Načelo ultrazvoka

Ko gre za vzdrževanje, popravilo ali delo na ultrazvočni opremi, je treba najprej razumeti fizične osnove procesov, s katerimi se bomo morali spopasti. Seveda, tako kot v vsakem primeru, obstaja toliko odtenkov in razlik, vendar vam predlagamo, da najprej preučite bistvo procesa. V tem članku se bomo dotaknili naslednjih vprašanj:

1. Kaj je ultrazvok, kakšne so njegove značilnosti in parametri
2. Oblikovanje ultrazvoka v sodobni tehnologiji na osnovi piezokeramike
3. Principi ultrazvoka: veriga pretvorbe električne energije v ultrazvočno energijo in obratno.
4. Osnove oblikovanja slik na zaslonu ultrazvočnega stroja.

Bodite prepričani, da gledate naš video o tem, kako deluje ultrazvok

Naša glavna naloga je razumeti, kaj je ultrazvok in kakšne so njegove lastnosti pri sodobnih medicinskih raziskavah.

O zvoku.

Vemo, da se frekvence od 16 Hz do 18 000 Hz, ki jih človeški slušni pripomoček lahko zazna, običajno imenujejo zvok. Obstaja pa tudi veliko zvokov na svetu, ki jih ne moremo slišati, saj so pod ali nad razponom frekvenc, ki so nam na voljo: to so infra in ultra zvok.

Zvok ima valovno naravo, kar pomeni, da so vsi zvoki, ki obstajajo v našem vesolju, valovi, kot v drugih primerih tudi mnogi drugi naravni pojavi.

Z fizičnega vidika je val ekscitacija medija, ki se širi s prenosom energije, vendar brez prenosa snovi. Z drugimi besedami, valovi so prostorska izmenjava maksimumov in minimumov katere koli fizikalne količine, na primer gostota snovi ali njene temperature.

Valovne parametre (vključno z zvokom) je mogoče opredeliti po dolžini, frekvenci, amplitudi in obdobju nihanja.

Podrobneje preberite parametre valov:

Maksimumi in minimumi fizikalne količine lahko pogojno predstavimo kot grebene in korita vala.

Valovna dolžina je razdalja med temi grebeni ali med vdolbinami. Torej, kolikor so grebeni drug drugemu bližje - čim krajša je valovna dolžina in višja je njena frekvenca, bolj oddaljena drug od drugega - višja je valovna dolžina in obratno - nižja je njena frekvenca.

Drug pomemben parameter je amplituda nihanja ali stopnja odstopanja fizikalne količine od njene povprečne vrednosti.

Vsi ti parametri so med seboj povezani (za vsako razmerje obstaja natančen matematični opis v obliki formul, vendar jih tukaj ne bomo dali, saj je naša naloga razumeti osnovno načelo in ga lahko vedno opišemo s fizičnega vidika). Vsaka od značilnosti je pomembna, vendar pogosteje morate slišati o frekvenci ultrazvoka.

Ali vaš ultrazvočni stroj zagotavlja slabo kakovost slikanja? Pustite zahtevo za inženirski klic neposredno na spletnem mestu in on bo izvedel brezplačno diagnozo in konfiguriral vaš ultrazvočni skener

High Frequency Sound: Kako povzročiti več tisoč vibracij na sekundo

Obstaja več načinov pridobivanja ultrazvoka, najpogosteje pa tehnika uporablja kristale piezoelektričnih elementov in piezoelektrični učinek, ki temelji na njihovi uporabi: narava piezoelektrikov omogoča ustvarjanje visokofrekvenčnega zvoka pod vplivom napetosti, višja je napetostna frekvenca, hitreje (bolj pogosto) kristal začne vibrirati, razburljiv je (bolj pogosto) kristal. visokofrekvenčna nihanja v okolju.

Ko je na področju visokofrekvenčnih zvočnih vibracij, piezokristal, nasprotno, začne proizvajati elektriko. Z vključitvijo takšnega kristala v električni tokokrog in na določen način obdelavo signalov, ki jih prejmemo od njega, lahko na zaslonu ultrazvočnega aparata oblikujemo sliko.

Da bi ta proces postal mogoč, pa je potrebno imeti drago in zapleteno organizirano opremo.

Kljub številnim in celo stotinam medsebojno povezanih komponent ultrazvočnega skenerja lahko skener razdelimo na več glavnih blokov, ki sodelujejo pri pretvorbi in prenosu različnih vrst energije.

Vse se začne z virom energije, ki lahko vzdržuje visoko napetost vnaprej določenih vrednosti. Potem se skozi veliko pomožnih enot in pod stalnim nadzorom posebne programske opreme signal prenaša na senzor, katerega glavni element je piezokristalna glava. Pretvori električno energijo v ultrazvočno energijo.

Z akustično lečo iz posebnih materialov in ujemajočim se gelom vstopa ultrazvočni val v telo pacienta.

Kot katerikoli val, se ultrazvok odbija od površine, ki se nahaja na njeni poti.

Nato val prehaja v obratno pot skozi različna tkiva človeškega telesa, akustični gel in leča padejo na piezokristalno mrežico senzorja, ki pretvarja energijo akustičnega vala v električno energijo.

S sprejemanjem in pravilno interpretacijo signalov senzorja lahko simuliramo predmete, ki so na različnih globinah in so nedostopni za človeško oko.

Načelo gradnje podobe na osnovi podatkov ultrazvoka

Preučite, kako nam informacije, ki jih dobimo, pomagajo pri gradnji slike na ultrazvočnem skenerju. Osnova tega načela je drugačna akustična impedanca ali odpornost plinastih, tekočih in trdnih medijev.

Z drugimi besedami, kosti, mehka tkiva in tekočine našega telesa prenašajo in odražajo ultrazvok v različnem obsegu, delno ga absorbirajo in razpršijo.

Pravzaprav je celoten raziskovalni proces mogoče razdeliti na mikroperiodi in le majhen del vsakega obdobja oddaja senzor. Preostali čas se porabi za čakanje na odgovor. Istočasno se čas med prenosom in sprejemom signala prenese neposredno na razdaljo od senzorja do »videnega« objekta.

Informacije o razdalji do vsake točke nam pomagajo zgraditi model predmeta, ki ga proučujemo, in se uporablja tudi za meritve, potrebne za ultrazvočno diagnostiko. Podatki so barvno kodirani - zato dobimo sliko, ki jo potrebujemo na ultrazvočnem zaslonu.

Najpogosteje je to črno-bela oblika, saj se verjame, da je sivino naše oči bolj dovzetno in z večjo natančnostjo. vidimo razliko v odčitkih, čeprav v sodobnih napravah uporabljajo barvno reprezentacijo, na primer, da preučijo hitrost pretoka krvi in ​​celo dobro predstavijo podatke. Slednji skupaj z video zaporedjem v Dopplerjevih načinih pomaga natančneje določiti diagnozo in služi kot dodaten vir informacij.

Toda nazaj na konstrukcijo najenostavnejše slike in podrobneje preučimo tri primere:

Primeri najpreprostejših slik bodo preučevani na osnovi B-načina. Vizualizacija kostnega tkiva in drugih trdnih formacij je sestavljena iz svetlih področij (predvsem belih), saj se zvok najbolje odraža na trdnih površinah in se vrne skoraj do popolnega obsega na senzor.

