رفتن به مطلب

اولتراسوند


setarehbaran

ارسال های توصیه شده

یک مقاله کامل پیرامون :ساختمان ترانسدیوسر ( یا مبدل ) آلتراسوندها

منبع : prin.ir

در کارهای تشخیصی همیشه پرتوهای باریکی از امواج فراصوتی نیاز می باشند. چنین پرتوهایی به وسیله یک صفحه پیزوالکتریک ،که با دو الکترود صفحه ای موازی برانگیخته می شوند ،تولیدمی گردند.

 

یک بلور را می توان با به کارگیری یک ولتاژ با بسامد بسیار بالا انگیخته نموده و مجبور به نوسان کرد . در بلور، بسامدی که بیشترین شدت را تولید می کند بسامد تشدید گفته می شود. تشدید یک ویژگی موج است که در آن شدت موج در حقیقت به علت هم آمیزی موجهای همانند افزایش می یابد. می توان ثابت کرد که تشدید هنگامی رخ میدهد که ضخامت بلور برابر نیمی از طول موج و یا مضرب فردی از طول باشد.

 

اگر دو رویه بلور ترانسدیوسر را بگونه دو رویه نوسان کننده در نظر بگیریم ،چنانچه فاصله این دو رویه باندازه موج ایجاد شده باشد، موج ایجاد شده به وسیله رویه پشتی، موج ایجاد شده بوسیله رویه جلوئی را تقویت می کند . این تقویت که بیشترین شدت موج را در بلور بوجود می آورد همان رزونانس طبیعی یا تشدید است.

بلور در ترانسدیوسرها می تواند هم به گونه فرستنده امواج فراصوت و هم گیرنده اموا ج کار کند. در حالت گیرنده تپ های ایجاد شده بوسیله بازتابش را دریافت می نماید. این بازتابش است که در ساختن نگاره سونوگرافی بکار می رود. حالت دلخواه هنگامی است که وقتی یک تپ کوتاه مدت موج فراصوت از بلور گسیل شد، بلور در زمانی بسیار بزرگتر پس از آن اماده دریافت بازتابش باشد، در اینجاست که بهترین نگاره برای کارهای بالینی ساخته می شود .

اگر بخواهیم الکتریسیته را به بلور وارد کنیم و یا الکتریسیته تولید شده را از آن بیرون ببریم ، باید بوسیله یک رسانا این کار انجام شود. دو طرف بلور دارای پوشش فلزی است که بسیار نازک بوده و برای بردن ولتاژ از آن انجام می شود . الکترودها بوسیله یک پیوند دهنده کابلی به ترانسدیوسر وصل است.

بخش نوسانی ترانسدیوسر بلور است . بلور انرژی فراصوتی را برای انتقال به محیط تولید می کند. بزرگی این بلورها می تواند به رویه دلخواه به هر اندازه ای اختیار شود، ولی هر چه نازکتر باشد با بسامد بیشتری نوسان می کند.

بخش پشتی بلور با یک ماده میراکننده یا خفه کننده و برای جلوگیری از تابش انرژی بلور در رویه پشتی پر شده است . مواد میراکننده باعث بهتر شدن نگاره فراصوتی می شوند . این مواد دارای امپدانس اکوستیک بسیار زیادی هستند . ترانسدیوسرها دارای یک بخش جلویی یا رویه جلویی هستند که با پوست بیمار تماس می یابد.این رویه لایه جفت کننده یک چهارم موج نام دارد. امپدانس ویژه این لایه میان امپدانس کریستال و امپدانس بافت نرم جا دارد تا انرژی موج به آسانی به بدن بیمارگذر کند و بازتاب اندکی داشته باشد.

همانطور که گفته شد بسامد ترانسدیوسر به ویژگی های مکانیکی بلور وابسته است. بلوری که به وسیله پالس الکتریکی انگیخته می شود تغییر بعد داده و امواج فراصوتی را تولید می کند.

بهترین عامل تعیین کننده بسامد ترانسدیوسر ، ضخامت بلور می باشد . بگونه ای تئوریک هماهنگی که یک بلور به وسیله یک تپ الکتریکی انگیخته می شود ،تنها با یک بسامد آغاز به نوسان می کند ولی کامل نبودن بلور تاثیر مواد میراکننده و ... باعث می شوند که بلور بیش از یک بسامد تابش کند. برای نمونه هنگامی که بلور دارای بسامد مگا هرتز است در حقیقت بسامدهای کمتر و بیشتر از مگاهرتزرا ( که بسامد اصلی یا طبیعی آن است ) نیز تولید می کند.

به گستره بسامدهای تولید شده از ترانسدیوسر پهنای باند گفته می شود. ترانسدیوسری که بسامدهای گوناگون در دو طرف بسامد اصلی تولید می کند دارای پهنای باند بزرگی است .

پهنای باند بسامدهای ترانسدیوسر در کیفیت نگاره ای که به وجود می آورد اثر دارد. هر چه این پهنای باند کوچکتر باشد کیفیت نگاره بهتر است ولی ترانسدیوسرها بهر حال دارای پهنای باند چشمگیری هستند.

 

میدان فراصوتی و گونه های ترانسدیوسر

ترانسدیوسر فراصوتی، بگونه یک چشمه فراصوت کارکرده و امواج فراصوتی را گسیل می کند .این امواج در آغاز بگونه ای موازی راهی را می پیماید و سپس واگرا شده و از یکدیگر دور میشوند. بنابراین دو ناحیه بوجود می آید: یکی میدان نزدیک و دیگری میدان دور . در میدان نزدیک امواج فراصوتی پرتوهایی یکنواخت و موازی هستند و پهنه برش پرتو یا نیم رخ بانداره رویه ترانسدیوسر است .

ناحیه گذری مرز میان میدان نزدیک و میدان دور است. باید گوشزد کرد که در میدان نزدیک بیشترین تعداد انترفرانس - بنابراین نا یکنواختی شدت فراصوت - دیده می شود در حالیکه در ناحیه میدان دور سطوح جبهه های موج موازی هستند . در این ناحیه انترفرانس کمتر و یکنواختی شدت انرژی فراصوتی بیشتر است .

بعلت اینکه میدان نزدیک باریکترین مرزهای موازی را برای پرتو فراصوتی دارد در این ناحیه بهترین جداسازی کناری یا عمود بر محور بدست می آید. پس قطر پرتوها روی جداسازی(رزولوشن) کناری اثر می گذارد: یعنی هر چه قطر ترانسدیوسر کوچکتر باشد توان جداسازی کناری بیشتر است، در ضمن ژرفایی که از آن نگاره می گیریم کوچکتر می شود. این برابری اگر کاهش یابد بسامد افزایش یافته و شدت پرتوی که باید به یک ژرفای خاصی برسد کاهش می یابد. برای رسیدن به هدف افزایش ،می توانیم بدون تغییر بسامد و یا قطر ترانسدیوسر قطر پرتوها را کاهش دهیم.در این کار از کانونی کردن کمک گرفته می شود.

ترانسدیوسرهای کانونی

نه تنها کاهش اندازه بلور در یک بسامد معین باعث ایجاد جبهه های موج تخت در دامنه گسترده ای از ژرفای ماده نمی شود بلکه برعکس هر چه رویه بلور کوچکتر باشد واگرایی پرتوها بیشتر می شود.

از سوی دیگر بسامد ترانسدیوسر روی واگرایی پرتوها اثر می گذارد. هر چه بسامد افزایش یابد واگرایی پرتو فراصوتی کمتر می شود و با این افزایش بسامد ،ژرفای نفوذ پرتوهای فراصوتی نیز کوچکتر می شود. از این رو ترانسدیوسرهایی را که با توان جداکنندگی بزرگ و سطح بلور کوچک و بسامد بالا برای معاینه ساختمانهای سطحی بدن ساخته اند نمی توان برای ساختمانهای عمقی به کار برد.

برای معاینه ساختمانهای عمقی بدن همگرا کردن پرتوهای فراصوت بکار گرفته می شود. کار همگرا کردن پرتوهای فراصوتی در ژرفای بدن با بکارگیری ترانسدیوسرهای کانونی انجام می گردد. ترانسدیوسرهای کانونی با به کارگیری عدسیهای صوتی یا به وسیله شکل دادن بلور ساخته می شوند.

اثر کانونی کردن پرتوهای فراصوتی ( چه به صورت تراش بلور یا به کار بردن عدسیهای صوتی ) جابه جا کردن ناحیه گذری میدان دور و میدان نزدیک و به سوی رویه بلور است. این کار باعث باریک شدن پهنای دسته پرتو می گردد. نقطه کانونی را در این ترانسدیوسرها می توان با شعاع انحنا ء عدسی مشخص کرد. نقطه کانونی در باریکترین بخش دسته پرتو جا دارد و به فاصله آن تا سطح کریستال فاصله کانونی گفته می شود. همچنین باریکترین ناحیه دو طرف نقطه کانونی را ناحیه کانونی(focal zone)می گویند.

