i 醫(yī)學(xué)超聲原理-第十八講-高頻超聲及超聲顯微鏡

第十八講高頻超聲及超聲顯微鏡與本PPT配套的指定教材目前，關(guān)于生物醫(yī)學(xué)超聲的參考書(shū)很多；但是從教十年多來(lái)，一直很難找到一本非常適合本科生的教材。這也是編者下定決心編寫(xiě)本書(shū)的主要原因之一。本書(shū)的內(nèi)容主要包括超聲物理基礎(chǔ)，壓電效應(yīng)與換能器技術(shù)，超聲成像診斷原理，超聲治療技術(shù)，醫(yī)學(xué)超聲實(shí)驗(yàn)，醫(yī)學(xué)超聲的最新進(jìn)展等。每章節(jié)都配置了一定量的練習(xí)與思考題，以幫助讀者鞏固書(shū)中的內(nèi)容，并提高分析解決問(wèn)題的能力。為配合雙語(yǔ)教學(xué)，本書(shū)保留了關(guān)鍵專(zhuān)業(yè)詞匯的中英文對(duì)照。本書(shū)的特點(diǎn)是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同時(shí)，兼顧一定的工程技術(shù)實(shí)用性，如包含聲場(chǎng)的數(shù)值模擬，超聲圖像的C語(yǔ)言程序處理，超聲波發(fā)射電路原理，換能器的匹配技術(shù)等。本書(shū)適合醫(yī)學(xué)超聲以及相關(guān)領(lǐng)域的本科生作教材，也可供該領(lǐng)域的研究生，科研及工程技術(shù)工作者參考。本章內(nèi)容1、高頻超聲介紹2、高頻超聲技術(shù)及其發(fā)展歷史3、高頻超聲的應(yīng)用4、超聲顯微鏡1、高頻超聲1.1概念： 高頻超聲,指的是中心頻率為10MHz以上的超聲,在醫(yī)學(xué)上用于對(duì)生物組織進(jìn)行高分辨力無(wú)損探查。1.2超聲儀探頭

（1）一臺(tái)超聲儀均配有不同頻率的探頭。探頭頻率由3．5MHz、 5MHz發(fā)展到7．5M、10M、13M、15M、20M。 （2）特點(diǎn)：頻率越高，淺表區(qū)分辨率越好，但深部穿透聲越差， 深部的分辨率也越差。而頻率越低淺表區(qū)分辨差，穿透性好， 深部分辨也就越好。 （3）檢查不同的器官則選用不同頻率的探頭。深部器官選用低頻 探頭，如腹部、盆腔檢查選用3．5～5MHz。淺表器官選用 7．5MHz以上，如甲狀腺、乳腺、四肢、軀干等部位。

提高分辨力的代價(jià)是探測(cè)深度的減小上世紀(jì)70年代：探討高頻超聲在皮膚科應(yīng)用的可能性。皮膚病變影響各層的厚度，利用15MHz或更高頻率超聲測(cè)量厚度變化。但要求較高的分辨率使得制作換能器方面遇到了困難（工藝水平跟不上）。上世紀(jì)80年代中期：100MHz的寬帶超聲換能器——高頻超聲的B模式掃描（配備40到100MHz的系列換能器），之后50M頻率應(yīng)用于眼科臨床。同時(shí)期，40到100MHz的設(shè)備開(kāi)始應(yīng)用于對(duì)皮膚的臨床實(shí)驗(yàn)。之后催生了高頻超聲多普勒技術(shù)，用來(lái)測(cè)直徑為微米級(jí)的血管中的血流速度。1986年出現(xiàn)專(zhuān)門(mén)用于皮膚的20MHz高頻B超儀。

1992年第一臺(tái)眼科專(zhuān)用超聲生物顯微鏡（UBM）

1996年50MHz，75M，100M的皮膚專(zhuān)用超聲診斷儀。

2002年用于小動(dòng)物的Vevo660型機(jī)，分辨力達(dá)到30微米，用于小動(dòng)物及其胚 胎檢查，還可以得到血流信息。 近幾年高頻彩色多普勒超聲在臨床上運(yùn)用越來(lái)越廣泛。它能顯示軟組織腫物 的形態(tài)、內(nèi)部回聲、邊界及血流分布特點(diǎn)。2、高頻超聲技術(shù)及其發(fā)展歷史

