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作者张小丽,李普楠,张中华
出版社中国纺织出版社
ISBN9787518088843
出版时间2020-03
装帧平装
开本16开
定价138元
货号11384432
上书时间2024-09-08
第一章超声诊断基础
第一节超声诊断的物理基础
一、超声波概述
(一)超声波及医用超声波
人耳能够感知的声波频率范围为20~20000Hz,低于20Hz者称为次声波,高于20000Hz者称为超声波。医用诊断用超声波的范围多在2~15 MHz。
超声波是机械波,可由多种能量转换而成,医用超声波是由压电品体(压电陶瓷等)产生。压电晶体在交变电场的作用下发生厚度的交替改变,即机械运动,其振动频率与交变电场的变化频率相同,当电场交变频率等于压电品片的固有频率时,其电能转换为声能的效率最高,即按原则振幅最大。
在交变电场的作用下,由电能转换为声能,称为逆压电效应,相反,在声波机械压力交替变化的作用下,晶体变形而表面产生正负电位交替变化,称为压电效应。超声探头(换能器)中的压电晶片,在连接电极电压交替变化的作用下产生逆压电效应,成为超声发生器;而超声波机械压力下产生压电效应,又成为超声波接收器。这是超声波产生和接收的物理学原理。
(二)超声波的物理量
1.波长、频率、声速
超声波在除固体外的介质内的传播方式均以纵波为主,即介质质点的振动方向与波的传播方向平行。两个相继波峰之间的距离称为声波的波长(A),单位时间回声波在介质中传播的距离称为声速(C),在单位时间内介质质点振动的次数称为频率(f)。三者有以下关系:C=f・A或A=C/f。
2.声速与声强
超声波在介质中传播,单位面积上介质受到的压力称为声压(P),介质不同,超声波在介质中的声速也不同,但是在同一介质中,诊断频段的超声波的声速可认为相同。P=·C·V。
式中p为介质密度,C为声速,V为质点振动速度。
衡量超声强弱的另一个物理量是声强(I),即超声波在介质中传播时,单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的能量,单位为瓦/厘米或毫瓦/厘米(W/cm或mW/cm)。对于平面波,I=P/(p·C),超声总功率为声强与超声通过某截面的总面积的乘积,即W=I·S。声强大小很重要,一般来说诊断用超声无害,但是声强超过一定限度则对人体产生伤害目前,国际上公认的超声波对人体的安全阀值为10mW/cm3,一般合格的超声诊断仪都能达到对人体无害的设计要求。了解超声波的声强,对正确应用超声诊断仪很重要,尤其对孕妇及儿童,应尽可能将超声功率调小。
3.声特性阻抗
介质学特性的另一个非常重要的物理量为声阻抗(Z),即超声波在介质中传播时介质对它的阻力单位为瑞利,其关系为:Z=p·C。
式中p为介质的密度(g/cm'),C为声速(cm/s)。
由于各种物质或介质不同,其密度、声速、声阻抗也不同,人体正常组织的密度、声速、再阻抗见表1-1。
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