Kot primer lahko jasno vidimo bela območja - kamne v ledvicah bolnika.

Vizualizacija tekočine ali praznih prostorov je prikazana s črnimi območji na sliki, saj brez naletja na ovire zvok prehaja v pacientovo telo in nismo prejeli nobenega odziva.

Mehka tkiva, kot je struktura same ledvice, bodo predstavljena s področji z različnimi stopnjami sive barve. Natančnost diagnoze in zdravje bolnika sta v veliki meri odvisna od kakovosti vizualizacije takih objektov.

Tako smo danes spoznali, kaj je ultrazvok in kako ga uporabljamo v ultrazvočnih skenerjih za preučevanje organov človeškega telesa.

Če je vaš ultrazvočni aparat slabe kakovosti, se obrnite na naš servisni center. Inženirji ERSPlus z veliko izkušnjami in visoko usposobljenostjo so vam vedno pripravljeni pomagati.

Načelo delovanja ultrazvočnega stroja

Ultrazvočni pregled (ultrazvok) je neinvazivni diagnostični postopek, ki uporablja visokofrekvenčne zvočne valove za pridobivanje slik notranjih organov v telesu. Ta članek podaja informacije o tem, kako deluje ultrazvočni aparat.

Izraz "ultrazvok" se nanaša na frekvenco, ki je nad razponom človeškega sluha. Ultrazvok, ki je znan tudi kot diagnostična medicinska sonografija, ni invazivni postopek slikanja, ki vključuje uporabo visokofrekvenčnih zvočnih valov za diagnosticiranje in terapevtske namene. Šteje se, da je varnejši od rentgenskih žarkov in CT, saj ne vključuje uporabe ionizirajočega sevanja.

Ultrazvočni stroj

Ultrazvočni stroj je računalniško integrirano diagnostično orodje, ki je sestavljeno iz oddajnika, procesorja, monitorja, tipkovnice s kontrolnimi gumbi, naprave za shranjevanje in tiskalnika. Njeni sestavni deli skupaj ustvarjajo slike notranjih organov.

Ultrazvočna vizualizacija in povratni piezoelektrični učinek

Piezoelektrični kristali so kristali, ki proizvajajo naboj, ko so izpostavljeni mehanskim obremenitvam. Pretvorba mehanske energije v električno energijo se imenuje piezoelektrični učinek. Kremeni, barijev titanat, svinčev niobat, svinčev cirkonat titanat in drugi so nekateri piezoelektrični materiali. V primeru ultrazvoka se pulzirajoči ultrazvočni valovi ustvarijo z uporabo piezoelektričnih kristalov, ki se postavijo v ročno sondo, imenovano senzor. Ko se električni tok nanaša na piezoelektrični kristal, povzroči mehansko obremenitev. To se imenuje inverzni piezoelektrični učinek. Ta povratni piezoelektrični učinek proizvaja ultrazvočne valove.

Ko se na te kristale nanaša električni tok, se to hitro spremeni. To povzroča, da kristali proizvajajo zvočne valove, ki se širijo navzven. Ko se ti zvočni valovi vrnejo in zadenejo kristale, oddajajo električni tok.

Frekvenca, ki se uporablja za ultrazvok, je v območju 2–15 MHz. Obstaja valna dolžina in frekvenca ultrazvočnih valov. Visokofrekvenčni ultrazvočni valovi imajo kratko valovno dolžino, nizkofrekvenčni ultrazvočni valovi pa imajo veliko valovno dolžino. Visoke frekvence se uporabljajo za pregledovanje organov ali tkiv, ki so blizu površine. Visokofrekvenčni valovi dajejo slike visoke ločljivosti. Čeprav lahko nizki delni valovi prodrejo v globlje strukture, zagotavljajo sliko nizke ločljivosti.

Ultrazvočne komponente

Danes so ultrazvočni stroji vedno na voljo in se pogosto uporabljajo v diagnostične namene. Spoznajmo, kako se ultrazvočni valovi ustvarjajo in oddajajo prek teh strojev.

Centralna procesna enota (CPU)

Procesor vsebuje napajalnik za pretvornik, kot tudi mikroprocesor, ki se nanaša na niz žic, ki povezujejo procesor s preostalim delom računalnika. Njena naloga je pridobivanje podatkov in zagotavljanje rezultatov z obdelavo podatkov v skladu s potjo. Pri ultrazvoku procesor pošlje senzorju električni tok in obdela informacije, ki jih procesor pošlje v 2D ali 3D sliki. Te slike je mogoče videti na monitorju.

Senzor

Pretvornik je del ultrazvočnega pregleda. Izraz "pretvornik" je naprava, ki pretvarja energijo iz ene oblike v drugo. Ta naprava deluje kot oddajnik in sprejemnik. Med ultrazvokom nanesite gel na določen del telesa, da preprečite popačenje zvočnih valov. Sonda se premika naprej in nazaj skozi ta del telesa. Uporaba električnega toka v kristalih v pretvorniku vodi v generacijo ultrazvočnih valov. Odsev ultrazvočnega valovanja se pojavi na meji različnih vrst tkiv. Pretvornik pretvori odmeve mehanske energije ali ultrazvočne valove, ki se odbijajo od ciljnega organa ali tkiva, v električni tok. Procesor nato obdeluje informacije o polju in amplitudi zvoka ter čas, ki ga ultrazvočni valovi porabijo za refleksijo na senzorju, da ustvarijo 2D ali 3D slike notranjih organov.

Druge komponente

Ogram Tehnik Sonogram lahko s tipkovnico doda opombe in meri slike. Senzor za nadzor pulza se lahko uporablja za spreminjanje trajanja in frekvence ultrazvočnih impulzov ali za spreminjanje načina skeniranja.

Data Obdelani podatki iz procesorja se pretvorijo v sliko, ki jo lahko vidite na monitorju.

Data Obdelane podatke in / ali slike lahko shranite na trdi disk skupaj z bolnikovo zdravstveno dokumentacijo.

Ras Ultrazvočni tehnik lahko izbere tudi sliko, ki jo je mogoče natisniti s toplotnim tiskalnikom, priključenim na ultrazvok.

Ultrazvok ima različne diagnoze, vendar je postal nepogrešljiv za analizo fetalnega razvoja. Medtem ko konvencionalni ultrazvok zagotavlja dvodimenzionalno sliko za tridimenzionalno človeško anatomijo, lahko sedaj ustvarite 3D in 4D slike. Medtem ko 3D skeniranje zarodkov poteka v treh dimenzijah, se gibljive tridimenzionalne slike zarodka imenujejo 4D skeniranje. Čeprav stranski učinki niso bili povezani z uporabo ultrazvoka, so bili izraženi pomisleki glede možne povezave med zlorabo ultrazvoka in toplotnimi učinki ultrazvočnih valov. Na primer, če sonda ostane na enem mestu dalj časa, lahko pride do povečanja temperature na tem mestu. Za zmanjšanje teh tveganj je nujno, da ultrazvočni stroj uporablja izkušen tehnik.