3.1表淺血管

動(dòng)脈狹窄性病變——冠狀動(dòng)脈造影（CA：coronaryangiography） 頸動(dòng)脈因其表淺易被超聲檢測(cè)而成為超聲檢測(cè)大動(dòng)脈粥樣硬化（AS）最常采用的部位。原理：通過(guò)對(duì)患者頸動(dòng)脈高頻超聲檢查，觀察頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度（IMT：intima-mediathickness）和斑塊形成與CA之間的關(guān)系?；颊呷∑脚P頭仰位，檢查范圍包括雙側(cè)頸總動(dòng)脈和頸內(nèi)動(dòng)脈。重點(diǎn)觀察IMT的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和回聲。3、高頻超聲的應(yīng)用3.2肌肉骨骼系統(tǒng)肌腱:

通常肌腱的位置表淺，與皮膚平行，呈直線走行。探頭的頻率選擇依被檢肌腱的深度而定。高頻探頭(7.5M或10M)可產(chǎn)生理想的空間和對(duì)比分析力，但因其觀察深度淺而受到限制，一般不超過(guò)3～4cm，且視野狹窄，因此，在換高頻探頭前應(yīng)先用5MHz探頭觀察肌腱的全貌。跟腱:

正常跟腱厚4～6cm,長(zhǎng)6cm。完全撕裂形成腱組織斷端和血腫的超聲。表現(xiàn)為高回聲及低回聲混雜,無(wú)連續(xù)性。鑒別縱向撕裂和橫向撕裂。與本PPT配套的指定教材目前，關(guān)于生物醫(yī)學(xué)超聲的參考書(shū)很多；但是從教十年多來(lái)，一直很難找到一本非常適合本科生的教材。這也是編者下定決心編寫(xiě)本書(shū)的主要原因之一。本書(shū)的內(nèi)容主要包括超聲物理基礎(chǔ)，壓電效應(yīng)與換能器技術(shù)，超聲成像診斷原理，超聲治療技術(shù)，醫(yī)學(xué)超聲實(shí)驗(yàn)，醫(yī)學(xué)超聲的最新進(jìn)展等。每章節(jié)都配置了一定量的練習(xí)與思考題，以幫助讀者鞏固書(shū)中的內(nèi)容，并提高分析解決問(wèn)題的能力。為配合雙語(yǔ)教學(xué)，本書(shū)保留了關(guān)鍵專(zhuān)業(yè)詞匯的中英文對(duì)照。本書(shū)的特點(diǎn)是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同時(shí)，兼顧一定的工程技術(shù)實(shí)用性，如包含聲場(chǎng)的數(shù)值模擬，超聲圖像的C語(yǔ)言程序處理，超聲波發(fā)射電路原理，換能器的匹配技術(shù)等。本書(shū)適合醫(yī)學(xué)超聲以及相關(guān)領(lǐng)域的本科生作教材，也可供該領(lǐng)域的研究生，科研及工程技術(shù)工作者參考。軟組織和肌肉:

表淺軟組織的感染性病變主要是蜂窩組織炎和膿腫。蜂窩組織炎超聲表現(xiàn)為皮膚及皮下組織的彌漫性增厚,回聲雜亂,偶被網(wǎng)狀的無(wú)回聲帶分隔。 有壁的膿腫內(nèi)可呈均質(zhì)無(wú)回聲,或呈混合性?xún)?nèi)見(jiàn)無(wú)回聲及氣體高回聲,或呈均質(zhì)低回聲,均質(zhì)高回聲。踝關(guān)節(jié)副側(cè)韌帶損傷的超聲表現(xiàn) 使用飛利浦Envisort和西門(mén)子公司SonolineElegra彩色多普勒超聲診斷儀，線陣探頭頻率7到13M。受檢者平臥于檢查床上，檢查者手持涂有耦合劑的探頭直接置于皮膚上，沿內(nèi)外側(cè)副韌帶走行方向縱斷掃查。韌帶部分撕裂傷： 韌帶腫脹，局部連續(xù)性中斷或變細(xì)，回聲變低韌帶完全撕裂傷： 連續(xù)性中斷，呈無(wú)回聲區(qū)

