Page 11 - IFM_201402 całość 150 dpi
Basic HTML Version
Inżynier i Fizyk Medyczny 2/2014 vol. 3
61
artykuł
/
article
ultrasonografia
/
ultrasonography
PRZEDSIĘBIORSTWO
INNOWACYJNO-WDROŻENIOWE
ul. Kłodzka 21a, 50-536 Wrocław
tel. 71 727 14 35 • 727 14 25 fax 71 333 67 54
e-mail:
•
Stacjonarne i przenośne
aparaty z kolorowym
Dopplerem 3D i 4D
Dla wszystkich
Specjalności
• Tłumienie fali
Rozprzestrzeniająca się fala ultradźwiękowa ulega osłabieniu, a tym
samym zmniejsza się amplituda wychyleń drgających cząsteczek.
Jest to zauważalne w materii niejednorodnej. Osłabienie wiązki
fali ultradźwiękowej przy przechodzeniu przez ciało ludzkie jest
związane z pochłanianiem energii akustycznej w wyniku tarcia we-
wnętrznego. Prowadzi to do zmiany energii fali w energię cieplną.
Należy jednak podkreślić, że w badaniach diagnostycznych zjawisko
to ma niewielkie znaczenie. W wielu tkankach następuje rozprosze-
nie fali ultradźwiękowej, np. w łożysku oraz tkance tłuszczowej. Fala
ultradźwiękowa rozchodząca się w ośrodku biologicznym ulega tłu-
mieniu. Amplituda ciśnienia akustycznego fali maleje wykładniczo
wraz z grubością warstwy ośrodka.
• Zjawisko Dopplera
Kiedy obserwator porusza sięw kierunku źródła dźwięku, słyszy dźwięk
wyższy (o większej częstotliwości) niż w spoczynku, gdy zaś oddala się
od tego źródła, słyszy dźwięk niższy. Podobne efekty obserwowane są
w ultrasonografii. Jeżeli wiązka ultradźwiękowa jest odbita od rucho-
mego obiektu, np. krwinki, obiekt ten można traktować jako ruchome
źródło. W konsekwencji rejestruje się falę, której częstotliwość jest
zmieniona względem częstotliwości fali nadanej. Częstotliwość fali od-
bitej przez ruchomą krwinkę można obliczyć. W przypadku, gdy wiązka
fal ultradźwiękowych jest wysyłana w kierunku nieruchomego reflek-
tora, częstotliwość fal odbitych (echa) będzie równa częstotliwości fal
wysyłanych. Jeśli jednak reflektor będzie poruszał sięw kierunku nadaj-
nika fali, częstotliwość fali odbitej wzrośnie, a gdy reflektor oddala się,
częstotliwość fali odbitej maleje. Różnica pomiędzy częstotliwością fali
wysyłanej i odbieranej jest proporcjonalna do prędkości, z jaką reflektor
oddala się lub przybliża do nadajnika.
Efekty oddziaływania fal
ultradźwiękowych z materią
Do podstawowych zjawisk występujących podczas oddziaływania
fal ultradźwiękowych z materią, zalicza się efekty termiczne, mecha-
niczne, chemiczne i biologiczne.
Efekty termiczne
Pojawienie się efektów termicznych związane jest z pochłanianiem
energii fali ultradźwiękowej przechodzącej przez ośrodek lepko-
sprężysty, w którym następuje przekształcenie energii kinetycznej
na energię cieplną. Wartość wytwarzanej energii cieplnej jest za-
leżna od natężenia fali oraz czasu jej działania. Dla tkanek miękkich
wystąpienie efektów termicznych jest najbardziej prawdopodobne
przy niskich częstotliwościach megahercowych i przy średnich natę-
żeniach fali. Fala o częstotliwości 1 MHz i natężeniu 1 W*cm
-1
, gene-
ruje ciepło w tkankach miękkich z szybkością 0,1 J*s
-1
*cm
-3
. Odpo-
wiada to wzrostowi temperatury tkanki miękkiej o objętości 1 cm
-3
o 1,44 K w ciągu 1 minuty.
Efekty mechaniczne
Wśród efektów mechanicznych największą efektywność mają zjawi-
ska kawitacji i powstawania fal uderzeniowych.
• Zjawisko kawitacji
Kawitacja polega na pojawieniu się w ośrodku pęcherzyków, które ule-
gają zapadaniu. Pęcherzyk kawitacyjny powstaje w wyniku chwilowego
obniżenia ciśnienia w określonej objętości (np. wewnątrz cieczy) do war-
tości poniżej progu określonego przez siły spójności tej cieczy. W miarę
zwiększania częstotliwości fali, dowywołania zjawiska kawitacji potrzeb-
ne są coraz większe jej natężenia. W zależności od amplitudy ciśnienia
akustycznego, wyróżniamy kawitację trwałą i kawitację przejściową.
• Kawitacja trwała
Odnosi się do oscylacyjnych ruchów pęcherzyków w polu akustycznym
fali. Pęcherzyki kawitacyjne mające tendencję do wzrostu, po osiągnię-
ciu pewnych rozmiarów mogą stać się pęcherzykami rezonansowymi
(drgania rezonansowe). Przy niskich natężeniach fali pęcherzyki mogą
istnieć bardzo długo, a amplituda ich oscylacji przekracza o kilka rzędów
amplitudę fali ultradźwiękowej przechodzącej przez ośrodek.
• Kawitacja przejściowa
Zachodzi przy średnich i dużych natężeniach fali. Do wystąpienia
tego zjawiska potrzebna jest obecność w ośrodku trwałych zarodzi
reklama
