Ultrazvučna dijagnostika J.Brnjas-Kraljević Mostar, listopada 2002

Zvučni valovi zvučni val – prijenos mehaničke energije kroz prostor - titranjem čestica elastičnog sredstva čujni zvuk - područje frekvencija 20 Hz do 20 kHz infrazvuk - područje frekvencija  20 Hz -- rezonancija unutrašnjih organa ultrazvuk - područje frekvencija > 20 kHz - rezonancija molekula

Narav zvučnoga vala izvor – tijelo koje titra u elastičnom sredstvu energija titranja prenosi se kroz prostor brzinom longitudinalni val - čestice titraju u smjeru širenja vala transverzalni val - čestice titraju okomito na smjer širenja vala za postojanje zvučnog-mehaničkog vala nužno je elastično sredstvo

longitudinalni val - promjene lokalne gustoće čestica i tlaka harmonijski val - izvor harmonijski oscilator neharmonijski val - izvor neharmonijski oscilator

Jednadžba harmonijskog vala u točki M elongacija x kasni t’ za izvorom - valni broj

vremenska periodičnost: elongacija titranja u jednoj točki prostora ponavlja se nakon perioda T prostorna periodičnost: u istom trenutku u dvije točke polja udaljene za valnu duljinu  elongacije titranja su jednake brzina zvuka u sredstvu ovisi o elastičnim svojstvima sredstva

u prostoru se mijenja akustički tlak: intenzitet harmonijskog vala :

intenzitet kuglastog vala opada s r2

Nivo intenziteta ne treba apsolutni intenzitet - odnos prema referentnom intenzitetu jedinica decibel (dB) I0 = 10-12 Wm-2

Apsorpcija zvučnoga vala interakcijom zvučnog vala i tvari smanjuje se amplituda titranja: budući da je I  A2 to je : poludebljina apsorpcije x1/2 je za I(x1/2) = I0/2 manja poludebljina -bolji apsorber

Atenuacija zračenja u tvari -I=I2-I1=k I1 x -dI=k I dx I1 I2 I I0 x

Refleksija i transmisija zakon refleksije: reflektirani kut = upadni kut zakon loma: koeficijenti refleksije i transmisije: r + t = 1 za Z1  Z2 maksimalna transmisija za Z1  Z2 ili Z1  Z2 maksimalna refleksija

Ultrazvučni val E = E0 sin t d = d0 sin t izvor frekvencija > 20 kHz u medicini 1-20 MHz izvor: piezoelektrični kristal kristal u električnom polju titra frekvencijom promjenljivog polja E = E0 sin t d = d0 sin t izvor ako je potaknut na titranje na stranama kristala induciran je promjenljiv napon F = F0 sin t U = U0 sin t detektor

Pezoelektrični efekt

Ako je polje izmjenično, kristal će mehanički titrati jednakom frekvencijom Titranje je najizrazitije ako su mjere kristala u nekom skladu s valnom duljinom

A,B i M prikaz A prikaz - intenzitet reflektiranog detektiranog vala prikazan je amplitudom B prikaz - intenzitet je prikazan sjajnošću točke; val većeg intenziteta je sjajnija točka na ekranu

Reflected Echo’s Strong Reflections = White dots Diaphragm, tendons, bone ‘Hyperechoic’

Reflected Echo’s Weaker Reflections = Grey dots Most solid organs, thick fluid – ‘isoechoic’

Reflected Echo’s No Reflections = Black dots Fluid within a cyst, urine, blood ‘Hypoechoic’ or echofree

U terapiji i dijagnostici koriste se frekvencije 1-20 MHz Ultrazvučne sonde su oko 5 cm2 kod impulsne primjene frekvencije su 16, 48 ili 100 Hz

Ultrazvučna terapija

Reverberation Artifacts Several types Caused by the echo bouncing back and forth between two or more highly reflective surfaces

Reverberation Artifacts On the monitor parallel bands of reverberation echoes are seen This causes a “comet-tail” pattern Common reflective layers Abdominal wall Foreign bodies Gas

Reverberation Artifacts

Reverberation Artifacts

Sigurnost? WHO:Diagnostic ultrasound is recognized as a safe, effective, and highly flexible imaging modality capable of providing clinically relevant information about most parts of the body in a rapid and cost-effective fashion".

Sigurnost II Bez obzira ALARA princip, npr.: Although there is no evidence ultrasound could be harmful for the fetus, US Food and Drug Administration views promotion, selling, or leasing of ultrasound equipment for making "keepsake fetal videos" to be an unapproved use of a medical device.