剪切波弹性成像基础普及系列之一
剪切波（ShearWave）的前世今生
剪切波最
近大热，到底什么是剪切波？今天就来说说剪切波的前世
今生。
声波（Sou
dWave或AcousticWave）是
一种机械波，由物体（声源）产生振动，引起构成介质的
质点在空间的机械运动。人耳可以听到的声波的频率一般
在20Hz至20000Hz之间。
对于超声医生来说最
熟悉的一种声波应该是超声波，其频率超过了人耳可听范
围（高于20000Hz），可以用于组织结构成像。
但
其实超声波只是机械波的一种，是一种纵波，在介质中超
声波的质点位移方向同波的传播方向是平行的（图1左）。
而另一种波，横波，在弹性介质中的质点位移方向与波的
传播方向垂直（图1右），剪切波就是横波的一种。
给两个图对比一下就看明白了。图1超声波（纵波）与剪
切波（横波）传播简易图
由于剪切波独特的物理特性，它的传播速度与介
质的硬度或者说是弹性直接相关，因此剪切波最初被工程
学科用来评价土层的性质以及土层弹性模量的计算。
剪切波理论最早由法国朗之万研究所（I
stitueLa
gevi
）
的MathiasFi
k教授（2005年诺贝尔物理学奖提名者）提
出：E（kPa）＝3rc2
这个公式中E是杨氏模
f量，国际单位是kPa（千帕），用来表示传播介质的软硬也
就是弹性；r是组织的密度；而c表示的就是剪切波速度。
从上面的公式里很容易看出，在弹性介质里，剪切波传播
的越快，对应介质杨氏模量（硬度）越高；剪切波传播的
越慢，对应介质杨氏模量越低。
随着现代医学的
不断发展，近几年剪切波的物理特性被医学工程学家重新
挖掘并应用在了医学影像领域利用剪切波去定量显示
人体软组织的硬度。
这种新型的超声检测技术仅
需要超声探头的辅助，完全不需要使用者进行外力加压，
对组织弹性进行客观、定量评估。这样就避免了以往传统
外压式超声弹性成像受主观经验影响、缺乏客观定量指
标、应用范围仅在浅表组织等局限性。
体内剪切
波的出现可以有很多种不同的方式。例如，跳动的心脏就
是产生剪切波的天然振源，不过它的振动仅限于临近的局
部组织。图2心脏搏动
而来源于体外的振动器，如动态核磁共振弹性
图，因为需要两个设备同时操纵，对于超声环境来说又不
够理想。图3MRI的动态型弹性成像技术。频率50Hz下
所产生的位移相位（左下）、弹性图（右下）。
剪切波技术利用超声声束产生的声辐射力对组织进行扰
动，这种压力或称“声学气流”能够沿着它的传播方向对组织
产生推力，弹性介质如人体组织由于其自r