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文檔簡介
超聲的發(fā)展歷程超聲(Ultrasound)是指振動頻率高于20KHz的聲波,具有穿透力強、方向性好的特點。在自然界中,一些動物利用超聲探測周圍的目標(biāo)或障礙物,而這一點也給予了人類啟示。隨著19世紀末壓電材料被發(fā)現(xiàn)并順利實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,超聲在空間測距、目標(biāo)探測等領(lǐng)域快速發(fā)展,誕生了類似聲納、醫(yī)學(xué)影像這類跨時代的新應(yīng)用。超聲成像在醫(yī)學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用歷史悠久,隨著近幾十年的飛速發(fā)展,已形成了成熟的成像處理流程。第一次書面報道利用用聲波進行空間定位可以追溯到1794年,LazaroSpallanzani(“Opuscolidifisica”)分析了蝙蝠進行空間定位的基本機制,認為蝙蝠采用了的其他的機制來定位而不是采用視覺空間定位.到了1880年,Galto創(chuàng)建和生產(chǎn)的設(shè)備能夠產(chǎn)生40.000赫茲的頻率的聲波。同年,JacquesetPierreCurie兄弟指出石英晶體的機械振動能夠產(chǎn)生電力,現(xiàn)在這種現(xiàn)象被稱為壓電效應(yīng)。JacquesetPierreCurie兄弟也發(fā)現(xiàn)了逆壓電效應(yīng),石英晶體在電荷變化的作用下能夠產(chǎn)生振動,形成超聲波。1912年,
Richardson基于超聲波的概念發(fā)明了回聲定位器,用于導(dǎo)航和檢測在水里的物體。1929年,Sokolov提出了聲音傳播的理論,并且在30年代早期開始采用超聲波檢測金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷。1937年,Dussig兄弟試圖利用超聲波來顯示腦室結(jié)構(gòu),但他們的嘗試沒有成功,因為超聲波無法穿透骨質(zhì)結(jié)構(gòu)。1940年代Ludwig和Stuthers則開始使用脈沖超聲波探測膽囊結(jié)石。在1956年,IanDonald在實踐中真正使用一維模式(A型超聲)
來測量胎兒頭部的頂葉直徑。兩年之后,Donald
和
Brown發(fā)布了女性生殖器腫瘤的超聲圖像。同一時期,Brown發(fā)明了所謂的“二維復(fù)合掃描儀”,,使檢查者能夠觀察分析組織的密度,這通常被稱為超聲波在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上的轉(zhuǎn)折點。1942年,奧地利醫(yī)生首創(chuàng)性的把穿透式超聲成像應(yīng)用在了人類顱腦診斷當(dāng)中,雖然該方法獲得的顱腦圖像成像效果很差,但是由于他創(chuàng)新地將超聲成像引入到了臨床醫(yī)學(xué)診斷當(dāng)中,該項工作仍被視為醫(yī)學(xué)超聲成像領(lǐng)域的里程碑。在此之后,隨著超聲理論研究的深入,不同的超聲成像方法不斷被提出、完善并走向商業(yè)化應(yīng)用,并且直至今日仍有層出不窮的新型超聲成像方法的面世。LazaroSpallanzani超聲在人體軟組織中的傳播速度平均值為1540m/s,這一數(shù)值每個超聲醫(yī)師都耳熟能詳??墒?,你知道是誰第一個測量出這一數(shù)值嗎?喬治·路德維希(GeorgeD?ringLudwig
),就是他第一個測量出了人體軟組織的超聲波平均傳播速度。這一數(shù)值一直沿用到今天。喬治·路德維希于1944年在圣文森特學(xué)院獲得化學(xué)學(xué)士學(xué)位,于1946年在賓夕法尼亞大學(xué)獲得醫(yī)學(xué)學(xué)位。畢業(yè)后,在1947年至1949年期間,路德維希在馬里蘭州貝瑟達的海軍醫(yī)學(xué)研究所擔(dān)任中尉。在那里,他開始使用a型工業(yè)探傷設(shè)備(最初是用斯佩里反射鏡)對動物組織進行實驗。路德維希使用反射性脈沖回波超聲方法,設(shè)計了一些實驗來檢測動物組織中異物的存在和位置,特別是對膽結(jié)石的定位,類似于雷達和聲納在探測外國船只和飛行物體時使用的方法。將超聲波技術(shù)發(fā)展成一種實用的檢測膽結(jié)石的技術(shù)。1949年,他發(fā)表了一份長達49頁的報告,系統(tǒng)介紹了利用超聲脈沖回聲技術(shù)實現(xiàn)人體內(nèi)部器官和病變的定位和探測的方法,其中提到了超上在軟組織中的平均速度的測定過程。知曉超聲在軟組織中的傳播速度是超聲定位的基礎(chǔ),可以說喬治·路德維希這一工作是后來各種超聲診斷儀器應(yīng)用的先驅(qū)工作。1950年,喬治·路德維希將這一工作發(fā)表在《美國聲學(xué)會雜志》上。喬治·路德維希后來發(fā)明了一種叫做
"UltrasonicLocator"的商業(yè)化的超聲診斷儀。不過,喬治·路德維希顯然不是一個商業(yè)人才,他的雄心勃勃的商業(yè)計劃以失敗而告終。之后,路德維希在麻省總醫(yī)院等機構(gòu)專注于代謝、內(nèi)分泌和分子疾病,并在異常的血紅素、卟啉、吲哚、鈣磷酸鹽代謝、甲狀旁腺疾病和天生的代謝異常方面做出了特殊貢獻。1973年,路德維希因突發(fā)腦出血而去世,年僅51歲。這位英年早逝的超聲醫(yī)學(xué)先驅(qū)沒有趕上超聲診斷的黃金年代。超聲波設(shè)備的商業(yè)使用可以追溯到1963年,此時,B模式(“輝度模式”)設(shè)備已經(jīng)發(fā)明,使檢查者能夠獲得可視化的直觀的二維圖像。到了1970年代年代
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