超声成像概述
自然界中存在着各种各样的波,根据其性质基本上可分为两大类:电磁波和机械波。机械波与电磁波的许多物理性质是相同的,同时,两种波也有不同之处:机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质,在不同介质中的传播速度也不同,且在真空中不能传播,而电磁波(如光波)可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波,而电磁波只能是横波。电磁波主要包括无线电波、可见光和X 线等。机械波主要包括水波、声波、地震波等。
超声波是一种频率超过20kHz的机械波。超声波的频率范围很宽,医学超声的频率范围通常在0.2MHz~40MHz之间,超声诊断用超声的频率多在1MHz~l 0MHz范围内。随着技术的发展和进步,目前,已有频率超过l 0MHz的超声诊断设备。
与普通声波(可闻波)相比,超声波具有许多特性。例如,超声波的频率较高,波长很短,它可以像光线一样沿直线传播,在使用时可以只向某一确定方向发射。同时,由超声波引起的媒质微粒的振动,即使振幅很小,也具有较大的加速度,可以传播至较远的距离。
凭借上述特性,超声波在科学研究、工业生产和医学等领域得到广泛应用。其中,超声波在生物医学领域的应用,主要有超声诊断、超声治疗和生物组织超声特性研究等方向。
值得关注的是,以超声成像为基础的超声诊断领域发展快速。目前,已有多种超声诊断仪应用于临床。超声诊断仪能够利用超声波在人体器官和组织中传播的物理特性,可以对人体内部脏器或病变进行体层显示,获取活体器官和组织的断面解剖图像,从而辅助临床医师对疾病进行诊断。
由于超声诊断仪具有操作简便、迅速、安全性较高、让患者痛苦较小等优点,临床应用十分广泛。在人体许多脏器和部位(如眼、甲状腺、乳房、心血管、肝脏、胆囊、胸腔膜、脾脏、泌尿系统等)相关疾病诊断方面,超声波均显示出极大的使用价值。目前,超声诊断学已逐渐发展为一门专门的学科。
超声成像基本原理
超声成像是利用超声的物理特性和人体器官组织声学性质上的差异,以波形、曲线或图像的形式进行显示和记录,借以对疾病进行诊断和治疗。目前,超声成像技术(主要是指超声诊断成像技术)主要是指通过向人体发射超声波,再接收带有人体信息的回波信号,并对接收的信号进行处理后,以影像形式描述人体组织结构、性质的方法和技术。
人体结构对于超声而言是一个复杂的介质,各种器官与组织(包括病理组织)均具有各自特定的声特性阻抗和衰减特性。超声波在射入体内的过程中,从表面至深部,将经过具有不同声特性阻抗和不同衰减特性的器官与组织,从而产生不同的反射与衰减。这种不同的反射与衰减是构成超声图像的基础。对于接收到的回声,根据其强弱程度,利用明暗不同的光点依次显示在影屏上,即生成了人体断面超声图像,称为声像图。
由于人体器官表面有被膜包绕,且被膜与其下方组织的声特性阻抗差别较大,能够形成良好的界面反射。因此,声像图上会出现完整而清晰的周边回声,从而显示出器官的轮廓。根据周边回声的情况,能够判断出器官的形状与大小。
此外,超声波在经过不同的正常器官或病变组织内部后,内部回声可以是无回声、低回声或不同程度的强回声。
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(摘编自《医疗器械专业技术知识》,中国医药科技出版社出版)