Ultrazvuk

Ultrazvuk je diagnostická technika, ktorá používa ultrazvuk. Ten sa môže použiť na „vykonanie“ jednoduchého ultrazvuku alebo v kombinácii s CT na získanie snímok častí tela (CT-echotomografia) alebo na získanie informácií a snímok krvného toku ( Echocolordoppler).

Hĺbkové články

Princíp činnosti

Vo fyzike sú ultrazvuky pozdĺžne elastické mechanické vlny charakterizované krátkymi vlnovými dĺžkami a vysokými frekvenciami. Vlny majú typické vlastnosti:

• Nosia bez ohľadu na to
• Obchádzajú prekážky
• Kombinujú svoje efekty bez toho, aby sa navzájom modifikovali.

Zvuk a svetlo sa skladajú z vĺn.
Vlny sú charakterizované oscilačným pohybom, pri ktorom sa napätie prvku prenáša na susedné prvky a z nich na ostatné, až kým sa nerozšíri do celého systému. Tento pohyb, ktorý je dôsledkom „spojenia jednotlivých pohybov, je typom kolektívneho pohybu v dôsledku prítomnosti elastických väzieb medzi komponentmi systému. Dáva podnet k šíreniu poruchy, bez akéhokoľvek transportu hmoty, v akýkoľvek spoločný pohyb v systéme. Tento kolektívny pohyb sa nazýva vlna. Šírenie ultrazvuku prebieha v hmote vo forme vlnového pohybu, ktorý generuje striedavé pásy kompresie a zriedenia molekúl tvoriacich médium.
Len si spomeňte, kedy je do rybníka hodený kameň a porozumiete pojmu vlna.

Vlnová dĺžka sa chápe ako vzdialenosť medzi dvoma po sebe nasledujúcimi bodmi vo fáze, tj. Majúcimi v rovnakom okamihu rovnakú amplitúdu a smer pohybu. Jeho mernou jednotkou je meter vrátane jeho čiastkových násobkov. Rozsah dĺžok vlny d “použitý v ultrazvuk je medzi 1,5 a 0,1 nanometrov (nm, tj. jedna miliardtina metra).
Frekvencia je definovaná ako počet úplných oscilácií alebo cyklov, ktoré častice vytvoria za jednotku času, a meria sa v hertzoch (Hz). Frekvenčný rozsah používaný v ultrazvuku je medzi 1 a 10 až 20 megahertzmi (MHz, tj. miliónov Hz) a niekedy je dokonca vyšší ako 20 MHz. Tieto frekvencie nie sú pre ľudské ucho počuteľné.
Vlny sa šíria určitou rýchlosťou, ktorá závisí od pružnosti a hustoty média, ktorým prechádzajú. Rýchlosť šírenia vlny je daná súčinom jej frekvencie s jej vlnovou dĺžkou (vel = freq x dĺžka d “vlna).

Na šírenie ultrazvukov je potrebný substrát (napríklad ľudské telo), z ktorého prechodne menia elastické sily súdržnosti častíc. V závislosti od substrátu, teda v závislosti od jeho hustoty a kohéznych síl jeho molekúl, bude v ňom rôzna rýchlosť šírenia vlny.
Akustická impedancia je definovaná ako vnútorný odpor hmoty, ktorý má byť prekročený ultrazvukom. Ovplyvňuje ich rýchlosť šírenia v hmote a je priamo úmerná hustote média vynásobenej rýchlosťou šírenia ultrazvukov v samotnom médiu (IA = vel x density). Rôzne tkanivá ľudského tela majú rôznu impedanciu, a na tomto princípe je založená ultrazvuková technika.
Napríklad vzduch a voda majú nízku akustickú impedanciu, pečeňový tuk a svaly majú stredné a kosti a oceľ veľmi vysoké. Navyše, vďaka tejto vlastnosti tkanív môže ultrazvukový prístroj niekedy vidieť veci, ktoré CT (počítačová tomografia) nevidí, ako napríklad stukovatenie pečene, tj nahromadenie tuku v hepatocytoch (pečeňových bunkách), hematómoch z kontúzia (extravazácia krvi) a iné typy izolovaných tekutých alebo tuhých zbierok.

