ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ ΥΠΕΡΗΧΩΝ



Σχετικά έγγραφα
ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΕΡΗΧΩΝ

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

ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΙΑ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΙΑ

Ιατρική Υπερηχογραφία: Φυσικές αρχές και οργανολογία

Amplitude Mode, A - Mode

HY Ιατρική Απεικόνιση. ιδάσκων: Kώστας Μαριάς

ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΙΑ

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

Υπερηχογραφία Αγγείων Βασικές αρχές

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

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΘΕΜΑ: ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΟΣ

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

Βασικές αρχές υπέρηχων

Δομικά Υλικά Μάθημα ΙV. Ηχος & Ηχητικά Φαινόμενα II

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΘΕΩΡΙΑ ο ΜΑΘΗΜΑ

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

Κανονικη Εξεταστικη

Μaθήµατα Υπερηχογραφίας

HY Ιατρική Απεικόνιση. ιδάσκων: Kώστας Μαριάς

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ - ΘΕΩΡΙΑ - ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ

ΚΥΜΑ ΗΧΟΣ ΙΑΘΛΑΣΗ ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΣΥΜΒΟΛΗ

ό ς ς ί ς ύ ί ύ ς ό ς ά

Κεφάλαιο 3. Έλεγχος με Υπερήχους

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΧΟΥΣ ΚΑΙ ΑΤΕΛΕΙΩΝ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΜΕ ΥΠΕΡΗΧΟΥΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΘΕΩΡΙΑ ο ΜΑΘΗΜΑ

Μετρήσεις τεχνικών χαρακτηριστικών στην υπερηχητική απεικόνιση

Ηχητικά κύματα Διαμήκη κύματα

Δομικά Υλικά Μάθημα ΙΙΙ. Ηχος & Ηχητικά Φαινόμενα

Ακουστική)και)Ψυχοακουστική

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

Μάθημα Ακουστικής. Νικόλαος Παλληκαράκης Καθ. Ιατρικής Φυσικής ΠΠ

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

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ- ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

r r r r r r r r r r r

EΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ ΟΛΙΚΗ ΑΝΑΚΛΑΣΗ

Σημαντικές χρονολογίες στην εξέλιξη της Υπολογιστικής Τομογραφίας

ΘΕΜΑ 1 ο. Φροντιστήριο «ΕΠΙΛΟΓΗ» Ιατροπούλου 12 & σιδ. Σταθμού - Καλαμάτα τηλ.: & 96390

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

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

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

ENOTHTA 1: ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 1 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ - ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Μέθοδοι απεικόνισης υπερήχων

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

Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών

ΕΠΩΝΥΜΟ ΟΝΟΜΑ ΤΑΞΗ ΤΜΗΜΑ ΗΜ/ΝΙΑ ΚΥΡΙΑΚΗ 11/3/2012 ΧΡΟΝΟΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 10:30-13:30

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Physics by Chris Simopoulos

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο: ΜΗΧΑΝΙΚΑ- ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ.

Φυσική ΘΕΜΑ 1 ΘΕΜΑ 2 ΘΕΜΑ 3

Κατάτμηση εικόνων υπερήχων για την εύρεση ανατομικών αναφορών

3. ΕΝΟΤΗΤΑ 3 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΥΠΕΡΗΧΩΝ & ΗΧΗΤΙΚΗ ΔΕΣΜΗ

ΑΞΟΝΙΚΗ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ. Ευάγγελος Παντελής Επ. Καθ. Ιατρικής Φυσικής Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Ιατρική Σχολή Αθηνών

r r r r r r r r r r r

πλάτος που διαμορφώνεται από τον όρο του ημιτόνου με

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

ΟΕΦΕ 2009 Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ


r r r r r r r r r r r Μονάδες 5 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

papost/

Παρουσίαση μέσων Φυσικοθεραπείας Ι (φυσικά μέσα και τεχνολογίες)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

δ. έχουν πάντα την ίδια διεύθυνση.