چون بافتهای گوناگون بدن آدمی در ژرفای گوناگونی از پوست جا گرفته اند،برای کاربردهای تشخیص پزشکی و همچنین برای رساندن انرژی دلخواه به ژرفای دلخواه ،بهتر است عدسیهای کانونی مختلف را که دسته پرتو فراصوت را اندک اندک باریک می کنند بکار گرفت.

سازندگان این دستگاه بیشتر شماره هایی مانند ( 8 – 4 ) ویا ( 11 – 7 ) را برای نمایش بزرگی ناحیه کانونی بکار می برند که کوچکترین شماره ،فاصله آغاز کانونی شدن است. روشن است که با تغییر قطر دسته پرتو با وسایل مکانیکی ( عدسی ) یا الکتریکی شدت فراصوت درسطح های گوناگون برش دسته پرتو تغییر می کند. این تغییر باعث ایجاد بیشترین شدت در ناحیه کانونی شده و خود این کار باعث می شود که بازتابهای بدست آمده از برخورد ناحیه کانونی به مرز مشترک بافتها، بزرگترین دامنه را نسبت به بازتابهای دیگر داشته باشد.

 

کانونی کردن الکترونیکی

در این روش با بکارگیری زمان تاخیر، می توان امواج را بگونه ای همزمان از شماری از کریستالها گسیل داشت. در این کار، امواج گرد هم آمده، سپس بازتابهای دریافتی بوسیله دستگاهی بنام تقویت کننده با هم یکی شده و بازتابهای دریافتی را بوجود می‌ آورند. برتری این دستگاه این است که می توان جایگاه نقطه ای که امواج روی آن کانونی می شود را تغییر داد و امواج را روی نقطه ای دیگر کانونی کرد.

چگونگی ساخت نگاره فراصوتی

امواج فراصوتی با گذاشتن ترانسدیوسر در تماس با بدن و با به کارگیری موادی که هوا را میان ترانسدیوسر و بدن از میان بر می دارد ( مانند آب ،روغن و یا ژل ) به بدن فرستاده می شوند. همین تراسدیوسر که تپ را تولید میکند ( فرستنده ) بگونه گیرنده یا آشکارساز نیز کار می کند. در اثر برخورد بازتابها به ترانسدیوسر و به علت نوسان آن ولتاژی تولید می شود که پس از تقویت این ولتاژ برای ساخت نگاره بکار می رود. تشخیص با فراصوت بر پایه بازتابی که امواج در بدن و بر روی مرز میان دو بافت متفاوت پیدا می کنند استوار است. این بازتاب هنگامی بوجود می آید که اختلاف در امپدانس صوتی دو محیط وجود داشته باشد. اگر چه امواج پژواک با دامنه بسیار کوچک ( نزدیک به 6/0 درصد انرژی تابیده به مرز میان کلیه و چربی بازتاب می یابد ) می توانند بوسیله گیرنده های حساس نمایان شوند ولی، هنگامیکه موجی نتواند بازتاب پیدا کنداز مرزهای سر راه گذر نموده و ممکن است در بخشهای ژرفتر به وسیله مرز میانی دیگری که تفاوت امپدانس را دارا باشد بازتاب یابد. گذر و نفوذ امواج فراصوت به علت کاهش بافتی، در بافتهای نرم محدود می شود.

همه انرژی امواج فراصوت در برخورد با مرز میان گاز یا هوا بکلی بازتاب می یابد و این خود سد بزرگی برای گذراندن فراصوت از راه گاز یا هر عضوی است که دارای گاز باشد.

وجود لایه هوا میان ترانسدیوسر و سطح پوست را که می تواند سد بزرگی برای گذر انرژی انرژی فراصوت باشد با واسطه هایی مانند روغن زیتون ، پارافین ، آب ویا گلیسیرین از میان می برند. از سوی دیگر اندازه جذب و سرعت فراصوت در استخوان بسیار بیشتر ازبافت نرم است. در نتیجه سونوگرافی از راه استخوان با مشکل روبروست و نتایج رضایت بخش به دست نمی آید. روش به کارگیری بازتابهای بدست آمده از تابش پرتوهای فراصوت متفاوت است

 

:ws49:

  • Like 4
لینک به دیدگاه

امواج فراصوتی(ultrasound)

هرموج شنوایی یا فراصوتی یک آشفتگی مکانیکی در یک محیط گاز، مایع و یا جامد است که به سوی بیرون از چشمه صوتی و با سرعتی یکنواخت و معین حرکت می کند. در حرکت یا گسیل موج مکانیکی ماده منتقل نمی شود.

اگر نوسانهای ذره ها درراستای عمود بر گسیل موج باشد موج عرضی است که بیشتر در جامدها رخ می دهد و اگر نوسان امواج در راستای گسیل امواج باشد موج طولی است . انتشار امواج در بافتهای بدن به گونه امواچ طولی است از این رو ما در پزشکی با این گونه امواج سروکار داریم .

اگر نوسانهای پرده یک بلندگو را بررسی کنیم که با بسامد f نوسان میکند، می تواند چگونگی رفتار صوت را ارزیابی کرد. نوسان باعث ایجاد افزایش و کاهش موضعی فشار نسبت به فشار در محیط هوا می گردد. نقطه های با فشار بیشتر فشردگی و نقطه های کم فشار انبساط نامیده می شود.

هنگام عبور امواج از ماده، ذره های موجود در ماده در اثر امواج در محلشان به پس و پیش و لرزه در می آیند، بگونه ای که انرژی تابیده در سوی موازی با لرزه ذره ها از ماده گذر می کند. ذره ها در درون ماده تنها حرکات پس و پیش را به پیروی از انرژی موج انجام می دهند. این ذره ها حرکت آزاد در درون ماده را پیدا نخواهد کرد. انرژی موجی که باعث حرکت ذره ها می گردد ،هنگام گذر باعث به هم خوردن نظم و تعادل در ماده می شوند.

ذره مادی در اثر نیرو از حالت آرامش یا تعادل در ماده خارج می شود.

ویژگیهای امواج فراصوت

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

طول موج:

فاصله میان دو نقطه در موج که ویژگی فیزیکی یکسانی را داشته باشند - برای نمونه دو مرکز فشردگی -را طول موج می گویند.

بسامد (f):

شمار تکرار کامل موج در یک ثانیه را بسامد یا فرکانس می گویند یکای بسامد مانند دیگر امواج ،هرتز است .پس یک هرتز یک نوسان در یک ثانیه است.

پریود (T):

پریود یا دوره تناوب طول زمانی است که موج یک زنش کامل انجام می دهد. بنابراین وابستگی میان پریود و بسامد چنین است:

f= 1/T یا T= 1/f

سرعت گسیل موج :

فاصله ای که موج در یکای زمان می پیماید سرعت گسیل موج است.

سرعت امواج فراصوتی ( همه پارامترهای فیزیکی برای صوت شنوایی و فراصوت و یا اینکه همه نوسانهای مکانیکی همانند است ) با چگالی گسیل موج و چگونگی فشردگی محیط چنین رابطه دارند:

هر چه ماده متراکم تر باشد سرعت بیشتر است یعنی هر چه مولکولها کوچکتر باشد جابجا کردن آنها ساده تر است.

هر چه توانایی فشردگی ماده بیشتر باشد ،سرعت فراصوت کمتر است .در حقیقت فشردگی کسری از تغییر حجم ایجاد شده بوسیله تغییر فشار است. البته کار به سادگی گفته بالا نیست زیرا وابستگی وارونه دارند .یعنی با افزایش یکی دیگری کاهش می یابد ( سرعت ثابت ) . سرعت گسیل موج فراصوت به بسامد بستگی ندارد.

دیده می شود که سرعت موج در بافتهای نرم به هم نزدیک است ولی سرعت امواج در استخوان بسیار بزرگتر است ( نزدیک چهار برابر ). فراصوتی با بسامد یک میلیون هرتز ( 1 MHZ ) در آب با سرعت 1500 m/sec دارای طول موج 0.15 cm است.

بازتابش

امواج مکانیکی -که فراصوت نیز نمونه ای از آن است -دربرخورد با اجسام سر راه بازتاب می یابند. این بازتابش چند گونه دارد. در بازتابش آینه ایSPECULAR ) ( که در رویه تخت و صیقلی انجام می گیرد ،راستای تابش و بازتاب یکی است. در بازتابش نا آینه ای موج به رویه ناصاف برخورد می یابد.

گونه دیگر از بازتابش، پراکندگی است که مانند بازتابش ناآینه است تنها در این بازتابش موج به ذره کوچک برخورد می کند و این ذره خود مانند چشمه فراصوت کارمی کند و در همه راستاها،موج گسیل می شود.

برخورد امواج فراصوتی به مرز میان دو محیط:

هنگامی که موجی با زاویه عمود به مرز مشترک دو بافت برخورد می کند، بدون هیچ انحرافی از محیط دوم و در راستای تابش گذر می کند .البته بخشی در همان راستا بازتاب می شود. اگر تابش امواج به گونه مایل به مرز مشترک بافتها انجام گیرد و سرعت صوت c در دو محیط یکسان نباشد موج در محیط دوم شکسته می شود .

