超声波是如何由浅至深通过人体各界面并成像？

我知道超声波是通过接收反射的声波来成像的。超声波是如何由浅至深通过人体各界面，形成各层次的图像？超声波在浅的界面发生的反射和后深的界面是反射的声波的波长是一样的吗？

有关回应 · 2021-5-14 23:54:41

了解超声成像的原理，你需要了解以下的一些知识：声阻抗，超声在人体中的传播，压电晶片，多普勒效应。

1.超声成像的原理：声阻抗

声阻抗的定义是，媒介中界面声压与通过该面的声通量（质点体速度除以面积）之比。如果觉得不好理解，完全可以用电阻来类比：电阻不就是导体上电压和电流之比么。
数值上，声阻抗等于介质的密度与超声在介质中传播速度的乘积。一般来说，固体声阻抗大于液体，液体大于气体。

影响超声传播的实际上就是声阻抗。超声在密度均匀的介质中传播，不产生反射和散射。当通过声阻抗不同的介质时，在两种介质的交界面上产生反射与折射或者散射与绕射。

2. 超声在人体中的传播

超声在人体内传播时，在两种不同组织的界面处产生反射和折射，在同一组织内传播，由于人体组织的不均匀性而发生散射。超声通过不同器官和组织，得到不同的反射和散射信号。这些信号显示出脏器的界面和组织内部的细微结构，从而为医生提供诊断的依据。

正常脏器的回声规律：
含液体的脏器，如胆囊、膀胱、血管、心脏等，为均匀的无回声区。超声可以显示壁与周围脏器及内部液体间的界面。

实质性软组织脏器如肝、脾、肾等脏器均有包膜，周围有间隙，内部各有一定结构，超声下肝可以显示脏器轮廓、均匀的肝实质与肝内管道结构。

进入骨骼的超声由于骨松质组织吸收多而不能穿透（颅骨除外），其后方形成无回声区，称为声影。

当脏器有病变时，由于病变组织与正常组织的声学特性不同，超声通过时产生不同的回声规律。如肝内液性病变为无回声区，肝癌为强弱不均、边缘不整齐的实质性回声区，胆囊内结石则在无回声区中有强回声光团，后方有声影。

2.超声成像的主要仪器部件：超声换能器

超声换能器的核心部件是压电晶片：给压电晶片施加电压，它就发射超声；给它施加声压，它就会产生电压。

超声换能器是这样工作的：压电晶片发射的超声，进入人体组织，遇到不同声阻界面产生反射与散射，然后晶片又接收回声信号，转换成电信号，送入仪器。通过仪器的分析，就产生了我们看到的超声图像。

3.多普勒效应的利用

所谓的多普勒效应，来源于声源和接收物体的相对运动导致反射之后的声音的频率变化。利用超声的多普勒效应，还可以得到人体的更多信息。

人体内红细胞随着血液流动，通过分析回声信号频率的增加或减小，可以确定血液的流速。这种技术对发现心脏和血管疾病非常有用。

所谓的彩色多普勒超声，就是将血流信号经过彩色编码后实时地叠加在二维黑白B超图像上，如下图：

最后提一下：目前实验研究证明超声对机体没有损害作用，但是对胎儿的检查时间不宜过长。

有关回应 · 2021-5-14 23:54:42

利用的是echo 也就是回声判断回声的强弱就是这么简单

有关回应 · 2021-5-14 23:54:43

1. 由于组织体各处声阻抗、密度、声速等声学参数的不同，超声在组织体传播传播过程中，会在声学参数有变化的地方发生背向散射（弱差异）或反射（强差异）。从而，部分声波向后传输，剩余部分继续向组织深处传播。

我的观点：生物组织成像，超声回波的产生多数情况下归因于组织声学参数的波动而导致的声波散射。

如下图，蓝色曲线为超声探头接收到的信号，红色曲线为接收信号的包络，可以进一步用于B超成像。在下图中，曲线幅度变化微弱的地方，对应于组织声学参数变化微弱的空间位置；幅度变化强的地方，对应于组织声学参数变化剧烈的空间位置（如大血管壁）

2. 关于波长，简单分类说明：
（1）强非线性效应介质，单频声波发射：深部界面回波较浅部回波多高频谐波成分；
（2）弱非线性效应介质，单频声波发射：回波波长基本一致；
（3）强非线应效应介质，脉冲声波发射：深部界面回波相对含有较多高频谐波成分；但高频成分衰减效应更强。因而回波波长取决于非线性效应和衰减效应的相对关系。
（4）弱非线性效应介质，脉冲声波发射：深部界面回波中的高频成分衰减较多，整个脉冲的中心频率向低频方向移动。

超声波是如何由浅至深通过人体各界面并成像？

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