ULTRAZVUK FIZIKAKenneth Hoyt i Franklina N. TesslerOSNOVNA SVOJSTVA ZVUKDEFINICIJA zvuk i IZVORAZvuk je oblik mehanike energije koja posjeduje sposobnost za rad. Kao odgovor na prenosi tlak val, molekula i estica unutar medija (Npr tkiva) fiziki vibrira jedni protiv drugih, zbog ega je energija s propagandom naih. Zvuk proizvodi vibracijskim izvora. U medicinskoj ultrazvuka, izvor piezoelektrini pretvornik koji pretvara visoke frekvencije elektrine energije na zvuk i obratno. Kada je postavljen u dodiru s tkivom, sonda djeluje poput klipa, proizvodnju kratke bljeskove ili impulsa mehanike energije da iri kroz tkiva u grede nain.

UZDUNA VERSUS premoivanju WAVESUltrazvuk moe se razvrstati po smjeru vala propagacije u odnosu na vibracije estica. Longitudinalnim valovima, koji se koriste u medicinskoj ultrazvukom, ire du osi vibracija estica. Meutim, val razmnoavanje okomito na vibracije takoer estica pojaviti u vrstom tkivu. Nazvane poprenih valova, oni propagirati preko znatno krae udaljenosti od longitudinalnih valova, jer se ne prenosi kao uinkovito. Openito, samo uzduni valovi se smatraju vanim u medicinskoj ultrazvuka.

KOMPRESIJE I RAZRJEIVANJEReprodukcijski ultrazvuk val uzrokuje lokalne poremeaje u tkivu kao estice kretati back-and-naprijed. Ova mehanika energija se provodi u susjedne estice i omoguuje val s propagandom naih dalje. U usporedbi s Netaknuta tkiva, zone kompresije opisuju predjele neto vee gustoe estica, dok zone prorijeivanja definirati regije neto nie gustoe estica.

WAVE MOTIONSadnog ultrazvuk val moe vizualizirati kao sinusoidalni signal koji varira u amplitude tijekom vremena. Frekvencija vala je broj ciklusa (oscilacije) da prolazi po sekundi (sl. 62 do 1). Jedinica za frekvenciju je herc (Hz), pri emu je 1 Hz jednak 1 ciklusa / s. U medicinskoj ultrazvuka, frekvencija vala je obino izmeu 2 i 20 MHz, mada vee frekvencije koristi se za posebne namjene. Razdoblje vala je reciprona svoje frekvencije, a oznaava vrijeme potrebno za val do osciliraju jedan puni ciklus (Sl. 62-2). Fizika udaljenost val putuje preko jedne pune ciklus naziva valne duljine. Brzina Razmnoavanje je mjera koliko brzo ultrazvuk putuje u odreenom tkivu i pod utjecajem oboje Gustoa tkiva i ukoenost. Poveanje krutosti tkiva ili smanjenje u rezultatima gustoe tkiva u odgovarajuim poveanjem brzine zvuka kroz tog tkiva (Sl. ezdeset dvije do tri). U medicinskoj ultrazvukom, brzina zvuka u ljudskom tijelu se pretpostavlja da je 1540 m / s. Tipino, ultrazvuk se iri na odreenoj frekvenciji koja je definirana kao temeljni (odailjanja) frekvencija. Meutim, kao to je val iri, njegov oblik postupno mijenja, to je rezultiralo u energetskom preraspodjeli i generiranje valova multipleti temeljne frekvencije. Nazvao harmonici, ti valovi sadravaju korisne informacije koje mogu izolirati i iskoristiti poboljati vizualizaciju tkiva ultrazvuka ili kontrastnim sredstvima.

Amplituda u odnosu na vrijeme parcele opisuju niskim (lijevo) i high (desno) frekvencija sinusna signala. Napomena niske frekvencije signala ima dui rok.

AKUSTINI TLAK I INTENSITYSnaga ili amplituda ultrazvuka vala obino mjeri se tlak. Zone kompresije imaju vii tlak od nesmetano tkiva, dok je zona prorijeivanja imaju nii tlak. U injenica, da je ovo cikliki oscilacija izmeu drava visoka i niskog tlaka koje natjerati estice vibriranje back-and-naprijed i omoguiti irenje ultrazvuni val. Parcele prikazano na slikama. 62-1 i 62-2 opisati amplitudu signala, ali pritisak moe koristiti naizmjenino. Alternativna mjera ultrazvune snage je akustiki intenzitet. U bilo kojem trenutku na putu za reprodukcijski ultrazvunog vala, intenzitet proporcionalan Trg tlaka. Intenzitet signala je obino oznaen u decibela, to oznaava omjer logaritamske dva intenziteta (ili amplituda). Na primjer, 40-dB Razlika izmeu dva zvuka je ekvivalent 10 000 puta promjene intenziteta.

INTERAKCIJA ULTRAZVUKA ZONA UPIJAJUIMIZVORI PRIGUENJAUltrazvuk se iri kroz tkivo, postoji gubitak energije nazvao guenja. To progresivno smanjenje amplitude signala pripisuje se dva izvora. Prvi rezultati odraz i rasipanja ultrazvuka kao to prolazi kroz tkiva, a druga je zbog apsorpcija je pretvorba energije valova u toplinsku energiju. Apsorpcija je dominantan izvor ultrazvuka guenja u mekim tkivima.