قانونهای اسنل

هنگامی که موج فراصوتی به مرز مشترک دو محیط برای نمونه هوا – بافت برخورد نماید ،بخشی از آن بازتاب پیدا کرده و بخشی به درون آن راه می یابد. برابر قانون های اسنل:

(a موج تابشی و بازتابشی و گذری در یک صفحه اند.

(b زاویه تابش با زاویه بازتابش برابر است.

اگر تابش به اندازه ای برسد که زاویه شکست 90 درجه شود، یعنی مماس بر مرز مشترک دو محیط،

زاویه تابش در این حالت زاویه بحرانی نامیده می شود.

در این حالت موج وارد محیط دوم نخواهد شد و بازتاب کلی داریم.

نمونه سرعت فراصوات در بافت نرم 1540 m/s است .اگراین سرعت در استخوان 4080 m/s باشد و زاویه بحرانی نزدیک به 22 درجه باشد ،هیچ گونه انرژی فراصوت وارد استخوان نخواهد شد.

 

ضریب بازتابش و گذر:

امواج هنگامی که به مرز مشترک دو محیط مادی می رسند می توانند از آن گذر کنند. از دید فیزیکی چنین حالتی هنگامی رخ می دهد که دو محیط در تماس کامل باشند. اگر امپدانس صوتی دو محیط برابر باشد امواج بدون اینکه تحت تاثیر دو محیط باشند از آن محیط می گذرند ( البته شکست می تواند صورت بگیرد ) ولی زمانی که امپدانس های صوتی دو محیط با هم برابر نباشند موج تابنده به پیروی از شرایط فیزیکی دو محیط - سرعت و فشار ذرات - در مرز مشترک به دو بخش بازتابشی و گذری تقسیم می شود.

هنگامی که امواج صوتی به دیواره سخت برخورد می کنند ( برخورد امواج صوتی به کوه ) بازتاب می یابند. در این جا بازتاب یا اکو یا پژواک هنگامی بوجود می آید که اندازه های دیواره سخت ( رویه بازتاب کننده ) نسبت به طول موج امواج تابشی بسیار بزرگتر باشد .

هر اندازه که دانسیته یا چگالی محیط دوم ( رویه بازتاب کننده ) بیشتر باشد دامنه بازتابش بلندتر و امواج شنیدنی آشکارتر خواهد بود.( برخورد فریاد با سنگهای کوه ) . از سوی دیگر هر چه طول موج تابنده کوچکتر باشد بازتاب اکو بهتر انجام می شود ( مانند این است که رویه بازتاب دهنده بزرگتر است ). از گفته های بالا پیداست که پدیده بازتابش درباره امواج فراصوت که طول موج کوتاهتری دارند ،بهتر انجام خواهد گرفت.

برای نمونه اگر غده یا توموری به اندازه های 4 x 4 x4 سانتی متر در بافت کبد وجود داشته باشد ،به علت اختلاف امپدانس صوتی میان بافت سالم کبد و بافت توموری و همچنین اختلاف بزرگ میان طول موج فراصوت ( نزدیک به 1 میلیمتر ) و اندازه های تومور ( نسبت 1/40 ) امکان بازتاب در مرز مشترک غده و بافت سالم وجود خواهد داشت و بازتابش در این مرز مشترک به بهترین صورت نمایان می شود.

جذب و کاهش شدت امواج فراصوتی

 

 

جذب

جذب

 

هنگام گذر موج فراصوتی در محیط انرژی آن جذب محیط می شود. دراین پدیده انرژی گرفته شده از موج تابشی آغازین ،پس از زمان ویژه ای به نام زمان دیرکرد به موج تابشی نخستین می پیوندد. جذب شدید انرژی موج فراصوتی تابشی ،هنگامی انجام می گیرد که در پدیده رهایی از فشار، موجی که به موج تابشی آغازین می پیوندد در برابر آن باشد ( اختلاف فاز ) در اینجا اندازه انرژی جذب شده به اندازه انرژی تابشی آغازین که تغییر شکل داده بستگی خواهد داشت.

در بسامدهای پایین فراصوتی ،زمان دیرکرد که انرژی تغییر شکل یافته به موج تابشی آغازین می پیوندد کوچک و نادیده گرفتنی است ،پس جذب شدید نیست ولی اندازه جذب با افزایش بسامد افزایش می یابد و هنگامی به بیشترین اندازه خود میرسد که انرژی تغییر شکل یافته برای پیوستن به موج تابشی آغازین درست در برابر آن جا گیرد ( اختلاف فاز کامل ). اگر بسامد از این اندازه بالاتر رود زمان برای تغییر شکل انرژی کوچک شده و در اینجا اندازه جذب ،باز کاهش می یابد.

 

 

 

 

تضعیف

تضعیف جمع انرژی هایی است که بعلت جذب و پراکندگی از موج تابشی برداشته می شود. این کاهش با جنس ماده ( ویسکوزیته ) و بسامد تابش بستگی دارد.

اگر شدت و دامنه موج تابشی آغازین پیش از برخورد به بافت Io و Ao ( در فاصله x=o ) و در ژرفای x سانتی متر I و A باشد میان دو شدت و دو دامنه بستگی زیر وجود دارد.

I = Io e-μx وA = AO e-μx ضریب تضعیف موج فراصوتی در یک ماده یا بافت است. در گذر انرژی فراصوتی از یک محیط- برای نمونه یک بافت- اگر dB را بر سانتیمتر بخش کنیم پایای بگونه dB/cm بدست می آید . این پایا به امپدانس صوتی، ویسکوزیته محیط و بسامد بستگی دارد بنابراین می توان آنرا dB/cm/MHZ هم نشان داد. نام دیگر این یکا Neper/cm است . دیده می شود که هرچه محیط فشرده تر باشد کاهش بیشتر است. برای نمونه این ضریب برای ماهیچه بیشتر از خون است و این در سونوگرافی با ارزش است. برای نمونه اگر نگاره سونوگرافی را بررسی کنیم نقطه های روشن نشان دهنده بافتهای نرم است،زیرا در اینجا کاهش کوچکتری نسبت به نقطه های تاریک انجام گرفته است و موج فراصوتی با انرژی بیشتری همراه است ( یک کیست هیداتیک ) در جایگاههای نقطه های تیره بافتهای سخت تر وجود دارد و در این نقطه ها کاهش بیشتری داریم ( مانند یک تومور ). تغییرهای شدت موج فراصوتی بگونه ای نمائی (اکسپوتانسیل) انجام می شود .

نگاره های صوتی یا سونوگرام بر پایه بازتابش و کاهش انرژی بدست می آیند. برای نمونه اگر 90% شدت فراصوت در گذر از یک سانتی متر بافت کاهش یابد ،پس از پیمایش یک سانتیمتر تنها 10% از شدت آن باقی می ماند و پس از پیمایش 2 cm این اندازه به 1% و پس از 3 cm به 0.01% و ... می رسد. این کار را با بکارگیری دسی بل می توان نشان داد. پس از یک سانتیمتر:

dB = 10 log10 I2/I1

(-1) = -10 => dB = -10 * dB= 10 log10 10/100 = 10

نشانه منفی ، نمایشگر این است که با گذر موج از ماده از شدت آن کاسته می شود . با همین روش میتوان دسی بل را پس از 2 سانتیمتر به ترتیب -2 dB و -3 dB به دست آورد.

برای به دست آوردن اندازه کاهش انرژی فراصوت در گذر از یک فاصله در یک محیط ضریب تضعیف محیط را در فاصله گذر آن ضرب می کنند.

کاهش انرژی در یک بافت در حالتهای مختلف متفاوت است ولی در کاربرد آن را یکسان می گیرند.

 

اثر داپلر

هنگامی که امواج صوتی یا فراصوتی به یک دیواره سخت برخورد نمایند بازتاب می کنند. در این بازتاب چنانچه چشمه تابش صوت و گیرنده ثابت باشند بسامد امواج تابنده و بازگشتی با هم برابرند .

اگر گیرنده به سوی چشمه موج حرکت کند و یا چشمه موج به سوی گیرنده حرکت نماید - چشمه موج و گیرنده به هم نزدیک شوند -طول موج بازتاب یافته فشرده شده و بسامد آن افزایش می یابد. بر عکس اگر گیرنده یا چشمه موج حرکت کرده و فاصله آنها زیاد شود بسامد موج بازتاب کاهش می یابد.

با توجه به این که سرعت گسیل فراصوت ثابت است ،تغییر در طول موج به گونه ای مستفیم بر بروی بسامد اثر خواهد گذاشت. این اثر داپلر خوانده می شود. هنگامی که قطاری با سروصدای زیاد به شما نزدیک و سپس دور می شودتغییر بسامد بوق قطار که بگونه پیوسته نواخته می شود،بعلت اثر داپلر به آسانی تشخیص دادنی است.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.
برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.
برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

:ws49:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

  • Like 4
لینک به دیدگاه

امواج اولتراسوند و کاربردهای پزشکی آن

در رادیولوژی ، پرتو می تواند ساختمان های نهان بدن را آشکار سازد. در آشکارسازی ساختمانهای درونی گاهی از موادی به نام حاجب استفاده می شود. زیانهایی که درتابش پرتو رونتگن و کاربرد مواد حاجب وجود دارد ، دانشمندان را به فکر انداخت تا تابشها و روشهای دیگری برای پی بردن به آناتومی ساختمانهای نهان بکارگیرند.