Ultrazvok jeter: informativna in neinvazivna diagnostična metoda

Na katerih fizikalnih zakonih se uporablja ultrazvočna metoda, ki temelji na:

1. O pojavu absorpcije in refleksije iz različnih medijev ultrazvočnih valov. Takšni valovi nastanejo zaradi piezoelektričnega učinka.
2. Glavni fizikalni princip delovanja ultrazvočnega aparata je naslednji.
3. Vsak val je določen z nizom fizikalnih značilnosti.
4. Imajo obdobje, fazo, dolžino, frekvenco in hitrost razmnoževanja.

Načelo delovanja

Ste že kdaj pozorni na to, da se čajna žlička, postavljena v kozarec vode, na odsek dveh medijev (voda in zrak), prelomi? To je posledica dejstva, da se svetlobni val, ko se premika iz zraka v vodo, delno odbija, preostali del pa se še naprej širi v vodi, vendar z različnimi parametri (frekvenca, dolžina, itd.).

Od tu je vizualni učinek prekinitve žlice. Pri ultrazvočnem valu se podobna situacija zgodi med prehodom iz enega medija v drugega. Različna okolja živih organizmov imajo različno akustično gostoto (upornost), tj. Absorpcijski koeficient se spreminja. Ultrazvočni val se delno odbije in delno absorbira, ko opravi prehod iz enega medija v drugega.

Vsak medij ima svoj indeks akustične odpornosti, kot tudi:

1. Če je v prvem okolju ta indikator majhen, v drugem pa visok, je razlika velika.
2. Razlika med kazalniki neposredno vpliva na koeficient refleksije.
3. Večja kot je ta razlika, večji je del valov.
4. Posledično bo močnejši odsevani signal. Torej, skoraj največja razlika v akustični odpornosti v zraku in suhi koži, volna.

V tem primeru se bo odrazilo 99,999% ultrazvočnega valovanja. Zato je pred ultrazvokom koža razmazana z gelom, pri katerem je koeficient akustične absorpcije bistveno nižji od kožnega. Tako gel služi kot prehodni medij. Monitor ultrazvočnega stroja zabeleži odsev v obliki temnih in svetlih področij. Večji je odsev, svetlejša je površina. In obratno.

To je osnovno načelo. Vsak organ v telesu živali in ljudi ima svoj koeficient akustične absorpcije. Poleg tega se različna območja znotraj telesa razlikujejo po tem kazalniku. V mnogih letih raziskav so bili za vsak organ identificirani normalni koeficienti akustičnega upora.

Anatomska lokacija trebušne slinavke povzroča neučinkovitost večine tehnik ne-instrumentalnih preiskav za druge organe trebušne votline. Lahko se naučite, kako opraviti ultrazvok trebušne slinavke in kaj mora bolnik narediti pred diagnozo.

Povečana sijaj ali zatemnitev telesa lahko govori o kakršnih koli boleznih. Lahko presodite tudi velikost telesa. Konec koncev, črno-bele cone na monitorju oblikujejo podobo organa v realnem času. Na primer, ljudje, ki imajo težave z alkoholom, so jetra skoraj vedno povečana. Diabetiki imajo razpršene spremembe v strukturi trebušne slinavke.

Koeficient refleksije ni odvisen samo od značilnosti okolja. Odvisno je tudi od kota, pod katerim val vstopa v medij in od frekvence samega vala. Pri pravokotnem vpadnem kotu bo refleksija maksimalna. Poleg povečanja frekvence vala se poveča tudi koeficient refleksije.

Dopplerjev učinek

Povečanje koeficienta odbojnosti je primerno za preučevanje površinskih struktur. To so obloge kože, kite, ščitnica, žile. Posebno mesto v ultrazvočnem Dopplerjevem učinku. Leži v tem, da se pri pregledu predmeta in / ali sprejemniku reflektiranih signalov premika frekvenca reflektiranih ultrazvočnih valov.

Poleg tega je povečanje ali zmanjšanje frekvence odvisno od hitrosti premikanja predmetov, ki so predmet ultrazvočnega nadzora:

• Če se predmet, ki ga proučujemo, premika v smeri senzorja, se frekvenca poveča.
• In če od njega, potem se zmanjša.

Dopplerjev učinek vam omogoča, da preučite in preučite gibljive biološke strukture. Najprej je srce. Dopplerjev učinek omogoča tudi proučevanje gibanja plodu, krčenje maternice in velikih krvnih žil.

Včasih se Dopplerjev učinek uporablja v operacijah lobanje. Zlasti s tistimi, ki so povezane z odpravo učinkov poškodb:

Ultrazvočni stroj vključuje naslednje komponente. To je ultrazvočni generator valov, senzor, elektronsko polnjenje in nadzor. Plus poseben gel. Generator deluje v načinu od 800 do 1200 impulzov na sekundo.

Generacija ultrazvočnih valov temelji na dejstvu, da piezoelementi (ponavadi enokristali) tvorijo na njihovi površini električni naboj pod mehanskim delovanjem. Če se skozi napolnjen kristal vnese izmenični tok, se pojavi mehanska nihanja, ki proizvajajo ultrazvočne valove. Tudi naboj na površini posameznih kristalov se lahko pojavi tudi kot posledica prehoda reflektiranih ultrazvočnih valov.

Vrste ultrazvočnih senzorjev in področje uporabe

To načelo temelji na delovanju senzorja ali pretvornika. Kvarc se uporablja kot enokristali. Veliko manj barijevega titanata. Senzorji v ultrazvočnih strojih so treh vrst:

Pred tem je bila klasifikacija, ki je senzorje razdelila na dve vrsti v skladu z načelom generacije valov. V prvem je bilo izvedeno mehansko, v drugem pa s pomočjo elektronike. V napravah z mehanskimi senzorji se oddajnik valov vedno premika (zvit ali zaniha).

Zaradi tega so se pojavili zvoki in vibracije, resolucija pa je pustila še veliko zaželenega. Zdaj se uporabljajo samo elektronski senzorji, zato je bila ta klasifikacija preklicana. Linearni senzorji. Navzven so najširše in najdaljše. Ker v realnem času podajajo natančno merilo slike preiskovanega organa. Hkrati je za nadzor bioobjekta potrebno, da je senzor natančno nad njim.

Jetra so eden največjih organov trebušne votline, ki opravlja veliko različnih vitalnih funkcij telesa. Lahko se naučite, kako se pripraviti na diagnozo jeter z ultrazvočnim pregledom in kako dešifrirati rezultate.

Senzorji te vrste uporabljajo frekvenco od 5 do 15 MHz. Visoka frekvenca daje visoko ločljivost, vendar je globina prodiranja valov majhna - do 9 cm, takšni pretvorniki pa pregledujejo ščitnico, mlečne žleze, žile, kite. Konveksni senzorji delujejo v frekvenčnem območju od 1,8 do 7,5 MHz. Fizično je senzor manjši. Nizka frekvenca vam omogoča raziskovanje organov, ki se nahajajo v globini 25 cm, srednje frekvenčni instrumenti pa se uporabljajo pri pregledovanju trebušnih organov, trebušnega in urinarnega sistema.

Obstaja samo en trenutek. Slika, prikazana na monitorju, je nekaj centimetrov širša od senzorja. Strokovnjak je dolžan zapomniti to napako. Nazadnje, senzorji za pito so najmanjši. In delo z najnižjimi frekvencami - od 1,5 do 5 MHz. Tu je razlika med prikazano sliko in senzorjem še večja. Običajno se ta oprema uporablja za raziskovanje majhnih območij globokih con. Najpogostejša uporaba je ultrazvok srca.