3.3乳腺乳腺癌是起源于乳腺導(dǎo)管上皮和腺泡上皮的惡性腫瘤。高頻超聲具有較高的二維分辨力和組織對(duì)比分辨力，為乳腺癌的臨床診斷提供了重要的手段。高頻超聲（7.5M）在淺表器官病變?cè)\斷中具有重要的價(jià)值，而近年來(lái)開(kāi)展的20M超高頻超聲對(duì)于淺表器官內(nèi)微小結(jié)構(gòu)及病變的診斷更具有重要特征，20M超聲近場(chǎng)干擾少，分辨率高。20MHz超聲對(duì)正常活體眼前節(jié)結(jié)構(gòu)檢測(cè)：

患者取仰臥位，探頭與眼球垂直，橫切及縱切掃查，橫切凍結(jié)圖像 觀察角膜、鞏膜的回聲、形態(tài) 前房回聲，房角形態(tài)，虹膜回聲、形態(tài) 晶狀體囊膜回聲、形態(tài)，晶體內(nèi)部回聲 睫狀體回聲及形態(tài) 測(cè)量角膜中央厚度、前房深度、虹膜厚度、晶狀體最厚處厚度和睫狀體根部厚度與本PPT配套的指定教材目前，關(guān)于生物醫(yī)學(xué)超聲的參考書(shū)很多；但是從教十年多來(lái)，一直很難找到一本非常適合本科生的教材。這也是編者下定決心編寫(xiě)本書(shū)的主要原因之一。本書(shū)的內(nèi)容主要包括超聲物理基礎(chǔ)，壓電效應(yīng)與換能器技術(shù)，超聲成像診斷原理，超聲治療技術(shù)，醫(yī)學(xué)超聲實(shí)驗(yàn)，醫(yī)學(xué)超聲的最新進(jìn)展等。每章節(jié)都配置了一定量的練習(xí)與思考題，以幫助讀者鞏固書(shū)中的內(nèi)容，并提高分析解決問(wèn)題的能力。為配合雙語(yǔ)教學(xué)，本書(shū)保留了關(guān)鍵專(zhuān)業(yè)詞匯的中英文對(duì)照。本書(shū)的特點(diǎn)是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同時(shí)，兼顧一定的工程技術(shù)實(shí)用性，如包含聲場(chǎng)的數(shù)值模擬，超聲圖像的C語(yǔ)言程序處理，超聲波發(fā)射電路原理，換能器的匹配技術(shù)等。本書(shū)適合醫(yī)學(xué)超聲以及相關(guān)領(lǐng)域的本科生作教材，也可供該領(lǐng)域的研究生，科研及工程技術(shù)工作者參考。

3.4眼科

20M高頻超聲可獲得高質(zhì)量的圖像。 活體眼觀察眼前節(jié)結(jié)構(gòu)：無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便、快速、清晰度高。 美國(guó)百勝Au-5彩色多普勒檢查儀 探頭頻率為20.0MHz

探測(cè)深度19mm

縱向分辨率為0.09mm

橫向分辨率為0.25mm20M高頻超聲的臨床應(yīng)用：

青光眼 眼前節(jié)腫瘤 角鞏膜疾病 觀察眼外傷 研究人工晶體植入術(shù)后遲發(fā)的復(fù)發(fā)性前房出血討論：20M超聲有哪些不足呢？1探頭穿透深度淺，掃描范圍小，只限于淺表部位的病變，需要一般的較低些頻率的探頭來(lái)定位病灶位置。2成像幀頻低于彩色多普勒，對(duì)疾病的診斷還有許多局限性。3需要和一般頻率探頭配合使用。4、超聲顯微鏡4.1聲鏡基礎(chǔ)4.1.1聲鏡的發(fā)展 聲鏡即超聲顯微鏡，是以超聲為載體，并使其沿一定路徑傳播、轉(zhuǎn)換，從而顯示物體細(xì)微結(jié)構(gòu)的顯微裝置．1936年前蘇聯(lián)科學(xué)家索科洛夫提出超聲顯微鏡的設(shè)想，到六、七十年代，隨著與聲成像相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，超聲顯微鏡象電子顯微鏡一樣有了長(zhǎng)足發(fā)展，其中凱斯勒等人的激光掃描聲鏡(SLAM)和夸特等人的聚焦聲束機(jī)械掃描聲鏡(SAM)是目前聲鏡兩個(gè)較主要的分支．

