Самоучитель игры на ультразвуке. Часть первая. Основы физических понятий.
Давно доказано, что человек слаб, примитивен и ленив... Но ему приходится работать. А чтобы человека не уволили с работы нужно хоть немного осознавать, что ты делаешь. Или собираешься сделать. Но человек слаб, примитивен и ленив. Ему сложно и невозможно усваивать большое количество заковыристой информации. А работать надо...Для лучшего впихивания в себя информации по ультразвуку, читаю, упрощаю до примитивизма и только потом понимаю. Может кому-то из желающих стать "великими узистами" немного поможет...Критика - принимается, усовершенствование текстов - допускается. Ибо я не волшебник. Я только учусь...
УЗИ (ультразвуковое исследование) или УЗД (ультразвуковая диагностика) - метод визуализации, в результате которого мы получаем изображения, показывающие кусочки человеческого тела. Так называемые томографические изображения.
tomo - греческий tome - вырезать
graphic - греческий graphein - писать
привет от слова «анатомия»
УЗИ - диагностический метод. Это означает, что в результате исследования мы просто собираем информацию о человеческом теле не пытаясь его изменять (модифицировать).
В самом названии метода заложено физическое явление при помощи которого мы и получаем изображения - звук. Для пациента и врача исследование абсолютно «бесшумное», т.к. аппарат генерирует УЛЬТРАзвук - звук, частота которого выше диапазона человеческого слуха.
Звуковые волны передаются в тело. Затем, из-за различия в строении внутренних органов, которые отражают и рассеивают звук по разному, возвращающиеся отголоски могут быть собраны и использованы для формирования «картинок» внутреннего «содержимого» человека.
Любой звук, в том числе и ультразвук, это механическая волна, которая распространяется за счет локальной деформации среды. Ключевое слово деформация. Его нужно обязательно запомнить, чтобы относиться к методу исследования с должной осторожностью и использовать его строго по показаниям. Деформация не может быть абсолютно безопасной.
Звуковая волна - это чередование зон высокого (зон сгущения\сжатия) давления и зон низкого давления (разрежения). Поэтому звуку для распространения обязательно нужна среда (давление). В вакууме с его давлением ниже атмосферного звук не распространяется. В отличие от электромагнитных колебаний (рентгеновских лучей).
Можно представить наше тело как нечто состоящее из шариков разных размеров (например, молекул), которые соединены друг с другом пружинками. Наподобие детской игрушки «Лошарик». Когда механическая энергия (звуковая волна) передается через такое «нечто», то шарики начинают колебаться вокруг своего состояния покоя. Поэтому распространение звука очень зависит от плотности и упругих свойств сред, встречаемых звуком на своем пути.
Все мы "Лошарики" на пути ультразвука.
Звук делится в соответствии с его частотой (число механических колебаний происходящих в единицу времени):
- звуковой диапазон человека 20- 20 000 Гц (Герц)
- диагностический ультразвук 1 - 10 МГц (МегаГерц). Самый распространенный диапазон 3 - 12 МГц.
Характеристики звуковой волны.
Звук можно описать с помощью:
Период (Т) - время, необходимое для частицы в среде, через которую путешествует звуковая волна, чтобы сделать одно полное колебание около своего положения. Одно полное колебание очень часто называют циклом.
Частота (F) - число циклов в секунду, которые совершают частицы в среде в ответ на звуковую волну, проходящую через них. Выражается в Герцах.
1 Герц = 1 цикл (колебание) через данную точку в секунду.
Поэтому 3 МГц = 3 миллиона циклов в секунду.
Длина волны (лямбда) - расстояние между двумя последовательными идентичными позициями в волне давления (например, между двумя сжатиями или между двумя разрежениями). Она определяется частотой волны и скоростью распространения в среде через которую волна движется.
В УЗИ обычно частота 3 МГц / длина волн 0,51 мм.
5 МГц / длина волн 0,31 мм.
Частота и длина волны имеют обратную зависимость:
Чем выше частота, тем короче длина волны.
Эта связь имеет основополагающее значение для практики, оказывая значимое влияние на достижимость глубины проникновения и разрешения ультразвукового луча.
Скорость (с) - скорость звука в указанном направлении.
Когда звуковая волна проходит через среду, то параметры этой среды (а именно плотность и сжимаемость (упругость) и определяют скорость распространения звука.
Таким образом скорость звука является характеристикой каждого материала через который проходит звук.
Например:
С практической точки зрения ультразвуковые аппараты должны работать в одном значении для скорости звука в мягких тканях. Именно поэтому средняя скорость звука для мягких тканей берется
Это может быть чрезвычайно важным при изучении артефактов, когда так называемые различия между фактическими скоростями ультразвука и теми, что выведены с помощью ультразвуковой машины могут привести к несовпадению эха на изображении.
Амплитуда (А) - максимальное изменение акустической переменной.
Таким образом амплитуда является мерой степени изменений в среде, возникающих в тот момент, когда звуковая волна проходит через эту среду.
Амплитуда характеризует тяжесть нарушений, т.о. количество энергии в звуковой волне может быть определено.
Сила\Мощность (W) - скорость с которой работа делается. Или скорость потока энергии через данную область.
В диагностическом ультразвуке энергия находится в пределах луча, поэтому мощностью является поток энергии через поперечное сечение площади пучка. Выражается в Ваттах.
Интенсивность (I) - мощность на единицу площади. Выражается в мВТ\см2
Интенсивность является важным параметром в описании ультразвукового луча и осознании опасности или безопасности метода.
Классический, практически романтический, пример солнечного света, падающего на древесную стружку достаточно часто используется в качестве визуальной иллюстрации этого явления. оптические лучи в некоторой степени ведут себя подобно акустическим волнам. Но в отличии от звука мы можем видеть свет. Поэтому свет - прекрасный помощник для понимания того, как работает ультразвук.
Когда солнечный свет рассеян - опилки спокойно себе лежат в том месте и состоянии, в котором были оставлены. Но стоит солнечному свету сконцентрироваться в небольшой области (увеличить интенсивность) через увеличительное стекло, то стружки начинают пылать. Мощность остается та же самая, но увеличивается интенсивность за счет которой и получается зажечь стружки. Вот так и ультразвук, при определенных ситуациях в состоянии "зажечь".
УЗИ (ультразвуковое исследование) или УЗД (ультразвуковая диагностика) - метод визуализации, в результате которого мы получаем изображения, показывающие кусочки человеческого тела. Так называемые томографические изображения.
tomo - греческий tome - вырезать
graphic - греческий graphein - писать
привет от слова «анатомия»
УЗИ - диагностический метод. Это означает, что в результате исследования мы просто собираем информацию о человеческом теле не пытаясь его изменять (модифицировать).
В самом названии метода заложено физическое явление при помощи которого мы и получаем изображения - звук. Для пациента и врача исследование абсолютно «бесшумное», т.к. аппарат генерирует УЛЬТРАзвук - звук, частота которого выше диапазона человеческого слуха.
Звуковые волны передаются в тело. Затем, из-за различия в строении внутренних органов, которые отражают и рассеивают звук по разному, возвращающиеся отголоски могут быть собраны и использованы для формирования «картинок» внутреннего «содержимого» человека.
Любой звук, в том числе и ультразвук, это механическая волна, которая распространяется за счет локальной деформации среды. Ключевое слово деформация. Его нужно обязательно запомнить, чтобы относиться к методу исследования с должной осторожностью и использовать его строго по показаниям. Деформация не может быть абсолютно безопасной.
Звуковая волна - это чередование зон высокого (зон сгущения\сжатия) давления и зон низкого давления (разрежения). Поэтому звуку для распространения обязательно нужна среда (давление). В вакууме с его давлением ниже атмосферного звук не распространяется. В отличие от электромагнитных колебаний (рентгеновских лучей).