Ultrazvok v praksi

Ultrazvok se uporablja za pregled vseh človeških in živalskih organov v telesu. Na primer, ultrazvok jeter vam bo omogočil pripravo številnih pomembnih zdravniških poročil na podlagi podatkov, ki bodo pridobljeni v tej študiji. Ti vključujejo vse osnovne parametre:

• velikost;
• konture;
• homogenost strukture;
• razpršene spremembe;
• pretok krvi.

Pri ljudeh, ki zlorabljajo alkohol in maščobna živila, se jetra povečajo v 9 primerih od 10. Konture niso jasne, opazimo difuzne spremembe, moti se homogenost (zaradi mrtvih hepatocitov in maščobnega tkiva). Pri cirozi v jetrih obstajajo obsežna območja s spremenjeno ehogenostjo. Ultrazvok se izvaja v treh načinih.

Načini A in M ​​dajeta enodimenzionalne podobe. Način B je dvodimenzionalna slika v realnem času, ki omogoča vrednotenje morfologije organa. Postopek ultrazvočnega pregleda je 100% varen. Tako svetovna znanstvena skupnost kot domača.

Medicinska združenja po vsem svetu niso identificirala niti enega primera, v katerem bi ultrazvok povzročil telesu vsaj nekaj škode. Zato se ultrazvok aktivno uporablja pri perinatalni diagnozi. S pomočjo ultrazvoka spremlja razvoj ploda. To vam omogoča, da prepoznate različne patologije nosečnosti v zgodnjih fazah.

O tehnični strani ultrazvoka se lahko seznanite tudi s tem videom.

Načelo delovanja ultrazvočnega stroja

Princip ultrazvoka temelji na piezoelektričnem učinku. Vsakokrat, ko ultrazvočni val doseže trdno površino, se absorbira ali odbije iz njega. Ultrazvok lahko zlahka prodre v kožo in tekočino, zaradi česar je njegova uporaba v sodobni medicini tako pogosta.

Kako deluje ultrazvočni skener

Ultrazvočna frekvenca, ki je potrebna za medicinsko slikanje, je v območju 1–20 MHz. Te vibracije so pridobljene z uporabo piezoelektričnih materialov. Ko se električno polje postavi skozi rezine, se razširi ali skrči. Ko se odbije, se signal vrne in povzroči izmenično električno polje, ki povzroči, da kristal vibrira.

Za doseganje piezoelektričnega učinka v ultrazvočnih skenerjih se uporabljajo posebni elementi iz kremena, titanovega cirkana ali barija. Njihova debelina je izbrana tako, da zagotavlja boljšo resonanco. Na meji dveh medijev se zvok prenaša ali odraža, odvisno od tega, kako različna so tkiva, ki imajo skupno mejo. Večja je razlika, močnejši bo signal.

Vrednosti odpornosti so navedene spodaj:

Kot je razvidno iz tabele, je stopnja odpornosti zraka in vode različna, zato da bi dobili bolj kontrastno sliko, je pacientova koža premazana s posebnim gelom, v katerem ne nastajajo zračni mehurčki.

Nastali električni signal se ojača in obdela. Tako se odraža ultrazvok, ki se odbija od ovire. Običajno obstajata dva kristala - ki prenašata in sprejemata, oba sta vgrajena v generator, ki je naprava, ki pretvarja električno energijo.

Slika se prenaša na zaslon naprave v obliki rezin, pobarvanih v obliki 64-barvne črno-bele lestvice. Istočasno so ehopozitivna območja temna, eho-negativna področja pa bela. Med povratno registracijsko sliko se lahko razlikujejo odtenki.

Zaradi majhne razlike v ravni odpornosti imajo tkiva, kot so mišice in maščobe, podobne odpornosti. Zato del žarka med pregledovanjem »preide« v naslednjo plast in le majhen del se odseva. Vendar v praksi to ni problem, ker razlika v razmerju 1-2% omogoča, da dobite jasno sliko.

Prednosti in slabosti ultrazvoka

Ta diagnostična metoda ima veliko pozitivnih vidikov:

• Je neinvazivna, toda ne zahteva kršitve integritete organov in tkiv in vnos opreme v organizem. To daje prednosti ultrazvoka v primerjavi z optično-optično endoskopijo ali strojno laparoskopijo;
• Ultrazvočne tehnike so relativno poceni, hitre in priročne v primerjavi z dragim MRI;
• Ultrazvočni valovi niso škodljivi za telo, kot so rentgenski žarki, zato lahko to vrsto diagnoze dajo nosečnice in otroci. Ultrazvok se lahko izvede neomejeno število krat, ne da bi poškodoval človeško telo;
• Ultrazvočna diagnoza je odlična za vizualizacijo mehkih tkiv, srca, jeter, ledvic in drugih notranjih organov.

• Glavna pomanjkljivost te diagnoze je v tem, da je podoba včasih slabša po kakovosti za definicijo MR, CT in rentgenskih slik, vendar sodobne naprave vse bolj odpravljajo to razliko. Če greste na kliniko, ki ima sodobno opremo, kot je Rainbow, boste pregledani z uporabo najnaprednejših tehnologij;
• Ultrazvočni signal se zelo močno odraža na vmesniku tkiva in plina. To pomeni, da tak pregled ni primeren za preučevanje pljuč;
• Zaradi visoke odpornosti kostnega tkiva ultrazvok ni primeren za diagnozo zlomov, zato je za pregled možganov najprimernejša MRI.

Trenutno je postala Dopplerjeva tehnika razširjena, kar še povečuje zmožnosti ultrazvočne diagnostike. Omogoča proučevanje gibljivih tkiv.

Naši zdravniki ultrazvok

Erhan Karolina Pavlovna - zdravnik ultrazvok, (ultrazvok, zdravnik najvišje kategorije)
Uvarova Elena Anatolievna - zdravnik-porodničar-ginekolog, ultrazvok (ZDA)

Princip ultrazvočnega stroja. Ultrazvočni senzor

Pod ultrazvokom razumemo zvočne valove, katerih frekvenca je zunaj območja frekvenc, ki jih zazna človeško uho.

Odkritje ultrazvoka sega nazaj v opazovanje leta netopirjev. Znanstveniki, ki povezujejo netopirje, so ugotovili, da te živali ne izgubijo orientacije med letom in se lahko izognejo oviram. Toda po tem, ko so tudi pokrili ušesa, je bila orientacija v prostoru v netopirjih razbita in naletela na ovire. To je privedlo do zaključka, da netopirje v temi vodijo zvočni valovi, ki jih človeško uho ne ujame. Ta opažanja so bila opravljena že v XVII. Stoletju, istočasno pa je bil predlagan izraz "ultrazvok". Bat za orientacijo v prostoru oddaja kratke impulze ultrazvočnih valov. Ti impulzi, ki se odbijajo od ovir, se za nekaj časa dojemajo z ušesom netopirja (pojav eha). Živali, ki preidejo od trenutka emisije ultrazvočnega impulza do zaznavanja odbitega signala, določijo razdaljo do predmeta. Poleg tega lahko bat tudi določi smer vrnitve odmevnega signala, lokalizacijo objekta v prostoru. Tako pošilja ultrazvočne valove in nato zaznava odsevano sliko okoliškega prostora.