SAM(scanningacousticmicroscope) SLAM(scanninglaseracousticmicroscope)4.1.2聲鏡的分類(lèi) 按不同的標(biāo)準(zhǔn)可以有不同的分類(lèi):

（1）按成象方式分:直接成象和掃描成象 （2）按掃描方式分:電子束掃描,光束(包括激 光)掃描和機(jī)械掃描 （3）按成象位置分:近場(chǎng)成象和遠(yuǎn)場(chǎng)成象

4.1.3聲鏡的特點(diǎn)

超聲顯微鏡利用物體聲學(xué)特性的差異來(lái)顯示物體．物體的聲學(xué)特性是指聲阻抗率和聲衰減，它們與物體的結(jié)構(gòu)、成份、彈性和粘彈性有關(guān)。而與物體的透光性、顏色無(wú)關(guān)，所以聲鏡最引人注目的特點(diǎn)是：被測(cè)物體不需透光；對(duì)于生物組織切片或樣品無(wú)需染色，毋需損壞樣品即可進(jìn)行內(nèi)部觀察。它與光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡相互補(bǔ)充，成為現(xiàn)代顯微技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)重要里程碑．聲鏡一般用到的超聲的頻率都在100MHz至3000MHz的高頻聲波。4.1.4聲鏡與其他顯微鏡的比較

它的分辨率達(dá)不到電鏡,結(jié)構(gòu)和操作要比光鏡復(fù)雜。

由超聲觀察到的圖象還具有一些立體感。 觀察細(xì)胞的微小部分,其分辨力不及光學(xué)顯微鏡。 用于觀察物質(zhì)細(xì)微結(jié)構(gòu),和其他顯微鏡相比,可以觀察不透光的物質(zhì),是其獨(dú)特的地方.對(duì)透光物質(zhì),可以與光學(xué)顯微鏡相互補(bǔ)充。與本PPT配套的指定教材目前，關(guān)于生物醫(yī)學(xué)超聲的參考書(shū)很多；但是從教十年多來(lái)，一直很難找到一本非常適合本科生的教材。這也是編者下定決心編寫(xiě)本書(shū)的主要原因之一。本書(shū)的內(nèi)容主要包括超聲物理基礎(chǔ)，壓電效應(yīng)與換能器技術(shù)，超聲成像診斷原理，超聲治療技術(shù)，醫(yī)學(xué)超聲實(shí)驗(yàn)，醫(yī)學(xué)超聲的最新進(jìn)展等。每章節(jié)都配置了一定量的練習(xí)與思考題，以幫助讀者鞏固書(shū)中的內(nèi)容，并提高分析解決問(wèn)題的能力。為配合雙語(yǔ)教學(xué)，本書(shū)保留了關(guān)鍵專(zhuān)業(yè)詞匯的中英文對(duì)照。本書(shū)的特點(diǎn)是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同時(shí)，兼顧一定的工程技術(shù)實(shí)用性，如包含聲場(chǎng)的數(shù)值模擬，超聲圖像的C語(yǔ)言程序處理，超聲波發(fā)射電路原理，換能器的匹配技術(shù)等。本書(shū)適合醫(yī)學(xué)超聲以及相關(guān)領(lǐng)域的本科生作教材，也可供該領(lǐng)域的研究生，科研及工程技術(shù)工作者參考。4.2聲鏡的工作原理