یکی از روشها کاربرد تشخیصی امواج فراصوت است. در کاربرد امواج الکترومغناطیسی رونتگن از نفوذپذیری آن و همچنین اختلاف جذب پرتو در برخوردش با اتمهای سر راه سود برده می شود درحالی که ویژگی بازتاب امواج مکانیکی فراصوت در برخورد با مرز مشترک بافتها به کار گرفته می شود.

فراصوت یا اولتراسوند تشخیصی یکی از رشته های دانش پزشکی است که گاهی می تواند داده های بیشتری را در مقایسه با رادیولوژی فراهم سازد. از سوی دیگر برای جنین هم خطر کمتری دارد. برای پی بردن به ساز و کار یا مکانیزم کار امواج فراصوتی ،آشنایی با فیزیک آن نیاز است از این رو در این جا ویژگیهای فراصوت بررسی می شود.

واژه فراصوت یا اولتراسوند به امواج مکانیکی گفته می شود که بسامد یا فرکانس آنها بالاتر از حد شنوایی انسان باشد ،گوش انسان می تواند امواج میان 20 هرتز تا 20000 هرتز را بشنود.

 

منبع:prin.ir

:ws49::ws49:

  • Like 4
لینک به دیدگاه

اگر به خاطر داشته باشید در پست های قبلی بیان شد که ساخت نگاره فراصوتی به روش های مختلفی انجام می شود که در این قسمت این روش ها تشریح می شوند:

 

چگونگی ساخت نگاره فراصوتی:

الف ) روشهای یک موج یا روش بازتاب تپ

تک موجی که از ترانسدیوسر گسیل میشود پس از برخورد به مرز میان دو محیط I و II که دارای اختلاف امپدانس صوتی هستند، بازتاب می یابد. زمانی که موج از ترانسدیوسر گسیل شده و پس از بازتاب به ترانسدیوسر می رسد یا به زبان دیگر ترانسدیوسر بازتاب را دریافت می کند زمان دیرکرد نام دارد.

اندازه چنین زمانی بستگی به سرعت صوت در محیط و طول راه پیموده شده به وسیله موج دارد. بر پایه این همبستگی که میان زمان و فاصله وجود دارد، روشی برای اندازه گیری به نام دستگاه اندازه گیری برد، وجود دارد که به صورت گسترده ای در تشخیص پزشکی امواج فراصوتی بکار می رود.

اسکن دامنه

A-Scan از واژه Amplitude scan گرفته شده است که ساده ترین گونه نمایش فراصوت می باشد و با دامنه امواج بازگشتی سروکار دارد.

می توان از یک موج فراصوت برای اندازه گیری ژرفای مرز مشترکی که بتواند بازتاب ایجاد کند سود برد. اگر فرایندی که گفته شد با سرعت کافی و بیش از بیست بار در ثانیه تکرار شوند، برای بیننده احساس بینایی یکنواخت ایجاد می گردد. این روش را میتوان برای بررسی بسیاری از مرز مشترکهایی که سرراه امواج فراصوت هستند بکار گرفت. اسکن دامنه تنها فاصله دو مرز بازتابنده و اندازه بازتابش را به ما نشان میدهد.

بخشهای پایه ای یک دستگاه فراصوتی بازتاب تپ در کارهای تشخیصی که تپ های فراصوتی را گسیل کرده و سپس آنها را دریافت می کند از این قرارند:

1- تپ ساز

تپ ساز، تپ های مورد نیاز را تولید می کند. در این بخش بسامد تکرار تپ تولید می شود. PRF باعث ایجاد منظم و پی درپی تپ ها می گردد، سپس تپ های مورد نیاز از دید کوتاهی زمان و همچنین دامنه بوجود می آیند. ولتاژی که این دستگاه برای برانگیختن بلور ترانسدیوسر - بصورت تپ - ایجاد می کند میان 200 تا 600 ولت و با آهنگ PRF فرستاده می شود. سیگنالهای یاد شده پس از رسیدن به بلور ترانسدیوسر آن را انگیخته کرده و امواج فراصوتی تابش می شوند.

2- گیرنده

گیرنده دستگاه ،همان بلور فرستنده است؛ یعنی بلور هم به صورت فرستنده و هم به صورت گیرنده کار می کند. در فاصله زمانی فرستادن یک تپ تا فرستادن تپ بعدی، که زمانی طولانی است 30msec) (15- موج بازتابشی به کریستال یا گیرنده می رسد. این تپ مکانیکی بااثر پیزوالکتریک به یک تپ الکتریکی تبدیل می شود. تپ های الکتریکی گسیلی دامنه بسیار بزرگی دارند و به بخش دیگری که محدود کننده دامنه می باشد فرستاده می شوند. زیرا تپ های شدید می توانند باعث از میان رفتن بخشهای الکتریکی دستگاه شود.

تپهای بازتابشی گستره دامنه ای از 1mv تا یک ولت دارند. پس دستگاه دارای یک گستره دینامیکی است. گستره دینامیکی در هر دستگاه نسبت کوچکترین تپ قابل آشکارسازی دریافتی به بزرگترین تپ دریافتی است که در هم ریختن تپ ها یا سیگنالها را به همراه ندارد و با dBاندازه گرفته می شود. DR = 120 db یعنی گستره ای دینامیکی است که تغییر دامنه یک تا یک میلیون وجود دارد و دستگاه می تواند دریافت کند بدون اینکه در هم ریختگی بوجود آید. پس حساسیت بسیار بزرگی برای تپ های بسیار کوچک دارد.

3- تقویت

بازتابش هایی که از مرزهای مشترک دور می آیند کوچکتر از آنهایی هستند که از فاصله های نزدیک بازتاب می شوند. بهترین حالت این است که تپ الکتریکی بدست آمده از این بازتابش های بسیار کوچک به گونه ای نابرابر تقویت گردند که تپ های دور بیشتر و تپ های نزدیک کمتر تقویت شوند.تپ های بازتابشی فراصوتی ازدید شدت بسیار متفاوت هستند .برای نمونه شدت های بازتاب از صفر تا 90db تغییر می کند .این اختلاف دسی بل برابر اختلاف در شدتی نزدیک به یک میلیاردم (DR=1/1) است. برای این کار تقویت کننده های لگاریتمی بکار گرفته می شوند . دستگاه تقویت کننده تفاوت تپ های الکتریکی بسیار کوچک و بسیار بزرگ را بسیار کم می کند. دستگاه الکترونیکی که این کار را انجام می دهد جبران زمانی یا .T.G.C است. ضریب بهره در اینجا ضریب جبران بهره زمانی است. این T.G.C. دارای منحنی ویژه ای است. کنترل .T.G.C در اختیار کاربر دستگاه سونوگرافی است. این منحنی دارای بخشهای زیر است.

1- تقویت یا بهره نزدیک : که نشان دهنده اندازه بهره برای نزدیکترین بازتابش ها است.

2- تاخیر : زمان یا ژرفایی را تنظیم می کند که در آن TGC آغاز به کار می کند؛ یعنی برای نمونه در چه ژرفایی بهره انجام می شود.

3- شیب T.G.C : شیب T.G.C درجه بهره تپ های بدست آمده از بازتابش را که از ژرفاهای بیشتر می آید تنظیم می کند. این دگمه در دست کاربر است و کاربر می تواند تنظیم درجه بهره را برای کاهش های بافتی انجام دهد.

4- بهره دور: بهره ای است که تنها برای تپ هایی که از ژرفای زیاد می آیند بکار می رود.

5- افزایش : افزایش تپ ها را از یک بخش از منحنی T.G.C تقویت می کند ( برای نمونه تقویت از ناحیه دریچه میترال در بررسی کار قلب بوسیله سونوگرافی ). باید یادآور شد که هر کدام از بخشهای یاد شده دارای دگمه کنترل ویژه خود هستند تا با تغییر آنها سونوگرام دلخواه بدست آید.

 

پردازش سیگنالها

1- آشکارسازی : سیگنالهای بدست آمده از بازتابش در آغاز تقویت شده و سپس آشکار می شوند. کار آشکارسازی، یکسو سازی موج ولتاژ متناوب به یک موج یکسو است. این کار یا با برگرداندن بخش منفی موج به جهت مثبت و یا از میان بردن آن انجام می شود.

2- تبدیل اسکن: تبدیل کننده اسکن ،برون ده سیگنالهای آشکارساز را گرفته و ذخیره می کند. این سیگنالها داده های نگاره ای هستند و ذخیره سازی آنها پیش از فرستاده شدن برای نمایش اسیلوسکوپی انجام می شود. بنابراین تبدیل کننده اسکن مانند یک حافظه در یک دستگاه کار می کند و سیگنالها را به درجه های خاکستری اختصاص می دهد. به ذخیره این داده ها نیاز داریم زیرا داده های بدست آمده سرعت بیشتری از داده های مورد نیاز برای ساخت نگاره دارند.