ΚΥΜΑΤΑ 1. Νίκος Κανδεράκης

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ» ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Κεφάλαιο 15 ΚίνησηΚυµάτων. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΠΟΜΠΟΣ ΕΚΤΗΣ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ

Γενικές εξετάσεις Φυσική Γ λυκείου θετικής και τεχνολογικής κατεύθυνσης

1 Ο ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ - ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Μη Καταστροφικός Έλεγχος

Μονάδες 5. Μονάδες 5. Μονάδες 5. Μονάδες 5 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΕΓΧΡΩΜΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ DOPPLER

max 0 Eκφράστε την διαφορά των δύο θετικών λύσεων ώς πολλαπλάσιο του ω 0, B . Αναλύοντας το Β σε σειρά άπειρων όρων ώς προς γ/ω 0 ( σειρά

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ

Ηλεκτρομαγνητικά Διαδίδονται στο κενό

Φυσική για Μηχανικούς

Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Θ έ μ α τ α γ ι α Ε π α ν ά λ η ψ η Φ υ σ ι κ ή Κ α τ ε ύ θ υ ν σ η ς Γ Λ υ κ ε ί ο υ

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

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΑΝΩ ΣΕ ΚΥΜΑΤΑ ΔΥΟ ΚΑΙ ΤΡΙΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΗΧΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΠΕΜΠΤΗ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2004 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Φυσική ΙΙΙ (Κυματική) Διαγώνισμα επί πτυχίω εξέτασης 02/06/2017 1

1. Η συχνότητα αρμονικού κύματος είναι f = 0,5 Hz ενώ η ταχύτητα διάδοσης του υ = 2 m / s.

2. Σε κύκλωμα αμείωτων ηλεκτρικών ταλαντώσεων LC α. η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου δίνεται από τη σχέση U E = 2

2. ΕΝΟΤΗΤΑ 2 ΔΙΑΔΟΣΗ ΤΩΝ ΥΠΕΡΗΧΩΝ ΜΕΣΑ ΣΤΟΥΣ ΙΣΤΟΥΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΠΑΛ (ΟΜΑ Α Β ) 2011

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: ΚΥΜΑΤΑ

ΞΗΡΟΔΗΜΑΣ ΠΕΤΡΟΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΩΝ

r r r r r r r r r r r Μονάδες 5 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΕΓΧΡΩΜΟΥ ΥΠΕΡΗΧΟΤΟΜΟΓΡΑΦΟΥ.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 05 ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Διάρκεια: 3 ώρες ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5) U β A

Βασικές διαδικασίες παραγωγής πολωμένου φωτός

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

ΘΕΜΑ Α ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α

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.

Transcript:

ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ ΥΠΕΡΗΧΩΝ ΚΑΘ. Δ. Κουτσούρης Δρ. Ο. Πάνου-Διαμάντη

MΕΘΟΔΟΙ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ ΥΠΕΡΗΧΩΝ Χρήση των υπερήχων στην Ιατρική κύρια στο τομέα της Διάγνωσης με τη μέτρηση διαφόρων χαρακτηριστικών των ανακλώμενων ή διερχόμενων ηχητικών κυμάτων. Πρόσφατες θεραπευτικές εφαρμογές : Τοπική αύξηση της θερμοκρασίας σε υποδόριους ιστούς του σώματους στα πλαίσια της φυσιοθεραπείας. Λειτουργία κατάλληλα εστιασμένης υπερηχητικής δέσμης ως χειρουργικό νυστέρι, λόγω της συγκέντρωσης μεγάλης ισχύος σε μια μικρή περιοχή σε ορισμένο βάθος μέσα στο σώμα. 2

MΕΘΟΔΟΙ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ ΥΠΕΡΗΧΩΝ Φυσικές Αρχές Υπερήχων Παραγωγή και Ανίχνευση των Υπερήχων Διαγνωστικές Μέθοδοι Υπερήχων 3

