超声检测是一种利用超声波特性来获取物体内部信息的非侵入性检测技术,在医学、工业等多个领域广泛应用。
检测原理:超声检测基于超声波的反射、折射和散射等物理特性。超声波是一种频率高于 20000 赫兹的声波,它在不同介质中传播时,遇到声阻抗不同的界面会发生反射和折射。例如,在医学超声检测中,超声波发射进入人体后,遇到不同组织(如肝脏、肌肉、骨骼等,它们的声阻抗存在差异)的界面,部分超声波会反射回来,被探头接收并转化为电信号,经过处理后在屏幕上显示出图像,医生依据这些图像来判断组织的结构和状态。在工业检测中,利用超声波在金属等材料内部传播时,遇到缺陷(如裂纹、气孔等,其与周围材料声阻抗不同)产生反射波的原理,检测人员通过分析反射波的特征来确定缺陷的位置、大小和形状。
检测类型
A 型超声:即幅度调制型超声,它以波幅的高低表示反射信号的强弱,通过测量反射波的时间间隔来确定界面的距离,主要用于测量脏器的径线、探测脑中线的位置等,目前应用相对较少。
B 型超声:也就是辉度调制型超声,它将反射信号以光点的形式显示,光点的亮度代表反射信号的强弱,众多光点组成二维图像,可直观地显示脏器和病变的形态、大小、位置等,是临床最常用的超声检测类型,如常见的腹部 B 超、妇科 B 超等。
M 型超声:为时间 - 运动型超声,主要用于观察心脏等活动脏器的运动情况,它在单声束 B 型超声的基础上,加入了时间扫描线,纵坐标表示深度,横坐标代表时间,可记录心脏各层结构的运动曲线,常用于心脏疾病的诊断。
D 型超声:即多普勒超声,利用多普勒效应,检测血流和运动脏器的速度和方向。当超声波遇到运动的物体(如血管中的红细胞)时,反射波的频率会发生变化,通过检测这种频率变化,可获取血流的速度、方向和性质等信息,如彩色多普勒超声可直观地显示血流的分布和流动情况,用于心血管疾病的诊断。
应用领域
医学领域:在妇产科,用于监测胎儿的生长发育情况,诊断胎儿畸形、胎盘异常等;在腹部,检查肝脏、胆囊、胰腺、脾脏、肾脏等脏器的疾病,如肝囊肿、胆结石、肾肿瘤等;在心血管系统,评估心脏的结构和功能,检测心脏瓣膜疾病、心肌病变、血管狭窄或堵塞等。
工业领域:对金属材料和零部件进行无损检测,检测内部缺陷,确保产品质量,如航空航天领域对飞机零部件的检测;在建筑工程中,检测混凝土结构内部的缺陷、钢筋分布等。
其他领域:在生物医学研究中,观察生物组织的微观结构和生理过程;在海洋探测中,用于探测海底地形、寻找水下物体等。
检测优势
无创或微创:与一些侵入性检查方法(如手术探查、穿刺活检等)相比,超声检测通常不会对人体或被检测物体造成实质性损伤,患者更容易接受。
实时动态观察:能实时显示被检测部位的图像,医生可以动态观察脏器的运动和血流变化,及时发现异常情况。
便捷性:设备相对便携,操作简便,可在床边、野外等不同环境下进行检测,适用于多种场景。
无辐射:超声检测不涉及电离辐射,对人体和环境安全,可多次重复检查。
局限性
穿透力有限:对于骨骼、气体等强反射或吸收超声波的组织,超声检测的穿透力较弱,图像显示效果不佳,难以清晰观察其后方的结构。例如,肺部由于含有大量气体,超声很难穿透,一般不采用超声检测肺部疾病。
图像分辨率受限:与一些高端影像学检查(如 CT、MRI)相比,超声图像的分辨率相对较低,对于一些微小病变的检测能力有限。
检测结果受人为因素影响较大:超声检测的结果很大程度上依赖于操作人员的技术水平和经验,不同操作人员可能对同一图像的解读存在差异。