Презентація на тему Основи фізики ультразвуку
Подібні презентації
Презентація на тему: " Основи фізики ультразвуку. Доплерографія Красноярський державний медичний університет ім. В.Ф. Війно-Ясенецького Кафедра променевої діагностики Інституту." - Транскрипт:
1 Основи фізики ультразвуку. Доплерографія Красноярський державний медичний університет ім. В.Ф. Війно-Ясенецького Кафедра променевої діагностики Інституту післядипломної освіти к.м.н. Євдокимова Є.Ю.
2 Фізичні основи ультразвукової діагностики Звукова хвиля за природою є хвилею стиснення/розрядження: молекули стискаються або розтягуються у напрямі поширення хвилі. Ультразвукова хвиля – це звукові коливання, що перевищують 20Кгц λ – довжина хвилі, Т – період одного повного коливання Частота – це кількість повних коливань за 1 сек. f = 1/Т
3 Фізичні основи ультразвукової діагностики λ = СТ = С/f C – швидкість звуку (1540 м/с) Т – період одного повного коливання f - частота λ = 0,44 мм при f =3,5 МГц λ = 0,31 мм при f = 5,0 МГц λ = 0,21 мм при f = 7,5 МГц λ = 0,15 мм при f = 10,0 МГц Чим менша довжина хвилі, тим вище роздільна здатність
4 Фізичні характеристики біологічних середовищ Відображення Заломлення – зміна напрямку поширення хвиль при переході з одного середовища в інше Розсіювання – виникнення множинних змін напрямку поширення ультразвуку при неоднорідностях біологічного середовища Поглинання – перехід енергії згасання
5 Швидкість УЗ-хвиль в різних середовищах та акустичніопору середовищ СередаШвидкість звуку, м/с Щільність щодо води, ρ з/ ρ в акустичний опір, Z Повітря 3431,2 х, 3х10 -3 Дист. вода14801,0 Легкі Жирова тканина ,950,860,94 Кров ,061,09 М'язова тканина ,071,13-1,18 Кісткова тканина ,2-1,82,2-5,0
6 Відображення та заломлення ультразвуку на межі середовищ Падаюча хвиля Відбита хвиля Минула хвиля Середа 1 Середа 2
7 Відображення та заломлення ультразвуку на межі середовищ Падаюча хвиля Відбита хвиля Заломлена хвиля Середа 1 Середа 2 α β α отр
8 Швидкість УЗ-хвиль у різних середовищах та акустичні опори середовищ СередовищеШвидкість звуку, м/с Щільність щодо води, ρ з/ ρ в акустичний опір, Z Повітря3431,2х,3х10 -3 Дист. вода14801,0 Легкі Жирова тканина ,950,860,94 Кров ,061,09 М'язова тканина ,071,13-1,18 Кісткова тканина ,2-1,82,2-5,0 Акустичне опір: Z = ρ х З де ρ - щільність середовища, С-швидкість ультразвуку
9 Коефіцієнт відбиття, К отр Кордон средК отр, % Кров-м'яз1,5 Кров-печінка2,7 М'яз-жир10 Печінка-конкременти0-17 М'яз-кістка64 Повітря-м'які тканини99,95 К отр = ρ отр/ ρ пад Залежить від різниці опору
10 Схема ультразвукового датчика Перетворює електричні сигнали на механічні і навпаки; забезпечує формування променя потрібної форми; виконує сканування за допомогою спеціальних комутаторів та керуючих сигналів
11 Типи ультразвукових датчиків Як і секторний, але для розширення зони огляду на різних глибинах Поверхнево розташовані органи, кровоносні судини Серце Органи черевної області, малого тазу, м'яких тканин
12 Методика трансректального ультразвукового дослідження (ТРУЗІ)
13 Основні характеристики УЗ-сканерів Просторова роздільна здатність; Чутливість;Динамічний діапазон; Тимчасова роздільна здатність
14 Поздовжня роздільна здатність а – хороша роздільна здатність, б – гранична роздільна здатність, в – роздільна здатність немає
15 Поздовжня роздільна здатність 1.Зондувальний імпульс з більш високою частотою. 2.Має короткий інтервал у часі Поздовжня роздільна здатність збільшується, якщо;
16 Поперечна роздільна здатність Поперечна роздільна здатність збільшується, якщо підвищити щільність променів
17 Основні характеристики УЗ-сканерів Чутливість – здатність виявляти та спостерігати малі елементи структури на тлі перешкод. Визначає малу робочу глибину роботи приладу, де ще забезпечується рівень корисних сигналів
18 Основні характеристики УЗ-сканерів Динамічний діапазон – здатність системи відображати малі та великі сигнали, передаючи різницю в їхньому рівні. Контрастна роздільна здатність
19 Основні характеристики УЗ- сканерів Тимчасова роздільна здатність – це здатність системи сприймати та відображати з достатньою швидкістю зміну акустичних характеристик Залежить від максимальної частоти кадрів приладу за секунду
21 Артефакти Спотворення через відмінність у швидкості проведення ультразвуку різними середовищами Ефективна відбивна поверхня
22 Основи доплерографії. Дуплексне сканування. Колірне та енергетичне доплерівське картування
23 При відображенні від клітин крові, що рухаються, змінюється частота ультразвукового сигналу, що постійно випромінюється одним пезоелектричним кристалом і сприймається іншим (безперервна доплерографія) або одним п'єзокристалом, який одночасно передає і сприймає відображені коливання (імпульсна доплерографія).
