Ultradźwięk

Ultradźwięki to technika diagnostyczna wykorzystująca ultradźwięki, która może być wykorzystywana w „wykonywaniu” prostego USG lub w połączeniu z CT w celu uzyskania obrazów fragmentów ciała (CT-Echotomografia) lub uzyskania informacji i obrazów przepływu krwi ( Echocolordoppler).

Artykuły szczegółowe

Zasada działania

W fizyce ultradźwięki to podłużne, elastyczne fale mechaniczne charakteryzujące się krótkimi długościami fal i wysokimi częstotliwościami.Fale mają typowe właściwości:

• Niosą bez znaczenia
• Omijają przeszkody
• Łączą swoje efekty bez wzajemnego modyfikowania się.

Dźwięk i światło składają się z fal.
Fale charakteryzują się ruchem oscylacyjnym, w którym naprężenie elementu jest przenoszone na sąsiednie elementy, a od nich na inne, aż do rozprzestrzenienia się na cały układ. Ruch ten, wynikający ze „sprzężenia ruchów indywidualnych, jest rodzajem ruchu zbiorowego, ze względu na obecność elastycznych wiązań między elementami układu. Powoduje on propagację zaburzenia, bez transportu materii, w dowolny kierunek w samym systemie. Ten zbiorowy ruch nazywa się falą. Propagacja ultradźwięków odbywa się w materii w postaci ruchu falowego, który generuje naprzemienne pasma kompresji i rozrzedzenia cząsteczek tworzących ośrodek.
Pomyśl tylko, kiedy kamień zostanie wrzucony do stawu, a zrozumiesz pojęcie fali.

Długość fali rozumiana jest jako odległość między dwoma kolejnymi punktami w fazie, tj. mającymi w tej samej chwili identyczną amplitudę i kierunek ruchu. Jej jednostką miary jest metr wraz z jego podwielokrotnościami. Zakres długości fali d " stosowany w ultradźwięk wynosi od 1,5 do 0,1 nanometra (nm, czyli jedna miliardowa część metra).
Częstotliwość jest zdefiniowana jako liczba pełnych oscylacji lub cykli, które cząstki wykonują w jednostce czasu i jest mierzona w hercach (Hz). Zakres częstotliwości używany w ultradźwiękach wynosi od 1 do 10-20 megaherców ( MHz, czyli jeden milionów Hertz) i jest czasami nawet większa niż 20 MHz.Te częstotliwości nie są słyszalne dla ludzkiego ucha.
Fale rozchodzą się z określoną prędkością, która zależy od elastyczności i gęstości ośrodka, przez który przechodzą.Prędkość rozchodzenia się fali jest iloczynem jej częstotliwości i długości fali (vel = freq x długość d "fala).

Aby się rozprzestrzenić, ultradźwięki potrzebują podłoża (na przykład ludzkiego ciała), którego przejściowo zmieniają elastyczne siły kohezji cząstek. W zależności od podłoża, a więc w zależności od jego gęstości i sił kohezji jego cząsteczek, będzie w nim różna prędkość propagacji fali.
Impedancja akustyczna jest definiowana jako wewnętrzny opór materii, którą ma przekroczyć ultradźwięk. Wpływa na ich prędkość propagacji w materii i jest wprost proporcjonalna do gęstości ośrodka pomnożonej przez prędkość propagacji ultradźwięków w samym ośrodku (IA = vel x gęstość). Różne tkanki ludzkiego ciała mają różną impedancję i na tej zasadzie opiera się technika ultradźwiękowa.
Na przykład powietrze i woda mają niską impedancję akustyczną, tłuszcz i mięśnie wątroby mają pośrednią wartość, a kości i stal bardzo wysoką. Co więcej, dzięki tej właściwości tkanek, aparat USG czasami widzi rzeczy, których nie widzi CT (tomografia komputerowa), takie jak stłuszczenie wątroby, czyli nagromadzenie tłuszczu w hepatocytach (komórkach wątroby), krwiaki z stłuczenie (wynaczynienie krwi) i inne rodzaje izolowanych płynów lub zbiorników stałych.