Načelo ultrazvočne lokacije je podlaga za delovanje številnih tehničnih naprav. Po tako imenovanem principu impulznega odmeva deluje sonar, ki določa položaj plovila glede na jate rib ali morskega dna (echo sounder), kot tudi ultrazvočne diagnostične naprave, ki se uporabljajo v medicini: naprava oddaja ultrazvočne valove, nato zaznava odbite signale in čas, ki je potekel od trenutka sevanja do trenutka zaznavanja odmevnega signala, določa prostorski položaj odsevne strukture.

Kaj so zvočni valovi?

Zvočni valovi so mehanske vibracije, ki se širijo v vesoljskih valovih, ki se pojavijo po tem, ko je kamen vržen v vodo. Širjenje zvočnih valov je v veliki meri odvisno od snovi, v kateri se razmnožujejo. To je mogoče pojasniti z dejstvom, da se zvočni valovi pojavljajo le, ko delci snovi nihajo.

Ker se zvok lahko širi le iz materialnih predmetov, se v vakuumu ne proizvaja noben zvok (pri izpitih se pogosto vpraša vprašanje »zapolnitev«: kako se zvok porazdeli v vakuumu?).

Zvok v okolju se lahko širi tako v vzdolžni kot v prečni smeri. Ultrazvočni valovi v tekočinah in plinih so vzdolžni, saj posamezni delci medija nihajo vzdolž smeri širjenja zvočnega vala. Če je ravnina, v kateri delci medija nihajo, leži pravokotno na smer širjenja valov, kot na primer v primeru morskih valov (nihanja delcev v navpični smeri in širjenje valov v vodoravni smeri), govorimo o prečnih valovih. Tovrstne valove opazimo tudi v trdnih snoveh (npr. V kosteh). V mehkih tkivih se ultrazvok širi predvsem v obliki vzdolžnih valov.

Ko se posamezni delci vzdolžnega vala premaknejo drug proti drugemu, se njihova gostota in posledično tlak v snovi medija na tem mestu povečujeta. Če se delci med seboj odmikajo, se lokalna gostota snovi in ​​tlak v tem mestu zmanjšata. Ultrazvočni valovi tvorijo cono nizkega in visokega tlaka. S prehodom ultrazvočnega valovanja skozi tkivo se ta tlak zelo hitro spremeni v točki medija. Da bi ločili tlak, ki ga tvori ultrazvočni val od konstantnega tlaka medija, se imenuje tudi spremenljiv ali zvočni tlak.

Parametri zvočnega valovanja

Parametri zvočnega vala vključujejo:

Amplituda (A), na primer največji zvočni tlak („višina valov“).

Frekvenca (v), t.j. število nihanj v 1 s. Enota frekvence je Hertz (Hz). V diagnostičnih napravah, ki se uporabljajo v medicini, uporabite frekvenčno območje od 1 do 50 MG c (1 MHz = 106 Hz, običajno v območju 2,5-15 MHz).

Valovna dolžina (λ), tj. razdalja do sosednjega grebena valov (natančneje, najmanjša razdalja med točkami z isto fazo).

Hitrost širjenja ali hitrost zvoka. To je odvisno od medija, v katerem se širjenje zvočnega vala, in od frekvence.

Tlak in temperatura imata pomemben učinek, toda v fiziološkem temperaturnem območju lahko ta učinek zanemarimo. Za vsakodnevno delo je koristno, da se spomnite, da je gostota okolja, večja je hitrost zvoka v njej.

Hitrost zvoka v mehkih tkivih je okoli 1500 m / s in narašča s povečanjem gostote tkiva.

Ta formula je osrednjega pomena za medicinsko ehografijo. Z njegovo pomočjo je mogoče izračunati valovno dolžino λ ultrazvoka, ki omogoča določitev minimalne velikosti anatomskih struktur, ki so še vedno vidne z ultrazvokom. Tiste anatomske strukture, katerih velikost je manjša od dolžine ultrazvočnega valovanja, z ultrazvokom se ne razlikujejo.

Valovna dolžina vam omogoča, da dobite dokaj grobo sliko in ni primerna za ocenjevanje majhnih struktur. Višja kot je frekvenca ultrazvoka, manjša je valovna dolžina in velikost anatomskih struktur, ki jih je še vedno mogoče razločiti.

Možnost podrobnosti se poveča s povečanjem frekvence ultrazvoka. S tem se zmanjša globina prodiranja ultrazvoka v tkivo, tj. njegova prodorna sposobnost se zmanjša. Tako se s povečano frekvenco ultrazvoka zmanjša razpoložljiva globina raziskav tkiva.

Valovna dolžina ultrazvoka, ki se uporablja v ehografiji za preučevanje tkiv, je od 0,1 do 1 mm. Manjših anatomskih struktur ni mogoče identificirati.

Kako dobiti ultrazvok?

Piezoelektrični učinek

Proizvodnja ultrazvoka, ki se uporablja v medicinski diagnostiki, temelji na piezoelektričnem učinku - zmožnosti kristalov in keramike, da se deformirajo pod vplivom uporabljene napetosti. Pod vplivom izmenične napetosti se periodično deformirajo kristali in keramika, tj. pojavijo se mehanske vibracije in tvorijo ultrazvočni valovi. Piezoelektrični učinek je reverzibilen: ultrazvočni valovi povzročajo deformacijo piezoelektričnega kristala, kar spremlja pojav merljive električne napetosti. Tako piezoelektrični materiali služijo kot generatorji ultrazvočnih valov in njihovi sprejemniki.

Ko se pojavi ultrazvočni val, se razmnožuje v povezovalnem mediju. "Povezovanje" pomeni, da je zelo dobra zvočna prevodnost med ultrazvočnim generatorjem in okoljem, v katerem se porazdeli. Za to običajno uporabite standardni ultrazvočni gel.

Da bi olajšali prehod ultrazvočnih valov iz trdne keramike piezoelektričnega elementa v mehko tkivo, je prevlečen s posebnim ultrazvočnim gelom.

Pri čiščenju ultrazvočnega senzorja je treba paziti! Ustrezna plast v večini ultrazvočnih senzorjev se poslabša, če se ponovno obdelajo z alkoholom zaradi "higienskih" razlogov. Zato je pri čiščenju ultrazvočnega senzorja potrebno strogo upoštevati navodila, ki so priložena napravi.

Struktura ultrazvočnega senzorja

Generator ultrazvočnih vibracij je sestavljen iz piezoelektričnega materiala, večinoma keramičnega, na sprednji in zadnji strani katerega so električni kontakti. Na sprednjo stran, ki je obrnjena proti pacientu, se namesti ustrezen sloj, ki je zasnovan za optimalno ultrazvok tkiva. Na hrbtni strani so piezoelektrični kristali prekriti s plastjo, ki močno absorbira ultrazvok, kar preprečuje refleksijo ultrazvočnih valov v različnih smereh in omejuje mobilnost kristala. To nam omogoča, da ultrazvočni senzor oddaja najkrajše možne ultrazvočne impulze. Trajanje pulza je odločilni dejavnik pri aksialni ločljivosti.