24Допплерівський зсув частот (f) (різниця між частотою посиланого та відбитого ультразвуку) залежить від: - швидкості руху (v) еритроцитів (відбивача), - кута між вектором швидкості еритроцитів і вектором ультразвукового променя (α) - швидкості поширення звуку в середовищі (с ) - частоти випромінювача (f0) V = f с / 2f0 cos α. f0 α V
25 Рівняння Доплера V = f с / 2f0 cos α. f0 α V Ця залежність описується рівнянням Допплера: f= 2 v f0 cos α / c Перетворення цього рівняння дозволяє обчислити швидкість руху еритроцитів за такою формулою: V = f с / 2f0 cos α Прилад реєструє зсув допплерівських частот (f). Швидкість поширення звуку – постійна величина (1540м/сек), а вихідна частота випромінювання відповідає середній частоті датчика
26 1.Чим менше частота УЗ-сигналу, тим більші швидкості кровотоку можуть бути виміряні (для дослідження швидких кровотоків слід вибирати датчик з найменшою частотою) 2.Оптимальний кут між напрямком УЗ-променя і напрямком кровотоку 25 – 60° 2f0 cos α
27 Вплив доплерівського кута на вимірювання доплерівського зсуву частот
28 дозволяє зареєструвати швидкість та напрямок руху крові; Є кривою доплерівського зсуву частот, розгорнуту в часі; Кровоток, спрямований від датчика – внизу ізолінії, до датчика – вище за неї; Звуковий сигнал необхідний для коригування датчика, звук не є аналогом аускультативних звуків Допплерівський режим:
29 Ламінарний характер кровотоку N.B.! Середня швидкість кровотоку у великих судинах значно вища, ніж у дрібних
30 Турбулентний характер кровотоку N.B.! Турбулентний рух може спостерігатися не тільки при патології, а й у нормі
31 Допплерівські спектрограми ламінарного татурбулентного потоків у кровоносній судині «вікно» всередині допплерівської спектрограми Відсутність «вікна» Всі учасники руху (еритроцити) рухаються з однією швидкістю і в одному напрямку Всі учасники руху (еритроцити) рухаються з різними швидкостями та в різні напрямки. Перешкода по дорозі кровотоку (бляшка, тромб, пухлина) створює турбулентність потоку.
32 Колірне допплерівське картування кровотоку Потоки, спрямовані до датчика, кодуються червоним кольором Потоки, спрямовані від датчика, кодуються синім кольором
33 Колірне допплерівське картування області каротидної біфуркації Рівномірне заповнення кольором просвіту загальної сонної артерії та її гілок Дуплексне сканування включає одночасне використання двох режимів зображення. Зазвичай це чорно-біле двовимірне зображення та спектральна або кольорова доплерографія (ЦДК). Такий режим сканування дозволяє побачити потоки крові в судинному руслі.
34 Дуплексне сканування з кольоровим допплерівським картуванням (ДС з ЦДК) Двовимірна ехограма в поєднанні з кольоровим допплерівським картуванням кровотоку в загальній сонній та її гілках кровотоку
35 Монофазний потік (артерії з низьким периферичним опором, вени) Біфазний (двофазний) потік (поява інцизури) Трифазний потік (має ранню діастолу, напр. аорта) Організований (ламінарний) потік Дезорганізований (турбулентний)
36 Пікова систолічна швидкість, V max Кінцева діастолічна швидкість, V min Середня швидкість, TAMX Індекси опору:індекс резистентності RI пульсаторний індекс PI Кількісна характеристика доплерівського спектру зсуву частот S - D D S - D Vcp RI = PI =
37 Судини з високим периферичним опором аорту брижові артерії артерії, кровопостачальні кінцівки фазний потік Спектр кровотоку в стегнової артерії. Трифазний потік
38 сонні та хребетні артерії, ниркові артерії, артерії, кровопостачальні паренхіматозні органи та сечостатеву систему. Судини з низьким периферичним опором.
39 Спектр кровотоку в селезінковій артерії
40 Непарні вісцеральні артерії Черевний ствол Верхня брижова артерія СС –128 см/с RI – 0.67 PI –1.3 СС –136 см/c RI– 0.84 PI –2.7 Кунцевич Г.І., 2002
41 Спектр кровотоку в селезінковій вені
42 Монофазний тип потоку у воротній вені
43 Спектр кровотоку в печінкових венах
44 Повна незалежність від допплерівського кута Підвищена чутливість Велика частота кадрів Енергетичний доплер (Power Doppler, color angio, color Doppler energy …) Підвищена чутливість до будь-якого руху (переміщення датчика, зсув м'яких тканин тощо) Недоліки