Можно представить наше тело как нечто состоящее из шариков разных размеров (например, молекул), которые соединены друг с другом пружинками. Наподобие детской игрушки «Лошарик». Когда механическая энергия (звуковая волна) передается через такое «нечто», то шарики начинают колебаться вокруг своего состояния покоя. Поэтому распространение звука очень зависит от плотности и упругих свойств сред, встречаемых звуком на своем пути.
Все мы "Лошарики" на пути ультразвука.
Звук делится в соответствии с его частотой (число механических колебаний происходящих в единицу времени):
- звуковой диапазон человека 20- 20 000 Гц (Герц)
- диагностический ультразвук 1 - 10 МГц (МегаГерц). Самый распространенный диапазон 3 - 12 МГц.
Характеристики звуковой волны.
Звук можно описать с помощью:
- Периода (Т)
- Частоты (F)
- Длины волны (лямбда)
- Скорости (с)
- Амплитуды (A)
- Силы (W)
- Интенсивности (I)
Период (Т) - время, необходимое для частицы в среде, через которую путешествует звуковая волна, чтобы сделать одно полное колебание около своего положения. Одно полное колебание очень часто называют циклом.
Частота (F) - число циклов в секунду, которые совершают частицы в среде в ответ на звуковую волну, проходящую через них. Выражается в Герцах.
1 Герц = 1 цикл (колебание) через данную точку в секунду.
Поэтому 3 МГц = 3 миллиона циклов в секунду.
Длина волны (лямбда) - расстояние между двумя последовательными идентичными позициями в волне давления (например, между двумя сжатиями или между двумя разрежениями). Она определяется частотой волны и скоростью распространения в среде через которую волна движется.
В УЗИ обычно частота 3 МГц / длина волн 0,51 мм.
5 МГц / длина волн 0,31 мм.
Частота и длина волны имеют обратную зависимость:
Чем выше частота, тем короче длина волны.
Эта связь имеет основополагающее значение для практики, оказывая значимое влияние на достижимость глубины проникновения и разрешения ультразвукового луча.
Скорость (с) - скорость звука в указанном направлении.
Когда звуковая волна проходит через среду, то параметры этой среды (а именно плотность и сжимаемость (упругость) и определяют скорость распространения звука.
Таким образом скорость звука является характеристикой каждого материала через который проходит звук.
Например:
С практической точки зрения ультразвуковые аппараты должны работать в одном значении для скорости звука в мягких тканях. Именно поэтому средняя скорость звука для мягких тканей берется
Это может быть чрезвычайно важным при изучении артефактов, когда так называемые различия между фактическими скоростями ультразвука и теми, что выведены с помощью ультразвуковой машины могут привести к несовпадению эха на изображении.
Амплитуда (А) - максимальное изменение акустической переменной.
Таким образом амплитуда является мерой степени изменений в среде, возникающих в тот момент, когда звуковая волна проходит через эту среду.
Амплитуда характеризует тяжесть нарушений, т.о. количество энергии в звуковой волне может быть определено.
Сила\Мощность (W) - скорость с которой работа делается. Или скорость потока энергии через данную область.
В диагностическом ультразвуке энергия находится в пределах луча, поэтому мощностью является поток энергии через поперечное сечение площади пучка. Выражается в Ваттах.
Интенсивность (I) - мощность на единицу площади. Выражается в мВТ\см2
Интенсивность является важным параметром в описании ультразвукового луча и осознании опасности или безопасности метода.
Классический, практически романтический, пример солнечного света, падающего на древесную стружку достаточно часто используется в качестве визуальной иллюстрации этого явления. оптические лучи в некоторой степени ведут себя подобно акустическим волнам. Но в отличии от звука мы можем видеть свет. Поэтому свет - прекрасный помощник для понимания того, как работает ультразвук.
Когда солнечный свет рассеян - опилки спокойно себе лежат в том месте и состоянии, в котором были оставлены. Но стоит солнечному свету сконцентрироваться в небольшой области (увеличить интенсивность) через увеличительное стекло, то стружки начинают пылать. Мощность остается та же самая, но увеличивается интенсивность за счет которой и получается зажечь стружки. Вот так и ультразвук, при определенных ситуациях в состоянии "зажечь".