Ιατρική Υπερηχογραφία: Φυσικές αρχές και οργανολογία

Σχετικά έγγραφα
ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ ΥΠΕΡΗΧΩΝ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΙΑ

ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ Ι. ΦΡΕΝΤΖΟΣ. 6 ο ΕΤΟΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ( ) του Ε.Κ.Π.Α. ΕΡΓΑΣΙΑ

HY Ιατρική Απεικόνιση. ιδάσκων: Kώστας Μαριάς

ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΙΑ

Υπέρηχοι Παραγωγή και ανίχνευση Πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο Κυματικά φαινόμενα Μηχανισμοί στη βιολογική επίδραση Ιατρικές Εφαρμογές Θεραπευτικές και

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΕΡΗΧΩΝ

Υπερηχογραφία Αγγείων Βασικές αρχές

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΘΕΩΡΙΑ ο ΜΑΘΗΜΑ

Ακουστική)και)Ψυχοακουστική

Βασικές αρχές υπέρηχων

Υπέρηχοι Οι υπέρηχοι είναι διαμήκη ελαστικά κύματα με συχνότητα μεγαλύτερη από 20 kηz που είναι το ανώτατο όριο της ανθρώπινης ακοής.

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΧΟΥΣ ΚΑΙ ΑΤΕΛΕΙΩΝ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΜΕ ΥΠΕΡΗΧΟΥΣ

Μaθήµατα Υπερηχογραφίας

ΚΥΜΑ ΗΧΟΣ ΙΑΘΛΑΣΗ ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΣΥΜΒΟΛΗ

Κεφάλαιο 15 ΚίνησηΚυµάτων. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Κεφάλαιο 3. Έλεγχος με Υπερήχους

ό ς ς ί ς ύ ί ύ ς ό ς ά

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΘΕΩΡΙΑ ο ΜΑΘΗΜΑ

Δομικά Υλικά Μάθημα ΙΙΙ. Ηχος & Ηχητικά Φαινόμενα

3. ΕΝΟΤΗΤΑ 3 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΥΠΕΡΗΧΩΝ & ΗΧΗΤΙΚΗ ΔΕΣΜΗ

Παρουσίαση μέσων Φυσικοθεραπείας Ι (φυσικά μέσα και τεχνολογίες)

Μαρία Λύρα, Aν Καθ., Φυσικός Ιατρικής, Εργ. Ακτινολογίας, Παν/μιο Αθηνών. Υπέροχοι Υπέρηχοι

HY Ιατρική Απεικόνιση. ιδάσκων: Kώστας Μαριάς

Ηλεκτρομαγνητικά Διαδίδονται στο κενό

2. ΕΝΟΤΗΤΑ 2 ΔΙΑΔΟΣΗ ΤΩΝ ΥΠΕΡΗΧΩΝ ΜΕΣΑ ΣΤΟΥΣ ΙΣΤΟΥΣ

Δομικά Υλικά Μάθημα ΙV. Ηχος & Ηχητικά Φαινόμενα II

ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΙΑ

Μη Καταστροφικός Έλεγχος

Κεφάλαιο 32 Φως: Ανάκλασηκαι ιάθλαση. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Μετρήσεις τεχνικών χαρακτηριστικών στην υπερηχητική απεικόνιση

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 «Κυμάνσεις» Μαρία Κατσικίνη users.auth.gr/~katsiki

ΥΛΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΟΠΤΙΚΗ ΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ. Φως... Φωτομετρικά μεγέθη - μονάδες Νόμοι Φωτισμού

Amplitude Mode, A - Mode

Μάθημα Ακουστικής. Νικόλαος Παλληκαράκης Καθ. Ιατρικής Φυσικής ΠΠ

Κεφάλαιο 15 Κίνηση Κυµάτων. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

Φυσική για Μηχανικούς

Ηχητικά κύματα Διαμήκη κύματα

Εφαρμοσμένη Οπτική. Περίθλαση Fraunhofer Περίθλαση Fresnel

Κατάτμηση εικόνων υπερήχων για την εύρεση ανατομικών αναφορών

ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ - ΘΕΩΡΙΑ - ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ

Τα πρώτα δύο ελάχιστα της έντασης βρίσκονται συμμετρικά από το μέγιστο σε απόσταση φ=±λ/α.

ΠΟΜΠΟΣ ΕΚΤΗΣ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΧΕΙΜΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 12/02/12 ΛΥΣΕΙΣ


Ã. ÁÓÉÁÊÇÓ ÐÅÉÑÁÉÁÓ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΟΙ ΕΛΕΓΧΟΙ NON DESTRUCTIVE TESTING NDT Methods

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: ΚΥΜΑΤΑ

Υπέρηχοι, μια μορφή ήχων που δεν τους ακούμε αλλά μας προσφέρουν σιωπηρά αναρίθμητες εφαρμογές.