Φυσικές Αρχές Υπερήχων Βασικά Χαρακτηριστικά Διάδοσης των Υπερήχων Ανάκλαση και Διάθλαση των Υπερήχων Εξασθένηση, Απορρόφηση και Σκέδαση των Υπερήχων 4

Βασικά Χαρακτηριστικά Διάδοσης των Υπερήχων (Ι) Ήχοι : Διαμήκη ελαστικά κύματα που δημιουργούνται από τη περιοδική μεταβολή της πυκνότητας του υλικού μέσου, εντός του οποίου διαδίδονται. Ανάλογα με τη συχνότητα τους διακρίνονται σε : Υπόηχους (f<20 Hz) Ακουστικούς ήχους (20Ηz<f<20KHz) Υπέρηχους (f>20khz) Διαγνωστικοί Υπέρηχοι 1-50MHz Συχνότητες μέχρι 200ΜΗz στη Μικροσκοπία Υπερήχων για την εξέταση δομών μέσα στα κύτταρα 5

Βασικά Χαρακτηριστικά Διάδοσης των Υπερήχων (ΙΙ) Η ταχύτητα διάδοσης του ήχου σε ένα υλικό εξαρτάται από το μέτρο ελαστικότητας (Ε) και τη πυκνότητα του (d): c = E d (1) Το μήκος κύματος (λ) είναι η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών χαμηλών ή υψηλών μετώπων πίεσης f λ = c (2) 6

Βασικά Χαρακτηριστικά Διάδοσης των Υπερήχων (ΙIΙ) Ένταση Ηχητικού Κύματος [W/cm 2 ] : Ενέργεια ανά μονάδα χρόνου που διαδίδεται μέσα από μία μοναδιαία επιφάνεια κάθετη στη διεύθυνση του κύματος Ακουστική Εμπέδηση ή Διαπερατότητα του υλικού μέσου: Z = d c (3) Μονάδα Μέτρησης : Rayl (1Rayl=10-5 gr/cm 2 sec) 7

Ανάκλαση και Διάθλαση των Υπερήχων (I) Όταν μία ηχητική δέσμη προσπίπτει στη διαχωριστική επιφάνεια δύο υλικών μέσων διαφορετικής διαπερατότητας, τότε εν μέρει ανακλάται και εν μέρει διαθλάται. Η γωνία πρόσπτωσης θ ο, η γωνία ανάκλασης θ α και η γωνία διάθλασης θ δ συνδέονται με τις σχέσεις : θ a = θ o (4) sin θ sin θ c c o 1 = = d 2 n 21 : συντελεστής διάθλασης του μέσου 2 ως προς το μέσο 1 n 21 (5) 8

9 Ανάκλαση και Διάθλαση των Υπερήχων (II) Με το συντελεστή ανάκλασης πλάτους R A (ή ενέργειας R Ι ) εκφράζεται το ποσοστό του πλάτους (ή της ενέργειας) της προσπίπτουσας δέσμης που ανακλάται και εξαρτάται από το λόγο των ακουστικών εμπεδήσεων των δύο μέσων: 2 1 2 1 1 1 Z Z Z Z R A + = 2 2 1 2 1 1 1 + = Z Z Z Z R I (6) (5)

Εξασθένηση, Απορρόφηση και Σκέδαση των Υπερήχων Η εξασθένηση μιας υπερηχητικής δέσμης κατά τη διέλευση της μέσα στους ιστούς οφείλεται σε τρείς παράγοντες: Αύξηση του εύρους της δέσμης. Κατά τη διάδοση το σχέδιο της δέσμης (beam pattern) γίνεται ευρύτερο και η ενέργεια κατανέμεται σε μια μεγαλύτερη περιοχή με αποτέλεσμα τη μείωση της έντασης της δέσμης. Σκέδαση. Απομάκρυνση ενός ποσοστού της ενέργειας από τη διαδιδόμενη δέσμη λόγω της σκέδασης της δέσμης από διάχυτους ανακλαστές. Απορρόφηση. Απώλεια μέρους της ταλαντωτικής ενέργειας των σωματιδίων λόγω φαινομένων τριβής που συνεπάγεται μετατροπή μέρους της ενέργειας του ηχητικού κύματος σε θερμότητα. 10