入射到物體上的聲波要發(fā)生反射、折射、衍射和吸收等聲學(xué)現(xiàn)象，經(jīng)歷這些聲學(xué)過(guò)程的聲波因與物體發(fā)生相互作用而含有物質(zhì)的信息，這些信息反映了物體的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等特性。然后把含有信息的聲波顯示出來(lái)就實(shí)現(xiàn)了聲成像。 至于顯微鏡分辨本領(lǐng)則與波長(zhǎng)相當(dāng)。物質(zhì)中聲速約比光速小5個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)聲波的頻率為3×109Hz時(shí),在水中的波長(zhǎng)就達(dá)0.5μm，這時(shí)聲鏡的分辨本領(lǐng)已和光鏡相近,經(jīng)放大肉眼便可直觀。這就是超聲顯微鏡的基本原理。

討論一下聲鏡的分辨率問(wèn)題:

顯微鏡的分辨能力與波長(zhǎng)有關(guān),波長(zhǎng)越短,分辨能力越強(qiáng)。一般光學(xué)顯微鏡可以分辨0.5微米線度的結(jié)構(gòu),電子的波長(zhǎng)比光的波長(zhǎng)短,因此,電子顯微鏡比光學(xué)顯微鏡有更高的分辨率。波長(zhǎng)=傳播速度/頻率,因此要獲得相同的波長(zhǎng),對(duì)于不同傳播速度的波,需要的頻率就不同。 一定波長(zhǎng)要求下傳播速度越高,則所需要的頻率也就越高。要獲得比較好的分辨率，就需要提高超聲波的頻率。

4.3聲鏡結(jié)構(gòu)的組成:

換能器聲透鏡工作環(huán)境

4.3.1換能器

換能器,在300MHz以下,通常采用鈮酸壓電板的高次諧波來(lái)勵(lì)振,大于 300M者采用氧化鋅薄膜。4.3.2聲透鏡

聲鏡的關(guān)鍵部分是超聲透鏡，超聲透鏡對(duì)聲波具有傳播、會(huì)聚、接收、轉(zhuǎn)換等功能。圖13聲透鏡

在聲學(xué)顯微鏡中,用來(lái)聚焦(或發(fā)散)聲波的部件稱(chēng)為聲透鏡。材料不需要透光,是與光透鏡明顯差異的地方.幾何聲學(xué)中，當(dāng)聲波通過(guò)不同介質(zhì)的界面是產(chǎn)生折射,遵從折射定律，折射以后,如果會(huì)聚在一點(diǎn),叫做聲聚焦。光透鏡中,光速比空氣中小,而聲透鏡相反,聲介質(zhì)中的聲速比周?chē)劫|(zhì)大,聚焦光線的透鏡是凸透鏡,而聲波的聚焦是用凹透鏡。與本PPT配套的指定教材目前，關(guān)于生物醫(yī)學(xué)超聲的參考書(shū)很多；但是從教十年多來(lái)，一直很難找到一本非常適合本科生的教材。這也是編者下定決心編寫(xiě)本書(shū)的主要原因之一。本書(shū)的內(nèi)容主要包括超聲物理基礎(chǔ)，壓電效應(yīng)與換能器技術(shù)，超聲成像診斷原理，超聲治療技術(shù)，醫(yī)學(xué)超聲實(shí)驗(yàn)，醫(yī)學(xué)超聲的最新進(jìn)展等。每章節(jié)都配置了一定量的練習(xí)與思考題，以幫助讀者鞏固書(shū)中的內(nèi)容，并提高分析解決問(wèn)題的能力。為配合雙語(yǔ)教學(xué)，本書(shū)保留了關(guān)鍵專(zhuān)業(yè)詞匯的中英文對(duì)照。本書(shū)的特點(diǎn)是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同時(shí)，兼顧一定的工程技術(shù)實(shí)用性，如包含聲場(chǎng)的數(shù)值模擬，超聲圖像的C語(yǔ)言程序處理，超聲波發(fā)射電路原理，換能器的匹配技術(shù)等。本書(shū)適合醫(yī)學(xué)超聲以及相關(guān)領(lǐng)域的本科生作教材，也可供該領(lǐng)域的研究生，科研及工程技術(shù)工作者參考。

