超聲的發(fā)展歷程

超聲的發(fā)展歷程超聲（Ultrasound）是指振動(dòng)頻率高于20KHz的聲波，具有穿透力強(qiáng)、方向性好的特點(diǎn)。在自然界中，一些動(dòng)物利用超聲探測(cè)周?chē)哪繕?biāo)或障礙物，而這一點(diǎn)也給予了人類(lèi)啟示。隨著19世紀(jì)末壓電材料被發(fā)現(xiàn)并順利實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，超聲在空間測(cè)距、目標(biāo)探測(cè)等領(lǐng)域快速發(fā)展，誕生了類(lèi)似聲納、醫(yī)學(xué)影像這類(lèi)跨時(shí)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(shū)面報(bào)道利用用聲波進(jìn)行空間定位可以追溯到1794年，LazaroSpallanzani(“Opuscolidifisica”)分析了蝙蝠進(jìn)行空間定位的基本機(jī)制，認(rèn)為蝙蝠采用了的其他的機(jī)制來(lái)定位而不是采用視覺(jué)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(jī)械振動(dòng)能夠產(chǎn)生電力，現(xiàn)在這種現(xiàn)象被稱(chēng)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(dòng)，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(cè)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(kāi)始采用超聲波檢測(cè)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(lái)顯示腦室結(jié)構(gòu)，但他們的嘗試沒(méi)有成功，因?yàn)槌暡o(wú)法穿透骨質(zhì)結(jié)構(gòu)。1940年代Ludwig和Stuthers則開(kāi)始使用脈沖超聲波探測(cè)膽囊結(jié)石。在1956年，IanDonald在實(shí)踐中真正使用一維模式(A型超聲)

來(lái)測(cè)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(shí)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(chēng)為超聲波在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。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(lèi)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(xiàng)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(gè)超聲醫(yī)師都耳熟能詳?？墒牵阒朗钦l(shuí)第一個(gè)測(cè)量出這一數(shù)值嗎？喬治·路德維希（GeorgeD?ringLudwig

），就是他第一個(gè)測(cè)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(dá)的海軍醫(yī)學(xué)研究所擔(dān)任中尉。在那里，他開(kāi)始使用a型工業(yè)探傷設(shè)備(最初是用斯佩里反射鏡)對(duì)動(dòng)物組織進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。路德維希使用反射性脈沖回波超聲方法，設(shè)計(jì)了一些實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)動(dòng)物組織中異物的存在和位置，特別是對(duì)膽結(jié)石的定位，類(lèi)似于雷達(dá)和聲納在探測(cè)外國(guó)船只和飛行物體時(shí)使用的方法。將超聲波技術(shù)發(fā)展成一種實(shí)用的檢測(cè)膽結(jié)石的技術(shù)。1949年，他發(fā)表了一份長(zhǎng)達(dá)49頁(yè)的報(bào)告，系統(tǒng)介紹了利用超聲脈沖回聲技術(shù)實(shí)現(xiàn)人體內(nèi)部器官和病變的定位和探測(cè)的方法，其中提到了超上在軟組織中的平均速度的測(cè)定過(guò)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(shuō)喬治·路德維希這一工作是后來(lái)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(guó)聲學(xué)會(huì)雜志》上。喬治·路德維希后來(lái)發(fā)明了一種叫做

"UltrasonicLocator"的商業(yè)化的超聲診斷儀。不過(guò)，喬治·路德維希顯然不是一個(gè)商業(yè)人才，他的雄心勃勃的商業(yè)計(jì)劃以失敗而告終。之后，路德維希在麻省總醫(yī)院等機(jī)構(gòu)專(zhuān)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(xiàn)。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(méi)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(shí)，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