超声成像原理和图解

第六章 超声成像

习题

（一）单项选择题

1. 声波的频率范围

A.小于20Hz B.大于20 000Hz C.20~20 000Hz D.小于20 000Hz 2. 人耳是否能听到声音决定于 3. 4. 5. 6.

A.声波的频率 B.声波的速度 C.声波的压强 D.声波的频率和强度 声阻抗的大小决定于下面哪个物理量

A.声压幅值 B.速度幅值 C.声速和介质自身的性质 D.声强 声强级为40dB的声音与20dB的声音相比较,两者听起来 A.一定前者较响 B.一定后者较响 C.不一定

声波在固体、液体和气体介质中传播时哪一种介质中传播得最快 A.固体中 B.气体中 C.液体中 D.都一样

产房中两个婴儿同时啼哭,如果每个婴儿啼哭声音的声强级为50dB,则两个婴儿同时啼哭的声强级是

A. 100 dB B. 200 dB C. 53dB D. 25 dB

7. 声波在介质中传播时,如果交界面两侧介质的声阻抗相差非常悬殊,则发生

A.全反射 B.全透射 C.不发生透射

8. 声波在介质中传播时,如果交界面两侧介质的声阻抗近似相等时,则发生 A.全反射 B.全透

第六章 超声成像

习题

（一）单项选择题

1. 声波的频率范围

A.小于20Hz B.大于20 000Hz C.20~20 000Hz D.小于20 000Hz 2. 人耳是否能听到声音决定于 3. 4. 5. 6.

A.声波的频率 B.声波的速度 C.声波的压强 D.声波的频率和强度 声阻抗的大小决定于下面哪个物理量

A.声压幅值 B.速度幅值 C.声速和介质自身的性质 D.声强 声强级为40dB的声音与20dB的声音相比较,两者听起来 A.一定前者较响 B.一定后者较响 C.不一定

声波在固体、液体和气体介质中传播时哪一种介质中传播得最快 A.固体中 B.气体中 C.液体中 D.都一样

产房中两个婴儿同时啼哭,如果每个婴儿啼哭声音的声强级为50dB,则两个婴儿同时啼哭的声强级是

A. 100 dB B. 200 dB C. 53dB D. 25 dB

7. 声波在介质中传播时,如果交界面两侧介质的声阻抗相差非常悬殊,则发生

A.全反射 B.全透射 C.不发生透射

8. 声波在介质中传播时,如果交界面两侧介质的声阻抗近似相等时,则发生 A.全反射 B.全透

超声医学 ultrasound

第二章 超声成像的物理原理

福建医科大学附属漳州市医院超声医学科

陈明

高职高专卫生部规划教材 医学影像技术专业《超声诊断学》CAI课件

教学目标1. 掌握超声的定义、特性及产生机制2. 掌握超声传播中频率、声速、波长三者之间的关系

3. 熟悉生物组织对入射声束的作用4. 熟悉入射超声对生物组织的作用 5.了解超声诊断的安全性及注意事项

第一节 超声成像的物理基础一、定义1.超声 是一种机械波，其频率在20千赫兹以上。 2.医学诊断用超声 频率在2.2~10兆赫兹范围的超声。 3.超声的特性 ◆ 超声波可在气体、液体、固体等介质中传播 ◆ 超声波可以传递很强的能量 ◆ 超声波在传播过程中会产生反射、折射、散射、绕射、 干涉等现象 ◆ 超声波在液体介质中传播时，会在界面产生冲击和空 化现象

第一节 超声成像的物理基础

二、超声的产生与接收1.压电效应 是电能与声能相互转换的过程。 2.超声的产生 (说) 电场作用到特定的材料两端引起振动，在周围 介质中传播形成超声，是逆压电效应过程。 3.超声的接收 (听) 声场作用到特定的材料两端产生电位差，通过 接收器转换成电信号，是正压电效应过程。

