Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 1 là phần tổng quan Chương 2 , 3 là nền tảng cơ sở của hệ thống siêu âm Chương 4 trình bày về các thiết bị để ghi hình siêu âm: đầu dò, thiết bị xử lí
Lun v n t t nghiáp Trmặng H Bỏch Khoa TP.HCM SVTH: Nguy n Th Cm Nhung GVHD: TS. Hu nh Quang Linh 2CHlj NG 2.NGUYấN L, Cj S K THU T CA SIấU M Cj B N 2.1.Lch Sổ Ra ặ i C a Siờu m Ch n oỏn [3] Súng õm lm mt dng súng c hc c truyn i trong mụi trng vt cht bng cỏch truyn nng lng t phn t ny n phn t khỏc. Di õm thanh ta nghe c cú tn s t 20Hz n 20kHz. Cũn vi di súng õm cú tn s ln hn 20kHz gi l súng siờu õm. Tuy nhiờn do tn s cao, súng siờu õm b suy gim rt nhanh khi truyn trong khụng khớ nờn siờu õm ớt c ng dng hng ngy. Mói n th chin II, ngi ta mi ỏp dng tớnh cht truyn c trong nc ca siờu õm vo vic phỏt hin tu ngm, mỏy r soỏt SONAR, nhng trong giai on ny, siờu õm l bớ mt quõn s nờn mói ti nhng nm 1950 mi c ng dng vo y hc. ú chớnh l cụng trỡnh nghiờn cu ca Howry v A-mode chn oỏn ph tng Hỡnh 2.1. Howry v thit b ụng nghiờn cu v siờu õm v phỏt kin ca hai nh bỏc hc Igne Ender v Hert v vic ng dng súng siờu õm o cỏc hot ng ca tim vo nm 1954. Hỡnh 2.2.Igne Ender v Hert vi thit b siờu õm ca mỡnh Lun v n t t nghiáp Trmặng H Bỏch Khoa TP.HCM SVTH: Nguy n Th C m Nhung GVHD: TS. Hu nh Quang Linh 3 Song song vi phỏt kin ca Irge v Hezt, giỏo s Ian Donald cựng vi cỏc cng s ca ụng bnh vin Glasgow Royal Maternity Hospital ( GRMH ) ti GlasgowScotland ó ln u tiờn ng dng súng siờu õm vo vic chn oỏn cỏc sn ph khoa v chớnh thc khng nh s an ton ca súng siờu õm i vi thai nhi. Ngy 7/6/1958 cụng b kt qu nghiờn cu ng Dng Xung Siờu m Trong Kho Sỏt Bng c coi l mt trong nhng ti liu quan trng nht cho vic ng dng súng siờu õm dựng trong chn oỏn y t Hỡnh 2.3.Giỏo s Ian Donald K ú l cỏc cụng trỡnh cụng trỡnh nghiờn cu v sn phm ca giỏo s Kratochwil ( sinh nm 1928-Nht) bt u vi vi A-Mode (1968), B-mode (1972) v 3D (1990) Hỡnh 2.4.Kratochwil v thit b ca mỡnh T ú tr i k thut siờu õm cú nhiu i mi, ci thin v cht lng hỡnh nh cng nh m rng kh nng thm khỏm tr thnh cụng c chn oỏn hỡnh nh ph bin. Ta s tỡm hiu v c tớnh k thut ca nú Lu–n v n t t nghi¸p TrmÆng H Bách Khoa TP.HCM SVTH: Nguy n Thˇ C› m Nhung GVHD: TS. Hu nh Quang Linh 4 2.2.Sı Hình Thành Cº a Sóng Âm Trong Môi TrmÆng [1] Trong các môi trường rắn, lỏng, khí các phần tử trong môi trường liên kết chặt chẽ với nhau tạo thành các môi trường đàn hồi, mỗi phần tử trong môi trường đều có một vị trí cân bằng bền. Khi ta tác động một lực lên một phần tử nào đó trong môi trường thì do lực liên kết mà các phần tử chung quanh, một mặt