UESTALOST OVISNOST GUENJAUltrazvuk guenja u tkivu je vrlo ovisna o frekvenciji signala. Naime, vea frekvencija ultrazvuk Valovi su oslabljena vie nego nie frekvencije valova u bilo dano tkivo. To znai da se penetracija tkiva ugroena na viim frekvencijama, ograniava koliinu korisnih podataka koji mogu biti izvaen na dubini. meutim, jer prostorna rezolucija poveava s ultrazvukom frekvencije, postoji temeljna kompromis izmeu tkiva penetracija i prostorna rezolucija koja se mora uzeti u rauna tijekom svakog ultrazvunog pregleda.Sinusno signali opisuju fiziki koncept razdoblju (lijevo) i valne duljine (desno).

Ultrazvuk val okomito Incident na granici izmeu dvije tkiva razliitog akustikih impedancija. Kao to je prikazano, ultrazvuk incident na suelju (a) odvojen je na donjem amplitude reflektira (b) i (c) se prenose valove.

AKUSTIKI IMPEDANCEUltrazvuk se temelji na otkrivanju i prikaz odraziti ultrazvunih valova zove odjeci, to proizvode na sueljima tkiva. U ultrazvukom ovi suelja predstavljaju granice izmeu tkiva koji se razlikuje u nekretnine zove akustiki otpor, koji je definiran kao produkt gustoe tkivom te brzina zvuka u tom tkivu. prostorne razlike u akustinom impedancija proporcionalno utjecati amplituda odjeka koji su otkrivena generirati ultrazvunu sliku. Ako podruje tkiva stvara odjeke vee amplitude od okolnog tkiva, onda je ovo podruje se naziva hyperechoic ili hipoehogeni. Alternativno, tkiva regija koja generira odjeke nii u amplitudi od okolnog tkiva naziva hipoehogene. Na kraju, podruje tkiva se naziva gluhoj da ultrazvuk prolazi bez vidljivog povratnog rasprenja. sva tri izrazi koriste za opisivanje ultrazvune nalaze.

REFLEKSIJE I TRANSMISIJEUltrazvuk udarnim granica glatko tkivo proizvodi odraz.Koliina refleksije na suelju je ovisno o akustikog impedancije dva tkiva na obje strane granice, kao i na upadni kut od ultrazvunog vala. specifino, ultrazvuk koji uspostavlja granicu na 90 stupnjeva rezultata u djeliu val se reflektira natrag prema izvor, nazvao refleksija.Ogleda val (nazvan povratnog rasprenja) ima manju amplitudu.Ostatak vala prenosi preko suelja (Sl. 62-3). Ultrazvuk udarnim granica koso takoer rezultira u val refleksije i transmisije. Meutim, nie amplitude reflektira val preusmjereni natrag daleko od izvora pod kutom koji je jednak kutu upada (Sl. 62-4). Ako je dodirna povrina tkiva nije ortogonalno ultrazvuk zrake, ogleda val nee doi slike pretvornik a odjeci e ii neotkriven. Veina mekih tkiva suelja s kojima se susreu u ovjeka Tijelo posjeduje relativno male razlike u akustiki impedancija, to dovodi do veine incidenta valovi se prenose u dublje tkivo.

Ultrazvuk val ukoso Incident na granici izmeu dvije tkiva razliitog akustikih impedancija (ili irenja ultrazvuka brzinama). Kao to je prikazano, ultrazvune incidenta na suelju pod kutom? I (a) je odvojen u nie amplitude odraava (b) i (c) se prenose valove s kutom u odnosu na normalne i R? t, respektivno.Kut prijenosa upravlja razlikom u propagacije brzinama izmeu tkiva 1 i 2.

RASIPANJERasprenje je slaba odraz ultrazvuka struktura s manjim dimenzijama od valne duljine Incident val (tj mikrometara razmjera), te je naiao na hrapavim povrinama ili u heterogenim organa kao to je jetra. Takve reflektori proizvode refleksije u vie smjerova, s intenzitetom izravno proporcionalni na uestalost i rasprivaa veliine. Budui da refleksija je vrlo ovisna o kutu gledanja, slike tkiva suelja ili granica organa openito pripisati mehanizam za rasprivanje, koji je manje ovisan o kut incidenta. Nadalje, to je istovremena otkrivanje i smetnje od odjeka iz mnogih susjednih rasprenje mjestima koja proizvodi karakteristian Slika tekstura, nazvao pjega koja je povezana s vrste organa.

REFRAKCIJAKad ultrazvuk prolazi granicu tkiva, val moe promijeniti smjer, to znai da je kut upadne razlikuje od kuta prijenosne (Sl. 62-4). Ovo promjena smjera naziva se lom i pripisuje na razliku u brzini zvuka u dva tkivima a na obliqueness upadne vala.

ULTRAZVUK NAELAPULSIRAJUEG ULTRAZVUKU medicinskim ultrazvukom, kratkim rafalom iz akustika energija izraena su sonde i prolaze kroz tkiva u grede uzorak. Kao ultrazvunih impulsa propagirati, odjeci generiraju koji putuju natrag povrine tkiva. Ovaj povratnog rasprenja kontinuirano detektira sonde te se iskazuje kao funkcija Vrijeme. Pod pretpostavkom da je prosjena brzina zvuka u tkivu 1540 m / s, vrijeme koje je proteklo izmeu prijenosa i Odjek otkrivanje koristi za izraunavanje dubine struktura koja je proizvela odjek. Ovaj puls-eho je naelo temelj za veliku veinu ultrazvukom.AMPLITUDA MODEMapiranje ogleda echo amplitude du zrake put kao funkciju dubine nazvan amplitude moduliranog (ili pogona)-snimanje. To stvara jednu skeniranje crta ili linija vida za odreenu kut snimanja. Izvan neke one aplikacije, ovaj modalitet sada rijetko koristi kliniki.

