怎么利用超声波呈现出图像

A. 超声成像的图像特点

1、多次反射：超声垂直照射到平整的界面而形成声波在探头与界面之间来回反射，出现等距离的多条回声，强度渐次减弱，尤其与薄层气体所构成的界面上，如肝左叶与胃内气体之间、膀胱回声前部分的细小回声。

2、多次内部混响：超声在靶内来回反射，形成彗星尾征，如子宫内节育环。

3、切片厚度伪像又称部分容积效应：因声束宽度较宽(即超声切面图的切片厚度较厚)引起。如胆囊内假胆泥样图像。

4、旁瓣伪像：由声束主瓣外的旁瓣反射造成，在结石和肠气等强回声两侧呈现“狗耳”样或称“披纱”样图像。

5、声影：由于前方有强反射或声衰减很大的物质存在，以致在其后方出现声束不能到达的区域即纵条状无回声区称为声影区，利用声影可识别结石、钙化灶和骨骼等。

6、折射声影：超声从低声速介质进入高声速介质，在入射角超过临界角时，产生全反射，以致其后方出现声影，见于球形结构的两侧后方或器官的两侧边缘，又称边缘声影。

7、镜面伪像：超声束投射到表面平滑的人体强回声大界面如横膈面上时，犹如光投射到平面镜上一样，产生相似的实、虚两图像，如横膈两侧出现对称的两个肿块回声。

超声成像的优点：高精度由于超声波的能量能够穿透细微的缝隙和小孔，故可以应用于任何零部件或装配件的清洗。被清洗件为精密部件或装配件时，超声清洗往往成为能满足其特殊技术要求的唯一的清洗方式；

快速超声清洗相对常规清洗方法在工件除尘除垢方面要快得多。装配件无须拆卸即可清洗。超声清洗可节省劳动力的优点往往使其成为最经济的清洗方式；一致无论被清洗件是大是小，简单还是复杂，单件还是批量或在自动流水线上，使用超声清洗都可以获得手工清洗无可比拟的均一的清洁度。

(1)怎么利用超声波呈现出图像扩展阅读：

超声成像的相关介绍：

1、实时线阵超声诊断仪：适用于一般的腹部检查，可有多种不同频率探头。主要缺点是探头与人体接触面较大，检查时需要大的透声窗才能使声束有效地经过检查目标。

2、实时扇型超声诊断仪：心脏探查最常用，探头小，便于肋间扫查，缺点是近场视野小。

3、实时凸阵超声诊断仪：凸阵探头具有比扇型探头近场视野大，又比线阵探头远场视野广的优点。

4、彩色和频谱多普勒超声诊断仪：用于探查心血管、各种器官及病变相关血管，外周血管的血流速度、血流量等血流动力学改变。

B. 超声波如何测量实验报告

超声波测量是一种非接触性测量方法，广泛应用于医学、制造业、材料科学等领域。本文旨在通过实验探讨超声波如何测量物体的距离、速度及形状等参数。

实验目的：掌握超声波测距、测速、成像原理；学习超声波检测仪的使用，通过实验得出准确的测试结果。

实验设备：超声波检测仪、振荡器、示波器、声发生器、电源、三角垫、圆柱块等。

实验过程：

一、超声波测距实验

1.按照超声波检测仪说明书插好各接头线并接上电源，开机运行；

2.将振荡器接在声发生器上，发出正弦波信号；

3.将三角垫放在待测物体前，用手动调节探头位置，使其在示波器上显示波形正常，并记录示波器上数据；

4.用圆柱块等待测物体代替垫进行测试，记录数据。

二、超声波测速实验

1.将超声波检测仪连接上电脑并安装相关软件，进入超声波测速模式；

2.接上振荡器和声发生器，发出正弦波信号；

3.将探头放在运动物体上，记录示波器显示的速度数据并保存。

三、超声波成像实验

1.按照超声波检测仪说明书打开超声波成像选项；

2.将探头对准某一物体进行扫描，记录下得到的成像图像。

实验结果：

通过实验，在超声波测距实验中，我们得出了圆柱块的直径和厚度数据；在超声波测速实验中，成功测出了物体的速度；在超声波成像实验中，我们获得了物体的内部结构成像图像。

实验结论：

超声波是一种能够通过物体的介质进行传播的声波。通过对探头位置、波长、波速等参数的控制，可以对待测试物体进行精确的距离、速度和形状等参数的测量。超声波检测仪是一种高效准确的检测设备，在医学、制造业等领域具有广泛的应用前景。

C. 医学超声成像原理

我总结一下医学超声成像的原理

超声波成像需要三个步骤：发射声波，接受反射声波，以及信号分析处理得到图像。

超声波探头是通过压电陶瓷换能器发射超声波，不同的探头能够发射的声波频率不同。医学超声波频率一般是2-13MHz，声波频率越高，衍射越弱，成像分别率越高；但与此同时，频率越高，声波衰减也越快，穿透深度就小。因此，我们在探测心脏的时候，只能用频率较低的声波，否则探测的深度不够，虽然成像效果差一些；而在探测颈动脉、股动脉等表皮下方的血管时，就用频率高的声波，成像好清晰许多。实验中，我们采用的心脏探头为2-4MHz，血管探头为10MHz。

