IFM_201502 calość 300 dpi - page 52

vol. 4 2/2015 Inżynier i Fizyk Medyczny 106
artykuł \ article ultrasonografia \ ultrasonography
Rodzaje sond w ultrasonografii
Monika Jędrzejewska, Bartosz Węckowski, Piotr Jankowski
Polskie Towarzystwo Inżynierii Klinicznej, ul. Naramowicka 219a/18, 61-611 Poznań, tel. +48 602 303 517, e-mail: mjedrzejewska@o2.pl
W obrazowaniu ultrasonograficznym stosuje się fale ultradźwiękowe o częstotliwościach od poje-
dynczych MHz do ok. 30 MHz. Jeżeli nie jest wymagana wysoka rozdzielczość, jak np. w badaniu
jamy brzusznej, używa się niskich częstotliwości – ich tłumienie jest stosunkowo niewielkie, co
umożliwia wykonanie badań struktur zlokalizowanych głębiej wewnątrz ciała. Jeśli jednak zależy
nam na wysokiej rozdzielczości, np. podczas obserwacji zmian rakowych skóry lub oka, gdzie za-
sięg fali może być krótki, zachodzi konieczność stosowania fal o najwyższych częstotliwościach.
Miarą sprawności zamiany energii elektrycznej w energię akustyczną jest współczynnik sprzężenia
elektromechanicznego.
Tworzenieobrazuultradźwiękowegoodbywa sięwtrzechetapach:
1. generowanie fali dźwiękowej,
2. odbieranie ech odbitej fali,
3. interpretacja ech.
Generowanie fali dźwiękowej
Fale ultradźwiękowe są wytwarzane przez przetwornik. Prze-
twornik konwertujemoc elektrycznąw falę dźwiękową. Zjawisko
generowania fali dźwiękowej bazuje na efekcie piezoelektrycz-
nym, które polega na generowaniu poten­cjału elek­trycz­nego
przez niek­tóre krysz­tały pod­da­wane mecha­nicz­nemu ści­ska­niu
lub roz­ciąga­niu. Zacho­dzi też efekt odw­rotny: po przy­ło­że­niu
napięcia krysz­tały te zmie­niają swój ksz­tałt, czyli się odksz­tałc­
ają. Zja­wi­sko to jest więc odw­ra­calne. Jeśli napięcie jest szybko
przykładane i usuwane, piezoelektryczny kryształ rozszerza się
i relaksuje, tworząc fale ultradźwiękowe. Fale dźwiękowe, nie-
słyszalne dla człowieka, są emitowane z kryształu (2-15 MHz).
Odbieranie echa
Kryształy piezoelektryczne mogą być również stosowane do
odbierania fal ultradźwiękowych. Kryształ piezoelektryczny ge-
neruje napięcie pod wpływem nacisku lub drgań. Właściwość ta
jest użyteczna przy rejestracji fal ultradźwiękowych, które wra-
cają po odbiciu od obiektów.
Obraz jest tworzony w procesie odwrotnym do tworzenia fal
dźwiękowych. Powracające echa do przetwornika są przekształ-
cane w kryształach na sygnały elektryczne, a następnie przetwa-
rzane w celu wygenerowania obrazu.
Interpretacja fali
Aby utworzyć obraz USG, oprogramowanie ultrasonografu musi
określić kierunek echa, siłę sygnału, czas jego trwania oraz mo-
ment transmisji dźwięku.
Prezentacja obrazu typu A
Najstarszym sposobem prezentacji jest model prezentacji typu A,
którego historia sięga 1930 roku. Przetwornik wysyła jeden im-
puls ultradźwięków do podłoża i czeka na powrót sygnału. W kon-
sekwencji tworzony jest prosty jednowymiarowy obraz jako
szereg pionowych pików odpowiadających głębokości struktury,
w której wiązki ultradźwiękowe napotykają różne tkanki.
Prezentacja obrazu typu B
Prezentacja typu B dostarcza obraz dwuwymiarowy powierzch-
ni przez jednoczesne skanowania z liniowego układu 100-300
elementów piezoelektrycznych zamiast jednego.
Amplituda echa z serii A-skanów jest przekształcana w punk-
tach o różnej jasności w trybie B obrazowania. Kierunki poziome
i pionowe stanowią rzeczywiste odległości w tkance, natomiast
intensywność szarości wskazuje siłę echa. Obrazowanie typu
Bmoże zapewnić przekrój obrazu przez obszar zainteresowania.
Prezentacja obrazu typu M
Prezentacja M (Motion) – polega na odsłuchu echa z tego samego
kierunkuw kolejnych chwilach czasowych. Echa wyswietlane są tak