正常人的聽(tīng)覺(jué)可以聽(tīng)到頻率在16-20kHz之間的聲波,而不在這個(gè)范圍內(nèi)的聲波正常人耳是捕捉不到的,臨床上用于檢查疾病的超聲波處于0.25-15MHz之間,為一種次聲波;而普通意義上的超聲波頻率則超過(guò)了20kHz。醫(yī)學(xué)上利用超聲波的特性聯(lián)合人體器官組織學(xué)研發(fā)出了一種無(wú)創(chuàng)式檢查方法,即超聲檢查,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究超聲波常被稱為超聲波醫(yī)學(xué),屬于聲學(xué)醫(yī)學(xué)與電子工程技術(shù)相結(jié)合的一種新興學(xué)科,具有醫(yī)理工結(jié)合的特點(diǎn)、內(nèi)容廣泛。
超聲檢查的原理主要是利用了超聲波的特性,如穿透能力、遇到物體時(shí)可進(jìn)行反射、透射及衍射,且傳播距離遠(yuǎn)、聲壓及聲強(qiáng)大而有力,同時(shí)可以完成波型地轉(zhuǎn)換,通過(guò)觀察超聲波經(jīng)過(guò)一系列傳播反射至超聲顯示屏上的相關(guān)變化,即可判斷被檢查物體部件的內(nèi)部及表面是否發(fā)生損害,可以在不破壞物體的情況下完成對(duì)物體內(nèi)部的檢查。超聲檢查技術(shù)屬于醫(yī)學(xué)影像學(xué)的一個(gè)分支,可通過(guò)上述的各種特性,使人體內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)及器官成像,通過(guò)超聲檢測(cè)儀顯示,可通過(guò)這種方式了解人體解剖結(jié)構(gòu)、生理功能及其病理變化。
物理參數(shù)。(1)超聲波在介質(zhì)中傳播,主要包括以下幾種物理參數(shù):頻率、波長(zhǎng)及傳播速度。(2)頻率:常用的頻率為3.5-5MHz,而醫(yī)學(xué)上常用的頻率為2.5-10MHz。(3)聲速:是指在傳播介質(zhì)中超聲運(yùn)動(dòng)的速度,與其彈性/密度的比率有關(guān),彈性/密度比率大的介質(zhì),聲速高,比率小的介質(zhì)則相反,聲速低。所以聲速在氣體中傳播最慢,液體傳播速度次于固體,而固體中傳播最快。(4)波長(zhǎng):與超聲波的頻率有關(guān),頻率越低波長(zhǎng)越高,頻率越高波長(zhǎng)越短。
傳播特點(diǎn)。主要包括指向性、折射、反射、散射、衰減、吸收及多普勒效應(yīng)。
超聲波的發(fā)生。超聲波的發(fā)生主要包含兩個(gè)方面,具體內(nèi)容如下:(1)壓電效應(yīng)分為正負(fù)兩個(gè)部分,正壓電效應(yīng)主要原理為晶體作用于一個(gè)固定方向的外力時(shí),其內(nèi)部可以產(chǎn)生一種現(xiàn)象,表現(xiàn)為兩個(gè)不同的表面同時(shí)產(chǎn)生相反的電荷,這種現(xiàn)象被稱為電極化現(xiàn)象。而當(dāng)被晶體作用的外力突然消失后,晶體內(nèi)部的電極化現(xiàn)象也會(huì)隨之消失,使晶體恢復(fù)到不帶電的正常狀況,而當(dāng)被作用的這股外力改變方向,那么電極化現(xiàn)象產(chǎn)生的兩個(gè)不同電荷也會(huì)發(fā)生變化,通常于作用的外力呈正比。逆壓電效應(yīng)的原理則是晶體內(nèi)的電場(chǎng)發(fā)生變化使晶體機(jī)械變形,同時(shí)對(duì)電介質(zhì)極化方向施加電場(chǎng)使電介質(zhì)變形,電場(chǎng)不再作用于電介質(zhì)的時(shí)候,電介質(zhì)則恢復(fù)原狀。(2)產(chǎn)生根據(jù)壓電效應(yīng)的原理,由超聲檢測(cè)儀上的換能器或探頭進(jìn)行。當(dāng)發(fā)生電振蕩時(shí)會(huì)導(dǎo)致壓電晶片沿一定方向進(jìn)行拉伸或壓縮,導(dǎo)致電振蕩時(shí)由于壓電晶片置于探頭中由主機(jī)發(fā)生與壓電晶體電軸方向一致的變頻交變電場(chǎng),這種現(xiàn)象被稱為機(jī)械振動(dòng)。