第一节 超声成像的物理基础

4.压电材料能够产

超声医学 ultrasound

第二章 超声成像的物理原理

福建医科大学附属漳州市医院超声医学科

陈明

高职高专卫生部规划教材 医学影像技术专业《超声诊断学》CAI课件

教学目标1. 掌握超声的定义、特性及产生机制2. 掌握超声传播中频率、声速、波长三者之间的关系

3. 熟悉生物组织对入射声束的作用4. 熟悉入射超声对生物组织的作用 5.了解超声诊断的安全性及注意事项

第一节 超声成像的物理基础一、定义1.超声 是一种机械波，其频率在20千赫兹以上。 2.医学诊断用超声 频率在2.2~10兆赫兹范围的超声。 3.超声的特性 ◆ 超声波可在气体、液体、固体等介质中传播 ◆ 超声波可以传递很强的能量 ◆ 超声波在传播过程中会产生反射、折射、散射、绕射、 干涉等现象 ◆ 超声波在液体介质中传播时，会在界面产生冲击和空 化现象

第一节 超声成像的物理基础

二、超声的产生与接收1.压电效应 是电能与声能相互转换的过程。 2.超声的产生 (说) 电场作用到特定的材料两端引起振动，在周围 介质中传播形成超声，是逆压电效应过程。 3.超声的接收 (听) 声场作用到特定的材料两端产生电位差，通过 接收器转换成电信号，是正压电效应过程。

第一节 超声成像的物理基础

4.压电材料能够产

实验一 阿贝成像原理和空间滤波

一、实验目的

1．了解透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波。 2．掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴。

3．验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频谱和空间滤波概念的理解。 4．初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用。

二、实验原理

1．阿贝成像原理

1873年，阿贝(Abbe)在研究显微镜成像原理时提出了一个相干成像的新原理，这个原

理为当今正在兴起的光学信息处理奠定了基础。

如图1-1所示，用一束平行光照明物体，按照传统的成像原理，物体上任一点都成了一次波源，辐射球面波，经透镜的会聚作用，各个发散的球面波转变为会聚的球面波，球面波

图1-1 阿贝成像原理

的中心就是物体上某一点的像。一个复杂的物体可以看成是无数个亮度不同的点构成，所有这些点经透镜的作用在像平面上形成像点，像

点重新叠加构成物体的像。这种传统的成像原理着眼于点的对应，物像之间是点点对应关系。

阿贝成像原理认为，透镜的成像过程可以分成两步：第一步是通过物的衍射光在透镜后焦面(即频谱面)上形成空间频谱，这是衍射所引起的“分频”作用；第二步是代表不同空间频率的各光束在像平面上相干叠加而形成物体的像，这是干涉所引起的“合成”作用

超声成像波束形成的基本理论

声场在成像场域的分布称为波束形成(beam forming)。波束形成在整个超声中处于心位置，对成像质量起着决定性的作用，如图 2.1。

本章以传统的延时叠加波束形成方法为中心来阐述波束形成的基本原理及其对波束形成的影响，并介绍了波束控制方法(聚焦偏转、幅度变迹、动态孔径)及成像质量的评价标准。.

1 延时叠加波束形成算法

延时叠加波束形成是超声成像中最传统、最简单也是应用最广泛的成像方法，它包括发射聚焦和接收聚焦两种方式。由于成像过程实际就是对成像区域逐点聚焦，所以一帧完整的图像需要进行至少上万次的聚焦才能完成。如果采用发射聚焦方式来实现超声成像，则完成一帧超声图像需要非常长的时间(至少需要几分钟)，不符合实时成像的要求。因此，平常所说的延时叠加波束形成一般是指接收聚焦，其形成过程如图 2.2 所示。

1.1 声场分布的计算

图像分辨率通常是评价图像质量的重要标准之一，而在超声成像系统中的图像横向分辨率是由超声波束的声场分布决定的[25]。超声辐射声场的空间分布与换能器的辐射频率、辐射孔径及辐射面结构有关，称为换能器的空间响应特性为了表征换能器空间响应特性，常引入一指向性函数。指向性函数是描述发射器辐射声场或接收器灵

