Ultrahang hullámok
A RadiWiki wikiből
Az ultrahang egy közegben nyomáshullámként terjedő mechanikai zavarnak tekinthető. Ha ez a közeg a páciens, akkor a hullámszerűen terjedő mechanikai zavar egy diagnosztikai eszközzé válik. Az ultrahanghullámok fizikai jellemzőinek és különböző közegekben való viselkedésének ismerete nem nélkülözhető a képalkotó diagnosztikában dolgozó szakember számára.
Tartalomjegyzék |
Hullámmozgás
A folyékony közeget alkotó molekulák folyamatos véletlenszerű mozgásban vannak. Ha erre a közegre külső erő nem hat, a molekulák többé-kevésbé egyenletesen oszlanak meg egy adott folyadéktérfogatban (78. a. ábra). Ha a közegre erő hat, melyet az 78. b. ábrán egy dugattyú közvetít, akkor a molekulák a dugattyú előtt koncentrálódni fognak, melynek következtében ezen a helyen fokozott nyomás alakul ki. Ezt a fokozott nyomású területet kompressziós zónának nevezik. Mivel a dugattyú az erőátadás során a molekulákat egyben előrefelé el is mozdítja, a magasabb nyomású terület a dugattyúval ellentétes irányban elindul. A közegben okozott mechanikai zavar tehát a zavarforrástól eltávolodik, mely zavarforrás az ultrahang képalkotó diagnosztikai alkalmazásban a transzducer lenne. A kompressziós zóna tehát a közegben elindul a dugattyú felületétől, de a dugattyút ha ellentétesen húzzuk, akkor a kompressziós zóna mögött egy alacsonyabb nyomású terület alakul ki, melyben a molekulák kisebb sűrűségben lesznek. Ezt a területet ritkulási zónának nevezzük, mely a dugattyúmozgás miatt szintén attól távolodni kezd (78. c. ábra). Így tehát a kompressziós és ritkulási zónák (is) az adott közegben elmozdulnak.
78. ábra
Dugattyú mozgás által keletkező kompressziós és ritkulási zóna.
Ha a dugattyút folyamatosan oda-vissza mozgatjuk, akkor egymás után következő kompressziós és ritkulási zónák váltják egymást (78.d. ábra). Ez a folyamat tehát a közegben hullámszerű mechanikai zavart okoz, mely hullámforma longitudinális – a molekulák mozgása és a hullám terjedési iránya párhuzamos. A hanghullámokból a 20-20,000 Hz (0,02-20 kHz) frekvenciájúak hallhatók az emberi fül számára. A képalkotó diagnosztikában használt ultrahanghullámok frekvenciája 1-20 MHz tartományban vannak. Ahogy a longitudinális hullámok a közegben haladnak, a hullám szélén található molekulák álló (stacioner) molekulák mentén mozdulnak el. Az álló és mozgó molekulák közti nyíró erők miatt az addig álló molekulák a hullámtól eltávolodnak arra merőleges irányba (nyíró hullámok). Ez a jelenség leginkább a szilárd közegekben jelentős, a biológiai szövetek közül egyedül a csontban jellemző.
Hullám tulajdonságok
Egy kompressziós és ritkulási zóna egysége alkotja az ultrahanghullám egy periódusát. A hullámperiódust ábrázolhatjuk a közeg molekula sűrűségének és a távolság függvényében (79. ábra).
79. ábra
Az ultrahang hullámperiódusa.
