一、声阻抗及界面
声阻抗又被称为声特性阻抗,用Z表示。它是用来表示介质传播超声波能力的一个重要的物理量,其数值的大小由介质密度P与声波在该介质中的传播速度c的乘积所决定,
超声界面市两种具有不同声阻抗的介质像接触的面。由于界面是分割不同的声阻抗的介质,因此,超声的传播在界面上就会发生改变。当界面尺寸大于超声波长时,该界面被称为大介面;反之下hi被称为小介面。大小界面对超声传播的作用不一样的。对于大介面,一般发生反射、折射等现象,小介面主要发生散射现象。
人体不同组织的密度不同,其声阻也不相同。当两种组织的圣康差别达到1‰以上时,在两组织的界面上便会产生回声反射,形成图像中的回声显像,从而将两组织区分开来。人体软组织及脏器结构的声阻抗的差异构成了大小、疏密不等和排列各异的升学界面。这些界面形成了超声波分辨组织结构的升学基础。超声对软组织间的这种分辨能力可达X射线影像的100倍以上。超声波在界面上反射的大小与界面两边介质的声阻抗查及超声波的入射角有关。超声波对软组织分辨力很高,超声诊断仪就是利用人体组织对超声波的反射作用,从超声反射波中提取医学诊断信息的。
二、反射与折射
在超声的传播过程中,如果声束遇到大介面,则一部分超声能量会返回到原来的介质中,形成反射。超声的反射具有以下三个规律:(1)入射声束和反射回升都在同一平面内;(2)入射声束和反射回声分别位于界面法线的两侧;(3)入射角和反射角相等。
三、散射
超声波在传播中遇到粗糙面或极小的障碍物时,将有一部分能量被散射,散射声波科进行组合,等频同相波叠加后能量加强,等频反相波叠加后能量减弱。红细胞的直径比超声波波长要小得多,红细胞是一种散射体,声束内红细胞数量越多,背向散射强度就越大。红细胞的背向散射是多普勒超声诊断的基础。
四、绕射
当入射声束遇到同超声波长大小接近的界面时;或者当入射声束经过界面的边缘,并且声束边缘与界面边缘的距离小于1-2个超声波长时,声束就会在界面边缘处发生弯曲,绕过该障碍物而继续前进,这种现象称为绕射,亦称衍射。大小界面都会产生绕射现象,绕射声束将在界面的后方发生偏转,且声東与界面边缘距离越小,绕射声束偏转的角度越大。
五、衰减
超声波在介质内的传播过程中,随着传播距离的增大,声波的能量逐渐减少,这一现象称为声波衰减。造成超声衰减的主要原因如下:
1. 大界面的反射。
2.小界面的散射,超声波在非均匀介质中传播,因散射而使声波能量减弱。
3.介质的吸收声波在传播或反射过程中,体内组织使声能转换为热能的现象,它与介质的吸收系数和介质的厚度有关。
超声衰减是反射、散射和吸收等因素的综合效应,其中吸收是衰减的主要因素。超声衰减还与超声频率有关,它与超声频率呈正比,频率越高,声波衰减越大。不同组织的声衰减程度的一般规律:组织内含水分愈多,盛衰见愈低;液体中含蛋白成分愈多,声衰减愈高;组织中含胶原蛋白和钙质愈多,声衰减愈高。
人体不同组织和体液衰减的比较:在人体组织中衰减程度一般规律是:骨组织>肝组织>血液,若进一步细分:骨>肌腱(或软骨)>肝>脂肪>血液>尿液(或胆汁)