3- پیش پردازش و پس پردازش : کار پیش پردازش پیش از ذخیره دامنه بازتابها در تبدیل کننده اسکن رخ می دهد. در بیشتر دستگاههای سونوگرافی کنترل پیش پردازش در اختیار کاربر نیست و این فرایند تغییرهای دلخواه داده ها را بیش از نمایش انجام می دهد.

پس پردازش کار اختصاص درجه های خاکستری برای شماره های ذخیره شده در حافظه تبدیل کننده اسکن است. شمار درجه های خاکستری بستگی به ویژگی های حافظه دارد. پس پردازش ارزشهای عددی را تغییر نمی دهد. اختصاص ارزشهای عددی، درجه های خاکستری برای ترازهای روشناییهای گوناگون در روی صفحه اسیلوسکوپ برای بهینه سازی نمایش داده ها است و این کار ارزش پس پردازش را نشان می دهد. چشم انسان می تواند تنها 16 درجه خاکستری را تشخیص دهد.

اسکن روشنایی

B.Scan از واژه Brightness scan به معنی اسکن روشنایی گرفته شده است و در این روش به جای این که دامنه امواج نشان دهنده بازتابهای برگشتی باشد، می توان یک سری نقطه در راستای محور دید به وجود آورد که هر نقطه، روشنایی متناسب با دامنه امواج بازتابشی داشته باشد.مانند اسکن دامنه در این حالت نیز تنها یک راستای بخصوصی دیده می شود.

داده هایی که با دستگاه بازتابشی تک موجی گردآوری می شود ؛یکی داده هایی درباره فاصله و دیگری درباره دامنه بازتاب است. از آمیختن این داده ها نگاره ای روی سطح اسیلوسکوپ به گونه اسکن دامنه به دست می آید. در اسکن دامنه و اسکن روشنایی، داده های به دست آمده تنها در راستای یک خط هستند. اسکن روشنایی پایه ساخت اسکن روشنایی دو بعدی و روشهای نگاره برداری دیگر است. می توان ترانسدیوسر فراصوتی را روی یک جاروبگر یا اسکنر مکانیکی که دارای حرکت دو بعدی است جا داد. این دستگاه میتواند راستا و جایگاه یک اسکن روشنایی را در هر وضعیتی به دست دهد.

اسکن روشنایی دوبعدی نمایش بخشی از عضو یا بدن است که موازی راستای حرکت پرتوهای فراصوتی می باشد. اسکن روشنایی دوبعدی طرح اصلی نگاره برداری ازاعضای بدن به وسیله دستگاه فراصوت یا سونوگرافی است.

ساده ترین راه تصویر یک نگاره دو بعدی اسکن روشنایی این است که مجموع نقطه های ایجاد شده در اسکنهای روشنایی یک بعدی را در یک صفحه دید درنظر بگیریم. برای بدست آمدن یک نگاره تیز در این روش نیاز این است که دامنه بازتابهای گوناگون فاصله سطح بازتابی از سطح ترانسدیوسر و مختصات یا جایگاه خطوط دید اسکنهای روشنایی همگی بوسیله ماشین ضبط گردند. بنابراین برای ایجاد نگاره دوبعدی ،ماشین باید راهی برای تشخیص جایگاه ترانسدیوسر روی بدن بیمار در هر زمانی که داده های مربوط به اسکنهای روشنایی ضبط می شود داشته باشد.جمع شمار بسیاری از اسکنهای روشنایی در راستاهای گوناگون نگاره اسکن روشنایی دوبعدی را به وجود می آورد که ارزش تشخیصی فراوانی در پزشکی دارد.

در دستگاه اسکن روشنایی مدارهایی که سیگنالها در آن فرایند سازی می شوند و ترتیبهایی که برای مدوله شدن روشنایی و همچنین آشکارسازی اسکن به کار گرفته می شود ،همه تنظیم شدنی و کنترل شدنی هستند. در این روش در حقیقت یک نگاره به صورت نقشه ای از مرزهای مشترک بافتها به دست می آید. در این روش اگر تکرار تک موجها را افزایش دهیم ( تا 2500 تپ در ثانیه )یعنی زمان بیشتری را صرف اسکن کردن بیمار نماییم و همچنین اگر در هنگام گرفتن اسکن بیمار حرکتی نکند نگاره بهتری به وجود خواهد آمد.

دلخواه این است که پس از تابش تپ به وسیله بلور فرستنده ،بلور زمان کافی برای دریافت بازتاب داشته باشد تا داده های به دست آمده از سطوح بازتاب تداخل نبیند. داده های بدست آمده در برگیرنده داده های مربوط به بعدهای x و y و همچنین دامنه بازتاب Z می باشند.

داده های مربوط به مختصات: برای این که دستگاه فراصوت ،چشمه ایجاد بازتاب را در بدن تشخیص دهد باید مختصات و راستای ترانسدیوسر را در همه جهات بداند. داده های مربوط به مختصات از ابزارهای الکترونیکی ویژه ای که پتانسیومتر الکتریکی نامیده می شوند بدست می آید.

پتانسیومترها داده های مربوط به موقعیت مانند مختصات x و y را به ما می دهد. این مختصات روی یک منحنی جا دارند. رایانه متصل به دستگاه داده هایی درباره طول زمان رفت وبرگشت موج فراصوت و همه عاملهای لازم را با سرعت بسیار اندازه گیری و سرانجام نگاره را می سازد.

روشن است که برای به دست آوردن یک نگاره سونوگرافی با جداسازی خوب پتانسیومترها باید در هر زمان مختصات دقیق ترانسدیوسر را بدانند. اگر داده های مربوط به مختصات دقیق نباشد نگاره خراب خواهد شد.

همانگونه که پیش از این گفته شد داده های مربوط به x و y و دامنه تپ z در بخش دیگری از ماشین به نام تبدیل کننده اسکن یا سازنده اسکن درهم آمیخته می شوند. این دستگاه دارای حافظه است و با آمیختن داده های مربوط به x و y و z فرمتی را در رایانه ایجاد می کند که می تواند به نگاره تبدیل شود و اسکنهای گوناگون ساخته شوند. لازم به یادآوری است که در دستگاه های سونوگرافی مانند هر دستگاه الکترونیکی دیگر سیگنالهای مزاحم وجود دارند که می توانند علامتهایی دروغین را بر روی نگاره اصلی ایجاد کنند. ویژگی های رایانه و دستگاه اسکن روشنایی بسیار نزدیک به دستگاه اسکن دامنه است.

 

اسکن حرکتی

 

با به کارگیری روش اسکن روشنایی میتوان نمایش حرکت و زمان را به دست آورد. در این روش تپ های بدست آمده از بازتابها که به صورت روشنایی در آمده است را همزمان در راستای عمودی حرکت می دهند .

درنتیجه خطهایی بر حسب زمان به دست می آید . بازتاب از سطح های ساکن a و c خط های راستی را رسم می کند در حالی که سطوح بازتاب دهنده حرکت دار خط های مارپیچی به وجود می آورند.

این گونه نمایش در اکوگرافی و در عضوهای حرکت دار به کار گرفته می شود و بر حسب این که راستای ترانسدیوسر چگونه جا گرفته باشد سطح های گوناگون عضو دارای حرکت –قلب- می تواند بررسی شود. در این روش نه تنها سطح های گوناگون عضو دارای حرکت بررسی می شود ؛بلکه اندازه گیریهای کمی نیز می تواند انجام شود. از کاربردهای این روش بررسی حرکت های دیافراگم، سطح های دیواره آئورت، رگهای بزرگ و قلب می باشد.

برای ثبت خط های یاد شده در این روش یک دوربین عکاسی که فیلم در آن با سرعتی ثابت در حرکت است بکار می رودو سوی حرکت فیلم عمود بر خط زمان فراصوت می باشد.

در روش دیگر اسکن روشنایی را روی صفحه اسیلوسکوپ با سرعت ثابت به حرکت در می آورند ( با پیوند یک تولید کننده ولتاژ جاروبی و پایه زمانی کم سرعت به صفحه های xx` و سیگنالهای بازتابی به yy` این کار انجام می شود). تنها مشکل این کار کوتاهی زمانی است که در آن باید عکاسی را انجام داد ولی در عوض با این روش ضبط همزمان حرکت های بافت های گوناگون امکان پذیر است.

ترانسدیوسرهای فراصوتی ویژه

اکنون ترانسدیوسرهایی می سازند که اندکی از یک مداد بزرگتر است. این ترانسدیوسرها برای وارد کردن به درون رکتوم و واژن و برای بررسی اعضای مجاور ساخته شده اند. برخی از این دستگاهها تنها یک بلور دارند که بگونه ای مکانیکی چرخیده و سکتور ( یا قطاع ) 45 تا 90 درجه را اسکن می کند.

روش داپلر

 

روش داپلر در بررسی بافتهای متحرک به گونه گسترده ای در پزشکی بالینی کاربرد دارد. با بکارگیری بسامد داپلر (f ) می توان داده هایی درباره سرعت حرکت سطح بازتاب کننده به دست آورد. این داده ها می توانند به وسیله گوش یا دستگاه بررسی شوند. مشکلاتی که کاربرد فراصوت تک موج ( مانند کاربری روغنها یا مواد واسطه مناسب و گذر فراصوت از گازها و 000) به همراه داشت در این روش هم وجود دارد.