W ultradźwiękach ultradźwięki są generowane dla efekt piezoelektryczny Wysoka częstotliwość. Przez efekt piezoelektryczny rozumiemy posiadaną przez niektóre kryształy kwarcu lub niektóre rodzaje ceramiki właściwość wibrowania z wysoką częstotliwością po podłączeniu do napięcia elektrycznego, a więc po przecięciu przez zmienny prąd elektryczny. Kryształy te znajdują się wewnątrz sondy ultradźwiękowej umieszczonej w kontakcie ze skórą lub tkankami pacjenta, zwanej przetwornikiem, która w ten sposób emituje wiązki ultradźwięków, które przechodzą przez badane ciała i podlegają „wytłumieniu, które ma bezpośredni związek z emisją częstotliwość przetwornika. Dlatego im wyższa częstotliwość ultradźwięków, tym większa ich penetracja w głąb tkanek, przy wyższej rozdzielczości obrazów. Do badania narządów jamy brzusznej zwykle stosuje się częstotliwości robocze od 3 do 5 megaherców, natomiast do oceny tkanek powierzchownych (tarczycy, piersi, moszny) stosuje się częstotliwości wyższe, powyżej 7,5 megaherca, o większej zdolności rozdzielczej. itp.).
Punkty przejścia między tkaninami o różnej impedancji akustycznej nazywane są interfejsami. Ilekroć ultradźwięki spotykają się z interfejsem, wiązka wchodzi częściowo odruch (wróć) i częściowo załamany (tj. wchłaniane przez leżące poniżej tkanki). Odbita wiązka jest również nazywana echem; w fazie powrotnej wraca do przetwornika, gdzie wzbudza kryształ sondy generujący prąd elektryczny. Innymi słowy, efekt piezoelektryczny przekształca ultradźwięki w sygnały elektryczne, które są następnie przetwarzane przez komputer i przekształcane w obraz na wideo w czasie rzeczywistym.
Możliwe jest zatem, analizując charakterystykę odbitej fali ultradźwiękowej, uzyskanie przydatnych informacji do rozróżnienia struktur o różnych gęstościach. Energia odbicia jest wprost proporcjonalna do zmiany impedancji akustycznej między dwiema powierzchniami.W przypadku znacznych zmian, takich jak przejście między powietrzem a skórą, wiązka ultradźwiękowa może ulec całkowitemu odbiciu; w tym celu konieczne jest zastosowanie między sondą a skórą substancji galaretowatych, które mają na celu eliminację powietrza.

Sposoby wykonania

Ultradźwięki można wykonać na trzy różne sposoby:

Tryb A (tryb amplitudy = modulacje amplitudy): jest obecnie zastąpiony przez tryb B. W trybie A każde echo jest przedstawiane jako odchylenie linii bazowej (wyraża ona czas powrotu fali odbitej do systemu odbiorczego, tj. odległość między interfejsem, który spowodował odbicie, a sondą), jako „pik", którego amplituda odpowiada intensywności sygnału, który go wygenerował. Jest to najprostszy sposób przedstawienia sygnału ultradźwiękowego i jest typu jednowymiarowego (tzn. oferuje analizę tylko w jednym wymiarze). Podaje jedynie informacje o charakterze badanej konstrukcji (ciekłej lub stałej). Tryb A jest nadal używany, ale tylko w okulistyce i neurologii.

Tryb TM (tryb ruchu w czasie): w nim dane w trybie A są wzbogacone o dane dynamiczne. Uzyskuje się dwuwymiarowy obraz, w którym każde echo jest reprezentowane przez punkt świetlny. Punkty poruszają się poziomo w stosunku do ruchów konstrukcji. Jeśli interfejsy są nieruchome, jasne punkty również pozostaną nieruchome. jest podobny do trybu A, ale z tą różnicą, że rejestrowany jest również ruch echa. Metoda ta jest nadal stosowana w kardiologii, zwłaszcza do demonstracji kinetyki zastawek.

B-Mode (Brightness Mode lub modulacja jasności): to klasyczny obraz echotomograficzny (tj. wycinka ciała) przedstawiający na monitorze telewizyjnym echa pochodzące z badanych struktur. Obraz konstruowany jest poprzez zamianę fal odbitych na sygnały, których jasność (odcienie szarości) jest proporcjonalna do „natężenia echa”, a relacje przestrzenne między poszczególnymi echami „budują” na ekranie obraz odcinka narządu w trakcie badania Oferuje również obrazy dwuwymiarowe.

Wprowadzenie skali szarości (różne odcienie szarości reprezentujące echa o różnej amplitudzie) dodatkowo poprawiło jakość obrazu ultrasonograficznego. W ten sposób wszystkie struktury ciała są reprezentowane w odcieniach od czerni do bieli. Białe kropki oznaczają obecność „nazywanego obrazu”. hiperechogeniczny (na przykład obliczenia), podczas gdy czarne punkty „obrazu hipoechogeniczny (na przykład płyny).

Zgodnie z techniką skanowania, USG w trybie B może być statyczne (lub ręczne) lub dynamiczne (w czasie rzeczywistym).W czasie rzeczywistym obraz jest stale rekonstruowany (co najmniej 16 pełnych skanów na sekundę) w dynamice fazowej, zapewniając ciągła reprezentacja w czasie rzeczywistym.

KONTYNUUJ: Zastosowania „ultradźwięków”