MOTION MODEMotion-modulirani (ili M-mod) snimanje je slian -Mod ultrazvuk je opisano u prethodnom stavku. Zaslon M-mod karata echo amplitude u boji skala tijekom vremena. Danas zaslon M-mod najee koristi u sranih aplikacija i dokumentirati Srani Prijedlog u malim embrija.

SVJETLOST NAIN RADA I REAL-TIME IMAGINGSekvencijalni stjecanje vie skeniranja linija proizvodi dvodimenzionalni poprenog presjeka slike. To se naziva svjetlina moduliran (ili B-mod) slike, jer Odjek amplituda je mapiran skali svjetline (Sl. 62-5). Tipino, pozadina (odsutnost odjeci) je crna i sukcesivno svjetlije nijanse sive predstavlja vie echo amplitude (podrijetlom iz jai ultrazvuk reflektori). Dakle, ove slike su obino naziva sivim tonovima slike. Prijenos jednog pulsa i otkrivanje odjeka dovoljna za proizvesti skeniranje linije. Meutim, nekoliko mjenjaa moe biti potrebno ako se koristi vie arita, jer svaki Fokus zahtijeva poseban puls-eho sekvence. Generiranje vie slika u brzom slijedu rezultate u iluziju gibanja koja se naziva realnom vremenu ultrazvuk. Vrijeme potrebno za prikupljanje odjeke iz najdublje Leei reflektori na odreenoj dubini slike odreuje kanjenje prije sljedeeg skeniranje linija moe biti steena. Zbog stjecanja slika ovisi o dubini i broj linija skeniranja, duboko i iroko polje oslikavanje pogledom ograniava ostvarive frame rate. Tipini stope okvira za pulsnog ultrazvukom u redoslijedu desetaka sliica Drugi i pogodni su za real-time vizualizaciju tkiva strukture i organe. Visoke stope okvira potrebne su slike brzih objekata, kao to su srce fetusa.

Puls-eho sekvence omoguuje stjecanje jednog skeniranja Linija ultrazvunih podataka. Naknadno stjecanje linije skeniranja proizvodi dvodimenzionalni presjek B-mode (sivim tonovima) ultrazvuk sliku za dubinu fiksne tkiva.Broj redaka skeniranja koristi u formiranju slike odreuje irinu slike.

TRODIMENZIONALNE PRIKAZEU trodimenzionalnom ultrazvukom, ultrazvuk Sustav prikuplja odjeke iz obujma tkiva. Dobivene podaci mogu biti analizirani proizvesti dvodimenzionalne slike u bilo kojem proizvoljnom ravnini ili u hladu, volumetrijska slike. Jedna od mjera kvalitete slike ultrazvuk je prostorna rezolucija, koja je definirana kao sposobnost za rjeavanje usko rasporeene predmete kao razliite strukture. Aksijalni razluivosti opisuje sposobnost razlikovanja objekata du Put ultrazvuk dugo i odreuje duljinu prijenosa impulsa. U ultrazvuka, duljina impulsa je proizvod valnoj duljini i broju odailjanje ciklusa (obino dvije ili tri). Od valne duljine je inverzna frekvencije, krai mahunarke poboljati aksijalni rezoluciju kroz poveanje ultrazvune frekvencije. No, kao to je navedeno, poveanje ultrazvuk frekvencije poveava priguenje, umanjuje dubinu penetracije. Stoga odabir ultrazvuka frekvencije za bilo aplikacija je uvijek kompromis izmeu prostorne rezolucije i dubine. Lateralna rezolucija je definirana kao sposobnost za razlikovanje predmeta koji se nalaze pod pravim kutom na ultrazvuku zrake, paralelno sa sonde povrine. Boni razluivost prvenstveno pod utjecajem ultrazvune zrake irina. Za nejasnih pretvornika, boni razluivost najvii u Frenelove zoni najblii sonde, i smanjuje se zrake odstupa u daleko polje ili Fraunhofer zona. Meutim, veina modernih pretvarai su usmjereni bilo mehaniki ili elektroniki proizvoditi zrake koje su optimizirane za specifina dubina. Konano, vertikalna rezolucija odnosi se na prostorno Rezolucija okomito na ravninu slike. Smanjuje vertikalnu rezultate rezolucije u veoj efektivne debljine presjeka, koja proizvodi odjeke iz struktura susjedstvu slike avion. Posebno je vana u trodimenzionalni slikovnih aplikacija.