Senzor za ultrazvok v b-načinu je praviloma sestavljen iz številnih majhnih, sosednjih keramičnih kristalov, ki so konfigurirani posamezno ali v skupinah.

Ultrazvočni senzor je zelo občutljiv. To je po eni strani pojasnjeno z dejstvom, da v večini primerov vsebuje keramične kristale, ki so zelo krhki, po drugi strani pa dejstvo, da so sestavni deli senzorja nameščeni zelo blizu drug drugega in da se lahko z mehanskim tresenjem ali udarcem premikajo ali razbijejo. Stroški sodobnega ultrazvočnega senzorja so odvisni od vrste opreme in so približno enaki stroškom avtomobila srednjega razreda.

Pred prevozom ultrazvočne naprave varno pritrdite ultrazvočni senzor na napravo in ga bolje odklopite. Senzor se pri padcu enostavno razbije in celo manjše tresenje lahko povzroči resne poškodbe.

V razponu frekvenc, ki se uporabljajo v medicinski diagnostiki, je nemogoče pridobiti ostro usmerjen žarek, podoben laserju, s katerim je mogoče "sondirati" tkiva. Da bi dosegli optimalno prostorsko ločljivost, si je treba prizadevati, da se čim bolj zmanjša premer ultrazvočnega žarka (kot sinonim za ultrazvočni žarek se včasih uporablja izraz »ultrazvočni žarek«), ki v primeru ultrazvočnega polja poudarja, da premer).

Manjši kot je ultrazvočni žarek, boljše so vidne podrobnosti anatomskih struktur z ultrazvokom.

Zato je ultrazvok čim bolj fokusiran na določeno globino (nekoliko globlje od obravnavane strukture), tako da ultrazvočni žarek tvori »pas«. Ultrazvok usmerjajo bodisi s pomočjo "akustičnih leč" bodisi z uporabo pulznih signalov na različne piezokeramične elemente pretvornika z različnimi medsebojnimi premiki v času. Istočasno pa je pri osredotočanju na večjo globino potrebno povečati aktivno površino ali odprtino ultrazvočnega pretvornika.

Ko je senzor usmerjen, so v ultrazvočnem polju tri območja:

Najjasnejša ultrazvočna slika je pridobljena, ko je predmet, ki ga proučujemo, v osrednjem območju ultrazvočnega žarka. Objekt se nahaja v žariščni coni, če ima ultrazvočni žarek najmanjšo širino, kar pomeni, da je njena ločljivost največja.

V bližini ultrazvočnega območja

Bližnja cona je neposredno v bližini ultrazvočnega senzorja. Tu se ultrazvočni valovi, ki jih oddaja površina različnih piezokeramičnih elementov, prekrivajo drug na drugega (z drugimi besedami pride do interference ultrazvočnih valov), zato nastane močno nehomeno polje. Razložimo to z jasnim primerom: če v vodo vržemo nekaj kamenčkov, se krožni valovi, ki se oddaljujejo od vsakega od njih, prekrivajo. V bližini mesta, kjer padejo prodniki, ki ustrezajo bližnji coni, so valovi nepravilni, vendar se na določeni razdalji postopoma približujejo krožnemu. Poskusite vsaj enkrat narediti ta poskus z otroki, ko hodite v bližini vode! Izrazita nehomogenost blizu ultrazvočnega območja tvori mehko sliko. Sam homogen medij v bližnji coni izgleda kot izmenična svetla in temna proga. Zato je skoraj ultrazvočno območje za oceno slike skoraj ali sploh ni primerno. Ta učinek je najbolj izrazit pri konveksnih in sektorskih senzorjih, ki oddajajo divergentni ultrazvočni žarek; Za linearni senzor je heterogenost v bližini območja najmanj izrazita.

Možno je ugotoviti, kako daleč se razširi območje ultrazvoka, če obrnete gumb, boste ojačali signal, hkrati pa boste opazovali ultrazvočno polje, ki meji na senzor. Bližnji ultrazvočni pas lahko prepoznamo po belem listu v bližini senzorja. Poskusite primerjati skoraj cono linearnih in sektorskih senzorjev.

Ker ultrazvočni pas ni primeren za oceno slike objekta, se pri ultrazvočnih preiskavah trudita zmanjšati bližnjo cono in jo uporabiti na različne načine, da ju odstranita iz obravnavanega območja. To lahko storite, na primer, z izbiro optimalnega položaja senzorja ali z elektronskim izravnavanjem neenakosti ultrazvočnega polja. Toda v praksi je to najlažje doseči s pomočjo tako imenovanega pufra, napolnjenega z vodo, ki se nahaja med senzorjem in predmetom študija. To vam omogoča prikaz hrupa bližnje cone od lokacije predmeta, ki ga proučujete. Običajno se kot pufra uporabljajo posebne šobe za posamezne senzorje ali univerzalna gelna blazinica. Namesto vode se trenutno uporabljajo plastične šobe na osnovi silikona.

Z površinsko razporeditvijo preučevanih struktur lahko uporaba pufra bistveno izboljša kakovost ultrazvočne slike.

Območje ostrenja

Za fokusno cono je značilno dejstvo, da je po eni strani premer (širina) ultrazvočnega žarka tukaj najmanjši, po drugi strani pa je zaradi učinka zbiralnega leče intenzivnost ultrazvoka največja. To omogoča visoko ločljivost, tj. sposobnost jasnega razlikovanja med podrobnostmi predmeta. Zato je treba anatomsko formacijo ali predmet, ki ga je treba raziskati, nahajati v območju ostrenja.

Območje daljnega ultrazvoka

V oddaljeni ultrazvočni coni se ultrazvočni žarek razprši. Ker je ultrazvočni snop oslabljen pri prehodu skozi tkivo, se intenzivnost ultrazvoka, zlasti njegova visokofrekvenčna komponenta, zmanjša. Oba procesa negativno vplivata na ločljivost in s tem na kakovost ultrazvočne slike. Zato se v študiji na daljnem ultrazvočnem območju izgubi jasnost predmeta - več, bolj oddaljeno od senzorja.

Ločljivost naprave

Ločljivost optičnega in akustičnega vizualnega raziskovalnega sistema je določena z minimalno razdaljo, na kateri se dva objekta na sliki dojemata kot ločena. Resolucija je pomemben kvalitativni kazalnik, ki označuje učinkovitost metode slikovne raziskave.

V praksi se pogosto spregleda, da je povečanje ločljivosti smiselno le, če se predmet, ki ga proučujemo, bistveno razlikuje po svojih akustičnih lastnostih od okoliških tkiv, t.j. ima dovolj kontrasta. Povečanje ločljivosti brez zadostnega kontrasta ne izboljša diagnostičnih zmožnosti študije. Osno ločljivost (v smeri širjenja ultrazvočnega snopa) leži v območju podvojene vrednosti valovne dolžine. Strogo gledano je trajanje posameznih sevanj impulzov ključnega pomena. To se zgodi nekaj več kot dve zaporedni nihanji. To pomeni, da je treba s senzorjem z delovno frekvenco 3,5 MHz teoretično razumeti strukture tkiv 0,5 mm kot ločene strukture. V praksi se to opazi le pod pogojem, da so strukture dovolj kontrastne.