با بکارگیری اثر داپلر می توان سرعت خون رابدست آورد. در این روش ترانسدیوسر امواج با بسامد بالا 10 MHz را به درون بافت گسیل می دارد و پرتوهای بازگشتی را دریافت می کند. f در اینحالت به زاویه میان پرتو فراصوتی و راستای حرکت خون و همچنین به سرعت جریان خون بستگی دارد با توجه به برابری f=2u/c(cos)f روشن است که بیشینه f در cos = 1 یا = 0 وجود خواهد داشت. دو روش برای به دست آوردن f بکار می رود.

1- موج پیوسته:

در این روش موج سینوسی پیوسته را به درون بافت گسیل می کنند. این موج دربرخورد با گلبولهای قرمز خون بازتابش می کند و بازتاب بسامد دیگری نسبت به موج گسیلی خواهد داشت. در این روش فرستنده و گیرنده امواج باید از همدیگر جدا باشند و باید دو ترانسدیوسر هم پوشانی داشته باشند. در روش یاد شده تغییرهای بسامد داپلری که مربوط به دیواره های رگ و قلب باشد با فیلتر کردن آن و به کارگیری آشکارساز بسامد داپلر امکان پذیر است. موج گذر کرده از فیلتر تقویت شده و ممکن است بصورت شنوایی در آید.

2- موج ناپیوسته :

در موج پیوسته زمانی برای دریافت بازتاب وجود نداشت. در روش موج ناپیوسته در طول زمان میان فرستادن دو موج پشت سر هم که طولانی است تپ بازتاب دریافت می شود و f بدست می آید. در این روش سرعت را می توان برای هر ژرفایی بدست آورد. در سامانه موج پیوسته بازتابشی که بدست می آمد میانگین بسامدهای گوناگونی بود که از ناحیه هم پوشانی باز می گشت.

یعنی اگر دو رگ در سر راه موج تابشی وجود داشته باشد که دارای سرعتهای خون متفاوتی باشند در سامانه موج پیوسته بسامدی که ما دریافت می کنیم ،میانگین بازتابش از دو رگ است و سرعت خون هیچ یک از رگها دقیق آشکار نمی شود. البته در بررسی های ویژه ای مانند بررسی کار قلب جنین، نیازی به دقت وجود ندارد زیرا تنها می خواهیم از کارکردن قلب جنین آگاه شویم.

در سامانه تپ موجی با PRF مخصوصی فرستاده می شود. این امواج با سطح های بازتابنده گوناگونی برخورد می کنند. اگر سطحی بی حرکت باشد تغییر بسامد دیده نمی شود ولی اگر حرکت داشته باشد f را خواهیم داشت.

بنابراین در هر ژرفایی بازتاب ویژه را داریم و حال اگر کاری کنیم که بگونه ای انتخابی در یک زمان تنها به یک تپ بازتابشی اجازه گذر دهیم یعنی تنها بازتابشی را از ژرفای z تقویت کرده و باقیمانده را حذف کنیم خواهیم دید که از همه بازتابشها با بسامدهای گوناگون تنها یکی برگزیده شده است وسیگنال انتخاب شده بازگشتی پشت سرهم خواهد بود که در اینجا می گویند تپ های A دریچه سازی شده اند. موج بدست آمده به علت حرکت جریان خون در یک رگ خونی به خصوص ،بسامد بازگشتی متفاوتی دارد. بنابراین f در اینحالت به دست آید.

اگر بار دیگر برای سیگنال بازگشتی B کار دریچه سازی را انجام دهیم f مربوط به ژرفایی به دست می آید که سیگنالهای B از آن بازگشته اند و در ژرفای بیشتری نسبت به A جا دارد؛ زیرا B از دید زمانی پس از A دریافت گردیده است. پس از راه تغییر دریچه سازی بسامد f و در حقیقت سرعت برای ژرفاهای گوناگون به دست می آید. باید یادآور شد که بسامد به دست آمده از موجهای بازگشتی مربوط به یک نقطه هندسی نیست بلکه مربوط به یک حجم است و موج بازگشتی میانگین بسامد امواج بازگشتی از این حجم را دارد. با کوچکتر کردن دریچه می توان جسم کوچکتری را بررسی کرد این کوچک کردن حدی دارد که همان حد جداسازی محوری است.

 

دستگاه داپلر رنگی

در این دستگاه برای دریافت امواج بازگشتی زمان تاخیر میان دو موج گسیلی را تغییر می دهند و از این راه از ژرفاهای گوناگون نمونه برداری کرده و به بررسی آنها می پردازند. با در نظر گرفتن ژرفای مورد مطالعه زمان تاخیر مناسب را برگزیده و امواج را گسیل می کنند و با بررسی امواج بازگشتی حرکت های موجود در ژرفای برگزیده را می بینند .با این کار یعنی کوچکتر کردن دریچه، نمونه های بیشتری در یک حجم بررسی می شوند. برای نمونه می توان یک رگ را به چند بخش از دید ژرفا تقسیم کرد. و سرعتهای بخشهای مختلف آن را اندازه گرفت. حال اگر برای هر سرعتی رنگی در نظر گرفته شود سرعتهای گوناگون درون بافت ها را می توان با رنگ های گوناگون نشان داد.

رنگ های بکار گرفته شده از سرخ تا آبی تغییرمی کند. برای بسامد های بیشتر ( f + f ) رنگ سرخ و بسامدهای کوچکتر ( f – f ) رنگ آبی نسبت داده می شود. روشن است که گستره رنگهای سرخ می تواند بزرگ باشد ( چند رنگ سرخ ) برای نمونه در زنش سیستولیک که بسامد افزایش می یابد رنگ قرمز و در زنش دیاستولیک که حرکت برگشتی و بسامد کوچکتر است رنگ آبی را نسبت می دهند و علت اینکه به این روش بررسی، داپلر رنگی می گویند این است که سرعت به رنگ تبدیل شده است.

دستگاه داپلکس

 

 

در این دستگاه نگاره داپلر رنگی را روی نگاره اسکن روشنایی می اندازند بنابراین ترکیبی از آناتومی و حرکات یک عضو بصورت تغییر رنگ می تواند دیده و بررسی شود. در این روش در آغاز نگاره اسکن روشنایی ساکن از عضو بررسی می شود، سپس با بکارگیری دستگاه داپلر رنگی جریانهای مایع و حرکتها را بسته به جای ترانسدیوسر تشخیص می دهند .نگاره بدست آمده برپایه تغییر دامنه امواج و تغییر بسامد امواج گسیلی می باشد که بوسیله رایانه ای روی صفحه نمایش بر روی هم جا گرفته و آمیخته می شوند.

برای نمونه اگر بخواهیم رگی را بررسی کنیم درون رگ را سرخ پررنگ می بینیم و به نزدیک دیواره که می رسیم سرخی کمرنگتر می شود.

با بکار بردن ترفندهای رایانه ای می توان صدا و طول موج ساختار مورد بررسی را بدست آورد. اگر در این بررسی جایگاه مکان نما، زاویه و سوی زاویه را تغییر دهیم به گونه ای که مکان نما با رگ موازی شود سرعت دقیق بدست می آید. در دستگاه داپلکس سه کار همزمان انجام می شود:

1- دیدن نگاره عضو تحت بررسی

2- دیدن چگونگی حرکت از راه تغییر رنگ

3- بدست آوردن اندازه سرعت و دیدن شکل موج

این روش بیشتر در تشخیص بیماریهای قلبی و رگی مانند نارساییهای تلمبه قلبی و گرفتگی رگها بکار می رود. اگر گرفتگی رگی در یک رگ وجود داشته باشد می توان آنرا دید زیرا در جایی که رگ گرفته شده تنگی رگ وجود دارد بنابراین برابر قوانین برنولی ( Bernowlli ) سرعت خون در آنجا افزایش می یابد پس رنگی که در جایگاه تنگی رگ خواهیم دید از بخشهای دیگر رگ متفاوت خواهد بود.

در این دستگاه شمار نگاره های که در یک ثانیه گرفته می شود به 400 نگاره در ثانیه هم می رسد یعنی بسیار بیشتر از 25 نگاره در ثانیه ( تا نگاره ها پیوسته دیده شوند ). هر چه شمار نگاره بیشتر باشد توان جداسازی نگاره بهتر می شود. می توان نگاره ها را دوباره نمایش داد و با تغییر زمان سرعت حرکت نمایش را کاهش داد. بنابراین می توان رخدادهای موجود در یک عضو را به گونه ای کامل و دقیق دید و نگاره ها را نیز تک تک دید و بررسی کرد.

منبع:prin.ir

 

 

:ws49:

  • Like 4
لینک به دیدگاه

پردازش سیگنالها

1- آشکارسازی : سیگنالهای بدست آمده از بازتابش در آغاز تقویت شده و سپس آشکار می شوند. کار آشکارسازی، یکسو سازی موج ولتاژ متناوب به یک موج یکسو است. این کار یا با برگرداندن بخش منفی موج به جهت مثبت و یا از میان بردن آن انجام می شود.

