Υπέρηχος

Το υπερηχογράφημα είναι μια διαγνωστική τεχνική που χρησιμοποιεί υπερήχους. Το τελευταίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην "εκτέλεση" ενός απλού υπερήχου ή σε συνδυασμό με αξονική τομογραφία για λήψη εικόνων από τομές σώματος (CT-Ηχοτομογραφία) ή για λήψη πληροφοριών και εικόνων ροής αίματος ( Echocolordoppler).

Σε βάθος άρθρα

Αρχή λειτουργίας

Στη φυσική, οι υπέρηχοι είναι διαμήκη ελαστικά μηχανικά κύματα που χαρακτηρίζονται από μικρά μήκη κύματος και υψηλές συχνότητες. Τα κύματα έχουν τυπικές ιδιότητες:

• Φέρνουν καμία σημασία
• Παρακάμπτουν τα εμπόδια
• Συνδυάζουν τα αποτελέσματά τους χωρίς να τροποποιούν το ένα το άλλο.

Ο ήχος και το φως αποτελούνται από κύματα.
Τα κύματα χαρακτηρίζονται από μια ταλαντωτική κίνηση στην οποία η τάση ενός στοιχείου μεταδίδεται στα γειτονικά στοιχεία και από αυτά στα άλλα, μέχρι να εξαπλωθεί σε ολόκληρο το σύστημα. Αυτή η κίνηση, που προκύπτει από τη "σύζευξη μεμονωμένων κινήσεων, είναι ένας τύπος συλλογικής κίνησης, λόγω της παρουσίας ελαστικών δεσμών μεταξύ των συστατικών του συστήματος. Προκαλεί τη διάδοση μιας διαταραχής, χωρίς καμία μεταφορά ύλης, σε οποιαδήποτε κατεύθυνση εντός του ίδιου του συστήματος. Αυτή η συλλογική κίνηση ονομάζεται κύμα. Η διάδοση του υπερήχου λαμβάνει χώρα στην ύλη με τη μορφή κύματος που δημιουργεί εναλλασσόμενες ζώνες συμπίεσης και σπανιότητας των μορίων που αποτελούν το μέσο.
Απλά σκεφτείτε πότε μια πέτρα ρίχνεται σε μια λίμνη και θα καταλάβετε την έννοια του κύματος.

Το μήκος κύματος νοείται ως η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών σημείων σε φάση, δηλαδή έχοντας ταυτόχρονα το ίδιο πλάτος και κατεύθυνση κίνησης. Η μονάδα μέτρησής του είναι ο μετρητής, συμπεριλαμβανομένων των υποπολλαπλάτων του. Το εύρος των μηκών d "κύματος που χρησιμοποιείται σε ο υπέρηχος είναι μεταξύ 1,5 και 0,1 νανόμετρα (nm, δηλαδή ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου).
Η συχνότητα ορίζεται ως ο αριθμός των πλήρων ταλαντώσεων ή κύκλων που κάνουν τα σωματίδια σε μια μονάδα χρόνου και μετριέται σε Hertz (Hz). Το εύρος συχνοτήτων που χρησιμοποιείται στον υπέρηχο είναι μεταξύ 1 και 10-20 Mega Hertz (MHz, δηλαδή ένας εκατομμύρια Hertz) και μερικές φορές είναι ακόμη μεγαλύτερη από 20 MHz. Αυτές οι συχνότητες δεν ακούγονται στο ανθρώπινο αυτί.
Τα κύματα διαδίδονται με μια ορισμένη ταχύτητα, η οποία εξαρτάται από την ελαστικότητα και την πυκνότητα του μέσου που διέρχονται.Η ταχύτητα διάδοσης ενός κύματος δίνεται από το γινόμενο της συχνότητάς του από το μήκος κύματος (vel = συχνότητα x μήκος κύματος).