V ultrazvuku sú ultrazvuky generované pre piezoelektrický efekt vysoká frekvencia. Pod piezoelektrickým efektom rozumieme vlastnosť niektorých kremenných kryštálov alebo niektorých typov keramiky vibrujúcich pri vysokej frekvencii, ak sú pripojené k elektrickému napätiu, teda ak sú krížené striedavým elektrickým prúdom. Tieto kryštály sú obsiahnuté vo vnútri ultrazvukovej sondy umiestnenej v kontakte s pokožkou alebo tkanivami subjektu, ktorá sa nazýva prevodník, ktorý teda vysiela lúče ultrazvuku, ktoré prechádzajú cez vyšetrované telá a podrobia sa „útlmu, ktorý je v priamom vzťahu s emisiou frekvencia meniča. Preto čím vyššia je frekvencia ultrazvukov, tým väčšia je ich penetrácia do tkanív s vyšším rozlíšením obrazov. Na štúdium brušných orgánov sa zvyčajne používajú pracovné frekvencie od 3 do 5 megahertzov, zatiaľ čo vyššie frekvencie vyššie ako 7,5 megahertzov s väčšou rozlišovacou schopnosťou sa používajú na hodnotenie povrchových tkanív (štítna žľaza, prsník, miešok, atď.).
Body prechodu medzi tkaninami s rôznou akustickou impedanciou sa nazývajú rozhrania. Kedykoľvek sa ultrazvuk stretne s rozhraním, lúč príde čiastočne reflex (vráťte sa) a čiastočne lomený (t.j. absorbované podkladovými tkanivami). Odrazený lúč sa nazýva aj ozvena; vo fáze návratu sa vráti späť k meniču, kde excituje kryštál sondy generujúci elektrický prúd. Inými slovami, piezoelektrický efekt transformuje ultrazvuk na elektrické signály, ktoré sú potom spracované počítačom a v reálnom čase transformované na obraz na videu.
Preto je možné analýzou charakteristík odrazenej ultrazvukovej vlny získať užitočné informácie na rozlíšenie štruktúr s rôznou hustotou. Energia odrazu je priamo úmerná zmenám akustickej impedancie medzi dvoma povrchmi. V prípade významných odchýlok, ako je prechod medzi vzduchom a pokožkou, môže ultrazvukový lúč prejsť úplným odrazom; Na to je potrebné použiť medzi sondou a pokožkou želatínové látky, ktorých účelom je odstránenie vzduchu.

Spôsoby vykonania

Ultrazvuk sa môže vykonávať tromi rôznymi spôsobmi:

Režim A (režim amplitúdy = amplitúdové modulácie): v súčasnosti je nahradený režimom B. V režime A je každá ozvena prezentovaná ako výchylka základnej čiary (ktorá vyjadruje čas potrebný na návrat odrazenej vlny do prijímacieho systému, tj vzdialenosť medzi rozhraním, ktoré spôsobilo odraz a sondou), ako „vrchol“, ktorého amplitúda zodpovedá intenzite signálu, ktorý ho generoval. Je to najjednoduchší spôsob, ako reprezentovať ultrazvukový signál, a je jednorozmerného typu (tj. ponúka analýzu iba v jednej dimenzii). Poskytuje informácie iba o povahe skúmanej štruktúry (kvapalnej alebo tuhej). Režim A sa stále používa, ale iba v oftalmológii a neurológii.

Režim TM (režim Time Motion): v ňom sú údaje v režime A obohatené o dynamické údaje. Získa sa dvojrozmerný obraz, v ktorom je každá ozvena reprezentovaná svetelným bodom. Body sa pohybujú horizontálne vo vzťahu k pohybom štruktúr. Ak sú rozhrania stacionárne, svetlé body zostanú tiež nehybné. je podobný režimu A-Mode, ale s tým rozdielom, že je zaznamenaný aj pohyb ozveny. Táto metóda sa stále používa v kardiológii, najmä na ukážky kinetiky ventilov.

B-Mode (Brightness Mode alebo modulácia jasu): je to klasický echo-tomografický obraz (tj. Časť tela) reprezentácie ozvien pochádzajúcich zo skúmaných štruktúr na televíznom monitore. Obraz je konštruovaný prevodom odrazených vĺn na signály, ktorých jas (odtiene šedej) sú úmerné „intenzite ozveny“; priestorové vzťahy medzi rôznymi ozvenami „vytvárajú“ na plátne obraz časti orgánu pod skúmaním Ponúka tiež dvojrozmerné obrázky.

Zavádzanie odtieňov šedej (rôzne odtiene šedej, ktoré predstavujú ozveny rôznej amplitúdy) ešte viac zlepšilo kvalitu ultrazvukového obrazu. Všetky telesné štruktúry sú teda reprezentované tónmi od čiernej po bielu. Biele bodky znamenajú prítomnosť „nazývaného obrazu“. hyperechoický (napríklad výpočet), zatiaľ čo čierne body „obrázku“ hypoechoický (napríklad kvapaliny).

Podľa skenovacej techniky môže byť ultrazvuk v režime B statický (alebo manuálny) alebo dynamický (v reálnom čase). Pri ultrazvukoch v reálnom čase je obraz neustále rekonštruovaný (najmenej 16 kompletných skenov za sekundu) vo fázovej dynamike, pričom poskytuje nepretržité zobrazenie v reálnom čase.

POKRAČOVAŤ: Aplikácie „ultrazvuku“