2- تبدیل اسکن: تبدیل کننده اسکن ،برون ده سیگنالهای آشکارساز را گرفته و ذخیره می کند. این سیگنالها داده های نگاره ای هستند و ذخیره سازی آنها پیش از فرستاده شدن برای نمایش اسیلوسکوپی انجام می شود. بنابراین تبدیل کننده اسکن مانند یک حافظه در یک دستگاه کار می کند و سیگنالها را به درجه های خاکستری اختصاص می دهد. به ذخیره این داده ها نیاز داریم زیرا داده های بدست آمده سرعت بیشتری از داده های مورد نیاز برای ساخت نگاره دارند.

3- پیش پردازش و پس پردازش : کار پیش پردازش پیش از ذخیره دامنه بازتابها در تبدیل کننده اسکن رخ می دهد. در بیشتر دستگاههای سونوگرافی کنترل پیش پردازش در اختیار کاربر نیست و این فرایند تغییرهای دلخواه داده ها را بیش از نمایش انجام می دهد.

پس پردازش کار اختصاص درجه های خاکستری برای شماره های ذخیره شده در حافظه تبدیل کننده اسکن است. شمار درجه های خاکستری بستگی به ویژگی های حافظه دارد. پس پردازش ارزشهای عددی را تغییر نمی دهد. اختصاص ارزشهای عددی، درجه های خاکستری برای ترازهای روشناییهای گوناگون در روی صفحه اسیلوسکوپ برای بهینه سازی نمایش داده ها است و این کار ارزش پس پردازش را نشان می دهد. چشم انسان می تواند تنها 16 درجه خاکستری را تشخیص دهد.

منبع:prin.ir

 

 

:ws49:

  • Like 3
لینک به دیدگاه

A-Scan از واژه Amplitude scan گرفته شده است که ساده ترین گونه نمایش فراصوت می باشد و با دامنه امواج بازگشتی سروکار دارد.

می توان از یک موج فراصوت برای اندازه گیری ژرفای مرز مشترکی که بتواند بازتاب ایجاد کند سود برد. اگر فرایندی که گفته شد با سرعت کافی و بیش از بیست بار در ثانیه تکرار شوند، برای بیننده احساس بینایی یکنواخت ایجاد می گردد. این روش را میتوان برای بررسی بسیاری از مرز مشترکهایی که سرراه امواج فراصوت هستند بکار گرفت. اسکن دامنه تنها فاصله دو مرز بازتابنده و اندازه بازتابش را به ما نشان میدهد.

بخشهای پایه ای یک دستگاه فراصوتی بازتاب تپ در کارهای تشخیصی که تپ های فراصوتی را گسیل کرده و سپس آنها را دریافت می کند از این قرارند:

1- تپ ساز

تپ ساز، تپ های مورد نیاز را تولید می کند. در این بخش بسامد تکرار تپ تولید می شود. PRF باعث ایجاد منظم و پی درپی تپ ها می گردد، سپس تپ های مورد نیاز از دید کوتاهی زمان و همچنین دامنه بوجود می آیند. ولتاژی که این دستگاه برای برانگیختن بلور ترانسدیوسر - بصورت تپ - ایجاد می کند میان 200 تا 600 ولت و با آهنگ PRF فرستاده می شود. سیگنالهای یاد شده پس از رسیدن به بلور ترانسدیوسر آن را انگیخته کرده و امواج فراصوتی تابش می شوند.

2- گیرنده

گیرنده دستگاه ،همان بلور فرستنده است؛ یعنی بلور هم به صورت فرستنده و هم به صورت گیرنده کار می کند. در فاصله زمانی فرستادن یک تپ تا فرستادن تپ بعدی، که زمانی طولانی است 30msec) (15- موج بازتابشی به کریستال یا گیرنده می رسد. این تپ مکانیکی بااثر پیزوالکتریک به یک تپ الکتریکی تبدیل می شود. تپ های الکتریکی گسیلی دامنه بسیار بزرگی دارند و به بخش دیگری که محدود کننده دامنه می باشد فرستاده می شوند. زیرا تپ های شدید می توانند باعث از میان رفتن بخشهای الکتریکی دستگاه شود.

تپهای بازتابشی گستره دامنه ای از 1mv تا یک ولت دارند. پس دستگاه دارای یک گستره دینامیکی است. گستره دینامیکی در هر دستگاه نسبت کوچکترین تپ قابل آشکارسازی دریافتی به بزرگترین تپ دریافتی است که در هم ریختن تپ ها یا سیگنالها را به همراه ندارد و با dBاندازه گرفته می شود. DR = 120 db یعنی گستره ای دینامیکی است که تغییر دامنه یک تا یک میلیون وجود دارد و دستگاه می تواند دریافت کند بدون اینکه در هم ریختگی بوجود آید. پس حساسیت بسیار بزرگی برای تپ های بسیار کوچک دارد.

3- تقویت

بازتابش هایی که از مرزهای مشترک دور می آیند کوچکتر از آنهایی هستند که از فاصله های نزدیک بازتاب می شوند. بهترین حالت این است که تپ الکتریکی بدست آمده از این بازتابش های بسیار کوچک به گونه ای نابرابر تقویت گردند که تپ های دور بیشتر و تپ های نزدیک کمتر تقویت شوند.تپ های بازتابشی فراصوتی ازدید شدت بسیار متفاوت هستند .برای نمونه شدت های بازتاب از صفر تا 90db تغییر می کند .این اختلاف دسی بل برابر اختلاف در شدتی نزدیک به یک میلیاردم (DR=1/1) است. برای این کار تقویت کننده های لگاریتمی بکار گرفته می شوند . دستگاه تقویت کننده تفاوت تپ های الکتریکی بسیار کوچک و بسیار بزرگ را بسیار کم می کند. دستگاه الکترونیکی که این کار را انجام می دهد جبران زمانی یا .T.G.C است. ضریب بهره در اینجا ضریب جبران بهره زمانی است. این T.G.C. دارای منحنی ویژه ای است. کنترل .T.G.C در اختیار کاربر دستگاه سونوگرافی است. این منحنی دارای بخشهای زیر است.

1- تقویت یا بهره نزدیک : که نشان دهنده اندازه بهره برای نزدیکترین بازتابش ها است.

2- تاخیر : زمان یا ژرفایی را تنظیم می کند که در آن TGC آغاز به کار می کند؛ یعنی برای نمونه در چه ژرفایی بهره انجام می شود.

3- شیب T.G.C : شیب T.G.C درجه بهره تپ های بدست آمده از بازتابش را که از ژرفاهای بیشتر می آید تنظیم می کند. این دگمه در دست کاربر است و کاربر می تواند تنظیم درجه بهره را برای کاهش های بافتی انجام دهد.

4- بهره دور: بهره ای است که تنها برای تپ هایی که از ژرفای زیاد می آیند بکار می رود.

افزایش : افزایش تپ ها را از یک بخش از منحنی T.G.C تقویت می کند ( برای نمونه تقویت از ناحیه دریچه میترال در بررسی کار قلب بوسیله سونوگرافی ). باید یادآور شد که هر کدام از بخشهای یاد شده دارای دگمه کنترل ویژه خود هستند تا با تغییر آنها سونوگرام دلخواه بدست آید.

منبع:prin.ir

 

:ws49:

  • Like 4
لینک به دیدگاه

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.
برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.
اسکن روشنایی

B.Scan از واژه Brightness scan به معنی اسکن روشنایی گرفته شده است و در این روش به جای این که دامنه امواج نشان دهنده بازتابهای برگشتی باشد، می توان یک سری نقطه در راستای محور دید به وجود آورد که هر نقطه، روشنایی متناسب با دامنه امواج بازتابشی داشته باشد.مانند اسکن دامنه در این حالت نیز تنها یک راستای بخصوصی دیده می شود.

داده هایی که با دستگاه بازتابشی تک موجی گردآوری می شود ؛یکی داده هایی درباره فاصله و دیگری درباره دامنه بازتاب است. از آمیختن این داده ها نگاره ای روی سطح اسیلوسکوپ به گونه اسکن دامنه به دست می آید. در اسکن دامنه و اسکن روشنایی، داده های به دست آمده تنها در راستای یک خط هستند. اسکن روشنایی پایه ساخت اسکن روشنایی دو بعدی و روشهای نگاره برداری دیگر است. می توان ترانسدیوسر فراصوتی را روی یک جاروبگر یا اسکنر مکانیکی که دارای حرکت دو بعدی است جا داد. این دستگاه میتواند راستا و جایگاه یک اسکن روشنایی را در هر وضعیتی به دست دهد.

منبع:prin.ir

:ws49:

  • Like 4
لینک به دیدگاه

اسکن حرکتی

با به کارگیری روش اسکن روشنایی میتوان نمایش حرکت و زمان را به دست آورد. در این روش تپ های بدست آمده از بازتابها که به صورت روشنایی در آمده است را همزمان در راستای عمودی حرکت می دهند .

درنتیجه خطهایی بر حسب زمان به دست می آید . بازتاب از سطح های ساکن a و c خط های راستی را رسم می کند در حالی که سطوح بازتاب دهنده حرکت دار خط های مارپیچی به وجود می آورند.

این گونه نمایش در اکوگرافی و در عضوهای حرکت دار به کار گرفته می شود و بر حسب این که راستای ترانسدیوسر چگونه جا گرفته باشد سطح های گوناگون عضو دارای حرکت –قلب- می تواند بررسی شود. در این روش نه تنها سطح های گوناگون عضو دارای حرکت بررسی می شود ؛بلکه اندازه گیریهای کمی نیز می تواند انجام شود. از کاربردهای این روش بررسی حرکت های دیافراگم، سطح های دیواره آئورت، رگهای بزرگ و قلب می باشد.

برای ثبت خط های یاد شده در این روش یک دوربین عکاسی که فیلم در آن با سرعتی ثابت در حرکت است بکار می رودو سوی حرکت فیلم عمود بر خط زمان فراصوت می باشد.

در روش دیگر اسکن روشنایی را روی صفحه اسیلوسکوپ با سرعت ثابت به حرکت در می آورند ( با پیوند یک تولید کننده ولتاژ جاروبی و پایه زمانی کم سرعت به صفحه های xx` و سیگنالهای بازتابی به yy` این کار انجام می شود). تنها مشکل این کار کوتاهی زمانی است که در آن باید عکاسی را انجام داد ولی در عوض با این روش ضبط همزمان حرکت های بافت های گوناگون امکان پذیر است.

منبع:prin.ir

 

:ws49:

  • Like 4
لینک به دیدگاه

آزمون پایه ای و اساسی پیش از زایمان : سونوگرافی سه بعدی:

 

سیستم اولتراسوند سه بعدی که با استفاده از امواج فراصوتی و نرم افزار تصویری، تصاویر کاملاًواضح و روشن از جنین تهیه می نماید، می تواند در کنار تصاویر دو بعدی درهر مقطع زمانی از حاملگی، مورد استفاده قرار گیرد.

زمانیکه مشکلی در ارتباط با جنین توسط سیستم اولتراسوند دوبعدی تشخیص داده می شود و پزشک نیاز به تعیین و تشخیص اختلال دارد، تصاویر واضح و با جزئیات اولتراسوند سه بعدی در این باب بسیار ارزشمند می باشد. این تصاویر درهنگام رویت ابنورمالیهای مغز، ضایعه مادرزادی ستون فقرات و cleft tips / palates کام شکافته یا زبان شکافته، بسیار سودمند و ارزشمند می باشد.

تصاویر، به والدین منتظر کمک می کند تا متوجه ابنورمالیها گردند و بتوانند انتخاب درستی برای فرزندشان داشته باشند ؛اما بهرحال این تکنولوژی به تازگی مسیر رشد و پیشرفت خود را آغاز کرده است .

سیستم سه بعدی مشابه سیتم اولتراسوند دو بعدی، بدون درد و غیر تهاجمی است.امواج فراصوت ( که توسط انسان قابل شنیدن نیستند ) از بدن جنین انعکاس می یابد و تصویر حاصله یا سونوگرام حاصله از بدن بر صفحه مونیتور نمایش داده می شود.

برای انجام آزمون لازم است که پزشک مقداری ژل یا روغن در قسمتی از شکم که مورد تابش امواج فراصوتی قرار می گیرد، بمالند و آنگاه Transducer یا مبدل انرژی در آن قسمت قرار گرفته و جابجا می شود. ترانسدیوسر امواج فراصوتی را به شکم و رحم و جنین موجود در آن هدایت می کند. سیستم سونوگرافی سه بعدی هیچگونه تابش یا اشعه x را شامل نمی گردد و برای مادر و فرزند بی خطر می باشد. سونوگرافی سه بعدی توسط پزشک متخصص مامایی و در بیمارستانهای تخصصی انجام می گیرد.

 

 

 

علم و جنین به دنیا نیامده Science and the un born

زمانیکه دادگاه آمریکا به سقط جنین اعتبار قانونی در سال 1973 بخشید، زندگی جنینهای به دنیا نیامده در پرده ای از ابهام قرار گرفت. اما در این زمان پیشرفت های موجود در اولتراسوند (سونوگرفی) و جراحی های مربوط به جنین، دلایل به درد جنین و زنده ماندن نوزادان زودرس، توانست جنین به دنیا نیامده را به عنوان موجودی جدا از مادر معرفی نماید و قادر به نشان دادن و درمان آنها پیش از تولد گردید.

با وجود تصمیم ( The Roeu wade dicision ) the Roeu wade

که وجود جنین را به عنوان انسان انکار می نمود، پیشرفت های علمی، توانست به سرعت این دیدگاه را به شکل نظریه غیر قابل دفاع در آورد.

 

Ultrausoud سونوگرافی

درسال 1973، پزشکان شروع به استفاده از اولتراسوند به عنوان وسیله تشخیصی در طی دوران حاملگی کردند. تصاویر حاصله سیاه و سفید، مبهم و ناواضح و بسیار سخت و مشکل جهت تفسیر بودند.

محقیقن در دهه 1990 شروع به کار در ارتباط با سیستم های اولتراسوند دیجیتالی و رنگی نمودند که کیفیت تصاویر را به مقدار قابل توجهی بهبود بخشید. ظهور و پیدایش سیستم های اولتراسوند سه یا چهار بعدی، تصاویر با زمینه واضح را ایجاد نمود و همچنین توانست تصاویری واضح و روشن از جنین به دنیا نیامده تهیه نماید.

به طور سنتی، تصاویر اولتراسوند نمایش داده شده در مونیتور، تصاویر دو بعدی را نشان می دهد. در سیستم های سه بعدی داده های مربوط به تصاویر دو بعدی وارد کامپیوتر شده که کامپیوتر آنها را به شکل سه بعدی بازسازی نموده و به صورت تصاویری با عمق و وضوح و روشنایی مناسب نشان میدهد. در سیستم اولتراسوند چهاربعدی پزشک می تواند تصاویر سه بعدی را مشاهده نماید، درعین اینکه حرکات جنین در زمان واقعی نیز نمایش داده می شود.

جنین در هفته 18 می تواند چشمان خود را باز نماید. روزنامه های انگلیسی بخصوص به راه رفتن و حرکت جنین 12 هفته ای در رحم، حرکات چشم و خمیازه کشیدن آن اشاره نمودند.

منبع:prin.ir

 

 

:ws49:

  • Like 5
لینک به دیدگاه
  • 5 ماه بعد...

فرآوري کامپوزیت های زمینه فلزی و آلیاژها از طريق اولتراسونيك

سابقه اولتراسونيك و تأثيرآن روي مـــــواد به سال 1878 برمي گردد،زمانـــ‍‍‍ي كه Chernovپيشنــــــهاد بهبود كيفيت فلزات ريختگي را به وسيله نوسانهاي الاستيك مطرح كرد.اما بعد از آن تا سال 1912 هيچ گونه كاربردي از اولتراسونيك در متالورژي مطرح نشد. تجربيات راه ساز روي فرآوري مواد به وسيله اولتراسونيك در دهه 1920 مجدداً آغاز شد و بعد از جنگ جهاني دوم تداوم زيادي يافت.

با كاربرد اين تكنولوژي براي فلزمذاب قبل از ريخته‌گري ساختار دندريتي ريزتر شده حتي جاي خود را به ساختار هم محور مي‌دهدوبالطبع ويژگي هاي ناخواسته ساختار دندريتي معمول نيز كاهش يافته ياحذف مي‌شود.

استفاده از امواج مافوق صوت با انرژي بالا(مثلاً بالاي 25 وات بر سانتي مترمربع) مخصوصاً به دليل قابليت آنها در ايجاد اثرات قابل ملاحظه غير خطي در مايعات،براي گاززدايي فلزات مذاب و كاهش تخلخل نيزكاربرد دارد.

كاربرد انرژي اولتراسونيك در مذاب باعث تغيير آني در فشار موضعي از ميزان حداقل تا مقدار حداكثر (10تا1000اتمسفر) وافزايش درجه حرارت موضعي تا 5000 درجه سانتي‌گراد مي شود.اين شرايط مي تواند ترشوندگي بين فلزات مذاب و ذرات را بهبود بخشيده، افزايش دهد.پس به دليل ايجاد فشار و دماي بالاي موضعي (ناشي ازتشكيل وانهدام مكرر حبابهاي كوچكِ فراوان) ترشوندگي افزايش يافته وامكان دست يافتن به توزيع ذرات تاحداقل 30 نانومتر در زمينه فلزي از طريق ذوب و ريخته گري ميسر مي‌گردد.

با اعمال انرژي صوتي بصورت موج داخل مذاب،ايجاد تنش كششي بر مذاب مي شود. تحقيقات نشان داده است كه براي برقراري ايجاد حالت مناسب، فشار آكوستيك بيش از w/cm215 در فركانس KHz20 لازم مي باشد.

  • Like 3
لینک به دیدگاه
×
×
  • اضافه کردن...