圖14聲透鏡如左圖,設(shè)聲在介質(zhì)I中傳播速度為C1,介質(zhì)II中的傳播速度為C2,入射角為θ1,折射角為θ2,他們之間服從菲涅耳折射定律

f是指焦距,r是聲透鏡的曲率半徑.常用的,如果I選用藍(lán)寶石,II選用水,則有f=1.15r,由于強(qiáng)烈的聚焦,象差比較小

表1一些聲透鏡材料及性能

聲鏡的工作頻率由聲鏡的分辨率而定,頻率愈高分辨率愈好,但是超聲在物質(zhì)中的衰減又與頻率的平方成正比,所以頻率高衰減大,為了解決這個(gè)矛盾,一般采用短焦距的聲透鏡,高頻率的聲波,因此聲透鏡的凹球半徑一般都小于1毫米,最小的只有40微米,這么小的曲率半徑又得加工成精良的球面是有一定的難度的.

工作環(huán)境是指聲透鏡與樣品之間的物質(zhì)及其狀態(tài),它把來(lái)自透鏡的聲耦合到樣品上,稱(chēng)為聲耦合介質(zhì)。由于樣品要做掃描運(yùn)動(dòng),故耦合介質(zhì)必須是液體。工作環(huán)境選擇水作為耦合介質(zhì)的特點(diǎn):對(duì)樣品無(wú)害.但是水的缺點(diǎn)還是聲吸收大,對(duì)于同樣的聲波,若在藍(lán)寶石中聲可以走10米的話,在水中只能走1毫米,因此聲透鏡還是要做成小焦距的.

對(duì)于許多活的生物樣品,水都有良好的生存條件,這是一個(gè)突出的特點(diǎn).并且水與大多數(shù)物質(zhì)是浸潤(rùn)的,這有利于聲耦合。4.3幾種聲學(xué)顯微鏡

超聲顯微鏡結(jié)構(gòu)上可以分為透射型和反射型兩種。

1、透射式掃描聲鏡2、掃描聲學(xué)顯微鏡SAM（反射型)3、掃描激光聲學(xué)顯微鏡SLAM

圖12透射式掃描聲鏡原理圖載物片是極薄的均勻透明薄膜,聲耦合介質(zhì)是水1、透射式掃描聲鏡

透射式掃描聲鏡工作原理： 高頻電信號(hào)激發(fā)壓電換能器發(fā)射高頻超聲波，經(jīng)聲透鏡聚焦成一細(xì)小聲束，穿過(guò)放在平面上的被測(cè)樣品，載物片是極薄的均勻透明薄膜，聲耦合介質(zhì)是水，當(dāng)聲波到達(dá)對(duì)面共焦的聲透鏡，含有樣品信息的聲波經(jīng)壓電換能器接收又變成電信號(hào)，經(jīng)接收電路送到示波器．機(jī)械掃描裝置使載物臺(tái)作二維掃描運(yùn)動(dòng)，使得聚焦聲束在樣品上作逐點(diǎn)逐行地掃描，當(dāng)機(jī)械掃描與示波管電子束掃描運(yùn)動(dòng)同步，屏幕上將出現(xiàn)一幅對(duì)應(yīng)于物體被照射部位的聲像．這幅聲像是由許多像元組成。由于掃描頻率的限制，一幅聲像需幾秒才能完成。

SAM是貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的Quate和Lemans研制成功的。 主要結(jié)構(gòu)有:

短的藍(lán)寶石棒（聲吸收?。?棒的一端做成平面,另一端做成半球行凹陷，平面上涂一層氧化鋅壓電薄膜,它起著高頻電聲換能器的作用。2、掃描聲學(xué)顯微鏡SAM與本PPT配套的指定教材目前，關(guān)于生物醫(yī)學(xué)超聲的參考書(shū)很多；但是從教十年多來(lái)，一直很難找到一本非常適合本科生的教材。這也是編者下定決心編寫(xiě)本書(shū)的主要原因之一。本書(shū)的內(nèi)容主要包括超聲物理基礎(chǔ)，壓電效應(yīng)與換能器技術(shù)，超聲成像診斷原理，超聲治療技術(shù)，醫(yī)學(xué)超聲實(shí)驗(yàn)，醫(yī)學(xué)超聲的最新進(jìn)展等。每章節(jié)都配置了一定量的練習(xí)與思考題，以幫助讀者鞏固書(shū)中的內(nèi)容，并提高分析解決問(wèn)題的能力。為配合雙語(yǔ)教學(xué)，本書(shū)保留了關(guān)鍵專(zhuān)業(yè)詞匯的中英文對(duì)照。本書(shū)的特點(diǎn)是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同時(shí)，兼顧一定的工程技術(shù)實(shí)用性，如包含聲場(chǎng)的數(shù)值模擬，超聲圖像的C語(yǔ)言程序處理，超聲波發(fā)射電路原理，換能器的匹配技術(shù)等。本書(shū)適合醫(yī)學(xué)超聲以及相關(guān)領(lǐng)域的本科生作教材，也可供該領(lǐng)域的研究生，科研及工程技術(shù)工作者參考。

圖15掃描聲學(xué)顯微鏡透視圖

輸入是脈寬為20-100nsec的脈沖電流,作用在壓電換能器上.

特殊的電子設(shè)備,將反射脈沖從入射脈沖和假反射脈沖中檢出,使其在陰極射線管上成象.SAM有反射型和透射型兩種.掃描聲學(xué)顯微鏡工作原理由換能器產(chǎn)生的聲波在經(jīng)過(guò)聲波透鏡的匯聚后穿過(guò)液體耦合器（在常溫下用水進(jìn)行工作）到達(dá)式樣處，從而得以產(chǎn)生試樣的反射信號(hào)。如果利用液氮使耦合劑的環(huán)境保持在低溫狀態(tài)，同時(shí)采用4GHZ的超聲波進(jìn)行探測(cè)，則可以達(dá)到幾十個(gè)微米的探測(cè)分辨率。3、掃描激光聲學(xué)顯微鏡SLAM SLAM是由美國(guó)Zenith無(wú)線電公司的Kessler和他的同事們研制成功的.它和SAM最重要的區(qū)別是不聚焦聲波.它有一個(gè)平面壓電換能器,它產(chǎn)生的聲波均勻地投射到標(biāo)本上。引入聲全息：利用干涉原理來(lái)獲得被觀察物體聲場(chǎng)全部信息（振幅分布和相位分布）的聲成像技術(shù)。

圖16液面聲全息裝置示意圖與本PPT配套的指定教材目前，關(guān)于生物醫(yī)學(xué)超聲的參考書(shū)很多；但是從教十年多來(lái)，一直很難找到一本非常適合本科生的教材。這也是編者下定決心編寫(xiě)本書(shū)的主要原因之一。本書(shū)的內(nèi)容主要包括超聲物理基礎(chǔ)，壓電效應(yīng)與換能器技術(shù)，超聲成像診斷原理，超聲治療技術(shù)，醫(yī)學(xué)超聲實(shí)驗(yàn)，醫(yī)學(xué)超聲的最新進(jìn)展等。每章節(jié)都配置了一定量的練習(xí)與思考題，以幫助讀者鞏固書(shū)中的內(nèi)容，并提高分析解決問(wèn)題的能力。為配合雙語(yǔ)教學(xué)，本書(shū)保留了關(guān)鍵專(zhuān)業(yè)詞匯的中英文對(duì)照。本書(shū)的特點(diǎn)是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同時(shí)，兼顧一定的工程技術(shù)實(shí)用性，如包含聲場(chǎng)的數(shù)值模擬，超聲圖像的C語(yǔ)言程序處理，超聲波發(fā)射電路原理，換能器的匹配技術(shù)等。本書(shū)適合醫(yī)學(xué)超聲以及相關(guān)領(lǐng)域的本科生作教材，也可供該領(lǐng)域的研究生，科研及工程技術(shù)工作者參考。