Για να πολλαπλασιαστούν, οι υπέρηχοι χρειάζονται ένα υπόστρωμα (το ανθρώπινο σώμα για παράδειγμα), από το οποίο μεταβάλλουν παροδικά τις ελαστικές δυνάμεις συνοχής των σωματιδίων. Ανάλογα με το υπόστρωμα, επομένως ανάλογα με την πυκνότητά του και τις δυνάμεις συνοχής των μορίων του, θα υπάρχει διαφορετική ταχύτητα διάδοσης του κύματος στο εσωτερικό του.
Η ακουστική αντίσταση ορίζεται ως η εγγενής αντίσταση της ύλης που πρέπει να διασταυρωθεί με υπερηχογράφημα. Επηρεάζει την ταχύτητα διάδοσής τους στην ύλη και είναι ευθέως ανάλογη με την πυκνότητα του μέσου πολλαπλασιαζόμενη με την ταχύτητα διάδοσης των υπερήχων στο ίδιο το μέσο (ΙΑ = vel x πυκνότητα). Όλοι οι διαφορετικοί ιστοί του ανθρώπινου σώματος έχουν διαφορετική αντίσταση, και αυτή είναι η αρχή στην οποία βασίζεται η τεχνική του υπερήχου.
Για παράδειγμα, ο αέρας και το νερό έχουν χαμηλή ακουστική σύνθετη αντίσταση, το λίπος και οι μύες του ήπατος έχουν ενδιάμεση και τα οστά και ο χάλυβας έχουν πολύ υψηλή. Επιπλέον, χάρη σε αυτήν την ιδιότητα των ιστών, το μηχάνημα υπερήχων μπορεί μερικές φορές να δει πράγματα που δεν βλέπει η αξονική τομογραφία, όπως η λιπώδης νόσος του ήπατος, δηλαδή η συσσώρευση λίπους στα ηπατοκύτταρα (ηπατικά κύτταρα), αιματώματα από έγχυση (εξαγγείωση αίματος) και άλλου τύπου απομονωμένες συλλογές υγρών ή στερεών.

Στον υπέρηχο, οι υπέρηχοι δημιουργούνται για πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο υψηλή συχνότητα. Με τον όρο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο εννοούμε την ιδιότητα, που κατέχουν κάποιοι κρύσταλλοι χαλαζία ή κάποιοι τύποι κεραμικών, να δονείται σε υψηλή συχνότητα εάν συνδέεται με ηλεκτρική τάση, επομένως αν διασχίζεται από εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτοί οι κρύσταλλοι περιέχονται μέσα στον ανιχνευτή υπερήχων που βρίσκεται σε επαφή με το δέρμα ή τους ιστούς του ατόμου, που ονομάζεται μετατροπέας, ο οποίος εκπέμπει έτσι δέσμες υπερήχων που διασχίζουν τα προς εξέταση σώματα και υφίστανται "εξασθένηση που είναι σε άμεση σχέση με την εκπομπή συχνότητα του μορφοτροπέα. Επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα των υπερήχων, τόσο μεγαλύτερη είναι η διείσδυσή τους στους ιστούς, με υψηλότερη ανάλυση των εικόνων. Για τη μελέτη των κοιλιακών οργάνων, χρησιμοποιούνται συνήθως συχνότητες εργασίας μεταξύ 3 και 5 Mega Hertz, ενώ υψηλότερες συχνότητες, μεγαλύτερες από 7,5 Mega Hertz, με μεγαλύτερη ικανότητα διαχωρισμού, χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση των επιφανειακών ιστών (θυρεοειδής, μαστός, όσχεο, και τα λοιπά.).
Τα σημεία διέλευσης μεταξύ υφασμάτων με διαφορετική ακουστική αντίσταση ονομάζονται διεπαφές. Κάθε φορά που ο υπέρηχος συναντά μια διεπαφή, η δέσμη έρχεται εν μέρει αντανάκλαση (πήγαινε πίσω) και εν μέρει διαθλασμένος (δηλαδή απορροφάται από τους υποκείμενους ιστούς). Η ανακλώμενη δέσμη ονομάζεται επίσης ηχώ. Στη φάση επιστροφής, επιστρέφει στον μορφοτροπέα όπου διεγείρει τον κρύσταλλο του αισθητήρα που παράγει ηλεκτρικό ρεύμα. Με άλλα λόγια, το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο μετατρέπει τον υπέρηχο σε ηλεκτρικά σήματα τα οποία στη συνέχεια επεξεργάζονται από έναν υπολογιστή και μετατρέπονται σε εικόνα στο βίντεο σε πραγματικό χρόνο.
Είναι επομένως δυνατό, αναλύοντας τα χαρακτηριστικά του ανακλώμενου κύματος υπερήχων, να ληφθούν χρήσιμες πληροφορίες για τη διαφοροποίηση δομών με διαφορετικές πυκνότητες. Η ενέργεια ανάκλασης είναι ευθέως ανάλογη με τη διακύμανση της ακουστικής σύνθετης αντίστασης μεταξύ δύο επιφανειών. για αυτό είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν ζελατινώδεις ουσίες μεταξύ του ανιχνευτή και του δέρματος.Έχουν σκοπό την εξάλειψη του αέρα.

Μέθοδοι εκτέλεσης

Ο υπέρηχος μπορεί να γίνει με τρεις διαφορετικούς τρόπους:

Λειτουργία A (Λειτουργία πλάτους = διαμορφώσεις πλάτους): αυτή τη στιγμή αντικαθίσταται από τη Λειτουργία Β. Με το A-Mode, κάθε ηχώ παρουσιάζεται ως εκτροπή της βασικής γραμμής (η οποία εκφράζει το χρόνο που απαιτείται για την επιστροφή του αντανακλαστικού κύματος στο σύστημα λήψης, δηλαδή την απόσταση μεταξύ της διεπαφής που προκάλεσε την αντανάκλαση και του αισθητήρα), όπως μια "κορυφή" της οποίας το πλάτος αντιστοιχεί στην ένταση του σήματος που το δημιούργησε. Είναι ο απλούστερος τρόπος αναπαράστασης του σήματος υπερήχων και είναι μονοδιάστατου τύπου (δηλ. προσφέρει ανάλυση μόνο σε μία διάσταση). Παρέχει πληροφορίες μόνο για τη φύση της υπό εξέταση δομής (υγρή ή στερεή). Το A-Mode εξακολουθεί να χρησιμοποιείται, αλλά μόνο στην οφθαλμολογία και τη νευρολογία.

TM-Mode (Time Motion Mode): σε αυτήν, τα δεδομένα A-Mode εμπλουτίζονται από τα δυναμικά δεδομένα. Λαμβάνεται μια δισδιάστατη εικόνα στην οποία κάθε ηχώ αντιπροσωπεύεται από ένα φωτεινό σημείο. Τα σημεία κινούνται οριζόντια σε σχέση με τις κινήσεις των δομών. Εάν οι διεπαφές είναι ακίνητες, τα φωτεινά σημεία θα παραμείνουν επίσης ακίνητα. είναι παρόμοιο με το A-Mode, αλλά με τη διαφορά ότι καταγράφεται και η κίνηση της ηχώ. Αυτή η μέθοδος εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στην καρδιολογία, ειδικά για επιδείξεις κινητικής βαλβίδων.

B-Mode (Brightness Mode ή modulation of brightness): είναι μια κλασική ηχοτομογραφική εικόνα (δηλαδή ένα τμήμα του σώματος) της αναπαράστασης σε μια τηλεοπτική οθόνη των ηχώ που προέρχονται από τις υπό εξέταση δομές. Η εικόνα κατασκευάζεται με τη μετατροπή των ανακλώμενων κυμάτων σε σήματα των οποίων η φωτεινότητα (αποχρώσεις του γκρι) είναι ανάλογη με την «ένταση της ηχώ» · οι χωρικές σχέσεις μεταξύ των διαφόρων ηχώ «χτίζουν» στην οθόνη την εικόνα του τμήματος του οργάνου υπό εξέταση Προσφέρει επίσης δισδιάστατες εικόνες.

Η εισαγωγή κλίμακας του γκρι (διαφορετικές αποχρώσεις του γκρι για να αντιπροσωπεύει ηχώ διαφορετικού πλάτους) έχει βελτιώσει περαιτέρω την ποιότητα της εικόνας υπερήχων. Έτσι όλες οι σωματικές δομές αναπαριστώνται με τόνους που κυμαίνονται από μαύρο έως λευκό. Οι λευκές κουκίδες υποδηλώνουν την παρουσία μιας "καλούμενης εικόνας". υπεραιωτικός (για παράδειγμα ένας υπολογισμός), ενώ τα μαύρα σημεία μιας "εικόνας υποηχητικό (για παράδειγμα υγρά).

Σύμφωνα με την τεχνική σάρωσης, το υπερηχογράφημα B-Mode μπορεί να είναι στατικό (ή χειροκίνητο) ή δυναμικό (σε πραγματικό χρόνο). Με υπερήχους σε πραγματικό χρόνο η εικόνα ανακατασκευάζεται συνεχώς (τουλάχιστον 16 πλήρεις σαρώσεις ανά δευτερόλεπτο) σε δυναμική φάση, παρέχοντας μια συνεχή αναπαράσταση σε πραγματικό χρόνο.

ΣΥΝΕΧΕΙΑ: Εφαρμογές "υπερήχων"