dopplerU medicinskoj ultrazvukom, Dopplerov efekt odnosi na promjene u frekvenciji zvuka zrake kako se komunicira s pokretnim strukturama, tipino crvenih krvnih stanica. Doppler frekvencije (FD) i dobila ultrazvuk Frekvencija (f0) odnose se na brzinu (v) od pokretnih scatterers sljedeom jednadbom:gdje je c i? oznaavaju brzinu zvuka i kut izmeu ultrazvune zrake i pokretnih scatterers, respektivno. Pozitivan Dopplerov pomak ukazuje na to da su scatterers kree prema ultrazvune zrake, dok negativna Dopplerov pomak oznaava kretanje dalje. Imajte na umu da nema Dopplerov pomak pod kutom od 90 stupnjeva. Doppler Imaging obino izvodi pod kutom od 60 stupnjeva ili manje minimizirati uinke pogreke u postavljanje kut Doppler. Mjerenja brzine krvi pomou ultrazvuka se izraene pomou doppler tehniku koja otkriva Doppler pomake u malom prostoru od interesa pozvao volumen uzorka. Operator podeava volumena uzorka odgovara veliini i dubinu broda koji se ispituje. U pulsirajueg doplera, niz ultrazvunih impulsa prenose u odreenom brzinom (naziva frekvencija ponavljanja pulsa, PRF) i odjeci su stekli povremeno. (Starija Doppler tehnika koristi kontinuirana insonation uz meusobno vidljivi, ali to je rijetko koristi u radiologiji.) Volumen uzorka obino obuhvaa niz brzine protoka krvi u bilo kojem trenutku; Stoga, pulsirajueg doplera signala kodira odgovarajui raspon Dopplerov pomak frekvencije. Doprinosi iz mnogo sporije kree tkiva strukture, kao to su krvne ile Zidovi su uklonjeni iz doppler signala pomou zid filteri, koji omoguuju vee frekvencije signala proi. Dopplerov spektar se izraunava koristei matematiku tehniku poznatu kao brze Fourierove transformacije. Nastali doppler Spektralna praenje prikazana kao kree graf gdje vertikalna os predstavlja Magnituda frekvencije Doppler shift (ili brzina), ispravljeno za kut doppler i horizontalnoj osi oznaava vrijeme. Dopplerov spektar obino prikazuje zajedno s sivim tonovima ili u boji dopler ultrazvuk slike, to omoguuje operateru podesiti DopplerKut odgovarati os toka. Budui da je frekvencija Dopplerov pomak je u ljudskom zvuni spektar frekvencija, to takoer obino igrao preko zvunika na ultrazvuk sustava.

Color DopplerColor Doppler slike koristi kodiranje boja za oznaavanje protok brzina i smjer u regiji od interesa. Slino B-mod ultrazvukom, slijedom impulsnih snopova generira signale iz odreenog podruja. Brzina informacija se dobiva na isti nain kao u pulsnim doplerom no veliki broj volumena uzorkuje du svake zrake. Ovisno o veliini podruja slike za Pogled, broj volumena uzorka moe lako doi tisue. Stoga, puls-eho akvizicije iz dao mjesto su ogranieni na 4-24 jeka sekvencama (naziva ansambl duljine ili paket veliine).Brzina to se to dogaa se odreuje PRF. Od odjekuje od mora primiti dublje leei strukture Prije drugog puls-eho slijed moe se pokrenuti, Boja slike toka na dubini zahtijeva dulje kanjenje izmeu impulsa, to znai niu PRF. Budui Ansambl duljina koritena za protok boje Doppler je znatno krai nego da se koristi za pulsnog Dopler, alternativna matematika tehnika zvana autokorelacije se koristi za dati procjenu Dopplerov pomak frekvencije nakon filtriranja zid. Krvi brzina procjene izvedene pomou ove tehnike su grublji nego onih u pulsirajueg doplera. Meutim, color dopler je jo uvijek vrlo korisno prikazati protok unutar relativno velikog podruja, za razliku od malih Uzorak volumen se koristi u pulsnim doplerom. U imaging protoka boja, znak i srednja vrijednost brzine procjene su mapirani u razliitim bojama na svakom mjestu u regiji od interesa. Tipino, crvena i plavi oznaavaju tok prema ili od sonde, odnosno (Sl. 62-6). Slika tok boja nadopunjeno na B-mod slike za anatomski mapiranje. Zbog obraivanjem potrebno, brzina je obino manje od onoga za sivim tonovima slike sama. Meutim, brzina moe se poboljati smanjivanjem veliine boja podruje interesa.Ilustracija toka boje i snage signala Doppler mapiranje.Spektri dvaju razliitih doplerskih signala su prikazani. Za dani Doppler signala i uzorka volumena protoka u boji Doppler procjene i mapira srednju Doppler frekvencijski pomak i osnaeni dopler mjere i mapira signal amplitude.

Power DopplerKao to je spomenuto u prethodnom poglavlju, protok boja Doppler procjenjuje srednju Doppler frekvencijski pomak pomou niza impulsa jeka akvizicije i kartama ta mjerenja na slici.Alternativa, ali Slian tehnika prikazivanja, poznat kao snage Doppler, procjene i karte ukupne snage (power) od Doppler signala unutar svakog uzorka volumen (Sl. 62-6). Za aplikacije protoka krvi, Doppler vrijednost snage odgovara broja crvenih krvnih stanica u odreenoj Uzorak volumen. Snaga doplera nudi vie osjetljivo otkrivanje protok krvi, ime poboljao prikaz sporog protoka i male posude, a na tetu otklanjanja smjera podatke.