Εξασθένηση, Απορρόφηση και Σκέδαση των Υπερήχων (ΙΙ) Η εξασθένηση του διαδιδόμενου ηχητικού κύματος περιγράφεται από εκθετικό νόμο : A = A o e ax (7) = I I e 2ax o (8) όπου α [cm -1 ]είναι ο συντελεστής εξασθένησης πλάτους. 11

ΥΛΙΚΟ ΜΕΣΟ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΕΞΑΣΘΕΝΙΣΗ ΔΙΑΔΟΣΗΣ (m/sec) ΕΜΠΕΔΗΣΗ -6 (106 kgr/m 2 sec) (db/cm για 1ΜΗz) Αέρας 330 0.0004 12 Νερό 1480 1.48 0.002 Λίπος 1450 1.38 0.63 Αίμα 1570 1.61 0.18 Μαλακοί Ιστοί 1540 1.63 0.70 Μύες 1580 1.70 1.3-3.3 Οστά 4080 7.80 15 Διαφορά της ηχητικής ταχύτητας στους περισσότερους μαλακούς ιστούς είναι μικρή. Λαμβάνεται με πολύ καλή προσέγγιση 1540 m/sec. Αναμένονται ισχυρές ανακλάσεις στις διαχωριστικές επιφάνειες λίπουςμαλακών ιστών και οστών-μαλακών ιστών και ασθενέστερες στις διαχωριστικές επιφάνειες των μαλακών ιστών. Το ποσοστό της ενέργειας μιας δέσμης υπερήχων που θα διέλθει μέσα από 12 οστά είναι πολύ μικρό.

Παραγωγή και Ανίχνευση των Υπερήχων (Ι) Η παραγωγή και ανίχνευση των υπερήχων στηρίζεται στο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο, δηλαδή στη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική και αντίστροφα από ειδικούς κρυστάλλους. Ο πιεζοηλεκτρικός κρύσταλλος τοποθετείται ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόδια. Διαφορά Δυναμικού ΔV Ηλεκτρικό Πεδίο Ε Μεταβολή πάχους z κρυστάλλου dz / z = C c E Παραγωγή υπερηχητικής πίεσης 13

Παραγωγή και Ανίχνευση των Υπερήχων (ΙΙ) PZT (lead-zirconate-titanate) : Ευρύτατα χρησιμοποιούμενο πιεζοηλεκτρικό υλικό λόγω της υψηλής απόδοσης ηλεκτρομηχανικής μετατροπής. Κατασκευή Πιεζοηλεκτρικού Μετατροπέα : Πιεζοηλεκτρικός Κρύσταλλος Ηλεκτρόδια Backing material Matching layer Προστατευτικό-Μονωτικό Υλικό 14

Παραγωγή και Ανίχνευση των Υπερήχων (ΙΙΙ) Backing material Θεραπευτικές εφαρμογές, παραγωγή συνεχών ηχητικών κυμάτων με στόχο τη μέγιστη απορρόφηση ενέργειας με τη μορφή θερμότητας από τους ιστούς. Χρησιμοποιείται υλικό (συνήθως αέρας) με διαφορετική ακουστική εμπέδηση από αυτή του κρυστάλλου ώστε να επιτυγχάνεται μέγιστη ανάκλαση της ακουστικής ενέργειας ώς προς την εμπρόσθια κατεύθυνση. Διαγνωστικές Εφαρμογές : Στην απεικόνιση είναι επιθυμητή η παραγωγή ηχητικών παλμών, μικρής διάρκειας ακολουθούμενοι από ένα διάστημα ηρεμίας για τη καταγραφή των επιστρεφόμενων ανακλασθέντων από τους ιστούς αντηχήσεων. Χρησιμοποιείται υλικό το οποίο παρουσιάζει σχεδόν ίδια ακουστική εμπέδηση με το κρύσταλλο, ώστε να απορροφά την ηχητική ενέργεια των προς τα πίσω μεταδιδόμενων αντηχήσεων. 15

