US_Basis
.pdf
Что такое спектр звуковых волн?
Вибрационный |
Сонар |
Медицина |
анализ |
|
Дефектоскопия |
инфразвук |
слышимый звук |
|
ультразвук |
|
|
|
|
|
|
0 Гц |
20 |
20 000 |
100 000 |
1 000 000 |
20 000 000 000 |
11
Как рождается ультразвуковая картинка?
Пьезоэлектрические кристаллы внутри датчика излучают ультразвук импульсами импульсы (прерывистые серии волн давления), и каждый импульс обычно состоит из 2 или 3 звуковых циклов той же частоте.
Импульс проходит сквозь тело пациента, отражаясь от поверхности тканей с различной плотностью. Преобразователь ожидает приема возвращающихся волн (т.е. эхо) после каждой импульсной волны
Отраженный ультразвук (эхо) возвращается к датчику, где трансформируется в электрический сигнал (пьезоэлектрический эффект (Пьер Кюри, 1880)).
Этот сигнал обрабатывается процессором и на экран выводится готовое изображение.
12
Распространение звуковой волны
Распространение ультразвука зависит от плотности , структуры , однородности , вязкости и сжимаемости тканей .
Скорость
Кость |
Ткань |
Воздух |
4080 м/с |
1540 м/с |
330 м/с |
Чем ближе молекулы вещества (выше плотность), тем лучше вещество проводит звук.
13
Распространение звуковой волны
(изменение акустического сопротивления с тканями организма)
Если плотность, структура и температура одинаковы по всей среде, то такая среда называется гомогенной. В гомогенной среде волны распространяются линейно. Различные среды обладают различными свойствами. Интегративным отражением этих свойств является акустический импеданс ткани . Акустический импеданс равен произведению плотности среды на скорость распространения в ней звука и характеризует степень сопротивления среды распространению звуковой волны.
Body
Tissue
Air
Lung
Fat
Liver
Blood
Kidney
Muscle
Bone
Acoustic
Impedance
(106 Rayls)
0.0004
0.18
1.34
1.65
1.65
1.63
1.71
7.8
14
•Разные ткани: миокард, перикард, кровь, створки клапанов и т. д. - имеют разную плотность. Даже при незначительном различии плотностей между средами возникает эффект «раздела фаз».
Ультразвуковая волна, достигшая границы двух сред, может отразиться от границы или пройти через нее.
Чем выше разница в акустических импедансах соседних сред, тем выше отражающая способность их границы:
Среды |
Отношение амплитуд |
Отраженная энергия (%) |
|
давления |
|
|
|
|
Жир - мышцы |
0,10 |
1,08 |
|
|
|
Мышцы - кровь |
0,03 |
0,07 |
|
|
|
Кость - жир |
0,69 |
48,91 |
|
|
|
Мягкие ткани - вода |
0,05 |
0,23 |
|
|
|
Мягкие ткани - воздух |
0,9995 |
99,90 |
|
|
|
15
Отражение звука
• Сплошные объекты (диафрагма)
-отражение «единым фронтом» - выше процент вернувшейся УЗ-энергии - лучше изображение.
-если поверхность перпендикулярна оси УЗ-луча – качество изображения возрастет.
•Корпускулярные объекты (рассеяние также происходит, когда длина волны ультразвуковых волн больше, чем размеры отражающей структуру (например, эритроциты))
Сплошное эхо |
Сильнее |
|
Корпускулярное эхо
Слабее
16
Частота излучения
•Герц (Гц, Hz) – единица измерения частоты, соответствует одному циклу в секунду.
•Мегагерц (МГц, MHz) – один миллион колебаний в секунду.
•Увеличивая частоту УЗ излучения:
-Увеличиваем разрешение (осевое и периферическое)
-Уменьшаем глубину проникновения
Высокочастотные датчики используются для качественной визуализации поверхностных структур, когда глубина проникновения луча – не главное.
17
Частота датчика и разрешение
Частота |
Осевое разрешение |
|
|
5 МГц |
0,6 мм |
|
|
7,5 МГц |
0,4 мм |
|
|
12 МГц |
0,25 мм |
|
|
20 МГц |
0,15 мм |
|
|
30 МГц |
0,1 мм |
|
|
•Низкочастотные датчики (3-5 МГц) – сканировать глубокие органы (печень, желчный пузырь, почки).
•Высокочастотные датчики (10-15 МГц) – позволяют сканировать поверхностные структуры, например, плечевое сплетение. Но глубина ограничена 3-4 -6 см.
•Среднечастотные датчики (4-7МГц) – более глубокие структуры, например, плечевое сплетение в подключичной области или седалищный нерв у взрослых.
18
7,6 МГц
22 МГц
19
Как появляется картинка на экране? Эхогенность ткани
•Изоэхогенный – та же эхогенность, что и у окружающих тканей.
•Гипоэхогенный – разность акустических импендансов ниже,
чем у окружающих тканей. Отображается серым цветом.
•Гиперэхогенные – эхогенность выше, чем у окружающих тканей, получается при высокой разности акустического импеданса. Диафрагма, желчные камни, кости
– отображаются светлыми тонами.
•Анэхогенные – полное отсутствие эхо-сигнала, отображается черным. кровь, жидкость внутри мочевого и желчного пузырей.
20