Εργαστήριο Συνθέτων Υλικών

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ. (σ: εγκάρσια διατομή του στόχου, Κ: ο συντελεστής που εκφράζει το ποσοστό της ανακλώμενης ισχύος από το στόχο).

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο: ΜΗΧΑΝΙΚΑ- ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ.

ΚΥΜΑΤΑ 1. Νίκος Κανδεράκης

Βασικές διαδικασίες παραγωγής πολωμένου φωτός

β) Για ένα μέσο, όπου το Η/Μ κύμα έχει ταχύτητα υ

Ένα ταχέως µεταβαλλόµενο διάµηκες κύµα πίεσης που διαδίδεται σε ένα υλικό µέσον (αέρια, υγρά, στερεά).

Φυσική για Μηχανικούς

papost/

Physics by Chris Simopoulos

ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΘΕΜΑ: ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΟΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2012

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ENOTHTA 1: ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Κεφάλαιο 35 ΠερίθλασηκαιΠόλωση. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Πως διαδίδονται τα Η/Μ κύματα σε διαφανή διηλεκτρικά?

1/3/2009. Φλώρος Ανδρέας Επίκ. Καθηγητής. Ευαισθησία μικροφώνων

Κανονικη Εξεταστικη

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ

4. ΕΝΟΤΗΤΑ 4 ΗΧΟΒΟΛΕΙΣ

Επειδή η χορδή ταλαντώνεται µε την θεµελιώδη συχνότητα θα ισχύει. Όπου L είναι το µήκος της χορδής. Εποµένως, =2 0,635 m 245 Hz =311 m/s

Οι δύο θεμελιώδεις παράμετροι προσδιορισμού της ταχύτητας του φωτός στο κενό: Διηλεκτρική σταθερά ε0 Μαγνητική διαπερατότητα μ0

ΑΚΟΥΣΤΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ

7. Μικρόφωνα ΗΧΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Διαγώνισμα Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου

Τι είναι ο ήχος? Στα στερεά διαδίδονται διαμήκη & εγκάρσια κύματα. Ένα ταχέως μεταβαλλόμενο διάμηκες κύμα πίεσης που διαδίδεται σε

Θέµα 1 ο Nα γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό καθεµιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Α3. Σε κύκλωμα LC που εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις η ολική ενέργεια είναι α. ανάλογη του φορτίου του πυκνωτή

ΔΙΑΔΟΣΗ ΥΠΕΡΗΧΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ. Εξοικείωση με πειραματικές συσκευές υπερήχων και μελέτη της διάδοσης του ήχου:

Doppler Radar. Μεταφορά σήµατος µε την βοήθεια των µικροκυµάτων.

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΟΕΦΕ 2013 ΤΑΞΗ: Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

1/3/2009. Μικρόφωνα. Προενισχυτές. Μείκτες. Φλώρος Ανδρέας Επίκ. Καθηγητής. Ενισχυτές ισχύος. Μεγάφωνα. Ηχεία. ιασυνδέσεις

Για τις παρακάτω ερωτήσεις 2-4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΗΜ & Διάδοση ΗΜ Κυμάτων. Μηχανισμοί Διάδοσης ΗΜ Κυμάτων

ΗΜ & Διάδοση ΗΜ Κυμάτων

Φύση του φωτός. Θεωρούμε ότι το φως έχει διττή φύση: διαταραχή που διαδίδεται στο χώρο. μήκος κύματος φωτός. συχνότητα φωτός

Άγγελος A. Καλιτζέος Ηλεκτρονικός Μηχανικός

Κεφάλαιο T3. Ηχητικά κύµατα

Άσκηση 29. Μέτρηση της ταχύτητας του ήχου στα υγρά

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 21 Κυματική ΦΥΣ102 1

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΑΝΩ ΣΕ ΚΥΜΑΤΑ ΔΥΟ ΚΑΙ ΤΡΙΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΗΧΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

Συγκεκριμένα τα σημεία που θεωρούμε ότι πρέπει να τροποποιηθούν είτε να αφαιρεθούν είναι τα ακόλουθα: ΥΠΕΡΗΧΟΣ ΚΑΡΔΙΟΛΟΓΙΚΟΣ

r r r r r r r r r r r

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2015 Β ΦΑΣΗ. Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ Ηµεροµηνία: Κυριακή 26 Απριλίου 2015 ιάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες

Transcript:

Ιατρική Υπερηχογραφία: Φυσικές αρχές και οργανολογία

Περίληψη Ιστορία Τρόπος διάδοσης ήχων, Ηχητικό φάσµα Εξασθένηση των υπερήχων Πιεζοηλεκτρικό φαινόµενο Πιεζοηλεκτρικοί κρύσταλλοι Σχεδιασµός µεταλλακτών έσµες Υπερήχων Fresnel Fraunhofer Συστήµατα σάρωσης Ποιότητα εικόνας στην Υπερηχοτοµογραφία Τρόποι απεικόνισης Doppler

Ιστορία 1794 Spallanzi υπέδειξε ότι οι νυχτερίδες λειτουργούν µε υπέρηχους 1880 Pierre and Jacques Cuirrie Πιεζοηλεκτρικό φαινόµενο 1ος Παγκόσµιος Πόλεµος Paul Langevin ανάπτυξη Πιεζοηλεκτρικών υλικών για SONAR, 2ος2 Παγκόσµιος Πόλεµος 1928 Ο Solokov βιοµηχανική εφαρµογή των υπερήχων για την ανίχνευση ατελειών σε υλικά 1930 θεραπευτικές εφαρµογές 1940 (τέλος( τέλος) ιαγνωστικές εφαρµογές

Τρόπος διάδοσης ήχων Ταχύτητα διάδοσης ήχου c= λ ν c = (K / ρ ο ) 1/2 K: Συντελεστής ελαστικότητας ρ ο : Μέση πυκνότητα µέσου Ελαστικά κύµατα Μέσο διάδοσης ιαµήκη κύµατα Στο κόκαλο c= 3360 m/sec Στο ιστό c= 1540 m/sec

Ηχητικό φάσµα Βαθύς ήχος Ζώα 20Hz 20KHz 2MHz 200MHz Infrasound Acoustic Ultrasound Συχνότητα (Hz) 20Hz-20KHz 20KHz >20Κ Hz 1ΜHz - 30ΜHz Ακουστικό φάσµα Υπέρηχοι Ιατρική διάγνωση

Ανατοµική Ωτός

Sound power Power = Pressure X Volume velocity* (Power = Voltage X Current Intensity) Volume velocity = P A u Vu = A x S t Vu = A x u s *how much particle volume (air molecules) flows through a given area

Μέσο ους Cochlea increases sound pressure at the footplate relative to the TM at the expense of a decrease in stapes volume velocity relative to the TM Ear canal 1. Hydraulic lever 2. Ossicular lever

The hydraulic lever Assumption 2: stapes moves like a piston coupling P1 A TM A S P2 Assumption 1: TM moves as a rigid body P2 = P1 x A ΤΜ /A S A TM /A S = 20 -> 26 db

Ένταση Υπερήχων I = Iσχύς Eπιϕάνεια watt 2 /cm db= 10log 0 I I Power db = 10log = 10log Power 0 Energy Energy 0 Μεγαλύτερη ευαισθησία στην τάση I 2 Pm = 2ρc db= 10log P 2 / 2ρc 2 m m m m 2 ( Pm ) / 2ρc Pm0 Pm0 Am0 0 P = 10log P m Η µέγιστη πίεση Pascals, atmosperes = 20log P = 20log A Τάση σε Volts

Εξασθένηση των υπερήχων Υπέρηχοι Σκέδαση Επιφάνεια Απορρόφηση Ακουστική εµπέδιση γωνία ιάθλαση Ανάκλαση

Ανάκλαση ιάθλαση Ακουστική εµπέδηση Προσπίπτουσα θi θr Ανακλώµενη Z = ρc Ιστός Z1 sinθ sinθ i = t c c 1 2 ρ= πυκνότητα c= ταχύτητα διάδοσης Ιστός Z2 Z µονάδα Kgr/(sm 2 )=Rayl θt Για κάθετη πρόσπτωση ιαθλώµενη a a R T = = Z Z ( Z + Z ) 2 2 2 2 4Z Z + Z 2 Z 1 1 1 1 2

Ανάκλαση ιάθλαση a a R T Z2 Z = Z2 + Z 4Z2Z1 = ( Z + Z ) 2 2 1 1 1 2 Στην διαχωριστική επιφάνεια Μυς-αέρας α R =0.9995 και α T =0.0005 99.95% της ενέργειας ανακλάται Για καλύτερη ακουστική σύζευξη χρησιµοποιούνται υλικά βασισµένα στο νερό