Bočna (stranska) ločljivost je odvisna od širine ultrazvočnega žarka, pa tudi od ostrine in s tem od globine preiskave. V zvezi s tem se resolucija zelo razlikuje. Najvišjo ločljivost opazimo v žarišču in je približno 4-5 valovnih dolžin. Bočna ločljivost je torej 2-3 krat šibkejša od osne ločljivosti. Tipičen primer je ultrazvok kanala pankreasa. Lumen kanala se lahko jasno vizualizira le, če je pravokoten na smer ultrazvočnega žarka. Deli kanala, ki se nahajajo z leve in desne strani iz drugega kota, niso več vidni, ker je osna ločljivost močnejša od stranske.

Sagitalna ločljivost je odvisna od širine ultrazvočnega žarka v ravnini, ki je pravokotna na ravnino skeniranja, in karakterizira ločljivost v smeri pravokotno na smer širjenja in posledično na debelino sloja slike. Sagitalna ločljivost je običajno slabša od aksialne in stranske. V navodilih, ki so priložena ultrazvočni napravi, je ta parameter redko omenjen. Vendar je treba predpostaviti, da sagitalna resolucija ne more biti boljša od lateralne ločljivosti in da sta ta dva parametra primerljiva le v sagitalni ravnini v žarišču. Pri večini ultrazvočnih senzorjev je sagitalni fokus nastavljen na določeno globino in ni jasno izražen. V praksi se sagitalno fokusiranje ultrazvočnega žarka izvede z uporabo ustreznega sloja v senzorju kot akustične leče. Spremenljiva usmeritev pravokotno na ravnino slike, zato je zmanjšanje debeline tega sloja mogoče doseči le s pomočjo matrice piezoelementov.

V primerih, ko je raziskovalnemu zdravniku naložen podroben opis anatomske strukture, ga je treba raziskati v dveh medsebojno pravokotnih ravninah, če to dopuščajo anatomske značilnosti obravnavanega območja. Istočasno se ločljivost zmanjša od aksialne smeri do lateralne in od bočne do sagitalne.

Vrste ultrazvočnih senzorjev

Glede na lokacijo piezoelektričnih elementov obstajajo tri vrste ultrazvočnih senzorjev:

V linearnih senzorjih se piezoelektrični elementi nahajajo vzdolž ravne črte ločeno ali v skupinah in vzporedno oddajajo ultrazvočne valove v tkivo. Po vsakem prehodu skozi tkanino se pojavi pravokotna slika (za 1 s - približno 20 slik ali več). Prednost linearnih senzorjev je možnost pridobivanja visoke ločljivosti v bližini lokacije senzorja (tj. Relativno visoka kakovost slike v bližnji coni), pomanjkljivost pa je v majhnem polju ultrazvočnega pregleda na veliki globini (to je posledica dejstva, da za razliko od konveksnega in sektorskega) senzorji, ultrazvočni žarki linearnega senzorja ne odstopajo).

Fazni senzor je podoben linearnemu senzorju, vendar je manjši. Sestavljen je iz niza kristalov z ločenimi nastavitvami. Senzorji te vrste ustvarijo sliko sektorskega senzorja na monitorju. Medtem ko je v primeru mehanskega sektorskega senzorja smer ultrazvočnega impulza določena z vrtenjem piezoelektričnega elementa, pri delu s senzorjem s faznim nizom dobimo usmerjen ultrazvočni žarek s časovnim premikom (fazni premik) vseh aktiviranih kristalov. To pomeni, da se posamezni piezoelektrični elementi aktivirajo s časovno zakasnitvijo, zaradi česar se ultrazvočni žarek oddaja v poševni smeri. To vam omogoča, da se ultrazvočni žarek usmeri v skladu z nalogo študije (elektronsko fokusiranje) in hkrati bistveno izboljša ločljivost v želenem delu ultrazvočne slike. Druga prednost je sposobnost dinamičnega fokusiranja prejetega signala. V tem primeru se fokus med sprejemom signala nastavi na optimalno globino, kar bistveno izboljša kakovost slike.

V mehanskem sektorskem senzorju se zaradi mehanskega nihanja senzorskih elementov ultrazvočni valovi oddajajo v različnih smereh, tako da se slika oblikuje v obliki sektorja. Po vsakem prehodu skozi tkanino se tvori slika (10 ali več v 1 s). Prednost sektorskega senzorja je v tem, da vam omogoča veliko široko vidno polje na veliki globini, pomanjkljivost pa je, da je v bližnji coni nemogoče študirati, saj je vidno polje v bližini senzorja preozko.

V konveksnem senzorju so piezoelektrični elementi v loku (ukrivljeni senzor) nameščeni drug ob drugem. Kakovost slike je križišče med sliko, ki jo dobimo z linearnimi in sektorskimi senzorji. Konveksni senzor, kot je linearen, je označen z visoko ločljivostjo v bližnji coni (čeprav ne doseže ločljivosti linearnega senzorja) in hkrati je široko vidno polje v globini tkiva podobno sektorskemu senzorju.

Le z dvodimenzionalno razporeditvijo elementov ultrazvočnega pretvornika v obliki matrike je mogoče ultrazvočni žarek simultano usmeriti v lateralno in sagitalno smer. Ta tako imenovana matrica piezoelementov (ali dvodimenzionalna matrika) dodatno omogoča pridobivanje podatkov o treh dimenzijah, brez katerih je skeniranje količine tkiva pred senzorjem nemogoče. Izdelava matrice piezoelektričnih elementov je težaven proces, ki zahteva uporabo najnovejših tehnologij, zato so nedavno proizvajalci začeli opremljati svoje ultrazvočne naprave s konveksnimi senzorji.

Kako deluje ultrazvočni aparat?

Danes bi rad govoril o strukturi in načelih delovanja sodobnega ultrazvočnega aparata. Ultrazvočna diagnoza je že dolgo uveljavljena v naših življenjih, danes pa je eden od najbolj iskanih postopkov v državnih klinikah in na trgu zdravstvenih storitev kot celote.

V enem od naslednjih prispevkov bom govoril o tem, kako izbrati pravi ultrazvočni aparat za zasebno prakso. Toda pred tem bi rad govoril o tem, kako deluje ultrazvočni aparat in kako deluje.

Naprava

Standardni ultrazvočni aparat (ali ultrazvočni skener) je sestavljen iz naslednjih delov:

• Ultrazvočni senzor - detektor (pretvornik), ki sprejema in oddaja zvočne valove
• Centralna procesna enota (CPU) je računalnik, ki izvaja vse izračune in vsebuje napajalnike.
• Senzor za nadzor impulzov - spremeni amplitudo, frekvenco in trajanje impulzov, ki jih oddaja pretvornik
• Zaslon - prikaže sliko, ki jo ustvari procesor na podlagi podatkov o ultrazvoku.
• Tipkovnica in kurzor - uporabljata za vnos in obdelavo podatkov
• Naprava za shranjevanje diska (trdi disk ali CD / DVD) - se uporablja za shranjevanje prejetih slik
• Tiskalnik - uporablja se za tiskanje slik

Ultrazvočni senzor je glavni del vsakega ultrazvočnega aparata. Ustvarja in zaznava zvočne valove po principu piezoelektričnega učinka, ki so ga odkrili Pierre in Jacques Curie že leta 1880. Senzor senzorja vsebuje enega ali več kristalov kvarca, imenovanih tudi piezoelektrični kristali. Pod vplivom električnega toka ti kristali hitro spremenijo svojo obliko in začnejo vibrirati, kar vodi do nastanka in širjenja navzven od zvočnega vala. Nasprotno, ko zvočni val doseže kristale kvarca, lahko oddajajo električni tok. Tako se isti kristali uporabljajo za sprejemanje in prenašanje zvočnih valov. Senzor ima tudi zvočno vpojno plast, ki filtrira zvočne valove, in akustično lečo, ki vam omogoča, da se osredotočite na želeni val.

