אולטרסאונד

אולטרסאונד היא טכניקת אבחון המשתמשת באולטרסאונד. האחרונה יכולה לשמש בביצוע אולטרסאונד פשוט, או בשילוב עם CT כדי להשיג תמונות של קטעי גוף (CT-Echotomography), או לרכישת מידע ותמונות זרימת דם ( Echocolordoppler).

מאמרים מעמיקים

עקרון הפעולה

בפיסיקה, אולטרסאונד הם גלי מכניים אלסטיים אורכיים המאופיינים באורכי גל קצרים ותדרים גבוהים. לגלים יש תכונות אופייניות:

• הם נושאים לא משנה
• הם עוקפים מכשולים
• הם משלבים את האפקטים שלהם מבלי לשנות זה את זה.

צליל ואור מורכבים מגלים.
הגלים מתאפיינים בתנועה מתנדנדת בה הלחץ של אלמנט מועבר לאלמנטים השכנים ומאלה לאחרים, עד שהוא מתפשט לכל המערכת. תנועה זו, הנובעת מ"צמד תנועות בודדות, היא סוג של תנועה קולקטיבית, בשל נוכחותם של קשרים אלסטיים בין מרכיבי המערכת. היא גורמת להתפשטות של הפרעה, ללא כל הובלת חומר, ב כל כיוון בתוך המערכת עצמה. תנועה קולקטיבית זו נקראת גל. התפשטות אולטרסאונד מתרחשת בחומר בצורה של תנועת גל המייצרת להקות דחיסה וסירוגין של המולקולות המרכיבות את המדיום.
רק תחשוב כאשר אבן נזרקת לבריכה ותבין את מושג הגל.

אורך הגל מובן כמרחק בין שתי נקודות רצופות בשלב, כלומר בעלות משרעת וכיוון תנועה זהים באותו זמן. יחידת המדידה שלה היא המטר, כולל תת -הכפלים שלו. טווח האורך d "גל המשמש ב אולטרסאונד הוא בין 1.5 ל -0.1 ננומטר (ננומטר, כלומר מיליארדית של מטר).
תדר מוגדר כמספר התנודות, או המחזורים, שחלקיקים עושים ביחידת זמן ונמדד בהרץ (הרץ). טווח התדרים המשמש באולטרסאונד הוא בין 1 ל 10-20 מגה הרץ (מגה-הרץ, כלומר אחד מיליון הרץ) ולעתים אף עולה על 20MHz. תדרים אלה אינם נשמעים לאוזן האנושית.
הגלים מתרבים במהירות מסוימת, שתלויה בגמישות ובצפיפות של המדיום שהם עוברים דרכו.מהירות ההתפשטות של גל ניתנת על ידי תוצר התדר שלו באורך הגל שלו (vel = freq x אורך גל).

כדי להתפשט, אולטרסאונד זקוקים למצע (גוף האדם למשל), אשר הם משנים באופן זמני את כוחות הלכידות האלסטיות של החלקיקים. בהתאם למצע, ולכן בהתאם לצפיפותו וכוחות הלכידות של המולקולות שלו, תהיה מהירות התפשטות שונה של הגל בתוכו.
עכבה אקוסטית מוגדרת כעמידות פנימית של חומר שיש לחצות אותו באמצעות אולטרסאונד. הוא משפיע על מהירות ההתפשטות שלהם בחומר והוא ביחס ישר לצפיפות המדיום מוכפל במהירות התפשטות האולטרסאונד במדיום עצמו (IA = צפיפות vel x). לרקמות השונות של גוף האדם יש כל עכבה שונה, וזהו העיקרון שעליו מבוססת טכניקת האולטרסאונד.
לדוגמה, לאוויר ולמים יש עכבה אקוסטית נמוכה, לשומן ולשרירי הכבד יש ביניים ולעצם ולפלדה יש ​​גבוה מאוד. יתר על כן, הודות למאפיין זה של הרקמות, מכונת האולטרסאונד לפעמים יכולה לראות דברים שה- CT (טומוגרפיה ממוחשבת) לא רואה, כגון מחלת כבד שומנית, כלומר הצטברות שומן בהפטוציטים (תאי הכבד), hematomas מ חשיפה (החדרת דם) וסוגים אחרים של נוזלים מבודדים או אוספים מוצקים.