圖17SLAM原理圖

樣品放在工作臺(tái)上，由壓電換能器產(chǎn)生的高頻連續(xù)平面波以一小角度入射，通過(guò)工作臺(tái)和樣品間的耦合液(常常用蒸餾水或者惰性液體)，最終，折射波透過(guò)樣品(在樣品內(nèi)部，由于超聲波傳播需要介質(zhì)，所以，遇到諸如氣孔、縫隙、分層等缺陷時(shí)，部分被反射、散射、吸收)，并在與入射聲源相反的樣品最上層表面產(chǎn)生了帶有樣品內(nèi)部微觀信息的微小動(dòng)態(tài)波紋。

圖18聲光相互作用與本PPT配套的指定教材目前，關(guān)于生物醫(yī)學(xué)超聲的參考書(shū)很多；但是從教十年多來(lái)，一直很難找到一本非常適合本科生的教材。這也是編者下定決心編寫(xiě)本書(shū)的主要原因之一。本書(shū)的內(nèi)容主要包括超聲物理基礎(chǔ)，壓電效應(yīng)與換能器技術(shù)，超聲成像診斷原理，超聲治療技術(shù)，醫(yī)學(xué)超聲實(shí)驗(yàn)，醫(yī)學(xué)超聲的最新進(jìn)展等。每章節(jié)都配置了一定量的練習(xí)與思考題，以幫助讀者鞏固書(shū)中的內(nèi)容，并提高分析解決問(wèn)題的能力。為配合雙語(yǔ)教學(xué)，本書(shū)保留了關(guān)鍵專(zhuān)業(yè)詞匯的中英文對(duì)照。本書(shū)的特點(diǎn)是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同時(shí)，兼顧一定的工程技術(shù)實(shí)用性，如包含聲場(chǎng)的數(shù)值模擬，超聲圖像的C語(yǔ)言程序處理，超聲波發(fā)射電路原理，換能器的匹配技術(shù)等。本書(shū)適合醫(yī)學(xué)超聲以及相關(guān)領(lǐng)域的本科生作教材，也可供該領(lǐng)域的研究生，科研及工程技術(shù)工作者參考。

經(jīng)過(guò)聲光互作用，反射光束中含有了樣品內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)信息。由于聲波振幅度很小，所以?xún)H僅考慮0級(jí)和±1級(jí)衍射光束。如果光電二極管全部接受所有的反射光，它的輸出電流全是直流，因?yàn)榈竭_(dá)光電二極管的光強(qiáng)不會(huì)隨角的變化而變化，所以就必須在光電二極管前放置一個(gè)諸如刀口的光闌，那么輸出電流就含有直流部分和反映聲波信息(樣品信息)的交流部分，這樣，CRT檢測(cè)器就可以以1秒30幀的速度“讀出”聲振幅圖像。

一個(gè)由壓電換能器產(chǎn)生的高頻連續(xù)聲波，該聲波以某個(gè)角度透射樣品時(shí)受到樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)制。聲波傳播到樣品表面處，會(huì)引起表面處彈性工作面板的微小形變。用一束聚焦的激光掃描工作面板表面的光柵圖案，激光束以不同的角度(角度是波紋的函數(shù))反射到一個(gè)刀口探測(cè)器。刀口探測(cè)器把激光束的角度調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流調(diào)制信號(hào)，通過(guò)對(duì)電信號(hào)的處理，把波紋變化的圖像顯示出來(lái)。據(jù)此判斷樣品內(nèi)缺陷情況。

主要有以下三個(gè)方面：（1）在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)上，可以進(jìn)行活體觀察（2）在微電子學(xué)上，利用超短脈沖聲波的反射式聲鏡（100MHZ~2GHZ，脈沖時(shí)寬30~40個(gè)周期），其探測(cè)區(qū)域僅限于試樣表面及緊挨便面以下的一小部分，分辨率與光學(xué)顯微鏡相似，可對(duì)大規(guī)模集成電路不同層次(包括層間細(xì)節(jié))進(jìn)行非破壞性觀察；（3）中心頻率在10到100MHZ之間的脈沖聲波探測(cè)，深度可達(dá)到10mm，主要用于對(duì)樣品內(nèi)部的瑕疵檢查。樣品表面不必拋光、腐蝕。4.4聲鏡的應(yīng)用

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(ultrasoundbiologicalmirror)對(duì)活體眼的檢查：超聲生物顯微鏡