Παραγωγή και Ανίχνευση των Υπερήχων (ΙV) Matching material H πλευρά του πιεζοηλεκτρικού στοιχείου προς τον ασθενή καλύπτεται από ένα ή περισσότερα matching layers με σκοπό τη σύζευξη των εμπεδήσεων του κρυστάλλου και του ιστού και τη μείωση της απώλειας ηχητικής ενέργειας στη διαχωριστική τους επιφάνεια. Η ακουστική εμπέδηση των ιστών διαφέρει κατά πολύ από αυτή του αέρα. Η ύπαρξη αέρα ανάμεσα στο μετατροπέα και τους ιστούς θα προκαλέσει μεγάλη απώλεια ενέργειας του ηχητικού κύματος. Για την αποφυγή του φαινομένου τοποθετείται ένα ειδικό υλικό ανάμεσα τους (gel ή coupling fluid). 16

Παραγωγή και Ανίχνευση των Υπερήχων (V) Παραγωγή ηχητικών παλμών μικρής χρονικής διάρκειας : Αμέσως μετά τη διέγερση ακολουθεί δυναμική απόσβεση των αντηχήσεων με την εφαρμογή μιας διαφοράς δυναμικού αντίθετης πολικότητας. Η διάρκεια του παραγόμενου ηχητικού παλμού τ μετριέται σε αριθμό κύκλων μέχρι το αρχικό πλάτος να μειωθεί στο 10%. Το χωρικό μήκος του παλμού είναι το γινόμενο του μήκους κύματος λ επί τον αριθμό των κύκλων. Επειδή ο παλμός δεν είναι καθαρά ημιτονικός χαρακτηρίζεται από ένα φάσμα συχνοτήτων (bandwidth). 17

Παραγωγή και Ανίχνευση των Υπερήχων (VI) Το σχέδιο μιας δέσμης υπερήχων (beam pattern) αποτελείται από δύο περιοχές : Το εγγύς (Fresnel) πεδίο Τα φαινόμενα περίθλασης λόγω των πεπερασμένων διαστάσεων του κρυστάλλου δημιουργούν φαινόμενα χωρικής συμβολής, με αποτέλεσμα την ανομοιόμορφη και ακανόνιστη κατανομή της έντασης της δέσμης. Το μήκος L της ζώνης Fresnel δίνεται από τη σχέση: 2 ρ L = (9) 4λ Το μακρινό (Fraunhofer) πεδίο Ο κρύσταλλος μπορεί να θεωρηθεί σημειακή πηγή, η ένταση της οποίας είναι χωρικά ομοιόμορφη. Το πεδίο Fraunhofer αποκλίνει συναρτήσει της απόστασης με μια γωνία θ : θ = arcsin( 1.22λ / ρ) (10) 18

Διαγνωστικές Μέθοδοι Υπερήχων Pulse - Echo US Imaging Εκτίμηση της Διακριτικής Ικανότητας της Εικόνας Υπερηχογραφική Απεικόνιση Πραγματικού Χρόνου Υπερηχογραφική απεικόνιση Doppler Τομογραφία Υπερήχων Αξιολόγηση και πλεονεκτήματα των απεικονιστικών μεθόδων υπερήχων 19

Pulse - Echo US Imaging (I) Κάθε φορά που ένας διαδιδόμενος στο σώμα ηχητικός παλμός συναντά δομές διαφορετικής ακουστικής εμπέδησης, ανακλάται μερικώς. Εάν t η χρονική διαφορά της εκπομπής του παλμού και της ανίχνευσης της echo, το βάθος d της δομής δίνεται από τη σχέση: 1 d = t c (11) 2 Η συχνότητα εκπομπής των ηχητικών παλμών (Pulse repetition Frequency PRF) εξαρτάται από το μέγιστο υπό εξέταση βάθος d max. c PRF max = (12) 2d max 20