Συντελεστής εξασθένησης σε συνάρτηση µε την συχνότατα

Πιεζοηλεκτρικό φαινόµενο Συντελεστής Ηλεκτροµηχανικής Σύζευξης K 2 C Μηχανική Ενέργεια που µετατρέπεται σε Ηλεκτρική = Εφαρµοζόµενη Μηχανική Ενέργεια όταν εφαρµόζεται µηχανική ενέργεια (πίεση) K 2 C Ηλεκτρική Ενέργεια που µετατρέπεται σε Μηχανική = Εφαρµοζόµενη Ηλεκτρική Ενέργεια όταν εφαρµόζεται ηλεκτρική ενέργεια

Πιεζοηλεκτρικοί κρύσταλλοι Θερµοκρασία Currie: H Θερµοκρασία πέραν της οποίας ο κρύσταλλος παύει να έχει Πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες Υλικό Χαλαζίας Συντελεστής Ηλεκτροµηχανικής Σύζευξης (K c ) 0.11 Θερµοκρασία Currie ( 0 C) 550 Άλατα Rochelle 0.78 45 Βαριούχο Τιτάνιο 0.30 120 Τιτανιούχος Ζιρκονιούχος Μόλυβδός (PZT-4) 0.70 328 Τιτανιούχος Ζιρκονιούχος Μόλυβδός (PZT-5) 0.70 365

Σχεδιασµός µεταλλακτών Τυπικός Transducer Κρύσταλλος πάχους d Ηλεκτρόδιο Απορροφητικό υλικό Υλικό ακουστικής σύζευξης Πλαστικό κάλυµµα Συχνότητα µεγιστοποίησης πλάτους fo= = c / 2d

έσµες Υπερήχων Επίπεδα κύµατα Σφαιρικά κύµατα Συµβολή

έσµες Υπερήχων Fresnel Fraunhofer θ d Ζώνη Fraunhofer D Ζώνη Fresnel D= d 2 /4λ sin θ= 1.22 λ /d Το µήκος του κοντινού πεδίου αυξάνεται µε την διάµετρο του µεταλλάκτη και τη συχνότητα. Η απόκλιση στο µακρινό πεδίο µειώνεται µε την αύξηση της διαµέτρου του µεταλλάκτη και της συχνότητας

Μεταλλάκτες Transducers

Στοιχεία εστίασης Ακουστικοί καθρέπτες, φακοί Κοίλοι µεταλλάκτες Καθρέπτες Εποξική ρητίνη µε βολφράµιο Φακοί, εποξική ρητίνη και πλαστικά όπως πολύστιρένιο

Εστίαση f = 1 r c Mc L f:µήκός εστίασης c M ταχύτητα ήχου στο µέσο c L ταχύτητα ήχου στο φακό r: ακτίνα µεταλλάκτη d διάµετρος µεταλλάκτη Μήκος ζώνης f εστίασης = 10λ d 2

Συστήµατα σάρωσης Μηχανική σάρωση Μηχανική σάρωση (α) Στροφική κίνηση µεταλλακτών (β) Στροφική ταλάντωση κατόπτρού

Συστήµατα σάρωσης Ηλεκτρονική σάρωση

Ποιότητα εικόνας στην Υπερηχοτοµογραφία Χωρική διακριτική ικανότητα (α) Αξονική διακριτική ικανότητα axial resolution Εξαρτάται από το µήκος κύµατος λ (β) Εγκάρσια διακριτική ικανότητα lateral resolution Εξαρτάται από το πλάτος του παλµού L=λ/2 3ΜΗz µαλακού ιστού λ=0,5mm 15 ΜΗz µαλακού ιστού λ=0,15mm Μεγαλύτερη f, µεγαλύτερη εξασθένηση US

Τρόποι απεικόνισης A-Mode (Amplitude Mode)

B-Mode M - Mode

Doppler effect 1842 Johann Christian Doppler Όταν υπάρχει κίνηση µεταξύ πηγής κύµατος και ανιχνευτή, η συχνότητα του ανιχνευόµενου κύµατός διαφέρει.

Συχνότητα Doppler

Επίδραση της γωνίας Doppler

Color flow imaging

Triplex scanning B-Mode, Color flow, Spectral Doppler

είκτες ταχύτητας ροής

Απεικόνιση ροής Color flow Spectral Doppler Περιορίζεται η µελέτη σε µια µικρή περιοχή Μελέτη ροής σε µια θέση Μικρή χρονική ανάλυση (fr χαµηλό όταν χρειάζεται σε βάθος σάρωση ) Περιορισµένες πληροφορίες ροής Καλή χρονική ανάλυση, µελετά κυµατοµορφή ροής Επιτρέπει υπολογισµούς της ταχύτητας και άλλων δεικτών