Inżynier i Fizyk Medyczny 1/2016 vol. 5
49
artykuł
/
article
ultrasonografia
/
ultrasonography
Wprowadzenie
Główną zaletą ultrasonografii jest możliwość diagnozowania
tkanek miękkich. Sposobność taką daje również rezonans ma-
gnetyczny, jednak metoda ta jest znacznie droższa i mniej do-
stępna. Niewiele szpitali ma dostęp do rezonansu magnetycz-
nego, natomiast w każdym funkcjonuje kilka ultrasonografów.
Badania ultrasonograficzne bazują na zjawisku odbicia fali
ultradźwiękowej w czasie jej przechodzenia przez ośrodki o róż-
nej oporności akustycznej.
Istotą ultrasonograficznego obrazowania jest zjawisko echa
polegające na odbiciu fal. Co wpływa na wielkość echa? W znacz-
nym stopniu echo zależy od energii fali odbitej od przeszkody,
gdyż tylko część energii pierwotnej fali powróci do detektora,
reszta przeniknie pomiędzy narządami i tkankami.
Dla ilościowego ujęcia zjawiska potrzebne jest pojęcie impe-
dancji akustycznej. Na wielkość impedancji akustycznej wpływa
gęstość ośrodka oraz prędkość rozchodzenia się fali.
Z = ρ * c,
gdzie:
c – prędkość fali,
ρ – gęstość ośrodka.
Jeżeli zostanie odbita tylko część fali lub odbicie jest nierów-
nomierne, powstają wówczas echa, które transportują ze sobą
określoną ilość energii do odbiornika, co przekłada się na infor-
mację o napotkanej przeszkodzie czy ośrodku, w jakim została
rozproszona. Można zatem wprowadzić pojęcie współczynnika
odbicia – R, który charakteryzuje się ilością energii, jaka ulegnie
temu zjawisku. Współczynnik ten zależy od impedancji akustycz-
nej ośrodków.
Budowa sondy ultrasonograficznej
oraz sposób przetwarzania fal
ultradźwiękowych. Część I
Monika Jędrzejewska, Bartosz Węckowski, Piotr Jankowski
Polskie Towarzystwo Inżynierii Klinicznej, ul. Naramowicka 219a/18, 61-611 Poznań, tel. +48 602 303 517, e-mail:
R
I
I
Z Z
Z Z
O
r
= =
+
−
2 1
2 1
2
,
gdzie:
I
O
– natężenie fali odbitej,
I
r
– natężenie fali padającej,
Z
1
,
Z
2
– odpowiadają odpowiednio impedancja akustyczna
ośrodka 1 i ośrodka 2.
Ponieważ różnice impedancji akustycznej w tankach miękkich
są bardzo małe, wzór może przybierać postać:
R
Z
Z
=
∆
2
2
2
Tabela 2
Wartość współczynnika odbicia [R] dla różnych tkanek miękkich
Rodzaje struktur biologicznych
Współczynnik odbicia R
Tkanki miękkie – powietrze
0,99
Tkanki miękkie płuca
0,52
Tkanki miękkie kości
0,43
Tkanka tłuszczowa wątroba
0,0079
Tkanka miękka – tkanka tłuszczowa
0,0069
Tkanka miękka mięśnie
0,0004
Źródło:
Tabela 1
Prędkość rozchodzenia się ultradźwięków, gęstość oraz opór akustyczny
niektórych tkanek człowieka
v [m/s]
ρ
[g/cm
3
]
z [kg/cm
3
*s]
Wątroba
1560
1,048
164
Nerka
1561
1,045
163
Mięśnie
1585
1,073
170
Tkanka tłuszczowa
1450
0,952
138
Tkanki miękkie (średnio)
1540
1,026
158
Kości
3800
1,9
722
Powietrze
330
1,2*10
-3
0,04
Woda
1520
1
152
