Page 9 - IFM_201402 całość 150 dpi

Inżynier i Fizyk Medyczny 2/2014 vol. 3

59

artykuł

/

article

ultrasonografia

/

ultrasonography

Badanie ultrasonograficzne (USG) jest najczęściej wykorzystywaną metodą dia-

gnostyki chorób wnętrza ciała. Pozwala na obserwację przestrzeni anatomicz-

nych oraz wielkości, kształtów i położenia organów oraz ich wnętrza. Zaletą

tej metody jest nieinwazyjność oraz bezpieczeństwo stosowania dla pacjenta,

nawet w krótkich odstępach czasowych pomiędzy badaniami. Diagnostyczna

możliwość zobrazowania odpowiedniej struktury uwarunkowana jest w dużej

mierze zastosowaniem dedykowanej sondy. Potrzeba poprawiania obrazu USG

ciągle wymusza konstruowanie nowych, anatomicznie dopasowanych konstruk-

cji sond. W artykule przedstawiono zasady działania aparatu USG oraz wyjaśnio-

no zjawiska występujące podczas badania ultradźwiękami.

Podstawą działania aparatury ultrasonograficznej jest

ruch falowy, który odbywa się na zasadzie przekazywa-

nia części energii drgającej kolejnym cząstkom danego

ośrodka. Pod wpływem siły przyłożonej z zewnątrz, ma-

krocząsteczka zostaje przesunięta ze stanu równowagi,

jednak na skutek sił sprężystych i bezwładnościowych

ośrodka jest zmuszona do ruchu powrotnego. Wykonuje

drgania wokół położenia równowagi. Energia cząsteczki

zostaje przekazana z opóźnieniem innym cząsteczkom,

wobec czego ruch drgający w danym ośrodku przesuwa

się z określoną prędkością. Omówione zjawisko przeka-

zywania energii nazywa się ruchem falowym, a prędkość

jego rozchodzenia zależy od prędkości fali. Rozchodze-

nie się fal ultradźwiękowych zależy od układów gene-

rujących drgania, intensywności fal ultradźwiękowych

oraz przede wszystkim od budowy strukturalnej i wła-

ściwości mechanicznych ośrodków materialnych.

Fale ultradźwiękowe są drganiami mechanicznymi

o częstotliwościach większych niż 20 kHz, rozchodzą-

cymi się w ośrodkach stałych, ciekłych i gazowych.

Ultradźwięki można rozpatrywać jako falę ciśnienia

lub jako przekazywanie energii dalszym cząsteczkom

ośrodka. Wraz z przekazywaniem ruchu drgające-

go następuje przekazywanie energii. W aparatach

ultradźwiękowych wykorzystuje się głównie fale o czę-

stotliwościach od 2 MHz do 15 MHz.

Fale ultradźwiękowe rozchodzące się w wodzie

i w tkankachmiękkich są falami podłużnymi. Wtkankach

miękkich charakteryzujących się pewną niewielką sprę-

żystością postaciową, mogą również propagować fale

poprzeczne. Z kolei w tkankach kostnych mogą być

wytwarzane fale poprzeczne, podłużne lub powierzch-

niowe. Rozważyć należy znaczenie takich wielkości fi-

zycznych jak ciśnienie akustyczne, natężenie dźwięku,

temperatura, prędkość drgających cząsteczek.

Natężenie dźwięku lub inaczej natężenie fali dźwięko-

wej (w tym przypadku jest to bardziej trafne określenie)

jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy i kwadratu

pulsacji. Należy zaznaczyć, że jest to czynnik działający

niekorzystnie na badane tkanki. Pojęcie to obejmuje sto-

sunek mocy danej fali ultradźwiękowej do powierzchni

prostopadłej w kierunku jej rozchodzenia się.

W diagnostyce, ze względu na bezpieczeństwo ba-

danych pacjentów, stosuje się niewielkie natężenie

fali. Należy brać pod uwagę również fakt zmniejszania

się natężenia wraz ze wzrostem głębokości wnikania

ultradźwięków.

Ważnym parametrem fali ultradźwiękowej jest jej

prędkość, która zależy od sprężystych i bezwładnościo-

wych właściwości ośrodka. Nie zależy natomiast, w przy-

padku diagnostycznego zastosowania ultradźwięków,

od częstości przekazywanych ośrodkom drgań. Prędko-

ści fal we krwi, tkankach miękkich oraz w wodzie mają

podobne wartości. W tkance kostnej prędkości rozprze-

strzeniających się fal są zbliżone do prędkości w ciałach

stałych. Prędkość w materii żywej zależy od złożonych

Podstawy obrazowania USG

– część 1

Monika Jędrzejewska, Piotr Jankowski, Bartosz Węckowski

Polskie Towarzystwo Inżynierii Klinicznej, ul. Naramowicka 219a/18, 61-611 Poznań, tel. +48 602 303 517, e-mail:

mjedrzejewska@o2.pl