KONTRAST IMAGINGUltrazvuni kontrastna sredstva se sastoje od plinom punjeni mikrometra veliine sfere, obino poznata kao mikromjehurii. Primjena niske difuzije plina i tanke ljuske stabiliziranje doputa krvoilni ivot u red od nekoliko desetaka minuta. Zbog velikog akustike impedancije razlike izmeu mikromjehurii i okolnih krvi, oni su izvrsni ultrazvuk scatterers i poboljati osjetljivost na protok krvi. Ultrazvuk kontrastna sredstva proi oscilatorno pokret ili rezonirati, kao odgovor na ultrazvuk polje, proces koji se naziva stabilnu kavitacije. Pod dovoljno visokim ultrazvunim pritisaka, to moe dovesti do nelinearne rasprenja i generacije odjecima s komponentama frekvencije na harmonijskih viekratnika prenose frekvencije. Ove harmonika signali mogu biti selektivno izoliran od povratnog rasprenja signala pomou razne obrade signala i pulsira tehnike za poboljanje slike kontrast. Trenutano, kontrastna sredstva su samo odobren za ehokardiografskim primjene u Sjedinjene Amerike Drave, iako su iroko zaposleni drugdje.

ULTRAZVUK INSTRUMENTIpretvornik nizoviUltrazvuk pretvornik pretvara elektrine signale akustika energija i obrnuto. U svakom medicinski ultrazvuk sustava, sonda prenosi akustinu impulsi koji propagira kroz tkivo i prima odjeci koji su proizvedeni. Zaprimljene odjeci su tada pretvaraju u elektrine signale za obradu. Dopustiti zvuni impulsi proi od sonde u pacijenta, spojka je smjetena izmeu gel transduktora i koe. Aktivni elementi u tipinom ultrazvune sonde su male piezoelektrini elementi. Kad uzbuen s vrlo kratkim visoke frekvencije elektrinih signala, piezoelektrini element mehaniki vibrira i stvara ultrazvuk puls. Dominantna frekvencija toga ultrazvuni impuls je isti kao i elektrini signal koji se koristi za uzbude. Meutim, postoje i dodatni frekvencije koje su iznad i ispod tog nominalne frekvencije. Ovaj namaz ili raspon frekvencija naziva propusnost ultrazvune pulsa. Pretvornik propusnost odreuje raspon frekvencija koje se mogu prenosi i dobio. Visoko-propusnost pretvarai (esto se naziva irokopojasni) pogodni su za iri raspon od klinike postavke. U piezoelektrini elementi koji ine sonde mogu biti rasporeeni u razliitim konfiguracijama da odgovaraju razliitim aplikacijama. Najee vrste su linearni, zakrivljene i fazno polja. Linearno i zakrivljene polja su sastoji se od 120-250 elemenata. Mali podskupine elementi se aktiviraju uzastopno proizvoditi impulse i primati odjeke uz niz linija skeniranja kako bi gore na slici. Broj sonde elemenata aktivira i vremenski slijed odreuje slati arina dubina. Linearni nizovi proizvesti niz grede su paralelni jedni s drugima, to rezultira u pravokutnom slici. Zakrivljene nizovi imaju takoer konveksni oblik, tako da se grede razilaze po dubini, proizvodnju format slike sektor koji je iri na dnu. Fazno polja su obino izraeni od 120 ili vie elemenata i puno manje od linearne i zakrivljena polja. Oni djeluju pucajui sve elemente u obliku ultrazvune zrake. Kroz pravilnu vremena pojedinih elemenata uzbude, ultrazvuk zrake moe upravljati kroz vidno polje za izradu Slika sektor. Kao to je gore navedeno, moderni ultrazvuk pretvaraa takoer dizajniran da se usredotoe na pojedinim dubinama. Elektroniki fokusiranje, koje se postie primjenom elektronskih kanjenja kada se ultrazvuni impulsi se prenose i dobila je najvie fleksibilan. To omoguava strojaru podeavanje fokusa zonu odgovarati dubinu podruja interes.

Osnovne funkcionalne raspored ANULTRAZVUK SUSTAVASuvremeni ultrazvuni sustavi su vrlo sloeni. Meutim, njihova osnovna funkcionalni raspored ukljuuje sonde sonde, sredinja procesorska jedinica (CPU), kontrola, zaslon, tipkovnica, ispis mrenih i skladitenje (Sl. Od 62-7). CPU usmjerava cjelokupni rad ultrazvunog sustava i obino je skup vie mikroprocesora. Pod smjeru od CPU, sonda prima signal visokog napona i stjee odjeka koje se pojaavaju i prenese natrag u CPU obradu i prikaz. Vanjski kontrole omoguuju operater optimizirati slike za odreeni ispit.Operater obino podeava sustav pomou tipkovnica i niz prekidaa i brojanika. Dobivene slike su pregledani na monitoru i ispisati ili spremiti digitalno za naknadni pregled.

Blok dijagram koji prikazuje osnovnu funkcionalnu shemu tipinog ultrazvukom sustava.