kéo phần tử đó về vị trí cân bằng, mặt khác cũng chịu lực tác động và cũng thực hiện dao động. Hiện tượng này tiếp tục xảy ra đối với các phần tử khác trong môi trường. Những dao động cơ lan truyền trong môi trường đàn hồi tạo thành sóng đàn hồi (hay sóng cơ). Do mỗi vị trí trong môi trường ở trạng thái bình thường đều có một mật độ phân tử ρ và một áp suất P cố định. Khi có một phần tử trong một môi trường dao động thì mật độ và áp suất tại vị trí đó sẽ thay đổi. Như vậy bản chất của sự lan truyền dao động là sự lan truyền của mật độ khối và áp suất P. Hình 2.5.Sự hình thành sóng âm trong môi trường Bản chất của sóng âm là sóng cơ học do đó tuân theo mọi quy luật đối với sóng cơ. Như ta đã biết sóng cơ phân loại theo phương dao động thì có 2 loại: sóng ngang và sóng dọc Lun v n t t nghiáp Trmặng H Bỏch Khoa TP.HCM SVTH: Nguy n Th C m Nhung GVHD: TS. Hu nh Quang Linh 5Súng ngang: l súng m phng dao ng ca cỏc phn t trong mụi trng vuụng gúc vi tia súng, súng ny ch xut hin trong mụi trng cú tớnh n hi v hỡnh dng, ch cú vt rn. Súng dc: l súng m phng dao ng ca cỏc phn t mụi trng trựng vi tia súng, súng ny xut hin trong cỏc mụi trng chu bin dng v th tớch, do ú súng ny truyn c trong cỏc mụi trng rn, lng v khớ. Súng siờu õm ng dng trong siờu õm chn oỏn thuc loi súng dc. 2.3.Cỏc ằ c trmng chung c a súng õm [1] Hỡnh 2.6. Biu din súng õm theo thi gian Chu k T (m/s): khong thi gian súng siờu õm thc hin mt quỏ trỡnh nộn v dón hay cũn gi l mt dao ng. Tn s f (Hz): s chu k thc hin trong mt giõy. Mi liờn h: T = 1/f = v/ Súng õm c chia thnh 3 vựng tn s chớnh: Súng õm cú tn s cc thp gi l vựng h õm (infrasound) cú tn s f < 16 Hz. Vớ d: súng a chn Súng õm cú tn s nghe c (audible sound) cú: f =16-20kHz Súng siờu õm (ultrasound) cú f > 20kHz. Vớ d: súng õm phỏt ra t con di. Chu k Nộn (tng ỏp sut) p sut bỡnh thng Dón (tng ỏp sut) Thi gian Biờn p sut khụng khớ t(ms) Lu–n v n t t nghi¸p TrmÆng H Bách Khoa TP.HCM SVTH: Nguy n Thˇ C› m Nhung GVHD: TS. Hu nh Quang Linh 6– Bước sóng λ (m): quãng đường mà sóng truyền đi được sau một chu kỳ. Hay còn gọi là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm có dao động cùng pha. −Vận tốc truyền sóng v ho»c c (m/s): v =ρα./1 = ρ/B Trong đó: α: hệ số đàn hồi B = 1/α: suất đàn hồi (suất Yang) hay độ cứng của môi trường ρ: khối lượng riêng hay mật độ của môi trường (kg/m3) ρ càng lớn thì mật độ các phần tử trong môi trường càng nhiều, khả năng lan truyền dao động càng nhanh nên vận tốc càng lớn, tuy trong công thức thì ρ tỉ lệ nghịch với v nhưng dù ρ có tăng thì tỉ lệ B/ρ lại tăng nhiều hơn (trong thực nghiệm) nên