醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)

2017/09/06

內(nèi)容背景超聲波的類(lèi)型123超聲波的概念1.背景生物醫(yī)學(xué)超聲學(xué)是將物理學(xué)中聲學(xué)、電子信息工程、材料科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)等學(xué)科相結(jié)合而形成的一門(mén)交叉學(xué)科。醫(yī)學(xué)超聲物理：研究超聲波在生物組織中的傳播特性和規(guī)律，以達(dá)到醫(yī)學(xué)診斷和治療的目的。醫(yī)學(xué)超聲工程：應(yīng)用生物組織中超聲傳播的規(guī)律，設(shè)計(jì)制造用于醫(yī)學(xué)診斷和治療的超聲設(shè)備。超聲治療：機(jī)械效應(yīng)溫?zé)嵝?yīng)理化效應(yīng)

超聲診斷：超聲信號(hào)幅度、頻率、相位和時(shí)間等參量。

1.背景生物醫(yī)學(xué)超聲系統(tǒng)20世紀(jì)90年代以來(lái)超聲診斷已從單一器官擴(kuò)大到全身，從靜態(tài)擴(kuò)到動(dòng)態(tài)及從模擬到全數(shù)字化，從二維顯示擴(kuò)大到三維顯示，從單參數(shù)擴(kuò)大到多參數(shù)。多普勒成像技術(shù)、三維成像技術(shù)、高頻超聲成像、諧波成像和血管內(nèi)超聲成像等。超聲溶栓，高強(qiáng)度聚焦超聲腫瘤治療和超聲手術(shù)刀等。1.背景20世紀(jì)90年代初，瓦蘭西首次提出超聲波聚焦體外熱療的概念，高強(qiáng)度聚焦超聲的非侵入性治療方法逐漸應(yīng)用于臨床治療。

圖像診斷

X-CT斷層成像核磁共振成像放射性同位素成像超聲成像特點(diǎn)斷層攝影電離輻射非實(shí)時(shí)

斷層攝影設(shè)備昂貴非實(shí)時(shí)斷層攝影分辨率低放射性藥物斷層成像無(wú)創(chuàng)無(wú)電離輻射實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)設(shè)備價(jià)格便宜腫瘤治療

放射治療化學(xué)治療手術(shù)治療超聲治療特點(diǎn)毒副作用明顯，免疫力下降等副作用副作用非常明顯，破壞免疫功能，毒害心血管系統(tǒng)等風(fēng)險(xiǎn)高創(chuàng)傷性大，免疫力自我修復(fù)慢患者生活質(zhì)量低無(wú)毒副作用可多次重復(fù)治療不開(kāi)刀無(wú)創(chuàng)傷機(jī)體恢復(fù)快1.背景2.超聲波彈性媒介振動(dòng)聲源的振動(dòng)聲波振動(dòng)：物體在某一平衡位置附近做往復(fù)周期性的運(yùn)動(dòng)，具有周期性、持續(xù)性、內(nèi)源性。(震動(dòng)：非周期性、瞬時(shí)性、外源性)波動(dòng)：振動(dòng)的傳播過(guò)程，分為機(jī)械波和電磁波。機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過(guò)程稱(chēng)為機(jī)械波稱(chēng)為機(jī)械波如聲波和超聲波等。1.超聲波是彈性介質(zhì)中的一種機(jī)械波。2.產(chǎn)生機(jī)械波的條件為：a.要有做機(jī)械振動(dòng)的波源；b.要有能過(guò)傳播機(jī)械振動(dòng)彈性介質(zhì)。3.振動(dòng)是產(chǎn)生波動(dòng)的根源，波動(dòng)是振動(dòng)狀態(tài)和振動(dòng)能量的傳播。2.超聲波

大多數(shù)醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備所用的頻率為2~15MHz，超聲波波長(zhǎng)很短，由此決定超聲波具有以下特性：

超聲波方向性好，且頻率越高方向性越好。超聲波能量高，因?yàn)槟芰亢统暡l率的平方成正比。超聲波的傳播特性，即在介質(zhì)中直線傳播及遇界面發(fā)生折射、反射、衍射、散射和波形轉(zhuǎn)換等。超聲波的穿透能力強(qiáng)，且頻率越高，波長(zhǎng)越短穿透能力越強(qiáng)。3.1根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向分類(lèi)縱波：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相同的波，由于介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間疏密相間，又稱(chēng)為壓縮波與疏密波，用Ｌ表示。橫波：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向互相垂直的波，由于介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)受到交變的剪切應(yīng)力作用時(shí)產(chǎn)生形變又稱(chēng)為切變波，用Ｓ或Ｔ表示。振動(dòng)方向傳播方向縱波傳播方向橫波振動(dòng)方向類(lèi)型振動(dòng)特點(diǎn)傳播介質(zhì)傳播機(jī)制縱波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向平行于聲傳播方向固體、液體、氣體質(zhì)點(diǎn)間壓力與拉力橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于聲傳播方向固體質(zhì)點(diǎn)間的剪切力表面波質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)橫波與縱波的合成固體質(zhì)點(diǎn)間表面張力與剪切力板波對(duì)稱(chēng)型(S型)上下表面橢圓運(yùn)動(dòng)，中心縱向運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)相位相反固體介質(zhì)(厚度與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)谋“?質(zhì)點(diǎn)間表面張力與剪切力非對(duì)稱(chēng)型(A型)上下表面橢圓運(yùn)動(dòng)，中心橫向運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)相位相同3.1對(duì)比總結(jié)3.2根據(jù)波的形狀分類(lèi)波的形狀：是波陣面的形狀。波陣面：同一時(shí)刻介質(zhì)中振動(dòng)相位相同的所有質(zhì)點(diǎn)連成的面。波前：某一時(shí)刻波動(dòng)所到達(dá)的空間各點(diǎn)所連成的面。波線：波的傳播方向。任意時(shí)刻，波前只有一個(gè)，波陣面有很多；在各項(xiàng)同性的介質(zhì)中波線恒垂直于波陣面或波前。平面波：波陣面為互相平行平面的波，波源為一平面。平面波束不擴(kuò)散，各質(zhì)點(diǎn)振幅為一個(gè)常數(shù)，不隨距離的變化而變化。

聲源

xyz柱面波：波陣面為同軸圓柱面的波，波源為一條線。柱面波波束向四周擴(kuò)散，柱面各質(zhì)點(diǎn)振幅與距離的平方根成反比。球面波：波陣面為同心球面的波，波源為一點(diǎn)。球面波波束向四面八方擴(kuò)散，各質(zhì)點(diǎn)振幅和距離成反比。zxy聲源聲源xzy3.2對(duì)比總結(jié)類(lèi)型波陣面聲線聲源類(lèi)型平面波垂直于傳播方向的平面相互平行的直線平面聲源