Imaging PARAMETRI I NADZORU ultrazvukom, primljene odjeci su obino vrlo slaba i mora biti pojaan. Podesiva majstor Kontrola pojaanja omoguuje pojaanje svih odjeka. Meutim, budui da ultrazvune zrake oslabljeni kao njega prolazi kroz tkivo, odjeci iz dubljih struktura se slabiji. Na naknadu za to, dubina ovisna pojaanje, poznat kao vremenski dobiti naknadu, koristi. U starija oprema, vremenski kontrole dobitak naknadu su postavljena od strane operatora. Meutim, mnogi noviji strojevi automatski podesiti vremensku dobit naknadu. Zaprimljene odjeci obuhvaa vrlo irok raspon vrijednosti (Do 120 dB), koji se zove dinamiki raspon. Meutim, budui da ultrazvuk sustav moe prikazati samo koliko manji raspon (obino oko 40 dB), jeka Podaci su komprimirani logaritamski prije nego to se prikazuje. U veini ultrazvuk sustava, dinamiki raspon Mapiranje je pod kontrolom operatora. Nie vrijednosti se obino koristi za poboljanje sivim tonovima kontrast izmeu plovila i susjednih objekata, dok se vii postavke koristiti za mekog tkiva slike. Drugi esti korisniki podesive parametri ukljuuju prije i obradba, sivim tonovima mapiranje, izglaivanje, i okvir usrednjavanje. Zadnja kontrola, koji prosjeci uzastopna okviri proizvesti vie ugodan sliku, takoer ima uinak zamuenja malih pokretnih objekata kao to je embrionalnog srce. To naglaava vanost optimizacije kontrole stroja za svaku klinike primjene. Razne kontrole takoer postoje za Doppler slike. U doppler, veliina volumen uzorka i poloaj su koju je odredio korisnik. Veliina Volumen uzorka odreuje prenosi duljina pulsa, a dubina zajedno snop os uspostavlja PRF. Iako su uzorak koliine fiksna u toku boja i osnaeni dopler slike, dubina je podesiva i uspostavlja gornju ograniiti na ostvarive frame rate. Brzina je takoer ograniena veliinom doppler paketa (ansambl duljine). vea veliina paketa poboljava brzina strujanja procjene, ali sniava frame rate. U svim nainima doppler imaging, zidne filteri uklanjaju niske frekvencije nered ispod odreene granina frekvencija iz Doppler signala. Ova granina frekvencija je podesiva od strane korisnika. U toku obojenog i pulsirajueg doplera, nulta toka doppler zaslona, pod nazivom osnovica, takoer podesive. Kad osnovica je usmjeren, je jednaka soba iznad i ispod je prikazati tijek prema ili od sonde. Meutim, ako je protok u Brod je jednosmjeran, osnovica moe se podesiti u skladu s tim.

Ultrazvuk artefakteRASADNIARSTVAUltrazvuk odjeke dogoditi kada Odjeci prijevoz back-i-naprijed izmeu dva vrlo reflektirajua konstrukcija. Na primjer, jaki odjeci (poput onih podrijetlom u Zid ciste) moe odraavati izvan sonde povrinu i preusmjere u tijelo, samo da se vrati u Sonda nakon dodatne odgode. To stvara lane odjekuje duboko na suelje. U nekim situacijama, vie razmiljanja pojavljuju unutar ili uz male strukture poput mjehuria plina. To stvara vlak jednako razmaknute odjeci koje se zovu ringdown ili komet-rep artefakti. Vie razmiljanja moe dogoditi Ako struktura lei izmeu sonde i visoko reflektirajua suelja kao to su membrane, proizvodnju zrcalna slika artefakt. Lom nastaje kada ultrazvune zrake trajk Granica tkiva koso, mijenja smjer snopa. To se pripisuje razlika u brzini zvuka u dva tkiva. Odjeci proizveden od lomi ultrazvuk zrake su misregistered od ultrazvunog sustava, to je rezultiralo iskrivljenja slike i a gubitak rezolucije. Kao to je ranije spomenuto, ultrazvuk Sustavi pretpostaviti da je brzina zvuka u tkiva konstanta 1540 m / s. Meutim, stvarna brzina varira iz tkiva do tkiva (tablica 62-1), pa ak i unutar odreeni tip tkiva. Svako odstupanje od pretpostavljene brzine zvuka dovodi do misregistration, kao dobro. Boni renja artefakti proizlaze iz interakcija offaxis komponente zvunog snopa s tkivima. Iako su ti dijelovi su slabi, oni proizvode lowlevel odjeke koji mogu simulirati krhotine u cistine strukture. Slino tome, debljina krika ili irina grede artefakti pojaviti kada ultrazvuk snop interakciju s strukture samo izvan eljenog slike ravnini. Ovo moe proizvesti lanih odjekuje na marginama plovila i druge graevine tekuina koje sadre.

TABLICA 6 2-1 Razmnoavanje Brzina ultrazvuka u razliitimbiolokim tkivimaslabljenjeKada ultrazvuni snop susree strukture koje apsorbiraju ili reflektiraju ga snano, impulse koji se prenose s dubljim tkivima su oslabile. U nekim sluajevima, dublje odjeci su minimalne ili odsutan, to dovodi do artefakata poznat kao akustine sjene, koje su analogne Sjene u zrake svjetlosti. Akustina sjenanje je veina esto povezan s suelja gdje se nalazi veliki Razlika u akustinom impedancije, kao to su kosti, kalcij, metala, ili plin. Isto tako, kada snop prolazi kroz strukturu koja emitira zvuk lake od tkiva na obje strane njega, dublje strukture pojavljuju vie hipoehogeni. Ovaj artefakt, nazvao akustina pojanjenje ili prijenos poveana kroz, korisno je razlikovati tekuine iz vrstih struktura.

dopplerTeorija uzorkovanje zahtijeva da PRF za pulsni Dopplerov sustav biti najmanje dva puta frekvencija Dopplerov pomak biti otkrivena. Ovo ogranienje je poznat kao Nyquist brzina uzorkovanja. Budui PRF je ograniena po vremenu potrebnom za prikupljanje odjekuje iz svakog impulsa Prije sljedei poslan, to ograniava maksimum Doppler pomak frekvencije (brzina) koje se mogu precizno otkriti. Kad PRF nije dovoljno visoka, Sustav se ne moe utvrditi pravi Doppler shift. Poznat kao aliasing, ovaj predmet je lako prepoznati po Izgled spektra praenje "omatanje oko" od vrha do dna doppler zaslonu prozor, sugerirajui obrat protoka krvi. Ovaj predmet moe biti eliminirana poveanjem sustava PRF, podeavanje osnovica, smanjujui Doppler frekvencije, ili poveanjem kuta Doppler.