當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳導(dǎo)使遇到聲阻抗差異較大的界面會(huì)發(fā)生反射波,這種反射波可以被超聲探頭接收用來(lái)與壓電晶片發(fā)生反壓縮和拉伸運(yùn)動(dòng),當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)可以通過(guò)改變壓電晶片兩端的電荷將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋4藭r(shí)主機(jī)可將其進(jìn)行處理,通過(guò)以光點(diǎn)、波型、聲音等形式呈現(xiàn)出來(lái),在超聲檢測(cè)儀上形成影像。
當(dāng)超聲波朝著被測(cè)物體的方向發(fā)射出一串脈沖波,超出一段距離后脈沖波就會(huì)停止,當(dāng)脈沖波停止后接收器就開(kāi)始檢測(cè)信號(hào),當(dāng)超聲波遇到物體時(shí)就會(huì)反射給接收器。而這些反射回來(lái)的信號(hào)可以由探頭接收后通過(guò)電頻信號(hào)變換成灰階二維圖像,即超聲圖像。由于人體內(nèi)不同的組織器官對(duì)聲波的衰減系數(shù)不同,反射回來(lái)的信號(hào)也不同,因此可通過(guò)這些信號(hào)來(lái)區(qū)分各個(gè)臟器的結(jié)構(gòu)和異常。
可用于檢查實(shí)質(zhì)性器官形狀、大小、有無(wú)病變;空腔器官的走向、形狀、大小及物理特性;循環(huán)系統(tǒng)的血管走向,周圍組織結(jié)構(gòu)及血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài);鑒定臟器內(nèi)病變位置的物理特性;檢測(cè)器官內(nèi)是否有積液,根據(jù)影像估計(jì)存在的積液量;經(jīng)藥物或手術(shù)治療后觀察病變的動(dòng)態(tài)變化;輔助活檢、穿刺或?qū)Ч苤萌?,配合輔助檢查疾病或進(jìn)行治療。
隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與科學(xué)的不斷發(fā)展,超聲檢查已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)臨床必備的檢查方式,且超聲檢查具有無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)易、信息量豐富、成像清晰,接近人體解剖組織真實(shí)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。同時(shí)超聲檢查可以實(shí)時(shí)顯示活動(dòng)界面,使囊性臟器的病變清晰顯示,能夠準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)小病灶,精準(zhǔn)定位和測(cè)量病灶。能夠及時(shí)客觀地發(fā)現(xiàn)臟器組織病變,快速獲得結(jié)果。
隨著電子掃描技術(shù)的不斷發(fā)展,超聲檢查也在不斷地優(yōu)化,由于擁有無(wú)創(chuàng)、快速的特點(diǎn),應(yīng)用于臨床時(shí)可減輕病人痛苦,減少病人因病灶不明拖延病情的幾率,現(xiàn)已成為臨床上最常用的一種檢查方式。當(dāng)超聲波運(yùn)用于膽道疾病時(shí),可清晰顯示出膽囊壁,有利于準(zhǔn)確檢測(cè)膽囊壁的形態(tài)變化,同時(shí)可通過(guò)超聲內(nèi)窺鏡技術(shù)檢查膽囊壁結(jié)構(gòu),當(dāng)出現(xiàn)病變?cè)龊駮r(shí)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)。臨床上采用超聲檢查有助于眾多疾病的診斷和治療。