Egy hullámperiódus által lefedett távolság adja meg az ultrahanghullám hullámhosszát. Az időegység alatt létrejövő hullámperiódusok száma jelöli a hullám frekvenciáját, melynek mértékegysége a Hertz (kHz, MHz). A hullám maximális kitérése a hullám amplitudóját adja meg. A frekvencia és hullámhossz szorzata pedig a hullám sebességét definiálja, azaz c = . A legtöbb szövetben az ultrahang terjedési sebessége 1540 m/sec. Az ultrahanghullám terjedése során a vezető közeg molekulái egy nagyon kis távolságban rezegnek, a hullám terjedési irányával párhuzamosan. Ez a kis rezgés, melynek során a molekulák egymásnak átadják az energiát, az alapja a hullám közegben történő terjedésének. 8.1.3. Frekvencia
A diagnosztikai képalkotásban az ultrahang hullámok frekvenciája azért egy fontos tényező, mert ez a paraméter határozza meg a hullám áthatoló képességét és a felbontó képességet. Általánosságban a nagyfrekvenciájú pulzusokkal jobb felbontású képeket lehet készíteni, ugyanakkor ezek a pulzusok nem jutnak túl messze a testben. Az ultrahang keletkezését és terjedését a 80. ábra illusztrálja. A hangforrás egy vibráló test, mely nem más, mint a transzducerben elhelyezkedő piezoelektromos kristály. Mivel a vibráló test a szövettel érintkezésben van, a szövetben is vibráció, rezgés keletkezik, mely rezgés a szomszédos szövetekben, struktúrákban tovaterjed.
80. ábra
Az ultrahang keletkezése és terjedése.
A legtöbb diagnosztikai ultrahang készülék az ultrahangot nem folyamatosan, hanem pulzusszerűen bocsátja ki. Ez a pulzusszerű vibráció egy nagyon kis anyagtérfogatban van jelen és ahogy a vibráció az anyagban halad, csupán az energia, nem pedig az anyag, ami valójában elmozdul. A lágyrészekben és folyékony anyagokban a vibráció iránya megegyezik a pulzus mozgásirányával, mely a longitudinális rezgésekre jellemző. A hang frekvenciáját a hangforrás határozza meg. Például egy zongorában a hang forrása a zongorahúr, melyet egy kalapács hoz rezgésbe. A zongorában minden húr egy adott frekvenciára van hangolva. Az ultrahang készülékben az ultrahangot a transzducer generálja. A transzducer legfontosabb eleme a piezoelektromos kristály, melyet úgy terveznek, hogy egy meghatározott frekvenciával rezegjen. A piezoelektromos kristály alapvető tulajdonsága, hogy ez a kristály elektromosság hatására térfogatát megváltoztatja, tehát ha elektromos pulzust alkalmazunk, akkor annak ugyanolyan hatása lesz, mint a zongorahúr megütésének, azaz a kristály rezegni kezd. Ha a transzducert egyetlen elektromos pulzussal aktiváljuk, akkor az csak nagyon rövid ideig fog rezegni. Ezzel egy ultrahang pulzust keltünk, nem pedig egy folyamatos ultrahanghullámot. Az ultrahangpulzus bejut a szövetekbe és a transzducer felülettől elindul, ahogy a 80. ábrán is megfigyelhető.
Egy adott transzducer csupán egyetlen frekvenciával képes rezegni, melyet rezonancia frekvenciának hívnak. Következésképpen, ha ultrahangfrekvenciát kívánunk változtatni, akkor a transzducert cserélni kell. Ez egy fontos szempont a diagnosztikai vizsgálat megtervezése szempontjából. Bizonyos frekvenciák különösen alkalmasak egy adott vizsgálatra, és más vizsgálatokra pedig nem használhatók. Bizonyos transzducertípusok többféle frekvencia kibocsátására is képesek, melyeknél az elektromos pulzus segítségével lehet megfelelő frekvenciát beállítani. A diagnosztikai képalkotás céljára az l MHz-nél nagyobb frekvenciák alkalmazhatók.
Ha két hullám találkozik, akkor interferencia jön létre, melynek két „szélsőséges” fajtája létezik. A konstruktív interferencia esetén a hullámok egymással azonos fázisban találkoznak, míg destruktív interferencia esetén egymással ellentétes fázisban találkoznak a hullámok. A konstruktív interferencia folytán a hullámamplitudók összeadódnak, míg a destruktív interferencia esetén egymást teljes mértékben kiolthatják (81. ábra).
81.ábra
Hullám interferencia.