Color DopplerNyquist ogranienje takoer odnosi na boju Doppler slike. Ako color dopler PRF nije dovoljno visoka, aliasing dogaa, i visoke frekvencije signala pogreno kao obrnut tijek pojaviti. Aliasing artefakti openito moe ukloniti u boji Doppler poveanjem PRF. Color Doppler ne samo detektira pokret iz krvi toka, ali i iz spori susjedne strukture kao kao ila. Ovi signali, nazivaju nered, uklanjaju zidni filtera, koji potiskuju niske frekvencije Signali ispod granina frekvencija. Iako zidnih filtera su uinkovite u uklanjanju niske frekvencije buke, njegu Moraju se poduzeti kako bi signale polako kree krvi nisu eliminirani. Tren artefakt je jedinstven za protok boje slike. To Rezultati iz interakcije zvuka zrake s nepravilnim povrine kamena i drugih kalcifikata, i pojavljuje kao izmjenine bendova boje duboko u kamen. U nekim sluajevima, to je korisno razlikovati kamenje iz druge male reflektirajua strukture.

BIOLOKI UINCIULTRAZVUK TOPLINSKAUltrazvuk je oblik mehanike energije koja se apsorbira tkiva i pretvara u toplinu kao to propagira. Porast temperature tkiva i ovisan je vie izraen u vrlo stanjivanje tkivima, kao to su kosti. Toplina se proizvodi na sonde povrini. imbenici koji odreuju koliinu grijanja ukljuuju sposobnost tkiva da provede perfuziju topline, tkiva, a intenzitet ultrazvuk i vrijeme ekspozicije. toplinska indeks je usvojen kao standard kako bi se smanjili toplinski bilo bioeffects povezane s izlaganjem ultrazvukom. Na monitoru skenera za referenca, toplinska vrijednost indeksa predstavlja omjer izmeu trenutnog ultrazvune snage i intenziteta koje e rezultirati maksimalnom porastu temperature 1 = C.MEHANIKAProstiranja ultrazvuka kroz tkivo daje niske razine zraenja sila koja remeti tkivo zajedno Put zrake. Ovaj apsorpcija temelji mehaniki uinak moe izazvati pokreti fluida naziva streaming i svibanj Takoer naglaavaju stanice i tkiva suelja. No, zraenje snage povezane s dijagnostikim ultrazvukom izloenosti openito se smatraju vjerojatno za promicanje bilo kakve negativne bioeffects.

CavitationalKavitacija opisuje ultrazvukom izazvanog formiranje i ponaanje plina mjehuria na visokim negativnim vrh pritisaka. Stabilno kavitacija oznaava kretanje oscilatorno mjehuria plina u odgovoru na ultrazvuku i njezin cikliki promjene tlaka. Ako oscilacije postanu preveliki, mjehurii plina mogu uruavati. Nazvao inercijski kavitacija, ovaj moe dovesti do izuzetno visoke temperature i lokalizirani znaajna razaranja tkiva. Stoga, mehanika Indeks je usvojen kao standard za kvantificirati vjerojatnost kavitacije vezane bioeffects. Komercijalno dostupni ultrazvuni skeneri su ogranieni na maksimalnu mehanike vrijednosti indeksa od 1,9 za veinu dijagnostike svrhe.

ALARA NAELOAkronim za "nisko kao razumno ostvarive" ALARA je vaan koncept u ultrazvukom, kao iu drugim medicinskim imaging modaliteta. ALARA Princip se temelji na pretpostavci da je bilo Iznos izloenosti ultrazvunim energije moe poveati (ak i minuciozno) rizik od nepovoljnih bioeffects. Vodilja ALARA je da pacijent izloen na ultrazvunom energijom kao niska to je vie mogue za danom dijagnostiki rezultat. Openito, dopler ultrazvuk depozita vie energije u tkivima nego u sivim tonovima imaging- Stoga, njegova uporaba u vrlo rane trudnoe treba biti ogranien. Meutim, to je uglavnom sloili da ultrazvukom Izloenost u tipinim klinikim aplikacijama, ukljuujui rano poroda slike, je vrlo sigurna.

LITERATURACosgrove D. Ultrasound contrast agents: an overview. Eur J Radiol. 2006;60:324-330.Fenster A, Downey DB, Cardinal HN. Three-dimensional ultrasound imaging. Phys Med Biol. 2001;46:67-99.Jensen JA. Medical ultrasound imaging. Prog Biophys Mol Biol.2007;93:153-165.Merritt CRB. Update on ultrasonography. Radiol Clin North Am.2001;39:385-397.Miller DL, Averkiou MA, Brayman AA, et al. Bioeffects considerations for diagnostic ultrasound contrast agents. J Ultrasound Med. 2008;27:611-632.Robbin ML. Ultrasound contrast agents: a promising future. Radiol Clin North Am 2001;39:399-414.Wells PNT. Ultrasound imaging. Phys Med Biol. 2006;51:83-98.York G, Kim Y. Ultrasound processing and computing: review and future directions. Annu Rev Biomed Eng. 1999;1:559-588.