浅谈超声弹性成像发展

何为弹性成像？

这是一个超声成像术语，顾名思义这种成像模式旨在评估组织的弹性大小，提供更全面的疾病信息。弹性是物质的一种固有属性，同密度、硬度、温度等一样，反映物质的一个特性。日常生活中人们粗略评估物质的弹性主要看给一种物质施压外压后物质的形变大小，例如海绵与金属：施加大体相同的压力后海绵发生巨大的形变，人们认为它是软的；而金属受压后无明显的变化，人们认为它是硬的。物质的硬度越大，其弹性越小；硬度越小，弹性越大。 为何要测量物质的弹性？

正常组织中不同的解剖结构之间会存在弹性差异。例如,在正常乳腺中,纤维组织通常比乳腺腺体组织硬,而乳腺腺体组织又比脂肪组织硬。绵羊肾脏的肾实质与肾髓质或者肾锥体的弹性系数差异大约为6dB。不同组织弹性模量的差别能达到几个数量级之上（如表1）。

软组织类型 正常脂肪 正常腺体 乳腺 纤维组织 恶性肿瘤 正常前叶 前列腺 正常后叶 杨氏模量E（KPa） 18-24 28-66 96-244 密度ρ（kg／L） 1000+／－8 22-560 55-63 62-71 前列腺增生 恶性肿瘤 正常肝脏 肝脏 肝纤维化 36-41 96-241 0.4-6 15-100 表1

LCD的成像原理

TFT型的液晶顯示器較為複雜，主要的構成包括了，螢光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式電晶體等等。 液晶顯示器的運作原理 如以上所提，目前液晶顯示技術大多以TN、STN、TFT三種技術為主軸，因此我們就這從這三種技術來探討它們的運作原理。 TN型的液晶顯示技術可說是液晶顯示器中最基本的，而之後其他種類的液晶顯示器也可說是以TN型為原點來加以改良。同樣的，它的運作原理也較其他技術來的簡單，請讀者參照下方的圖片。圖中所表示的是TN型液晶顯示器的簡易構造圖，包括了垂直方向與水平方向的偏光板，具有細紋溝槽的配向膜，液晶材料以及導電的玻璃基板。 其顯像原理是將液晶材料置於兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導電玻璃間，液晶分子會依配向膜的細溝槽方向依序旋轉排列，如果電場未形成，光線會順利的從偏光板射入，依液晶分子旋轉其行進方向，然後從另一邊射出。如果在兩片導電玻璃通電之後，兩片玻璃間會造成電場，進而影響其間液晶分子的排列，使其分子棒進行扭轉，光線便無法穿透，進而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現象，叫做扭轉式向列場效應，簡稱TNFE（twisted nematic field effect）。在電子產品中所用的液晶

LCD的成像原理

TFT型的液晶顯示器較為複雜，主要的構成包括了，螢光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式電晶體等等。 液晶顯示器的運作原理 如以上所提，目前液晶顯示技術大多以TN、STN、TFT三種技術為主軸，因此我們就這從這三種技術來探討它們的運作原理。 TN型的液晶顯示技術可說是液晶顯示器中最基本的，而之後其他種類的液晶顯示器也可說是以TN型為原點來加以改良。同樣的，它的運作原理也較其他技術來的簡單，請讀者參照下方的圖片。圖中所表示的是TN型液晶顯示器的簡易構造圖，包括了垂直方向與水平方向的偏光板，具有細紋溝槽的配向膜，液晶材料以及導電的玻璃基板。 其顯像原理是將液晶材料置於兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導電玻璃間，液晶分子會依配向膜的細溝槽方向依序旋轉排列，如果電場未形成，光線會順利的從偏光板射入，依液晶分子旋轉其行進方向，然後從另一邊射出。如果在兩片導電玻璃通電之後，兩片玻璃間會造成電場，進而影響其間液晶分子的排列，使其分子棒進行扭轉，光線便無法穿透，進而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現象，叫做扭轉式向列場效應，簡稱TNFE（twisted nematic field effect）。在電子產品中所用的液晶

X X 大 学 实 验 报 告

课程名称： 大学物理实验（三）

实验名称： 设计实验 1

阿贝成像原理与空间滤波

学院： 物理与科学技术学院

组号 13 指导教师： XXX 报告人：XXX 学号：

实验地点 科技楼B109 实验时间： 2012,6,6 实验报告提交时间： 2012,6,20

1

2

3

4

5

6

7

8