Ultrazvočni senzorji se zelo razlikujejo po obliki in velikosti. Oblika senzorja določa njegovo vidno polje, frekvenca oddanih zvočnih valov pa določa globino njihovega prodiranja in ločljivost nastale slike.

Kako vse to deluje?

1. Ultrazvočna naprava s pomočjo ultrazvočnega senzorja prenaša visokofrekvenčne (od 1 do 18 MHz) zvočne impulze v človeško telo.
2. Zvočni valovi se širijo vzdolž objekta in dosežejo meje med tkivi z različnimi akustičnimi impedancami (npr. Med tekočim in mehkim tkivom, mehkim tkivom in kostmi). Hkrati se bo del zvočnih valov odbil nazaj do pretvornika, drugi del pa se bo nadaljeval v novem okolju. Senzor zaznava odbite valove.
3. Podatki iz ultrazvočnega senzorja se prenesejo v osrednji procesor, ki je "možgane" naprave in služi za obdelavo prejetih podatkov, oblikuje sliko in jo odda v monitor. Procesor izračuna razdaljo od senzorja do tkiva ali organa z uporabo znane hitrosti zvoka v tkivu in časa, ki je potreben, da se odmevni signal vrne na senzor (praviloma približno milijoninke sekunde).

Ultrazvočni senzor prenaša in prejme milijone impulzov in odmeva vsako sekundo. Senzorske kontrole omogočajo zdravniku, da nastavi in ​​spremeni pogostost in trajanje ultrazvočnega pulza, kot tudi način skeniranja naprave.

Načini delovanja ultrazvočnega aparata

Sodobni ultrazvočni stroji lahko delujejo v več načinih, od katerih so glavni:

A-način (način A, od besede „amplituda“)

Na zaslonu osciloskopa se prikaže amplituda odbitega ultrazvoka. Trenutno je ta način večinoma zgodovinskega pomena in se večinoma uporablja v oftalmologiji. Seveda lahko vsak sodoben ultrazvočni stroj deluje v tem načinu.

M-način (iz besede "gibanje")

Način omogoča, da dobite sliko struktur srca v gibanju. Zaradi visoke stopnje vzorčenja je M-način izjemno dragocen za natančno oceno hitrih premikov.

B-način (od besede "svetlost", v ehokardiografiji se ta način imenuje 2D)

Najbolj informativen in intuitiven način v sodobnem ultrazvočnem aparatu. Amplituda odbitega ultrazvočnega signala se pretvori v dvodimenzionalno poltonsko sliko. Večina naprav uporablja 256 odtenkov sive barve, kar omogoča vizualizacijo celo zelo majhnih sprememb v ehogenosti.

Hitrost posodabljanja slike na zaslonu v načinu B je običajno vsaj 20 sličic na minuto, kar ustvarja iluzijo gibanja.

2D način se uporablja za merjenje srčnih komor, oceno strukture in delovanja ventilov, globalno in segmentno sistolično funkcijo ventrikul.

Ta način vizualizacije temelji na Dopplerjevem učinku, t.j. sprememba frekvence (Dopplerjev premik), ki jo povzroči premik vira zvoka glede na sprejemnik. Ultrazvočna diagnoza uporablja spremembo frekvence odbitega signala iz rdečih krvnih celic. Frekvenca odbitega ultrazvočnega valovanja se poveča ali zmanjša v skladu s smerjo pretoka krvi glede na senzor.

Barvni dopler (Color Dopler-slikovni prikaz, CFI)

Način omogoča lokalizacijo krvnih žil (ali ločenih pretokov krvi, npr. V srčnih celicah), da se določi smer in hitrost pretoka krvi. Pretok krvi proti senzorju je prikazan z rdečo barvo. Senzorji, ki prihajajo, so modri. Tokovi, ki potekajo pravokotno na študijsko ravnino, bodo pobarvani črno. Območja turbulentnega pretoka krvi so zelena ali bela. Vendar pa večina naprav omogoča, da po želji prilagodite barve toka.

Dopler z impulznim valom (impulzni valovni Doppler, PW)

Način omogoča oceno narave pretoka krvi na določenem območju posode in vizualizacijo področij laminarnega in turbulentnega pretoka krvi. V primerjavi z barvnim Dopplerjem vam omogoča natančnejše določanje hitrosti in smeri pretoka krvi.

Glavna pomanjkljivost metode je netočna določitev tokov visoke hitrosti, kar pomeni nekatere omejitve pri uporabi.

Neprekinjeni valovni Doppler (neprekinjeni valovni Doppler, CWD)

V tem načinu en del senzorja neprekinjeno oddaja, drugi del pa stalno sprejema Dopplerjev signal vzdolž ene vrstice v 2D sliki. Za razliko od pulznega valovanja, ta metoda natančno zazna tokove pri visoki hitrosti. Pomanjkljivost metode je nezmožnost natančnega lokaliziranja signala.

CWD se uporablja za merjenje pretoka regurgitacije skozi tricuspidne, pljučne, mitralne in aortne ventile ter hitrost sistoličnega toka skozi aortni ventil.

Tkivo dopler (Tissue Doppler)

Ta način je podoben pulznemu valovanju, razen da se uporablja za merjenje hitrosti gibanja tkiv (ki je veliko nižja od hitrosti pretoka krvi). Uporablja se zlasti za določanje kontraktilnosti miokarda.

Poleg zgoraj navedenih načinov so se pred kratkim pojavili dodatni algoritmi, ki lahko bistveno izboljšajo kakovost in ločljivost slike. Ti algoritmi vključujejo 3D in 4D načine, Tissue Harmonic Imaging (THI), kot tudi energijski dopler (power doppler). No, nekaj besed o teh načinih:

3D način - oblikovanje tridimenzionalnih tridimenzionalnih slik na osnovi nastalih 2D slik v različnih ravninah.

Način 4D - še težje je obdelati vse iste 2D informacije, ko procesor oblikuje sliko iz že pripravljenih 3D slik. Drugo ime - »3D-ultrazvok v realnem času« - najbolje opisuje bistvo tega načina, ki vam omogoča, da gledate 3D-slike, ki se sčasoma spreminjajo. Pravzaprav je to video slika.

Tkivo Harmonic Imaging (THI) je tehnologija, ki vam omogoča bistveno izboljšanje kakovosti slike (pomembno za bolnike s prekomerno telesno težo).

Močni dopler (močni dopler) ima v primerjavi z barvnim doplerjem večjo občutljivost in se uporablja za preučevanje majhnih plovil. Ne dovoljuje določanja smeri pretoka krvi.

No, o napravi ultrazvok naprave in njenih načel delovanja za danes vse. Glejte tudi: