Az ultrahang reflexiója. Az ultrahang orvosi alkalmazásainak alapjai. Visszaverődés. Terápa alapja az ultrahang elnyelődése

Hasonló dokumentumok
Hang és ultrahang. Sugárzások. A hang/ultrahang mint hullám. A hang mechankai hullám. Terjedéséhez közegre van szükség vákuumban nem terjed

Hang és ultrahang. Az ultrahangos képalkotás, A-, B- és M-képek. Doppler-echo. Echo elv - képalkotás. cδt = d+d = 2d

Hang és ultrahang. Sugárzások. A hang/ultrahang mint hullám. A hang mechanikai hullám. Terjedéséhez közegre van szükség vákuumban nem terjed

Az ultrahang diagnosztika fizikai alapjai

Ultrahang. A hang. A hanghullámot leíró függvény. Az ultrahang

Biofizika és orvostechnika alapjai

Hang ultrahang. Hang: mechanikai hullám (modell)

Az ultrahang, mint fizikai jelenség; előállítása, tulajdonságai, diagnosztikai alkalmazásának fizikai alapjai

Kiegészítő anyag (videók)

vmax A részecskék mozgása Nyomás amplitúdó értelmezése (P) ULTRAHANG ULTRAHANG Dr. Bacsó Zsolt c = f λ Δt = x/c ω (=2π/T) x t d 2 kitérés sebesség

Kiegészítő anyag (videók)

Diagnosztikai ultrahang

Hang: mechanikai hullám (modell) Ultrahangos képalkotó módszerek. síp. térbeli és időbeli periodicitás. rugó. függvény

Ultrahang és elektromos impulzusok alkalmazása

Hang és ultrahang. Sugárzások. A hang/ultrahang mint hullám. A hang mechanikai hullám. Terjedéséhez közegre van szükség vákuumban nem terjed

Az ultrahang orvosi alkalmazásai

Hang ultrahang. Hang: mechanikai hullám (modell)

Az ultrahang, mint fizikai jelenség; előállítása, tulajdonságai, diagnosztikai alkalmazásának fizikai alapjai. Hang: mechanikai hullám

Az élő anyag rugalmas tulajdonságainak felhasználása diagnosztikában és terápiában: ultrahang - módszerek. Hang: mechanikai hullám

A hang fizikai tulajdonságai, ultrahang, Doppler-elv Dr. Goda Katalin 2019.

Physics of ultrasonography

Az élő anyag rugalmas tulajdonságainak felhasználása diagnosztikában és terápiában: ultrahang - módszerek. Hang: mechanikai hullám

Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

A hang fizikai tulajdonságai, ultrahang, Doppler-elv

Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekben

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

Hullámmozgás. Mechanikai hullámok A hang és jellemzői A fény hullámtermészete

Ultrahang orvosi alkalmazásairól. Hang: mechanikai hullám (modell)

Mechanikai hullámok. Hullámhegyek és hullámvölgyek alakulnak ki.

11. Egy Y alakú gumikötél egyik ága 20 cm, másik ága 50 cm. A két ág végeit azonos, f = 4 Hz

Hullámok, hanghullámok

Az elektromágneses sugárzás kölcsönhatása az anyaggal

Időjárási radarok és produktumaik

Hangintenzitás, hangnyomás

Járműipari környezetérzékelés

Ultrahang alapok. Infrahang < 20 Hz Hallható hang 20 Hz Hz Ultrahang > 20 khz

Az ultrahangos mérőeszközök elterjedése a vízrajzi szolgálatban

CT- és UH-vezérelt biopsiák technikája a radiológus aspektusa

A röntgendiagnosztika alapjai

A röntgendiagnosztika alapjai

Rezgések és hullámok

Látás. Látás. A környezet érzékelése a látható fény segítségével. A szem a fényérzékelés speciális, páros szerve (érzékszerv).

Folyadékok és gázok áramlása

OPTIKA. Ma sok mindenre fény derül! /Geometriai optika alapjai/ Dr. Seres István

Hangterjedés akadályozott terekben

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Csillapított rezgés. a fékező erő miatt a mozgás energiája (mechanikai energia) disszipálódik. kváziperiódikus mozgás

KÖZEG. dv dt. q v. dm q m. = dt GÁZOK, GŐZÖK ÉS FOLYADÉKOK ÁRAMLÓ MENNYISÉGÉNEK MÉRÉSE MÉRNI LEHET:

A hasüreg röntgenvizsgálatának alapjai

Hullámok tesztek. 3. Melyik állítás nem igaz a mechanikai hullámok körében?

A szeizmikus adatfeldolgozás során korrigálni kívánt jelenségek

Folyadékok és gázok áramlása

Ultrahang vizsgálatok

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Akusztikai tervezés a geometriai akusztika módszereivel

A hang mint mechanikai hullám

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei

A Brüel & Kjaer zajdiagnosztikai módszereinek elméleti alapjai és ipari alkalmazása

A látás és látásjavítás fizikai alapjai. Optikai eszközök az orvoslásban.

1. Az ultrahangos diagnosztika fizikai alapjai

Az úszás biomechanikája

ORVOSI BIOFIZIKA. Damjanovich Sándor Mátyus László QT Szerkesztette

Elektronika 2. TFBE1302

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei. Konzultáció: minden hétfőn 15 órakor. 1. Fizikai történések

Az ultrahangvizsgálatok metodikai alapjai. Az UH keringésvizsgálatok alapjai

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

Fizikai hangtan, fiziológiai hangtan és építészeti hangtan

1. A hang, mint akusztikus jel

Dr. habil. Czupy Imre

Anyagvizsgálati módszerek

Infokommunikáció - 3. gyakorlat

Radarmeteorológia. Makra László

Hangterjedés szabad térben

Audiometria 1. ábra 1. ábra 1. ábra 1. ábra 1. ábra

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

Önálló laboratórium beszámoló

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Zaj- és rezgés védelem

Az ultrahang dozírozásáról (Elıadás kivonat) Koncsek Krisztina, SZTE-ETSZK Fizioterápiás Tanszék, Szeged

In vivo szövetanalízis. Különös tekintettel a biolumineszcens és fluoreszcens képalkotási eljárásokra

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Receptor felépítése. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

A hőmérsékleti sugárzás

Orvosi biofizika. 1 Az orvostudomány és a biofizika kapcsolata. Sugárzások a medicinában. gyakorlatok. 1. félév előadásai

Mechanika, dinamika. p = m = F t vagy. m t

Elektronika 2. TFBE5302

Radioaktivitás biológiai hatása

BME HDS CFD Tanszéki beszámoló

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

A NEM-IONIZÁLÓ SUGÁRZÁSOK. Elektromágneses sugárzások és jellemzőik

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

HTEMÉDIA KLUB - a DRK (Digitális Rádió Kör), Kábeltelevízió és Vételtechnika szakosztály, Digitális Mozgóvilág Klub A DVB-T ELLÁTOTTSÁG HELYZETE

Eddigi tanulmányaink alapján már egy sor, a szeizmikában általánosan használt műveletet el tudunk végezni.

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz

Tecsound anyagok használata hanggátló szerkezetekben

Mérési jegyzőkönyv. M1 számú mérés. Testek ellenállástényezőjének mérése

Folyadékok és gázok mechanikája

Röntgendiagnosztikai alapok

A vesedaganatok sebészi kezelése

Átírás:

Az ultrahang orvosi alkalmazásainak alapjai Terápa alapja az ultrahang elnyelődése Diagnosztika alapja az ultrahang reflexiója Visszaverődés Az ultrahang reflexiója J R = R J 0 Z1 Z R = Z1 + Z 2 2 2 Ha R 1 teljes visszaverődés anyag ρ κ c Z Az ultrahang reflexiója anyag c (m/s) ρ (kg/m 3 ) Z (kg/m 2 s pulpa 1570 1000 1,6 10 6 Az ultrahang reflexiója [kg/m 3 ] [1/GPa] [m/s] [kg/(m 2 s)] levegő 1,3 7650 331 0,00043 10 6 tüdő 400 5,92 650 0,26 10 6 zsír 925 0,51 1470 1,42 10 6 lágy szövet 1060 0,40 1540 1,63 10 6 szemlencse 1140 0,34 1620 1,84 10 6 csontvelő 970 0,36 1700 1,65 10 6 csont, porózus 1380 0,08 3000 2,2 2,9 10 6 csont, tömör 1700 0,05 3600 6,12 10 6 Ha R 1 teljes visszaverődés határfelület R izom/vér 0,0009 zsír/máj 0,006 zsír/izom 0,01 csont/izom 0,41 csont/zsír 0,48 lágy szövet/levegő 0,99 dentin 3800 2000 7,6 10 6 zománc 6250 3000 18,8 10 6 Al 6300 2700 17 10 6 boroszilikát 5300 3570 18,9 10 6 amalgám 4350 7750 33,7 10 6 határfelület R zománc/dentin 0,18 dentin/pulpa 0,43 amalgám/dentin 0,40

Az ultrahang reflexiója Az ultrahang reflexiója anyag ρ κ c Z határfelület R Ha R 1 teljes visszaverődés [kg/m 3 ] [1/GPa] [m/s] [kg/(m 2 s)] levegő 1,3 7650 331 0,00043 10 6 tüdő 400 5,92 650 0,26 10 6 zsír 925 0,51 1470 1,42 10 6 izom/vér 0,0009 zsír/máj 0,006 zsír/izom 0,01 csatoló közeg szükséges lágy szövet 1060 0,40 1540 1,63 10 6 szemlencse 1140 0,34 1620 1,84 10 6 csontvelő 970 0,36 1700 1,65 10 6 csont, porózus 1380 0,08 3000 2,2 2,9 10 6 csont, tömör 1700 0,05 3600 6,12 10 6 csont/izom 0,41 csont/zsír 0,48 lágy szövet/levegő 0,99 Optimális csatolás: Z csat = Z 1 Z 2 Ha R 1 teljes visszaverődés Z csatológél ~ 6,5 10 6 kg/(m 2 s) csatoló közeg szükséges relatív impulzus amplitúdó (db) Abszorpció és reflexió minél később/ minél mélyebbről érkezik vissza a reflexió, annál gyengébb a reflektált intenzitás visszaverődési idő függő erősítés TGC: time gain compensation DGC: depth gain control Az ultrahangos képalkotás, A-, B- és M-képek. Doppler-echo határfelület R 10lgR (db) T 10lgT (db) zsír/izom 0.01-20.0 0.990-0.044 izom/vér 0.001-30.0 0.999-0.004 izom/csont 0.41-3.9 0.590-2.291

Echo elv Echo elv - képalkotás 1794 Spallanzani: denevérek tájékozódása 1822 Colladen megméri a hang terjedési sebességét 10 mérföld palackorrú delfin cδt = d+d = 2d speciális transzducerből levegőbe is kicsatolható az UH intenzitás egy része A-kép - Amplitúdó Y Z Eltérítés / szabályozás A-kép egy dimenziós B-kép két dimenziós B-kép Y Amplitúdó ( I refl ) - Laterális távolság csak egydimenziós lehet Z (Fényesség) Fényesség ( I refl ) Fényesség ( I refl ) cδt = d+d = 2d

B-kép - Bightness=fényesség Y transzducer pulzus Z d ekhó Eltérítés / szabályozás A-kép egydimenziós B-kép kétdimenziós B-kép A-kép Δ t= 2d/c idő Y Amplitúdó ( I refl ) - Laterális távolság egydimenziós B-kép Z (Fényesség) Fényesség ( I refl ) Fényesség ( I refl ) vö. Tkv. VIII.33. ábra B-kép - Bightness=fényesség kétdimenziós B-kép direkt tomográfia Z Y Eltérítés / szabályozás A-kép egydimenziós B-kép kétdimenziós B-kép Y Amplitúdó ( I refl ) - Laterális távolság Z (Fényesség) Fényesség ( I refl ) Fényesség ( I refl )

B-kép - Bightness=fényesség kétdimenziós B-kép TM-kép Time Motion mozgatott transzducer EKG jel referenciaként (függőleges) egydimenziós B-kép időbeli változása idő (T)M-kép Time Motion Tkv. VIII.34. ábra TM-kép B-kép Kétdimenziós B-kép és A-kép (szemészeti alkalmazás) 19 Terjedési sebesség figyelembevétele pontos távolságok meghatározására: cornea: 1641 m/s csarnokvíz: 1532 m/s humán szemlencse: 1641 m/s üvegtest: 1532 m/s

A valóság és amit az UH-kép mutat A valóság és amit az UH-kép mutat Az objektum A mérés A valóság és amit az UH-kép mutat A valóság és amit az UH-kép mutat Víz a kesztyűben A keresztmetszet Glicerin a kesztyűben A keresztmetszet Az eredmény Az eredmény

A valóság és amit az UH-kép mutat A valóság és amit az UH-kép mutat Alkohol a kesztyűben A keresztmetszet Levegő a kesztyűben A keresztmetszet Az eredmény Az eredmény Feloldási határ, feloldóképesség Feloldási határ, feloldóképesség A feloldási határt ama két pont közötti távolsággal jellemezhetjük, amelyeket az UH segítségével még különálló pontokként detektálhatunk (minél nagyobb az értéke, annál rosszabb a helyzet). A sugárirányú (axiális, vagy mélységi ) feloldási határ az impulzushossztól függ. Impulzushossz (SPL*) felodott Felbontóképesség: a feloldási határ reciproka. Az echo ne fedjen át a kibocsátott impulzussal minimális szeparáció > ½ spl. Az impulzushossz fordítottan arányos a frekvenciával *spatial pulse legth nem felodott

Feloldási határ, feloldóképesség A laterális feloldási határ két szomszédos pont megkülönböztetése a sugárirányra merőéleges irányban. A nyalábátmérő, nyalábdenzitás és az objektum mélységi poziciója szabja meg. Jellemző értékek frekvencia (MHz): 2 15 hullámhossz (izomban) (mm): 0.78 0.1 behatolási mélység (cm): 12 1.6 laterális feloldási határ (mm): 3.0 0.4 axiális feloldási határ (mm): 0.8 0.15 Doppler-effektus A forrás mozog A forrás és észlelés közeledése vagy távolodása esetében a frekvencia megváltozik. v f ' = f 1 ± c f : eredeti ferkvencia f : megváltozott ferkvencia v: a forrás sebessége c: az ultrahang sebessége Az ultrahang reflexiója mozgó felszínről Áramlási sebesség mérése Vörösvértestek, mint szórócentumok. f 2v = f 1 ± c ' 0 Doppler-eltolódás f D = f ' f 0 A frekvencia megváltozása arányos a reflektáló felület sebességével. Közeli frekvenciák szuperpozíciója (összegzése) esetén megjelenik hallható a különbségi frekvencia is. Tkv. VIII.41. ábra

Doppler frekvencia = frekvencia változás = fr. eltolódás CW Doppler berendezés v = ± M f ' f 1 c álló forrás és mozgó megfigyelő 2v f ' = f0 1 ± c R mozgó reflektáló tárgy (felület), (ha vr<<c ) Δf = f Δf = f D = ± vi f c ha v R <<c (i=m vagy F) v c D = ±2 R ha v és c nem párhuzamosak, akkor v helyett v cosθ írandó képletbe f CW: (Continuous Wave) folyamatos hullámú adó és vevő különválasztva (egymás mellett) f D v 2 R cosθ = f c f D =1 khz (lebegés jelensége) pl. f=8000 khz v=12 cm/s c=1600 m/s Θ = 37º Tkv. VIII.41. ábra Színkódolás transzducer felé: meleg színek, transzducertől elfelé: hideg színek Intenzitás biológiai hatás diagnosztika: 10 mw/cm 2 = =100 W/m 2 vö. fájdalomküszöb: 10 W/m 2 terápia: 1 W/cm 2 Intenzitás (W/cm 2 ) károsodás nélküli tartomány feltételezetten káros hatású tartomány BART: Blue Away Red Towards power Doppler 35 besugárzási idő (s)

UH (mellék)hatásai Hőhatás - Helyi termikus hatás arányos az UH intenzitásával Terápiás alkalmazások - mikromasszázs - surlódás - dt 2αI = dt ρc - termikus hatás - súrlódás és abszorpció - A sűrűbb izomszövet általában kevésbé melegszik, mint a zsír izomlazítás fájdalomcsillapítás értágítás Kavitációs hatás Fogkő eltávolítás HIFU high intensity focused ultrasound (J < 300 mw/cm 2 ) Gázbuborékok összenyomódása és kitágulása (J néhány W/cm 2 ) Üregek keletkeznek és omlanak össze. frekvencia tartomány: 20 45 khz A fogkő kavitáció hatására leválik a fogfelszínről. Több forrásból származó UH nyaláb fókuszában nagy intenzitás (Lokálisan: T ~ 8000 K p ~ 109 Pa) A hőhatást is figyelembe kell venni. Sejtek roncsolása daganatok eltávolítása

A hét kérdése Kapcsolódó fejezetek: Damjanovich, Fidy, Szöllősi: Orvosi Biofizika Mit jelent a Doppler-eltolódás? II. 2.4. VIII. 4.2.