Sebesség
Az ultrahang sebességének ismerete azért rendkívül fontos, mivel ennek segítségével a mélyben elhelyezkedő struktúrák helyzetét lehet meghatározni. Egy közegben az ultrahang terjedési sebességét az anyag jellemzői határozzák meg, nem pedig a hang fizikai tulajdonságai. Így pl. kis sűrűségű anyagokban (gázok) a molekulák viszonylag nagy távolságot tesznek meg mielőtt egy szomszédos molekulával kölcsönhatásba (energia átadásba) lépne. Az ilyen anyagokban az ultrahang sebessége relatíve kicsi.
Szilárd halmazállapotú anyagokban a molekulák mozgása korlátozott, gyors az energia átadás és ezzel az ultrahang terjedési sebessége. A folyadékok ebből a szempontból a gázok és a szilárd anyagok közé esnek, így az ultrahang terjedési sebessége is a kettő közé esik. A lágyrészek magas víztartalmuk miatt a folyadékok sajátságaival jellemezhetők az ultrahang terjedési sebesség szempontjából. A különböző anyagokban a sebesség változása hullámhossz megváltozását vonja maga után, míg a frekvencia változatlan. A különböző szövetekben a terjedési sebesség eltérése műtermékek képződéséhez vezet. A longitudinális hanghullám sebességét egy folyadékjellegű közegben az alábbi összefüggés adja meg: sebesség = √E/ ahol: az anyag sűrűségét, E pedig az anyag elasztikus tulajdonságát jelöli.
Néhány anyagban az ultrahang sebességét a 6. táblázatban mutatjuk be. Az emberi szövetekben (lágyrészekben) az ultrahang terjedési sebessége kb. 1540 m/sec. Az ultrahang készülékekben ezt a sebességet alkalmazzák távolság meghatározására.
6. táblázat
Ultrahang terjedési sebessége Nem biológiai Sebesség Biológiai Sebesség anyag (m/sec) anyag (m/sec) Aceton 1174 Zsír 1475 Levegő 331 Agy 1560 Alumínium 6420 Máj 1570 Réz 4700 Vese 1560 Etanol 1207 Lép 1570 Üveg (Pyrex) 5640 Vér 1570 Akril (műanyag) 2680 Izom 1580 Higany 1450 Szemlencse 1620 Nylon (6-6) 2620 Koponyacsont 3360 Polietilén 1950 Lágyrész (átlagérték) 1540 Desztillált víz, 25oC 1498 Desztillált víz, 50oC 1540
Hullámhossz
A hullám által egy rezgési periódus alatt megtett út adja meg a hang hullámhosszát. Bár a hullámhossz egy adott ultrahangpulzust csak részben jellemez, mégis azért fontos paraméter, mivel az ultrahangpulzus méretét (hosszát) ez határozza meg. Ezen paraméter fontos hatással bír a képminőségre (lásd később).
A 82. ábra a hullámhosszal kapcsolatos térbeli és időbeli jellemzőket demonstrálja. Egy tipikus ultrahangpulzus több hullámhosszt is tartalmaz, melyet a transzducer csillapítási tulajdonsága, jellemzője határoz meg. A csillapítás azért fontos, mert ezáltal képes a transzducer rövid pulzusokat kibocsátani. A hullámhosszt () a sebesség (c) és a frekvencia ( határozza meg: = c/.
82. ábra
Az ultrahangpulzus térbeli és időbeli jellemzői.
Amplitúdó
Az ultrahangpulzus amplitudója jellemzi a nyomáskilengés mértékét, mely a rezgés által okozott szövetelmozdulással függ össze. Az amplitúdó az ultrahangpulzus „hangosságát” (abszolút hangerejét ), azaz energiatartalmát adja meg. A legtöbb készülékben az elektromos pulzus szabályozásával a pulzusgenerátor szabályozni tudja az ultrahangpulzus amplitúdóját. Ezt a legtöbb készüléken intenzitás szabályozásnak hívják.