Pulse - Echo US Imaging (II) Οι επιθυμητές πληροφορίες, πλάτος του ανακλασθέντος σήματος και η χρονική καθυστέρηση από τη στιγμή εκπομπής του ηχητικού παλμού, χρησιμοποιούνται για την απεικόνιση των δομών που συνάντησε ο ηχητικός παλμός. Πρόβλημα : Ομογενείς δομές παρουσιάζουν διαφορετική εικόνα ανάλογα με το βάθος το οποίο βρίσκονται λόγω της εξασθένησης του σήματος συναρτήσει της απόστασης. Μέθοδος TGC (Time gain Compensation) : Αύξηση της απολαβής του ενισχυτή σε χρονική συμφωνία με την άφιξη ασθενέστερων αντηχήσεων από βαθύτερες δομές στο σώμα. 21

Pulse - Echo US Imaging (III) A-mode (Amplitude mode) Μονοδιάστατη απεικόνιση του πλάτους του ανακλώμενου σήματος συναρτήσει του βάθους, κατά μήκος του άξονα διάδοσης του υπερηχητικού σήματος. Δυνατότητα μέτρησης βασικών ανατομικών χαρακτηριστικών με γραμμικές διαστάσεις. Εφαρμογές στην Οφθαλμολογία και Ηχοεγκεφαλογραφία. 22

Pulse - Echo US Imaging (IV) B-mode (Brightness mode) Το πλάτος μιας αντήχησης αντιπροσωπεύεται από ένα σημείο ανάλογης φωτεινότητας ή απόχρωσης του γκρι στην αντίστοιχη γεωμετρική του θέση με αποτέλεσμα την απεικόνιση μιας τομής του σώματος. 23

Pulse - Echo US Imaging (V) Μ-mode (Motion mode) Καταγραφή της κίνησης των ανακλαστικών επιφανειών κατά μήκος του άξονα της δέσμης υπερήχων με χρήση σταθερού ρυθμού σάρωσης. Αποτελεί συνδυασμό των δύο προηγούμενων τεχνικών. Το πλάτος μιας αντήχησης αντιπροσωπεύεται από ένα σημείο ανάλογης φωτεινότητας. Οι ακίνητες δομές παράγουν ευθείες γραμμές, ενώ στις κινούμενες παράγεται το το γράφημα της κίνησης τους. 24

Β-mode & M-mode Απεικόνιση της μιτροειδούς βαλβίδας 25

Εκτίμηση της Διακριτικής Ικανότητας της Εικόνας Αξονική Διακριτική Ικανότητα (axial resolution) Ικανότητα διαχωρισμού δύο στόχων ευθυγραμμισμένων κατά την αξονική διεύθυνση (την διεύθυνση της διάδοσης του ηχητικού παλμού). Ορίζεται ως το μισό του μήκους του ηχητικού παλμού. Εγκάρσια Διακριτική Ικανότητα (lateral resolution) Ικανότητα διαχωρισμού δύο στόχων ευθυγραμμισμένων κατά την εγκάρσια διεύθυνση. Εξαρτάται από το εύρος της ηχητικής δέσμης στο συγκεκριμένο βάθος. 26

Υπερηχογραφική Απεικόνιση Πραγματικού Χρόνου (Ι) Έχει σχεδόν πλήρως αντικαταστήσει τη στατική απεικόνιση του γκρι B-Mode. Αποτέλεσμα της προόδου στη τεχνολογία των μετατροπέων, στη σμίκρυνση των ηλεκτρονικών, στην ανάπτυξη του λογισμικού των υπολογιστών και στη βελτίωση της υπερηχητικής εστίασης. Σάρωση πραγματικού χρόνου - Γρήγορη επανάληψη της διαδικασίας σάρωσης - Τα κινούμενα όργανα π.χ. Καρδιά εμφανίζονται σε μία δυναμικά μεταβαλλόμενη εικόνα. Ένας κύκλος σάρωσης δημιουργεί ένα καρέ της δυναμικής εικόνας - Η παρουσίαση διαδοχικών καρέ παράγει την εικόνα «πραγματικού χρόνου». 27