PITANJA I ODGOVORI1. to se tie ultrazvuka, koji od sljedeih istina?A. Popreni valovi prostiru na vee udaljenosti.B. kosti provodi zvuk sporije nego mekih tkiva.C .To je oblik mehanike energije.D. Razdoblje je udaljenost val putuje u jednu puni ciklus.ODGOVOR: C Kao svi zvukovi, ultrazvuk je oblik mehanike energije koja se prenosi preko kruti, tekui ili plinoviti medij.

2. to se tie frekvencije ultrazvuka, koji je od Sljedei je istina?A. Via frekvencija ultrazvuk prodire vie lake nego nie frekvencije zvuka.B. Uestalost je izravno vezan uz prostorne rezolucije.C. Moderni pretvornici proizvesti ui izbor frekvencija.D. Veina ultrazvuni pretvarai rade na 15-20 MHz.ODGOVOR: B. Kao frekvencije ide gore, prostorna rezolucija poveava na raun penetracije.

3. U vezi naina ultrazvuk imaging, koji je od Sljedei je istina?A. A-mod stvara slike po jednu liniju prizor.B. M-mod stvara slike uz vie redaka vida.C. Poveanje rezultate dubine slike u via okvirna stopa.D. B-modu skeniranja, vraa odjek frekvencija je mapiran na sivoj skali.ODGOVOR: A.-mod ultrazvuk prepoznaje odjeke iz struktura du jedne linije vida.

4. Koja od sljedeih izjava o spektralne Doppler ultrazvuk je istina?A. dopler kut ne smije biti manji od 60 stupnjeva.B. Spustite PRF, viu granicu Nyquist.C Zid filteri ukloniti komponente visoke frekvencije iz Doppler signala.D. medicinske primjene, pomaci su frekvencije obino u rasponu zvuni.ODGOVOR: D. Doppler pomaci su obino u kilohertz, pa pada unutar granica ljudskog sluha. Iskusni ultrazvuk operatori mogu grubo procijeniti stenoza se temelji na igralitu u zvunim smjene.

5. Koja od sljedeih izjava o boji Doplera je istina?A. Manje toniji od spektralne DopplerB. prikazuje protok preko manjeg podruja interesa od spektralna DopplerC. Frame cijene su vee nego u sivim tonovima slike.D. Ne smjera informacijaODGOVOR: A. Color Doppler slike daje manje tona mjera brzine protoka od spektralne Dopler, ali prikazuje protok krvi kroz mnogo vei podruje.

6. tie ultrazvuni pretvarai, koji je od Sljedei je istina?A. postupno polja su vei od linearnih polja.B. pretvoriti jedan oblik energije u druguC. sredstvo za povezivanje se upotrebljava za udobnost pacijenta.D. Veina pretvarai imaju jedan element.ODGOVOR: B. Ultrazvuk pretvarai pretvoriti elektrine signale zvue na prijenos i uiniti suprotno na primanja.

7. Koja od sljedeih izjava o ultrazvukom artefakti je istina?A. Aliasing dogaa sa spektralnom Doppler, ali ne color dopler slike.B. tren artefakt se vidi samo u sivim tonovima slikanje.C. pretpostavka konstantne ultrazvune brzine prijenosa u tkivima je odgovoran za neke artefakti.D. Comet-rep artefakti se pojavljuju izmeu sonde i sueljem koje ih proizvodi.ODGOVOR: C Pulse-eho slike temelji se na pretpostavka da je brzina ultrazvuka u tkiva konstanta 1540 m / s. Meutim, ova pretpostavka je netono za neke vrste tkiva, to je rezultiralo misregistration artefakata.

8. Koji od sljedeih e smanjiti aliasing kada protok prema sonde?A. Poveanje PRFB. Poveanje Doppler frekvencijeC Smanjivanje kut DopplerD. Pomicanje osnovica seODGOVOR: A. Poveanje PRF podie Nyquist granica, a time omoguuje otkrivanje vea-brzina strujanja bez aliasing. Sve drugo izbor imati suprotan uinak.

9. tie bioeffects koji od sljedeih istina?A. Plin mjehuri implozija je toplinski uinak.B. Termalni indeks koristi intenzitet potrebne za uzrokovati porast temperature od 0,5 C? kao referencu toka.C. Stabilna kavitacije se odnosi na cikliki tlakom varijacije u ultrazvune zrake.D. doplera rezultate u manje energije nego taloenja sivim tonovima slike.ODGOVOR: C Stabilno kavitacija odnosi oscilacija od siune mjehuria plina u tkivima kao odgovor na pritisak varijacije u ultrazvune zrake.

10. S obzirom na interakciju s ultrazvuka vrste organi, to od sljedeeg istinito?A. Suelja s velikim razlikama u akustikim Impedancija izazvati slabe refleksije.B. reflektirajui odraz prevladavaju.C. pjega u vrstim tijelima rezultat rasprenja i smetnje.D. Niske frekvencije zvuka apsorbira u via Stopa od visoke frekvencije ultrazvuka.ODGOVOR: C U vrstih organa poput jetre, rasprenja i smetnji prevladavaju proizvesti tipian echotexture koji se zove pjega.