超聲能分辨出體內(nèi)體溫計(jì)的度數(shù)和硬幣的數(shù)字嗎？

RG冷暖自知 2020-09-22

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超聲檢查中經(jīng)常碰到體內(nèi)異物的情況，有意外情況的，有小兒不慎吞咽的，也有一些人出于某種心理自行放入的。

暫且不評(píng)論這些行為，從超聲技術(shù)上講，超聲能分辨出這些異物的性狀嗎？

曾有教授開玩笑得講超聲甚至可以讀出體內(nèi)溫度計(jì)的度數(shù)，真的嗎？

因此，決定來(lái)驗(yàn)證一下。

幾天前從一醫(yī)學(xué)網(wǎng)站上看到下面這張圖，決定一塊驗(yàn)證下。

材料

快餐盒一個(gè)，餐后清理后的，深度約5.0cm，用來(lái)裝清水和物品

一元、五角、一角硬幣各一枚

體溫計(jì)一支

小面團(tuán)一塊，用來(lái)固定硬幣

方法

很簡(jiǎn)單，快餐盒清洗干凈，內(nèi)部裝滿水，然后把物品放入其中，用淺表探頭對(duì)不同擺放位置的體溫計(jì)和硬幣進(jìn)行觀察。

結(jié)果

請(qǐng)看下面各種硬幣和體溫計(jì)以及各自超聲圖像的對(duì)比圖像

結(jié)果顯而易見，超聲不僅可以顯示硬幣的輪廓，上面的國(guó)徽?qǐng)D案以及中國(guó)人民銀行幾個(gè)字也都依稀可見。體溫計(jì)僅看到表面的強(qiáng)回聲帶，水銀頭和其他部位的回聲一樣，體溫計(jì)上的數(shù)字更是觀察不到。

下面還有一張?bào)w溫計(jì)的縱切圖像

圖像上可見體溫計(jì)上有很多斑點(diǎn)狀強(qiáng)回聲，大部分聚集成團(tuán)，這些強(qiáng)回聲其實(shí)并不是體溫計(jì)內(nèi)部的回聲，橫斷面可以證實(shí)這些強(qiáng)回聲來(lái)自體溫計(jì)的表面，看下面橫斷圖像

分析

首先，硬幣和體溫計(jì)都是高阻抗材料，與水聲阻抗相差很大，當(dāng)超聲波探測(cè)到這些高聲阻抗材料時(shí)，大部分超聲波在物體表面即被反射回去，僅有極少部分聲波能進(jìn)入到這些物體內(nèi)部，超聲回波也僅僅能夠反應(yīng)物體表面的性狀，在圖像上也就是這些物體的大體輪廓。

其次，硬幣和體溫計(jì)的表面不一樣，硬幣上有數(shù)字和花紋，這些凹凸不平的結(jié)構(gòu)對(duì)超聲波的反射也不一樣，因此超聲圖像上能顯示硬幣上的數(shù)字和花紋；體溫計(jì)表面光滑，刻度和數(shù)字和玻璃完全融為一體，不易形成反射回波的差異。

體溫計(jì)表面的強(qiáng)回聲斑點(diǎn)的理解，個(gè)人推測(cè)，這應(yīng)該和體溫計(jì)表面結(jié)構(gòu)不均質(zhì)有關(guān)。雖然肉眼看起來(lái)體溫計(jì)表面光滑，手觸也無(wú)粗糙感，人的感覺同超聲波的靈敏度和分辨力比起來(lái)還是有差異的。

超聲的高分辨率也為辨別這些物體的性狀提供了幫助。一般，超聲的縱向分辨率大約等于超聲波的波長(zhǎng)。

波長(zhǎng)=速度/頻率

1MHz超聲波長(zhǎng)約為1.5mm，3MHz的超聲波長(zhǎng)約為0.5mm，10MHz的超聲波長(zhǎng)約為0.15mm。本次所用的探頭為10MHz淺表探頭。

關(guān)于超聲的分辨率，請(qǐng)看下圖，圖中所測(cè)量的為一元硬幣上數(shù)字“1”的橫紋。

結(jié)論

超聲能分辨出硬幣上的數(shù)字是真的，超聲能分辨出體溫計(jì)的數(shù)字是假的。

附：小視頻

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