A diagnosztikai alkalmazásokban általában fontos ismerni a pulzus relatív amplitudóját, azaz például, hogy az amplitudó milyen mértékben csökken egy adott vastagságú szöveten való áthaladás során. Két ultrahangpulzus relatív amplitúdója, vagy egy pulzusváltozás előtt és után, vagy egy hullám amplitúdója változás előtt és után kifejezhető úgy mint: relatív amplitúdó = A2/A1
A relatív pulzusamplitúdó leírására szerencsésebb a logaritmikus leírást használni. Ez esetben a relatív amplitúdó egysége a decibel (dB). A dB-ben kifejezett relatív pulzusamplitúdó az aktuális amplitúdó arányhoz az alábbi egyenlet szerint viszonyul: relatív amplitúdó = 20 log A2/A1
Ha az amplitúdó arány 1-nél nagyobb, akkor a pulzusamplitúdó pozitív dB értéket kap, ha az arány kisebb mint 1, akkor negatív dB értéket. Másként, ha a pulzusamplitúdó valamilyen oknál fogva növekszik, akkor nő a dB, ha az amplitúdó csökken, akkor csökken a dB érték.
83. ábra
Pulzusamplitúdó és dB értékek összefüggése.
A 83. ábrán pulzusamplitúdók és dB értékváltozásuk látható. Az első két pulzus amplitúdója 1 dB-lel különbözik, mely a pulzusamplitúdóban 11%-os csökkenést jelent. Ha újabb 11%-kal csökken a pulzusamplitúdó, akkor az eredeti pulzusnál már 2 dB-lel kisebb lesz. Az amplitúdó további 11%-os csökkenése esetén az amplitudó az eredetinek 71%-a lesz és 3 dB-lel kisebb. Talán a legkönnyebben megérteni ezt az összefüggést úgy lehet, ha az amplitúdó nagyságának kétszeres változását vesszük, mely dB-ben kifejezve 6 dB változást jelent. Ha a pulzusamplitúdó tehát felére csökken, akkor -6 dB értéket kapunk, ha pedig az amplitudó kétszeresére nő, akkor +6 dB értéket.
Egy ultrahangpulzus „élete során” az amplitúdója jelentősen csökken a szövetekben bekövetkező energia abszorpció miatt. Ha az amplitudó csökkenések mennyiségét ismerjük dB-ben, akkor a teljes amplitúdó csökkenést egyszerűen a dB-értékek összeadásával kaphatjuk meg.
Ultrahang intenzitás és teljesítmény
Az adott közegben haladó ultrahang energiát szállít a közegen keresztül. Az energiaszállítás sebessége a teljesítmény, mértékegysége a watt (W). A diagnosztikai képalkotásban használt ultrahang egy nyalábként terjed, melyet egy kis területre fókuszálnak, és a területegységre eső teljesítményt hívjuk az ultrahangnyaláb intenzitásának (watt/cm2). Az intenzitás meghatározására általában valamilyen referencia intenzitást alkalmaznak. Így például az emberi testbe juttatott ultrahanghullámok intenzitását a visszaverődött és a test felszínen detektált hullám intenzitásához hasonlíthatjuk.
