Abszorpció

A RadiWiki wikiből

Ahogy az ultrahang az anyagon keresztülhalad, folyamatosan veszít energiájából, melyet általában gyengítésnek (attenuációnak) hívunk. Számos tényező hozzájárul az ultrahang energiavesztéséhez, talán a legfontosabb közülük az abszorpció, mely során az ultrahang- energia hővé alakul. Ez a jellegzetesség különbözik a röntgenfotonok és az anyag kölcsönhatásától, melyben a röntgenfoton szinte egyetlen kitüntetett alkalommal veszít az energiájából. A szóródás és törés során szintén veszít az ultrahangpulzus az energiájából és ezek a kölcsönhatások is hozzájárulnak a gyengítési folyamathoz, mely közül azonban az abszorpció a legjelentősebb.

Az ultrahangpulzus abszorpciója általában két fő tényezőtől függ: 1.) az anyag fajtája, amelyen az ultrahang áthalad, 2.) az ultrahangpulzus frekvenciája.

Az abszorpciót, illetve a gyengítési rátát az ún. attenuációs koefficienssel jellemezzük, melynek mértékegysége dB/cm. Mivel a gyengítés egy szövetben a frekvenciával arányosan nő, ezért fontos meghatározni azt a frekvenciát, ahol az attenuációs rátát, illetve koefficienst kifejezzük. Egy x vastagságú anyagban a gyengítést a következő egyenlet adja meg: attenuáció (dB) = (α) () (x),

mely egyenletben az α az attenuációs koefficiens (dB/cm l MHz frekvencia esetén),  az ultrahang frekvenciája MHz-ben. Néhány tájékoztató értéket a táblázatban adtunk meg különböző anyagok esetén. A táblázatból kitűnik, hogy a különböző anyagok gyengítési együtthatója jelentősen különbözik egymástól.

Gyengítési együtthatók

Anyag	                      α (dB/cm)	                       Anyag	           α (dB/cm)
Vér	                           0,18	                       Tüdő	              40
Zsír	                           0,6	                       Máj	               0,9
Izom (rostokat keresztezve)	   3,3	                       Agy	               0,85
Izom (rostok mentén)	           1,2	                       Vese	               1,0
Szemgolyó (víz és üvegtest)       0,1	                       Gerincvelő	       1,0
Szemlemcse	                   2,0	                       Víz	               0,0022
Koponyacsont	                   20	                       Olaj	               0,95

Az itt felsorolt anyagok közül a víznek van a legkisebb gyengítése, mely azt jelenti, hogy a víz az ultrahangot nagyon jól vezeti. A szervezeten belül a víz, illetve folyadék, (pl. a cisztákban, hugyhólyagban) úgymond ablakot nyit az alatta lévő stuktúrákra, melyek ezáltal jól láthatóvá válnak. A legtöbb szervezetünket felépítő lágyrész gyengítési együtthatója kb. 1 dB/cm/MHz értéket ad, kivételt képez a zsír és az izom. Az izomban különböző gyengítési együttható értékeket kapunk attól függően, hogy az ultrahang és az izomrostok egymáshoz milyen irányban vannak. A tüdőnek sokkal nagyobb gyengítési együtthatója van, mint akár a levegőnek, vagy a lágyrészeknek külön-külön, mivel az alveolusokban a „levegőbuborékok” az ultrahang energiát hatékonyan szórják. Ez az oka annak, hogy a normális tüdőszöveten az ultrahang igen nehezen tud keresztülhatolni.

A lágyrészekhez képest a csontnak is relatíve nagy a gyengítési együtthatója, ebből fakadóan a csontok leárnyékolják a mögöttük lévő testrészeket, illetve szöveteket. Az ábra mutatja, az ultrahang pulzusamplitúdó csökkenését a különböző szöveteken való áthaladás során.

Az abszorpció hatása az ultrahang pulzus amplitúdóra a távolság függvényében.