一、课程简介

现代生物医学超声工程学是当代超声物理学、电子探测技术和生物医学在发展中相互渗透的产物，具有理、工、医相结合的特点。医学超声工程中的超声诊断技术已成为现代临床医学中的常规诊断方法。

本门课程是生物医学工程专业本科生进入专业课教学中的一门必修课。通过对超声仪器、超声成像技术、仪器使用调节、超声的临床应用等各个方面知识的介绍，以及动手对超声仪器简单的操作，使学生对超声的成像原理和仪器设备有一定的认识。

本门课程在第七学期开设，为必修考试课。总学时数为66学时，3.0学分。其中理论课48学时，实验18学时。

二、课程目标

（一）基本理论知识

1.掌握超声波和可听声波的区别，掌握表征超声波的一些声学参数，掌握超声在传播过程中的特性。

2.掌握超声换能器的结构、工作原理和压电效应，掌握聚焦的概念和种类。

3.掌握超声脉冲回声检测成像系统的物理基础，掌握各种超声成像模式的工作原理。掌握电子聚焦和电子相控阵扇形扫描技术，了解线阵、凸阵、机械扇型和相控阵扫描工作方式。

4.掌握超声诊断仪的主要技术指标，掌握超声仪器分辨力及影响分辨力的重要因素，掌握超声信号通道的基本电路和功能，掌握数字扫描转换器的工作原理和作用，了解各种超声信号处理技术。

5.掌握超声组织的测量方法，重点掌握对超声声速、声阻抗、衰减系数的测量两发，了解超声的B/A非线性参量和散射系数的测量方法。

6.掌握超声成像的基本原理，常见超声设备A、B、M超声的基本结构、原理和临床应用情况；掌握超声的波束处理技术，重点讲解电子聚焦、可变孔径现代超声的波束处理技术；掌握超声的扫描方式，重点掌握不同扫描的特点和应用；了解超声成像的新技术和新方法。

7.掌握多普勒效应发生的基本原理，掌握应用多普勒技术进行频谱多普勒和彩色多普勒成像的工作原理，以及各种成像方式之间的优缺点，了解多普勒诊断仪的技术指标。

8.了解超声诊断仪目前所采用的新技术的工作原理和新技术带来的图象变化或临床应用价值。了解超声诊断仪的使用和维护原则，了解对超声诊断成像系统进行调节时所用的参数。了解超声成像的一般规律，了解不同器官或组织成分的显像特点。

9.一般了解一些常见病的超声图象特点。进一步加深超声诊断仪构造知识，了解常见超声诊断仪的故障表现和维修要点。

（二）基本技能

1.掌握分析问题和解决问题的能力，能够应用基础理论和基本方法指导使用超声诊断仪并使其正常工作，获取最佳图像的操作方法，解释和分析并能维修超声诊断仪出现的典型故障。

2.掌握超声诊断成像新技术，应用所掌握的工科知识，初步拥有开发、设计新型超声诊断仪或改进超声图象的能力和合理构思。

3.了解超声诊断学科发展的最新动向，能够较好地把握超声诊断技术发展的前沿。

（三）基本素质

1.进一步加深与医学有关的超声物理基础理论、超声诊断仪成像原理和仪器结构发面的知识，掌握一般使用和维修超声诊断仪的基本技能，为将来从事医疗卫生事业奠定必要的基础，为医疗技术的现代化服务。

2.培养学生开拓和独立自主的学习方法，广泛阅读和收集相关资料，进一步养成尊重科学、激发探索、勇于创新、勇于实践的良好素质。

3.注重开发学生智力，进一步培养学生利用辨证唯物主义的观点分析问题和解决问题的能力。根据学院的教育方针，要十分重视学生全面发展，培养为生物医学现代化服务的优秀专业人才。