A legtöbb diagnosztikai alkalmazásban a visszavert és a felszínen detektálható hullámok intenzitása a kibocsátott hullámok intenzitásának csak néhány századnyi része. A mélyen fekvő struktúrákról visszaverődött ultrahanghullámok intenzitása még lényegesen kisebb intenzitású lehet. Az ultrahang esetében nincs standard referencia intenzitás, ezért a visszavert, illetve detektált ultrahanghullám intenzitását mindig a kibocsátott hullám intenzitásához viszonyítjuk. A hallható hang esetén ugyanakkor létezik referencia intenzitás, melyet az emberi hallórendszer hallásküszöbe definiál. Ezt 1 kHz frekvenciájú hangra 10-16 W/cm2-re adják meg. Az 1 kHz 120 dB (10-4 W/cm2) intenzitású hang már fájdalmat kelt. Az ultrahang energia szövetekben történő átadását tehát az intenzitással jellemezhetjük és ennek mennyiségét kell figyelembe venni a biológiai hatás és biztonság elbírálásánál. A diagnosztikában használt transzducerek néhány mW/cm2 intenzitású ultrahangot bocsátanak ki. Az intenzitás az egyes pulzusok nyomás amplitúdójával és a pulzus gyakorisággal függ össze. Mivel a legtöbb készülékben a pulzus gyakoriság állandó, az intenzitás a pulzus amplitúdó függvényében változik. Két pulzus relatív intenzitását decibelben fejezhetjük ki, úgy mint relatív intenzitás = 10 log I2/I1
Említést érdemel, hogy a relatív amplitúdó meghatározásánál az egyenletben 20 faktor jelenik meg, míg az intenzitásnál 10 faktor. Ennek az az oka, hogy az intenzitás a nyomás amplitúdó négyzetével arányos, mely a logaritmikus összefüggésben egy 2-es szorzót jelent. Az ultrahang pulzus nem csak időben, de térben sem “homogén”, melyet a 84. ábra mutat. Ezt a jelenséget az intenzitás leírásánál, jellemzésénél figyelembe kell venni.
84. ábra
A homogenitást befolyásoló ultrahang pulzus térbeli és időbeli jellemzői.
A 69. ábrán két egymást követő UH pulzus látható. Két fontos időbeli jellemző a pulzus időtartama és a repeticiós idő. E két jellemző aránya az ún. hatékonysági/teljesítményi faktor. Ha például az ultrahangot folyamatos hullámként keltjük (CW – continuous wave), akkor a hatékonysági/teljesítményi faktor értéke 1. Mind az intenzitás, mindpedig a teljesítmény arányos a hatékonysági/teljesítményi faktorral, melynek értéke a pulzus üzemmódú képalkotó készülékekben 0,01-nél is kisebb.
Az idő vonatkozásában három teljesítmény értéket különböztethetünk meg. Az egyik a csúcsteljesítmény, mely a maximális nyomás idejével kapcsolatos. A másik a pulzus időtartamára vonatkozó átlagos teljesítmény, mellyel a pulzus jellemezhető, a harmadik pedig pulzus repeticiós intevallumra vetített átlagos teljesítmény.
Az ultrahangpulzus energiája az érintett terület felett nem egyenletesen oszlik meg. Éppen ezért ezt is különböző módon lehet jellemezni, úgy mint a csúcsintenzitás, mely általában a pulzuscentrum területén jelentkezik vagy pedig az átlagos intenzitást lehet megadni a teljes érintett területre vonatkozólag.
Az intenzitás kifejezésének jelentősége a biológiai hatás jellemzésében lehet. A hőhatás az leginkább a térbeli csúcshoz és az időbeli átlagintenzitáshoz kapcsolódik, mely a szövetbeli maximális intenzitást fejezi ki a beavatkozás időátlagában. A hőhatás függ még a beavatkozás teljes időtartamától is. A mechanikus hatások, úgy mint pl. a kavitáció, szorosabban köthető a térbeli átlaghoz és az átlagos pulzusintenzitáshoz.
AZ ULTRAHANG KÖLCSÖNHATÁSA AZ ANYAGGAL
Ahogy az ultrahang keresztülhalad az anyagon, mint például az emberi szöveteken, az anyaggal többféleképpen kölcsönhatásba lép. Ezek közül néhány szükséges az ultrahang képalkotáshoz, de más kölcsönhatások azonban az ultrahang energia elnyelődését okozzák, valamint műtermékekhez vezetnek és általánosságban nem kívánatosak a diagnosztikai vizsgálat szempontjából. Az ultrahangvizsgálat korrekt kivitelezéséhez szükséges érteni és tudni az ultrahang és az anyag kölcsönhatásait.
Abszorpció
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 7. táblázatban adtunk meg különböző anyagok esetén. A táblázatból kitűnik, hogy a különböző anyagok gyengítési együtthatója jelentősen különbözik egymástól.