vận tốc vẫn tăng theo ρ. Thực nghiệm vận tốc lớn nhất trong chất rắn rồi đến chất lỏng cuối cùng là chất khí. Bảng 2.1.Bảng mật độ và vận tốc truyền sóng âm trong các môi trường trong cơ thể Lun v n t t nghiáp Trmặng H Bỏch Khoa TP.HCM SVTH: Nguy n Th C m Nhung GVHD: TS. Hu nh Quang Linh 7 c trng cho ln ca ỏp lc õm hc m cỏc phn t trong mụi trng nhn c khi chu tỏc ng ca ngun phỏt súng õm, ngi ta s dng hai i lng cụng sut P v cng I Cụng sut P (W hoc mW): mc nng lng truyn t u dũ vo mụi trng. Thụng thng nng lng phỏt ra t u dũ trong siờu õm chn oỏn t 1 10 mW Cng I (W/cm2 hoc mW/cm2 ): biu th nng lng ca súng õm trờn mt n v din tớch. Trong y t, siờu õm ng dng hai lnh vc chớnh: Siờu õm chn oỏn (to hỡnh bng siờu õm): s dng tn s t 2-30 MHz, s dng ph bin di s t 2,5-10MHz. Ngoi ra ngi ta cũn s dng cỏc tn s khỏc trong cỏc u dũ chuyờn bit. Vớ d: u dũ siờu õm ni mch (intraluminal) hoc siờu õm da liu (dermatological) s dng tn s lờn n 20-50 MHz Siờu õm tr liu: to hiu ng nhit, xoa búp, kớch thớch c. Cú th dựng riờng hoc kt hp vi in tr liu (trong cỏc mỏy kớch thớch in) tỡm Trigger (im phỏt bnh im gc). Tn Vt liu Mt (kg/m3) Vn tc (m/s) Khụng khớ 1,129 330 Phi 300 600 M 924 1450 Nc 1000 1480 Mụ mm 1050 1540 Thn 1041 1565 Mỏu 1058 1560 Gan 1061 1555 Bp tht 1068 1600 Xng s 1912 4080 Lun v n t t nghiáp Trmặng H Bỏch Khoa TP.HCM SVTH: Nguy n Th C m Nhung GVHD: TS. Hu nh Quang Linh 8s thng dựng l 700 900 kHz tựy theo th h mỏy. Cụng sut u dũ 1- 4 W/cm2 (gp c 1000 ln so vi siờu õm chn oỏn). 2.4.Ck Sê Vt Lý V Kò Thut C a Phmkng Phỏp TƠo Hỡnh B ng Siờu m[1] C s chớnh ca nú l s phn hi ca siờu õm t cỏc t chc trong c th, s phn hi ny ph thuc vo: Tc truyn ca súng õm trong mụi trng Tr khỏng õm ca mụi trng S hp th ca t chc. Thụng s (f, ) ca súng õm v cu trỳc hỡnh hc ca t chc. 2.4.1. T c truyn c a súng õm: Rt ph thuc vo mụi trng truyn. T bng 1.1 ta thy vn tc truyn ca súng õm trong nhng mụi trng khỏc nhau l rt khỏc nhau. Tc trung bỡnh ca súng õm trong cỏc t chc mụ mm v 1540 m/s. Bit c vn tc truyn, khi o thi gian i v v ca súng siờu õm ta cú th xỏc nh rừ b mt phn x 2.4.2. Trê khỏng õm c a mụi trmặng v cỏc nh lut truyn õm: Tr khỏng õm z (rayls): chớnh l di li ca súng õm trong mụi trng: z = v* ; Trong ú: v (m/s): vn tc lan truyn ca súng õm trong mụi trng; (kg/m3): mt mụi trng Tr khỏng õm cú vai trũ quyt nh i vi biờn súng phn x trờn mt phõn cỏch gia hai mụi trng Bng 2.2.tr khỏng õm ca mt s mụi trng sinh hc Mụi trng Z (rayls) Khụng khớ 0,0004.106 Phi 0,18. 106 M 1,34. 106 Lu–n v n t t nghi¸p TrmÆng H Bách Khoa TP.HCM SVTH: Nguy n Thˇ C› m Nhung GVHD: TS. Hu nh Quang Linh 9Nước 1,48. 