三、学时分配

四、理论教学目标与内容

绪论

目标

1.掌握 超声对组织的生物效应

2.了解 超声技术的国内外现状及趋势，超声波的安全剂量及注意事项

内容

1.重点阐述 超声对生物组织的热效应及空化效应；

2.详细了解 超声波的安全剂量及注意事项。

超声基本知识

目标

1.掌握 超声波的概念。

2.熟悉 一些有关超声波的参数、参量，及其传播特性。

内容

1.重点阐述 （1）超声波的定义、声波频谱范围以及超声波产生的条件；（2）

超声波的特点、分类。

2.详细了解 超声波的基本声参量，传播特性。

超声换能器

目标

1.掌握 超声换能器、压电效应、压电材料的概念。

2.熟悉 （1）单阵元探头、多阵元探头的基本结构；（2）单阵元换能器、多阵元换能器的声场特性。

3.了解 压电参数的定义以及医用换能器的种类

内容

1.重点阐述 （1）超声换能器、压电效应、压电材料、压电参数的概念；（2）医用换能器的种类。

2.详细了解 （1）多阵元探头的三个主要特点及解决方法；（2）聚焦换能器的概念以及聚焦种类，超声多普勒换能器的特点。

3.一般介绍 单阵元换能器、多阵元换能器的声场特性。

超声诊断系统信号信道指标

目标

1.掌握 医学超声诊断仪的主要指标、信道、显示、数字扫描转换器的定义及作用。

2.了解 图象后处理处理技术以及超声显示器。

内容

1.重点阐述 （1）医学超声诊断仪的主要指标：脉冲重复频率PRF、分辨力、帧频；（2）超声成像所需的三种信号及其特点，超声成像系统的构成。

2.详细了解（1）超声的信道（发射、接收处理单元）；重点讲解内部电路的基本结构、原理。（2）超声诊断仪设备中的图象前处理、后处理处理技术；（3）数字扫描转换器DSC的定义及作用。

3.一般介绍 显示器的基本结构与灰阶和彩色显示。

生物组织超声参量的测量

目标

1.掌握 生物组织超声参量的测量。

2.了解 交叉在体测量声速的技术。

内容

1.重点阐述（1）生物超声参量的原理；（2）生物超声测量的方法；

2.详细了解 声速，功率，衰减的测量。

3.一般介绍 驻波法的测量原理。

医学超声成像原理

目标

1.掌握 超声脉冲回声检测成像系统的原理以及各种超声成像模式的工作原理。

2.了解 电子聚焦的概念，电子相控阵扇形扫描技术。

内容

1.重点阐述（1）超声诊断设备按传播方式分类类型及特点；（2）超声脉冲回声检测成像系统的原理；（3）A型、B型、M型超声成像模式的工作原理。

2.详细了解 声束聚焦、电子聚焦的概念、动态变焦、可变孔径、变迹；扫描方式特点，重点讲解电子扫描和相控阵扫描。

3.一般介绍 电子线阵扫描技术，电子相控阵扇形扫描技术，机械扫查技术。

超声多普勒的血流成像

目标

1.掌握 多普勒效应基本原理。

2.熟悉 脉冲频谱、连续频谱多普勒技术，彩色多普勒血流显像基本原理。

3.了解 多普勒诊断的局限性和多普勒系统主要的技术指标。

内容

1.重点阐述 （1）血流动力学特点；（2）多普勒效应基本原理以及医学多普勒信号：运动的脏器、血流。

2.详细了解 D型超声诊断仪基本原理，基本结构。

3.一般介绍 彩色血流成像工作原理以及多普勒系统主要的技术指标。

其他超声成像技术

目标

1.掌握 三维超声、超声组织定征以及能量多普勒、组织多普勒成像。

2.了解 超声诊断仪器的基本使用和维护。

内容

1.重点阐述 （1）其他超声成像技术及新技术；（2）超声显微镜、声学定量等。

2.详细了解 （1）超声诊断仪器的基本使用和维护；（2）超声诊断成像系统的调节使用参数。

3.一般介绍 （1）HP Imaging Point型超声诊断仪的使用操作手册；（2）HP Sonos 1000型相控阵超声成像诊断系统调节说明手册。

医学超声仪器的维修

目标

了解 B超典型故障及排除方法。

内容

一般介绍 SSD-630型B超的维修，SSD-256B超典型故障介绍，ASU-28扇型扫描探头。

五、实验教学目标与内容

《医用超声学》是一门临床实践科学。任课教师可以根据教材和讲授内容，从以下实验项目中选做6个，并可适时安排学生到医院超声科进行见习。使学生熟悉超声诊断仪，掌握仪器的操作使用方法。见习前安排好实验器材并协调好科室工作，有针对性、启发性地提出见习要求及需要思考和解决的问题，启发帮助学生提高观察问题、解决实际问题的能力。