7. táblázat
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. A 85. ábra mutatja, az ultrahang pulzusamplitúdó csökkenését a különböző szöveteken való áthaladás során.
85. ábra
Az abszorpció hatása az ultrahang pulzus amplitúdóra a távolság függvényében.
Visszaverődés (reflexió)
Az ultrahangpulzus visszaverődése a különböző struktúrákról adja az ultrahang képalkotás alapját. Az ultrahangpulzus visszaverődése különböző anyagok határterületeinél jön létre (86. ábra). Ahhoz, hogy egy határterületen visszaverődés jöjjön létre, a két anyag egy jellegzetes tulajdonságában kell hogy különbség legyen, mégpedig az ún. akusztikus impedanciában (Z). Egy anyag akusztikus impedanciája az anyag sűrűségével és elasztikus tulajdonságaival függ össze. Mivel az ultrahang sebessége szintén az anyag fent említett jellemzőivel függ össze, ezért összefüggés áll fenn egy szövet akusztikus impedanciája, valamint az ultrahang sebessége között is. Az akusztikus impedancia (Z) tehát a sebesség és az anyagsűrűség szorzata, Z = () (c. Az emberi testben egy határfelületnél az ultrahangnak csak egy része verődik vissza, a pulzus legtöbbször kettéoszlik, egy része visszaverődik és echot képez, majd ez az echo tér vissza a transzducerhez. Másik része penetrál a következő anyagba, ahogy azt a 86. ábra is mutatja. Az ultrahangképen egy struktúra fényessége attól függ, hogy az milyen erősen reflektál, azaz az ultrahangpulzust miképpen veri vissza, melynek alapja a határfelületet alkotó két anyag akusztikus impedanciájának különbsége.
86. ábra
Szöveti határterületen keletkező echo és penetráció.
A beeső és visszavert ultrahanghullámok amplitúdó arányát a szövetek impedanciája adja meg, úgy mint reflexiós veszteség (dB) = 20 log(Z2-Z1)/(Z2+Z1)
A legtöbb lágyszövet határfelületén az ultrahang pulzusnak csak egy kis része verődik vissza, melynek következtében a visszaverődési folyamat viszonylag kis echokat képez. Lágyrész és csont, kő, vagy gáz határfelületeknél erős visszaverődés jön létre. A reflexió során létrejövő pulzusamplitúdó-csökkenést különböző határfelületeknél a 8. táblázat foglalja össze. Pulzusamplitúdó csökkenés tehát abszorpció és reflexió során is létrejön. Ennek következménye, hogy a transzducerhez visszatérő echo sokkal kisebb, mint az eredetileg a transzducer által kibocsátott ultrahang pulzusé.
8. táblázat
Reflexió során létrejövő pulzusamplitúdó csökkenés különböző határfelületeknél Határfelület Amplitúdó veszteség (dB) Ideális visszaverődő felület 0,0 Szövet-levegő -0,01 Csont-lágyrész szövet -3,8 Zsír-izom -20,0 Szövet-víz -26,0 Izom-vér -30,0
Törés (refrakció)
Ha az ultrahangpulzus egy felületre viszonylag kis szögben esik, akkor az áthatoló pulzus iránya eltolódhat a törési folyamat miatt (87. ábra).
87. ábra
Refrakció.
Ha az ultrahang sebessége a második közegben gyorsabb, akkor az ultrahangnyaláb ebbe a közegbe kevésbé meredeken fog belépni. A beeső nyaláb és tört nyaláb szögeinek összefüggését a Snell-törvény adja meg: sin i/sinr = ci/cr
Ezek alapján például egy izom (c = 1580 m/sec) zsír (c = 1475 m/sec) határon a továbbhaladó ultrahangnyaláb meredekebb szögben fog haladni. A refrakció miatt műtermékek (torzítás) alakulhatnak ki, melyek kedvezőtlenül befolyásolják a felbontó képességet.
vissza a tartalomhoz: KÉPALKOTÁS ESZKÖZEI - avagy az orvosi képalkotás fizikája
