Fizikalne osnove ultrazvoka
Listen and you’ll see! Bowers&Wilkins MT, 2014 MT, 2014 MT, 2014 MT, 2014 MT, 2014 Zvok • Mehanično longitudinalno valovanje, ki se širi po medijih. MT, 2014 • Zgostitve in razredčitve (večja tlak in gostota, manjša tlak in gostota). MT, 2014 Zgostitev Razredčitev Širjenje zvoka Ciklus Valovna dolžina - λ MT, 2013 Valovna enačba • frekvenca (f) – število ciklusov v eni sekundi, • valovna dolžina (λ) – dolžina enega ciklusa v prostoru, • hitrost širjenja (c) je produkt frekvence in valovne dolžine: c(m/s) = λ(m) x f(s-1) MT, 2014 Ultrazvok • Zvok s frekvenco > 20 kHz (↑frekvenca:↓valovna dolžina). • Lahko ga usmerimo v snop. MT, 2014 Širjenje zvoka • hitrost zvoka je odvisna od medija; • med širjenjem zvoka po mediju prihaja do interakcij; • interakcije so odvisne od tipa medija: – homogeni mediji (zrak, voda), – heterogeni mediji (tkiva); • lastnosti medija določa akustična impedanca. MT, 2014 Hitrost zvoka • ↑hitrost : ↓gostota, ↑togost , ↑temperatura; • plini < tekočine < trdne snovi. kost kri maščoba ledvica jetra mehka tkiva zrak (pljuča) 4080 m/s 1570 m/s 1450 m/s 1560 m/s 1550 m/s 1540 m/s 330 m/s MT, 2014 Akustična impedanca • določa: – absorpcijo zvoka, – odboje zvoka na stikih medijev. • Akustična impedanca (rayl) = gostota medija (kg/m3) x hitrost zvoka v mediju (m/s). • ↑impedanca: ↑gostota, ↑togost. MT, 2014 Akustična impedanca kost kri maščoba ledvica jetra mehka tkiva zrak Hitrost (m/s) 4080 1570 1450 1560 1550 1540 330 Impedanca (rayl) 7,8 1,61 1,38 1,62 1,65 1,63 0,0004 MT, 2014 Homogeni medij • atenuacija Heterogeni medij • • • • atenuacija, odboj in lom, razpršitev, nastajanje harmoničnih frekvenc. MT, 2014 Atenuacija • • • • jakost zvoka se z globino zmanjšuje; energija se pretvarja v notranjo energijo. ↑atenuacija: heterogeni mediji ↑atenuacija: ↑frekvenca MT, 2014 Odboj • na ravnem stiku dveh medijev z različnima impedancama; • ↑razlika v impedanci: ↑odboj; • stik zrak|tkivo – popolni odboj; • smer odboja odvisna od vpadnega kota. MT, 2014 Razpršitev • • • • na neravnem stiku dveh medijev, na majhnih stikih (> λ/4), v heterogenih medijih (tkiva, kri). “Odboj” v vse smeri, ni odvisen od vpadnega kota - “backscatter”, • jakost manjša kot pri odboju, • ↑frekvenca: ↑”backscatter”. MT, 2014 Lom • Ob nepopolnem odboju se zvok širi dalje; • prihaja do loma na stiku medijev; • lomni kot odvisen od hitrosti zvoka v obeh medijih. MT, 2014 Harmonične frekvence – nelinearno širjenje valovanja, – stisljivost medija s spreminjanjem hitrosti širjenja (stisnjen medij: ↑tog: ↑hitrost), – spreminjanje oblike vala in nastanek harmoničnih frekvenc (=mnogokratniki osnovne frekvence). MT, 2014 MT, 2014 Harmonične frekvence • Nastajajo v tkivih ob širjenju izvornega vala → jakost narašča z globino. MT, 2014 Objekt v gibanju • Sprememba frekvence zaradi gibanja. • Dopplerjev premik – razlika med oddano in prejeto frekvenco. MT, 2014 Doplerjev efekt • Kot UZ snopa glede na smer gibanja. • fD = fe – f0 = (2f0 x v x cos Ф)/c • v (cm/s) = 77 x fD (kHz)/f0 (MHz) x cos Ф MT, 2014 Pot v tkivih Koža Širjenje Odboj MT, 2014 Pot v tkivih Lom Koža Mišice Pljuča Širjenje Odboj Razpršitev Harmonično valovanje MT, 2014 Pot v tkivih Lom Lom Koža Mišice Lom Srce Kri Širjenje Odboj Razpršitev Harmonično valovanje MT, 2014 Biološki učinki UZ • • • • • • Odvisni od jakosti UZ. Intenziteta: energija v času na površino. J/s*m2 = W/m2. Prostorski/časovni povpreček/maksimum, S A T P , SATA, SPTA; Različni načini! pace verage emporal eak (2D < pulzni doppler < kontinuirani doppler) MT, 2014 Biološki učinki UZ • Segrevanje: – absorpcija v tkivih (pretvorba energije), – ↑frekvenca → ↑temperatura, – TEE, kosti pri fetalnem UZ. • Kavitacija: – tkiva preveč viskozna, – mehurčki kontrastov (oscilacija, kolaps). MT, 2014 MT, 2014
© Copyright 2024