超声波探头声束扩散角的测量

目标

1.学习超声波的产生方法、传播规律和测试原理。

2.了解超声波在检验和探测方面的应用。

内容

B型超声诊断实验仪、双踪示波器、CSK-IB型铝试块、钢板尺、耦合剂等

超声换能器原理及使用方法

目标

1.学习超声换能器的工作原理。

2.巩固超声波相关的基础知识和理论知识。

内容

B型超声诊断实验仪、万用表、钢尺

探头发射、接收模块电路的特性测试

目标

1.学习探头发射/接收模块电路的工作原理。

2.加深对超声波工作原理的理解。

内容

B型超声诊断实验仪、双踪示波器、万用表等

信号放大、滤波电路模块测试与分析

目标

1.分析超声信号放大、滤波电路原理。

2.掌握超声信号处理电路检测与分析方法。

内容

B型超声诊断实验仪、双踪示波器、万用表、函数信号发生器等

数字信号处理模块电路功能分析

目标

1.通过本实验熟悉数字信号处理模块的工作原理。

2.掌握超声波数字信号处理的原理和方法。

内容

B型超声诊断实验仪、双踪示波器、万用表、函数信号发生器等

超声成像复合视频信号的调试及应用

目标

1.熟悉视频信号工作原理及调试方法。

2.通过本实验了解和掌握超声成像实验的原理和方法。

内容

B型超声诊断实验仪、双踪示波器、万用表等

超声波传感器距离测量

目标

1.通过本实验了解和掌握超声波传感器测量的原理和方法。

2.熟悉超声波测距方法。

内容

超声波传感器、并口数据采集仪、示波器、钢尺等

超声实验仪综合调试

目标

通过本实验了解和掌握B型超声实验仪的综合使用和调试方法。

内容

B型超声诊断实验仪、耦合剂等

透射式超声成像实验

目标

1.通过本实验了解投射式超声实验成像的原理。

2.掌握透射式超声成像的测量方法。

内容

超声成像实验仪、水槽、超声换能器等

六、措施和评价

（一）措施

1.教学组织

教研室主任及任课教师根据教学计划、教学对象、使用教材等预先制定教学进度表，认真编写教案并经教研室主任或教学组长审批，合理安排教学的各个环节。

2.教学方法

（1）讲课：讲课必须做好充分准备，课堂上要贯彻“少而精、重启发、重素质教育”的原则，课前对上节课内容进行提纲挟领复习并提问，课后布置好学生下节课的预习内容，根据教材内容，适当分发一些相关补充资料给学员进行学习，或安排学员按要求查阅资料，注重教学方法的多样化。

（2）见习：任课教师根据教材和讲授内容，适时安排学员进行见习。见习前安排好实验器材并协调好科室工作，有针对性、启发性地提出见习要求及需要思考和解决的问题，启发帮助学生提高观察问题、解决实际问题的能力。

（3）新技术讲座：以超声诊断设备发展进程中所采用的新技术为重点，引导学生进入超声医学高速发展的科学殿堂，探讨超声医学新知识、新技术在临床医学应用中的作用，了解其在医学中应用的前景，使学生在以后的工作中学会自我调节，把握科技发展的动向。

（4）辅导：为了提高学生学习及自主吸收和获取知识、信息的能力，在教学进程中要求学生重视自学。课堂上检查提问，在学习方法上给予指导帮助。课后安排相对固定的时间做集体或个别辅导答疑。

（5）考核：本课程教学内容结束后，由教务部门统一安排时间进行考核，考核内容不超过教学大纲，考核方法可多样化，包括笔试、阶段小测验，课后作业和资料查阅整理占一定比例。

（二）评价

1.授课质量评价按“教师教学质量评价表”，由督导组、同行、学生和教研室予以评定。

2.学生成绩评价依据教学大纲和理论课考试权值分配进行期末理论考试；根据教学内容和学生的学习情况布置平时作业，作为平时成绩；期末实验考核以操作为主，结合问卷，并参考平时实验操作和实验报告，进行综合评价。学科满分100分，理论成绩、实验课成绩分别占70％、30％。

编写 王昌

审校 秦鑫