Hang
Az ultrahangos képalkotás, A-, B- és M-képek. Doppler-echo
és
ultrahang
Echo elv - képalkotás Y Z
Eltérítés / szabályozás
cΔt = d+d = 2d speciális transzducerből levegőbe is kicsatolható az UH intenzitás egy része
A-kép
X
egy dimenziós B-kép
két dimenziós B-kép
Idő (→ axiális távolság)
Idő (→ axiális távolság)
X
Idő (→ axiális távolság)
Y
Amplitúdó (→ I refl)
Z
(Fényesség)
Fényesség (→ I refl)
Laterális távolság
Fényesség (→ I refl)
B-kép - Brightness=fényesség
A-kép - Amplitúdó
transzducer
pulzus d
A-kép
ekhó
Δ t= 2d/c
csak egydimenziós lehet
idő egydimenziós B-kép cΔt = d+d = 2d
vö. Tkv. VIII.33. ábra
B-kép - Brightness=fényesség Y Z
Eltérítés / szabályozás
kétdimenziós B-kép – direkt tomográfia
X
A-kép
egydimenziós B-kép
kétdimenziós B-kép
Idő (→ axiális távolság)
Idő (→ axiális távolság)
X
Idő (→ axiális távolság)
Y
Amplitúdó (→ I refl)
Z
(Fényesség)
Fényesség (→ I refl)
Laterális távolság
Fényesség (→ I refl)
mozgó transzdúcer
B-kép - Bightness=fényesség Y Z
kétdimenziós B-kép
X
Eltérítés / szabályozás
A-kép
egydimenziós B-kép
kétdimenziós B-kép
Idő (→ axiális távolság)
Idő (→ axiális távolság)
X
Idő (→ axiális távolság)
Y
Amplitúdó (→ I refl)
Z
(Fényesség)
Fényesség (→ I refl)
mozgatott transzducer
Laterális távolság
Fényesség (→ I refl)
TM-kép
TM-kép
B-kép
Time Motion
EKG jel referenciaként (függőleges) egydimenziós B-kép időbeli változása
idő
(T)M-kép Time– Motion 12
Tkv. VIII.34. ábra
Kétdimenziós B-kép és A-kép (szemészeti alkalmazás)
Terjedési sebesség figyelembevétele pontos távolságok meghatározására: cornea: 1641 m/s
Feloldási határ, feloldóképesség A feloldási határt ama két pont közötti távolsággal jellemezhetjük, amelyeket az UH segítségével még különálló pontokként detektálhatunk (minél nagyobb az értéke, annál rosszabb a helyzet).
csarnokvíz: 1532 m/s humán szemlencse: 1641 m/s
Felbontóképesség: a feloldási határ reciproka.
üvegtest: 1532 m/s
A sugárirányú (axiális) feloldási határ Feloldási határ, feloldóképesség τ: A sugárirányú (axiális) feloldási határ az impulzushossztól függ. Az impulzushossz fordítottan arányos a frekvenciával.
A laterális feloldási határt a nyalábátmérő szabja meg.
Jellemző értékek frekvencia (MHz): hullámhossz (izomban) (mm): behatolási mélység (cm): laterális feloldási határ (mm): axiális feloldási határ (mm):
2 0.78 12 3.0 0.8
15 0.1 1.6 0.4 0.15
d cτ
c1τ ≅ c 2τ = cτ
δ ax = d =
cτ 2
impulzus időtartam impulzushossz feloldási határ
Az axiális feloldási határ az impulzushossz fele.
Laterális feloldási határ
Doppler-effektus A forrás és észlelés közeledése vagy távolodása esetében a frekvencia megváltozik.
A forrás mozog F ⎛ ⎞ ⋅λ⎟ ⎜ δ lat ~ 2R ⎠ ⎝
⎛ v⎞ f ' = f ⋅ ⎜1 ± ⎟ ⎝ c⎠
F: fókusztávolság 2R: a transzdúcer átmérője
λ: hullámhossz
Az ultrahang reflexiója mozgó felszínről
f : eredeti ferkvencia f’: megváltozott ferkvencia v: a forrás sebessége c: az ultrahang sebessége
Áramlási sebesség mérése Vörösvértestek, mint szórócentumok.
⎛ 2v ⎞ f ' = f 0 ⋅ ⎜1 ± ⎟ c ⎠ ⎝
Doppler-eltolódás
f D = f '− f 0
A frekvencia megváltozása arányos a reflektáló felület sebességével.
Közeli frekvenciák szuperpozíciója (összegzése) esetén megjelenik – hallható – a különbségi frekvencia is.
Tkv. VIII.41. ábra
Doppler frekvencia = frekvencia változás = fr. eltolódás
⎛ v ⎞ f ' = f ⋅ ⎜1 ± M ⎟ c ⎠ ⎝
Δf = fD = ±
álló forrás és mozgó megfigyelő
⎛ 2v ⎞ f ' = f 0 ⋅ ⎜1 ± R ⎟ c ⎠ ⎝
CW Doppler berendezés CW: (Continuous Wave) folyamatos hullámú
vi f c
adó és vevő különválasztva (egymás mellett)
fD = 2
ha vR<
v R cos θ f c pl. f=8000 kHz v=12 cm/s c=1600 m/s Θ = 37º
v Δf = fD = ±2 R f c
mozgó reflektáló tárgy (felület), (ha vR<
ha v és c nem párhuzamosak, akkor v helyett v cosΘ írandó képletbe
ÖfD=1 kHz
(lebegés jelensége) Tkv. VIII.41. ábra
Színkódolás
Intenzitás – biológiai hatás
transzducer felé: meleg színek, transzducertől elfelé: hideg színek
feltételezetten káros hatású tartomány
10 mW/cm2 = =100 W/m2 vö. fájdalomküszöb: 10 W/m2
terápia: 1
BART: Blue Away Red Towards
power Doppler 23
W/cm2
Intenzitás (W/cm2)
diagnosztika:
károsodás nélküli tartomány
besugárzási idő (s)
UH (mellék)hatásai Hőhatás - Helyi termikus hatás arányos az UH intenzitásával -
dT 2αI = dt ρc
Terápiás alkalmazások - mikromasszázs - surlódás - termikus hatás - súrlódás és abszorpció
- A sűrűbb izomszövet általában kevésbé melegszik, mint a zsír
•izomlazítás •fájdalomcsillapítás •értágítás
Kavitációs hatás
HIFU – high intensity focused ultrasound
Fogkő eltávolítás (J < 300 mW/cm2)
Gázbuborékok összenyomódása és kitágulása
frekvencia tartomány: 20 – 45 kHz
A fogkő kavitáció hatására leválik a fogfelszínről.
(J néhány W/cm2)
Üregek keletkeznek és omlanak össze. Több forrásból származó UH nyaláb fókuszában nagy intenzitás (Lokálisan: T ~ 8000 K p ~ 109 Pa)
A hőhatást is figyelembe kell venni.
Sejtek roncsolása – daganatok eltávolítása
Kapcsolódó fejezetek: Damjanovich, Fidy, Szöllősi: Orvosi Biofizika
II. 2.4. VIII. 4.2.
