一、超声波的定义

   超声时一种机械波，当声波振动频率为16-20 000Hz时，能被人耳感知，成为可闻声波；当振动频率大于20  000Hz时，超过了人耳科听到的声波频率范围，成为超声波；当振动频率小于16Hz，成为次声波。超声诊断时利用特定频率从的超声波作为信息载体，将人体内部组织结构的声学特性以图形、曲线活其他数据形式展现出来，用于临床分析和诊断。

   临床诊断用超声的声波频率在0.5-60MHz（兆赫兹）范围内，最常选用2-14MHz范围间。

二、超声波的特性

   超声在弹性介质（气体、液体、固体）中以纵波形式传播，遵守声波的物理特性，包括束射（放向性）、反射、折射、绕射、散射、吸收、衰减和多普勒效应。

1、超声波可在气体、液体、固体等介质中传播。

2、超声波具有较好的方向性，可以传递很强的能量。

3、超声波在传播过程中慧产生反射、折射、散射、绕射、干涉和共振等现象。

4、当足够强的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。

三、超声波的发生

   临床工作中应用的超声波通常是由超声换能器产生的。换能器、转动装置、电缆、接插件、外壳等部件组成的超声探头。能够产生雅典效应的材料称为压电材料，目前最常用的换能器就是由压电材料构成的。

   压电材料的压电效应具有两种可逆的能量转换形式：由电能转换成声能的过程成为逆压电效应。在正压电过程中，高频交变的电厂作用于压电材料引材料结构的伸缩，在周围空间传播产生超声波。该超声波的频率于交变电场的频率相同；由声能换成电能的过程成为正压电效应。在正压电过程中，声波作用于压电材料，引起压电材料两端正负点位的交替变化，产生交变电场。在临床工作中，利用逆压电效应产生的超声波，利用正压电效应加收超声波。

   压电材料科分为无机材料、有机材料和混合材料三大类。在超声检查过程中，压电材料通常被加工成不同的几何形状，安装在适当的外壳中，构成超声探头。为了降低探头与人体组织间的声阻抗差别，使声能很好的耦合到人体，通常在压电材料表面加上保护层。该保护层除了保护声头表面不受磨损和氧化外，还能起到阻抗匹配的作用。

    目前常用的超声探头与临床应用：

1、凸振探头      主要用于腹部、妇产检查。

2、线阵探头      主要用于外周血管、小器官检查。

3、机械扇形扫描探头  主要用于心脏检查。

4、环阵扇形探头       主要用于腔内检查。

四、超声波的传播

   超声波由三个基本物理量，即波长，频率，声速

   如频率固定，则在声速高的介质中其波长亦大；如果在声速相同同一介质中，所用频率越高，则波长越小。超声的传播与波长、频率、声速由密切的关系。

（一）波长

   波长表示在波的传播方向上，相邻两个波峰的距离。

（二）频率

   频率表示质点在单位时间内完成的全振动的次数。

（三）声速

   声速表示单位时间内声波在介质中的传播距离。

（声场）

   声束使指从生源发出的声波，一般它在一个较小的立体角内传播。声束的中心线被成为声轴，它代表声束传播的主方向。超声场使介质中由声波能量存在的空间范围，其强弱用声压和声强来表示。

   在声束的不同位置上，其宽度使不完全一致的。对于一个圆形的超声换能器，在接近声源的一段距离，声束使几乎等宽的，声束的直径略小于换能器的直径，呈圆柱形，这部分区域被成为近程区。

   离声源距离较远的胜声场，声束则会产生扩散而呈喇叭形，此时的声场称为远程区。远程区域中声束的扩散程度也与声源的面积和超声波长由关。声源越大，声波波长越小，则近程区越长，远程区的声束扩散越小。

（五）分辨力

   超声能够发现最小障碍物的能力，成为分辨力。分辨力使评价声像图质量的重要技术指标，主要包括空间分辨力和对比分辨力。

1、空间分辨力    是指能够辨别两个细小目标空间位置的能力。根据声场的分布，又分为轴向分辨力、横向分辨力和侧向分辨力。

（1）轴向分辨力：是指沿声束传播方向上，两个界面回声信号不重叠的最小距离。轴向分辨力越好，靶标在深浅方向精细度越高。

（2）横向分辨力：是指在与声轴垂直的平面上，沿探头最小尺寸（短轴）方向上能够分辨相邻两个点间的最小距离。横向分辨力越好，图像上反应组织的切面情况越真实。

（3）侧向分辨力：是指在与声轴垂直的平面上，沿探头最大尺寸（长轴）方向上能够分辨相邻两点间的最小距离。声轴越细，侧向分辨力越好。

2、对比分辨力      是指在灰阶活亮度上分辨不同目标的能力，主要取决于系统的信噪比和像素大小。信噪比越高，像素数越大，则灰阶越多，对比度分辨力越高，声像图的层次越丰富。