106 Gan 1,65. 106 Máu 1,65. 106 Thận 1,63. 106 Cơ 1,71. 106 Xương 7,8. 106 Âm được truyền theo những tia gọi là tia âm. Thực nghiệm chứng tỏ tia âm cũng bị phản xạ, khúc xạ, tán xạ và hấp thụ như tia sáng. Phản xạ và khúc xạ: khi gặp mặt phân cách đủ lớn (>> λ) giữa hai môi trường có trở kháng âm khác nhau, tia âm sẽ tuân theo định luật phản xạ và khúc xạ. Một phần năng lượng của sóng âm sẽ phản xạ ngược trở lại và phần còn lại sẽ truyền tiếp vào môi trường thứ hai. Độ lớn của năng lượng phản xạ phụ thuộc vào sự khác biệt của trở kháng âm Δz giữa hai môi trường. Hệ số phản xạ K được tính theo công thức: K = Pr/Pi = [(Z2. cos θt – Z1. cos θi)2/( Z2. cos θt + Z1. cos θi)]2 Trong đó: θi: góc tới; θr: góc phản xạ; θt: góc khúc xạ Pr: Biên độ áp lực của sóng phản hồi Pi: Biên độ áp lực của sóng tới Z2 , Z1 : trở kháng âm của hai môi trường Có hai trường hợp sẽ xảy ra: −Th1: tia tới vuông góc với mặt phân cách: θi=θr=0.Lúc này sóng truyền qua cùng hướng với sóng tới. Khi đó hệ số phản xạ K = [(Z2- Z1)/( Z2+ Z1)]2 – Th2: góc tới θi ≠ 0. Theo định luật phản xạ θi = θr . Sóng truyền qua lúc này không còn cùng hướng với sóng tới và tạo một góc θt # θi , hiện tượng này gọi là hiện tượng khúc xạ, góc khúc xạ θt phụ thuộc vào vận tốc truyền âm trong hai môi trường và được xác định bởi công thức: Lun v n t t nghiáp Trmặng H Bỏch Khoa TP.HCM SVTH: Nguy n Th C m Nhung GVHD: TS. Hu nh Quang Linh 10Tr khỏng khỏc nhau ớt Tr khỏng khỏc nhau nhiu Sin t = (v2/v1) . sin i (Do theo nh lut khỳc x: n1 sin i = n2 sin t => c/v1 sin i = c/v2 sin t => Sin t = (v2/v1) . sin i ; vi c l vn tc ỏnh sỏng, n1 v n2 l chit sut ca hai mụi trng) Nu v2 > v1 => t > i khi gúc ti i t 900 thỡ gúc khỳc x t ó vt ngng 900 khi ú khụng cũn hin tng khỳc x na m s xy ra hin tng phn x ton phn, gúc ti gii hn ti giỏ tr gúc khỳc x t 900 khi ú sin igh = v2/v1 (do sin t =1). Khi i v2/v1 thỡ súng õm s khụng khỳc x c sang mụi trng th hai bờn kia mt phõn cỏch m ton b nng lng c phn x tr li mụi trng th nht. Ngoi ra dự v2 > v1 hay v2 < v1 m gúc ti i 900 (tia ti gn nh tip tuyn vi mt phõn cỏch xy ra i vi cu trỳc hỡnh cu v mt ct ngang cu trỳc ng) thỡ súng õm ch trt trờn b mt phõn cỏch m khụng truyn tip vo mụi trng th hai. T hai cụng thc trờn ta thy h s phn hi ca mt phõn cỏch gia hai mụi trng ph thuc vo Z = Z2- Z1 gia hai mụi trng . Z cng ln thỡ nng lng phn x cng ln v ch mt phn rt nh nng lng súng siờu õm i c xung mụi trng bờn di mt phõn cỏch. Nu Z va nhn bit mt phõn cỏch phn ln nng lng súng õm s truyn c xung di mt phõn cỏch v tip tc cho thụng tin v cu trỳc bờn di mt phõn cỏch. [...]... sóng siêu âm Hiệu ứng Doppler sử dụng trong phương pháp siêu âm Doppler xảy ra khi sóng siêu âm được phản hồi từ các vật thể chuyển động (tế bào hồng cầu, thành mạch, co cơ ), khi đó tần số của sóng phản hồi sẽ khác với tần số sóng tới, và hiệu hai tần số gọi là độ lệch Doppler hay tần số Doppler Thiết bị siêu âm Doppler ban đầu ở Anh Hình 3.2 Hiệu ứng Doppler ở thế hệ đầu ứng dụng trong siêu âm Kỹ thuật. .. là không cho hình ảnh tổng thể của vật cần chẩn đoán và không đánh giá được các chuyển động có phương vuông góc với phương truyền của tia siêu âm 2.4.Hình nh T nh Và Hình nh ng[1] Hình ảnh tĩnh có từ thập niên 50 và 60: gọi là siêu âm 2 chiều, cơ sở của kiểu thể hiện hình ảnh 2 chiều là B mode, tương ứng với mỗi vị trí đầu dò trên cơ thể và mỗi hướng của chùm tia thì trên màn hình ta có một đường tạo... thống máy siêu âm chẩn đoán tại bệnh viện Đa khoa Sài Gòn 5.1.1 Các thi t b trong h th ng máy siêu âm: Máy n n chính: Hình 5.2.Máy nền chính của siêu âm Là loại máy siêu âm Doppler màu hoàn toàn số hóa với kỹ thuật 3D, 4D Thiết kế dạng xe đẩy di chuyển được, có khóa bánh lái Các nguyên lí điều hành trên cơ sở WindowsR và các biểu tượng trên màn hình giúp cho kích hoạt các tính năng hay sử dụng nhất... thất… 2.4.3.S h p th c a t ch c và suy gi m c a n ng l ng tia siêu âm, khuy ch i bù Khi sóng âm truyền trong tổ chức thì biên độ và năng lượng của tia siêu âm bị suy giảm theo khoảng cách, sự suy giảm tuân theo hàm: Ix = I0 exp(-μ.f.x) Trong đó: Ix là cường độ tia siêu âm tại độ sâu x, I0 là cường độ tại x = 0 μ: hệ số suy giảm âm của môi trường; f: tần số của sóng âm; x: độ sâu đạt tới SVTH: Nguy... trúc cơ thể nằm trên đường truyền của tia siêu âm Với hệ thống máy quét tĩnh, sự tổng hợp tất cả các đường tạo ảnh tương ứng với nhiều vị trí đặt đầu dò trên cơ thể theo nhiều hướng khác nhau trong cùng một mặt phẳng, sẽ tạo thành hình ảnh siêu âm phản ánh các cấu trúc giải phẫu theo thiết diện cắt ngang qua bởi mặt phẳng nói trên Đây là hạn chế về mặt kỹ thuật, để có hình ảnh cắt khoanh lớp cơ thể... nhiều vào tần số, gần như tỉ lệ thuận với tần số Sự phụ thuộc này là một hạn chế của siêu âm chẩn đoán vì tần số càng cao thì độ phân giải càng cao đồng thời độ suy giảm cũng cao do đó mà độ xuyên sâu càng kém Nguyên nhân gây ra sự suy giảm năng lượng của tia siêu âm là: − Sự phản xạ và tán xạ trên tổ chức − Sự hấp thu của môi trường do một phần năng lượng của tia siêu âm bị chuyển thành năng lượng của. .. chỉnh được) Khi phát xung âm lan truyền theo hướng của đầu dò vào môi trường do đặc tính của môi trường (ρ, B) ta sẽ xác định được vận tốc đồng thời sóng âm sẽ gặp các mặt phản hồi trên đường truyền tạo ra các sóng phản xạ và tán xạ quay trở về đầu dò và thu nhận bởi đầu dò đó Độ lớn của biên độ sóng phản hồi phụ thuộc vào biên độ sóng phát đi, góc tới của sóng âm và trở kháng âm của mặt phản hồi Khoảng... thuộc vào sự chênh lệch trở kháng giữa hai môi trường Trong bảng trở kháng âm của các môi trường, ta thấy ΔZ giữa mô mềm và không khí hoặc mô mềm và xương rất lớn, do đó trong ghi hình siêu âm nếu sóng siêu âm gặp những mặt phân cách này thì hầu hết năng lượng sẽ bị phản xạ trở lại, sóng truyền tiếp sẽ rất nhỏ và ta sẽ không nhận được thông tin từ cấu trúc bên dưới mặt phân cách này, do đó trong siêu âm. .. nhân tạo khác) Hiệu ứng thuận:(từ mặt phản hồi trở về đầu dò) Khi tác động một lực cơ học (nén hoặc dãn) vào một số tinh thể gốm theo phương đặc biệt trong tinh thể thì trên các mặt giới hạn của tinh thể đó xuất hiện những điện tích trái dấu và do đó có hiệu điện thế giữa hai bề mặt, mà sóng âm là sóng cơ học nên khi sóng siêu âm va đập vào bề mặt tinh thể gốm thì sẽ làm xuất hiện trên tinh thể một chuỗi... đầu dò theo một thiết diện cắt ngang cơ thể vừa ghi nhận hình ảnh, hình ảnh được tổng hợp liên tục từ các góc quét riêng biệt ứng với các vị trí của đầu dò, kết quả nhận được là một hình tổng quát vừa có tính động Thực hiện nhờ sử dụng thuật toán Fuzzy-logic với sự xử lí cực nhanh của máy điện toán và bộ xử lí truyền thông đa phương tiện Những năm gần đây nhờ với sự ra đời của siêu âm 3 chiều (3D) . 1,63. 106 Cơ 1,71. 106 Xương 7,8. 106 Âm được truyền theo những tia gọi là tia âm. Thực nghiệm chứng tỏ tia âm cũng bị phản xạ, khúc xạ, tán xạ và hấp thụ. lượng của sóng âm sẽ phản xạ ngược trở lại và phần còn lại sẽ truyền tiếp vào môi trường thứ hai. Độ lớn của năng lượng phản xạ phụ thuộc vào sự khác biệt của![2.2.Sı Hình Thành Cº a Sóng Âm Trong Môi TrmÆ ng[1] - Những cơ sở kỹ thuật của siêu âm và ứng dụng của kỹ thuật siêu âm trên thiết bị thực tế.](https://media.store123doc.com/figures/001/119/si-hinh-thanh-co-song-am-moi-trmae-1119156.png)
![2.4.Hình ƒ nh T›nh Và Hình ƒ nh ng[1] - Những cơ sở kỹ thuật của siêu âm và ứng dụng của kỹ thuật siêu âm trên thiết bị thực tế.](https://media.store123doc.com/figures/001/119/hinh-f-t-hinh-f-ng-1119159.png)
![CHlj NG 4. THI´ T B˛ GHI HÌNH B· NG SIÊU ÂM [1] 4.1.C 'u Hình Chung Cºa M t Máy Siêu Âm Chu› n oán - Những cơ sở kỹ thuật của siêu âm và ứng dụng của kỹ thuật siêu âm trên thiết bị thực tế.](https://media.store123doc.com/figures/001/119/chlj-hinh-sieu-hinh-chung-coa-may-sieu-1119160.png)