Υπερηχογραφική Απεικόνιση Πραγματικού Χρόνου (ΙΙ) Πιεζοηλεκτρικοί Μετατροπείς Μηχανικός Μετατροπέας Περιστρέφεται με μεγάλη ταχύτητα και συλλέγει σήματα κάθε φορά που αντικρίζει ένα παράθυρο στη διεύθυνση του σώματος. Το οπτικό του πεδίο διευρύνεται σε μεγάλες αποστάσεις απ αυτόν. Πολλαπλοί μετατροπείς (multiple element transducer) H εστίαση της δέσμης και ο έλεγχος της κατεύθυνσης της γίνονται ηλεκτρονικά. 28

Υπερηχογραφική Απεικόνιση Πραγματικού Χρόνου (ΙΙΙ) Εστίαση της δέσμης στους πολλαπλούς μετατροπείς Διέγερση : Χρονική καθυστέρηση μεταξύ των διεγέρσεων των κυψελών Λήψη αντήχησης : Ηλεκτρονική καθυστέρηση των λαμβανόμενων σημάτων 29

Υπερηχογραφική Απεικόνιση Πραγματικού Χρόνου (ΙV) Έλεγχος της κατεύθυνσης της δέσμης στους πολλαπλούς μετατροπείς Επιτυγχάνεται με τη ρύθμιση της χρονικής καθυστέρησης (διαφοράς φάσεως) μεταξύ δύο διεγέρσεων, η οποία είναι η ίδια για όλες της κυψέλες και η οποία καθορίζει τη γωνία του κύματος με το επίπεδο της συστοιχίας. 30

Υπερηχογραφική Απεικόνιση Πραγματικού Χρόνου (V) Τύποι πολλαπλών μετατροπέων και τα αντίστοιχα σχήματα των περιοχών σάρωσης (α) sequential linear array (b) culvilinear array (c) linear phased aray (d) 1.5D array (e) 2D array 31

Υπερηχογραφική Απεικόνιση Πραγματικού Χρόνου (VΙ) Πλεονεκτήματα των πολλαπλών μετατροπέων Δυνατότητα επιλογής του σχεδίου της δέσμης με τη μεταβολή των χρονικών καθυστερήσεων Χρήση αξιόπιστων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων Καλή διακριτική ικανότητα και υψηλή ευαισθησία 32

Υπερηχογραφική Απεικόνιση Πραγματικού Χρόνου (VΙΙ) Επιλογή της συχνότητας εκπομπής των παλμών (PRF) Eξαρτάται από το βάθος του οπτικού πεδίου σύμφωνα με τη σχέση: PRF = F N = c 2( P + RD) (13) Ν : αριθμός των γραμμών ανά καρέ F : αριθμός των καρέ /sec P : βάθος του οπτικού πεδίου RD : απόσταση αποκατάστασης = ισοδύναμη απόσταση της χρονικής καθυστέρησης μεταξύ της εκπομπής δυο διαδοχικών παλμών 33

Υπερηχογραφική απεικόνιση Doppler (Ι) Φαινόμενο Doppler Μεταβολή της παρατηρούμενης συχνότητας ενός κύματος λόγω της σχετικής κίνησης πομπού-δέκτη. Πρόσπτωση μιας δέσμης υπερήχων συχνότητας f o πάνω σε στόχο κινούμενο με ταχύτητα υ, η οποία σχηματίζει γωνία θ με τον άξονα της δέσμης. Η συχνότητα του λαμβανόμενου σήματος θα διαφέρει από την f o κατά Δf=f- f o : Δf : συχνότητα μετατόπισης Doppler 2υ f = f o cosϑ (14) c Εφαρμογές Συστημάτων Doppler Μέτρηση ταχύτητας και όγκου της ροής του αίματος στη καρδιά και στα αγγεία 34

