 压电效应 压电效应 压电效应(piezoelectric effect) ? 现今超音波所用的压电材料是用PZT(Lead Zirconate Titanated)为主,而传统的石英材 Zirconate Titanated)为主,而传统的石英材 料并不是天然的压电材料,必须先在高压 及高电场之下处理才可以成为压电材料. 单一压电晶体发射波的远区与近区 超音波的扫描方式 ? 机械式是藉由伺服马达(Servo motor)的选转 来扫描人体的 ? 电子式的是用阵列的方式来扫描的 ? 阵列的排列又分成线性与环状两种,线性 ? 阵列的排列又分成线性与环状两种,线性 的阵列是将压电晶体以直线方式排列;