接收反射波的依旧是同一个超声波探头，压电陶瓷换能器将声波信号转换成电信号，之后电脑上的系统进行信号处理成像。

B型超声波显示的是探头面向的组织切面的二维灰度图。我们知道确定二维灰度图上的每个点需要3个信息，横坐标、纵坐标和灰度。这些是怎么得到的呢？由于超声波在人体内接触到组织会反射，不同的组织声阻抗不同，根据接收到的回波反射率计算得到声阻抗，对应于图上的灰度（如血管壁的组织声阻抗差不多，在图像上的灰度就差不多，就能看出来是血管的形状）。假设探头是一维的，那么探头上每一个探针的位置就对应一个横坐标。纵坐标是由发射和接收声波的时间差决定的，假设声波在人体中传播速度相同，那么时间越长表示反射组织的位置越深。最后由得到的灰度图，可以看到组织轮廓，并可以进行测量，如血管直径，面积等等。

当然，具体的成像过程远远比这个复杂，因为B超是实时的，如何区分发射波、反射波、如何去除噪音，放大信号，信号处理非常复杂，我也不清楚。但以上简单的描述，已经足够我们大致了解成像的过程。

多普勒效应我们中学物理都学过，无论是发射者还是接收者相对声波传播介质运动，都会引起观察到的声波频率的变化。

利用多普勒效应测量血流速度如下图，探头发射声波的方向和血流方向的夹角为 \theta，发射声波频率为 f_0，反射声波频率为 f'，多普勒频率也就是频移为f_D，声波在人体组织中传播速度为c，血流速度为v

则由多普勒频率可以计算得到血流速度，公式如下

它的推导过程主要就是套两次多普勒效应公式，发射时认为接收者（血液）相对声波介质（人体组织）运动，而回收时认为发射者（血液反射声波）相对介质运动。然后相加项近似两个频率不变得到分母的2f_0。

之前做彩超检查子宫，我就问给我检查的护士姐姐啥是彩色超声波，因为我发现无论是检查结果还是他们的显示屏都是黑乎乎的，完全不知道彩色在哪里。

彩超相比于B超，通过多普勒效应测量血流的速度，并在图像中通过着色来表出来。所以这个彩色并不是直接反应人体组织颜色的，颇令人失望。一般来讲，图像中红色表示血流方向是迎面而来，而蓝色表示血流方向是离你而去。同时，颜色越深表示血流速度越快。

脉冲多普勒的原理不太懂，网上查了一下彩色多普勒和脉冲多普勒的区别，大概是方法不太一样，也有各自的优缺点。实验时，我们通过脉冲多普勒得到血流速度的频谱，也就是血路速度随时间的变化图（波形图），不是人体组织的成像图。通过测量两个血流速度脉冲之间的水平距离（时间差），就可以计算得到心率，如果在彩色多普勒图像（B型超声图像也行）测量血管的直径，进而计算出血管的面积，再乘以血流速度的波形图一个周期内曲线下方的面积（积分），就可以得到血流量（一分钟内流过的血流体积）

下图就是我的颈动脉彩色多普勒成像（上部分），和脉冲多普勒成像（下部分），并且测量了血流速度的峰值、心率（2倍心率）、血管直径和血流量（VolFlow）等信息

总结起来，医学超声仪器的物理原理：用压电换能器发射和接收超声波，通过反射率、接收时间、探针位置得到组织轮廓成像，通过多普勒效应测量血流速度。B超成像是二维的灰度图，反应组织轮廓，彩超是二维灰度图上加了血流速度的信息，脉冲多普勒得到的是血流速度随时间的变化波形。

想起来一个有趣的地方，用脉冲多普勒的时候，仪器会发出跳动的声音，无论是测量血管还是心脏。我不知道这个声音，是我心跳或者血流脉冲声音的放大，还是仪器自带的声音，配合我心跳的跳动而播放。

一些自问自答 ：

1.血流速度怎么测量：多普勒效应

2.血流量怎么得到：血管面积乘以血流速度的积分

3.心率怎么得到：脉冲多普勒中，两次血流量最大值的之间间隔为周期

4.心脏容积怎么得到：描迹自动求面积

5.血管面积怎么得到：描迹或者测量血管半径

6.心功能怎么得到：心收缩和心舒张的左心室心脏容量的比值

7.彩色多普勒和脉冲多普勒的区别：一个是二维成像图、一个是频谱

参考资料：

1. 维基网络：医学超声检查

相关文章

我写了几篇博客来介绍和记录我们的四级物理实验： 用医学超声仪器研究运动对人体血流分布的影响

① 为什么在校医院做大物四级实验

② 医学超声成像原理

③ 运动对血流分布的影响 实验设计

④ 运动对人体血流分布的影响 实验结果