Υπερηχογραφική απεικόνιση Doppler (ΙΙ) Συνεχούς κύματος (CW) Doppler Χρήση δύο πιεζοηλεκτρικών μετατροπέων για την συνεχή εκπομπή ηχητικών κυμάτων και τη συνεχή λήψη των ανακλώμενων αντηχήσεων από τις διάφορες διεπιφάνειες. Παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη ταχύτητα της κίνησης μιας διεπιφάνειας και όχι για το βάθος στο οποίο βρίσκεται. 35

Υπερηχογραφική απεικόνιση Doppler (ΙΙΙ) Παλμικό Doppler Εκπομπή ηχητικών παλμών μικρής διάρκειας από το μετατροπέα και ανίχνευση των αντηχήσεων σε ένα πολύ μικρό χρονικό διάστημα μετά το παλμό με χρήση ηλεκτρονικών πυλών. Η χρονική καθυστέρηση της ενεργοποίησης των πυλών καθορίζει το βάθος του εξεταζόμενου όγκου και το χρονικό τους εύρος το αξονικό μήκος του υπό εξέταση όγκου. Η συχνότητα εκπομπής των παλμών PRF καθορίζει την υψηλότερη συχνότητα Doppler που μπορεί να μετρηθεί και κατά επέκταση τη μέγιστη ταχύτητα υ : PRF c f max = (15) υ PRF 2 4 fo cosϑ 2 c PRF = c / 2 Lmax υmax = Είναι γνωστό ότι οπότε : 8 fo Lmax cosϑ max = (16) (17) Η εκτίμηση της παροχής όγκου απαιτεί την εκτίμηση της διαμέτρου d του αγγείου - Σάρωση Β-mode Παλμικό Doppler + απεικόνιση πραγματικού χρόνου = Ακριβής προσδιορισμός της θέσης του εξεταζόμενου όγκου 36

Υπερηχογραφική απεικόνιση Doppler (ΙV) Έγχρωμη απεικόνιση Doppler Μultigate CW Doppler - τοποθέτηση πυλών κατά μήκος της δέσμης σε ολόκληρο το πεδίο σάρωσης. Κωδικοποίηση με χρώματα των μετρούμενων ταχυτήτων Έγχρωμη απεικόνιση της αιματικής ροής σε πραγματικό χρόνο με τη σύγχρονη απεικόνιση της ανατομίας των περιβάλλοντων ιστών (εικόνα Β-mode) Eφαρμογές : Εξέταση της κυκλοφορίας των άκρων, της εγκεφαλικής λειτουργίας και της καρδιάς. 37

Έγχρωμη απεικόνιση της πρόσθιας και οπίσθιας φλέβας του ήπατος 38

Έγχρωμη απεικόνιση Doppler της καρωτίδας 39

Τομογραφία Υπερήχων Ένας μετατροπέας ή συστοιχίες μετατροπέων για την εκπομπή της υπερηχητικής δέσμης και αντίστοιχα ένας ή συστοιχίες μετατροπέων για τη λήψη της εξερχόμενης υπερηχητικής δέσμης Καταγραφή των κυματομορφών πίεσης της εξερχόμενης δέσμης συναρτήσει του χρόνου - Προσδιορισμός της εξασθένησης - Εκτίμηση της κατανομής του συντελεστή εξασθένησης ή του δείκτη διάθλασης στο συγκεκριμένο αντικείμενο Πρέπει η ηχητική δέσμη να διαδίδεται ευθύγραμμα μέσα στο σώμα - Μόνο στους μαλακούς ιστούς π.χ. μαστός. 40

Αξιολόγηση & Πλεονεκτήματα των Απεικονιστικών Μεθόδων Υπερήχων Ακίνδυνη η χρήση τους στην Ιατρική Πλεονεκτήματα Υπερηχητικών Απεικονιστικών Συστημάτων Φτηνά, μη απαίτηση ειδικής προετοιμασίας του χώρου λειτουργίας Μεταφέρσιμα, λίγα αναλώσιμα υλικά Άνετη και γρήγορη διαδικασία σάρωσης για τον ασθενή Υψηλής διαγνωστικής αξίας εικόνες 41