באולטרסאונד, האולטרסאונד נוצר עבור אפקט פיזואלקטרי תדר גבוה. באפקט פיזואלקטרי אנו מתכוונים למאפיין, שיש בו כמה גבישי קוורץ או סוגים מסוימים של קרמיקה, של רטט בתדירות גבוהה אם הוא מחובר למתח חשמלי, ולכן אם הוא חוצה זרם חשמלי לסירוגין. גבישים אלה נמצאים בתוך בדיקת האולטרסאונד הממוקמת במגע עם העור או הרקמות של הנבדק, הנקראת מתמר, ובכך פולטת קורות אולטרסאונד שחוצות את הגופים לבדיקה ועוברות "הנחתה הנמצאת בקשר ישיר עם הפליטה תדירות המתמר. לכן, ככל שתדירות האולטרסאונד גבוהה יותר, כך חדירתם לרקמות גדולה יותר, עם רזולוציה גבוהה יותר של התמונות. לצורך חקר איברי הבטן, בדרך כלל משתמשים בתדרי עבודה בין 3 ל -5 מגה הרץ, בעוד שתדרים גבוהים יותר מ -7.5 מגה הרץ, בעלי כושר פיתרון גדול יותר, משמשים להערכת רקמות שטחיות (בלוטת התריס, השד, שק האשכים, וכו.).
נקודות המעבר בין בדים בעלי עכבה אקוסטית שונה נקראים ממשקים. בכל פעם שהאולטרסאונד פוגש ממשק, הקורה מגיעה בחלקה רֶפלֶקס (חזור אחורה) ובחלקו נשבר (כלומר נספג ברקמות הבסיסיות). הקרן המוחזרת נקראת גם הד; הוא, בשלב החזרה, חוזר למתמר שם הוא מרגש את קריסטל החללית המייצר זרם חשמלי. במילים אחרות, האפקט הפיזואלקטרי הופך אולטרסאונד לאותות חשמליים אשר מעובדים לאחר מכן על ידי מחשב והופכים לתמונה בסרטון בזמן אמת.
לכן ניתן, על ידי ניתוח המאפיינים של גל האולטרסאונד המוחזר, להשיג מידע שימושי להבדיל מבנים בעלי צפיפות שונה. אנרגיית ההשתקפות נמצאת ביחס ישיר לשונות בעכבה האקוסטית בין שני משטחים. עבור וריאציות משמעותיות, כמו המעבר בין האוויר לעור, קרן האולטרסאונד יכולה לעבור השתקפות מוחלטת; לשם כך יש להשתמש בחומרים ג'לטיניים בין החללית לעור, שמטרתם לחסל את האוויר.

שיטות ביצוע

ניתן לבצע אולטרסאונד בשלוש דרכים שונות:

A-Mode (Amplitude Mode = Modulations amplitude): מוחלף כעת על ידי B-Mode. עם ה- A-Mode, כל הד מוצג כסטייה של קו הבסיס (המבטא את הזמן שלוקח לגל המוחזר לחזור למערכת הקולטת, כלומר המרחק בין הממשק שגרם להשתקפות ובין החללית), כמו "שיא" שהמשרעת שלו תואמת את עוצמת האות שיצר אותו. זוהי הדרך הפשוטה ביותר לייצג את אות האולטרסאונד והיא מהסוג החד-ממדי (כלומר היא מציעה ניתוח במימד אחד בלבד). הוא נותן מידע רק על אופי המבנה הנבדק (נוזלי או מוצק). A-Mode עדיין בשימוש, אך רק ברפואת עיניים ונוירולוגיה.

TM-Mode (Time Motion Mode): בתוכו נתוני A-Mode מועשרים על ידי הנתונים הדינמיים. מתקבלת תמונה דו ממדית שבה כל הד מיוצג על ידי נקודה זוהרת. הנקודות נעות אופקית ביחס לתנועות המבנים. אם הממשקים נייחים, נקודות האור גם יישארו נייחות. הוא דומה ל- A-Mode, אך בהבדל שגם תנועת ההד נרשמת. שיטה זו עדיין משמשת בקרדיולוגיה, במיוחד להדגמות קינטיקה של שסתומים.

B-Mode (מצב בהירות או אפנון בהירות): זהו דימוי אקו-טומוגרפי קלאסי (כלומר קטע בגוף) של הייצוג על צג טלוויזיה של ההדים המגיעים מהמבנים הנבדקים. התמונה בנויה על ידי המרת הגלים המוחזרים לאותות שהבהירות שלהם (גווני אפור) פרופורציונלית ל"עוצמת ההד "; היחסים המרחבים בין ההדים השונים" בונים "על המסך את תמונת קטע האיבר בבדיקה הוא מציע גם תמונות דו ממדיות.

הכנסת גווני אפור (גווני אפור שונים לייצוג הדים במשרעת שונה) שיפרה עוד יותר את איכות תמונת האולטרסאונד. כך כל המבנים הגופניים מיוצגים בגוונים הנעים בין שחור ללבן. הנקודות הלבנות מסמלות את נוכחותה של "תמונה הנקראת". היפרכואי (למשל חישוב), בעוד הנקודות השחורות של תמונה היפוכו (למשל נוזלים).

על פי טכניקת הסריקה, אולטרסאונד B-Mode יכול להיות סטטי (או ידני) או דינאמי (בזמן אמת). עם אולטרסאונד בזמן אמת התמונה משוחזרת ללא הרף (לפחות 16 סריקות שלמות בשנייה) בדינמיקה פאזית, המספקת ייצוג רציף בזמן אמת.

המשך: יישומים של "אולטרסאונד"