Tıbbi Ultrason
Ultrason Nedir
Ultrason, aşina olduğumuz ses dalgalarından çok farklı değildir, ancak "sesini" duyamayız. Ses dalgalarının frekansı, normal insanların algılayabileceği aralığın ötesinde olan 20 kHz'den fazla olduğunda, bu tür ses dalgalarına ultrason denir. Benzer şekilde, bir ses dalgasının frekansı insanların duyabileceği aralıktan düşükse, bu bir kızılötesi dalgadır. Yani diğer fiziksel özelliklerde, ultrasonik dalgalar temelde ses dalgalarıyla aynıdır. Ultrason/Ses dalgası bir tür mekanik dalga, uzunlamasına dalga ve basınç dalgasıdır. Parçacıkların titreşimi ile yayılır ve parçacıkların titreşimi nispeten yüksek ve düşük basınç alanları üretmeye devam edecektir (aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi) ve titreşim yönü yayılma yönü ile tutarlıdır, bu nedenle ultrasonik dalgaların yayılması bir ortam gerektirir. Farklı ortamlarda, ultrasonik dalgaların hızı farklıdır. Örneğin, havadaki hız saniyede yaklaşık 340 metredir, insan vücudunda saniyede yaklaşık 1540 metredir ve vakumdaki hız 0'dır. Ultrason, özellikle tıp alanında geniş bir uygulama alanına sahiptir. Radyoaktif olmayan bir yöntem olarak, ultrason doktorların hastaların daha iyi teşhisini yapmalarına yardımcı olabilir. Daha sonra ayrıntılı olarak genişletilecektir.
Ultrason nasıl oluşturulur
Ultrasonik dalgaların üretimi ve ses dalgalarının üretimi aynı prensibe dayanmaktadır. Ses dalgaları için genellikle telefonu örnek olarak kullanırız. Konuşurken, ses (mekanik enerji) diğer uca giden elektrik sinyallerine (elektrik enerjisi) dönüştürülür ve daha sonra dinlerken elektrik sinyalleri tekrar sese dönüştürülür. Bu, ultrasonik dalgalar üretme ve alma işlemi ile tamamen aynıdır ve prensipleri piezoelektrik etkidir. Piezoelektrik etki, kuvars gibi bazı malzemelerin, mekanik basınca maruz kaldığında yüzeyinde belirli bir voltaj derecesi üretmesidir; ve yüzeyine bir voltaj uygularsak, belirli bir derecede mekanik deformasyon üretecektir. Daha sonra hassas elektrik sinyali kontrolü sayesinde, ultrasonik dalgalar üretebilir ve alabiliriz. Şu anda, PZT ultrasonik aletlerde kullanılan en yaygın malzemedir. Cihazın normal çalışmasında, ultrasonik dalgalar genellikle sürekli dalgalardan ziyade darbeler şeklinde görünür, bu nedenle genel olarak, PZT elektrik darbe sinyalini alır, ultrasonik bir dalga üretir ve daha sonra izlemeye başlar ve alım birbiri ardına geri döner. Ultrasonik sinyaller, daha fazla veri işleme için karşılık gelen elektrik sinyallerine dönüştürülür ve döngü, tarama tamamlanana kadar tekrarlanır.
Ultrasonun insan vücudunda yayılması
Daha önce de belirtildiği gibi, insan vücudundaki ultrasonik dalgaların hızı saniyede yaklaşık 1540 metredir, bu aslında ortalama bir değerdir ve aynı zamanda çoğu durumda ultrasonik aletler tarafından kullanılan kalibrasyon hızıdır. Daha sonra da değinileceği gibi, ultrason görüntüleme ultrason hızının tahminine dayanır ve doğruluğu görüntü kalitesi üzerinde doğrudan bir etkiye sahip olacaktır. Daha sonra, farklı organlar ve dokular için, iletim hızı farklıdır. Örneğin, beyinde saniyede yaklaşık 1510 metre, karaciğer ve böbrekte saniyede yaklaşık 1560 metre, kaslarda saniyede 1570 metre, vb. Bunlar ortalamadan çok farklı değil. Bununla birlikte, yağdaki ultrasonik hız saniyede sadece yaklaşık 1440 metredir. Bu hız farkı, ultrasonik görüntünün kalitesini obez hastalar için önemli ölçüde azaltır, bu nedenle bu durumda, cihaz hızı yeniden kalibre eder veya dinamik olarak ayarlar.
Ultrason bir tür dalga olduğundan, insan vücudunun yayılması sırasında çeşitli doku ve organlarla dalga ile ilgili fiziksel fenomenler de üretecektir. Bu fenomenler ultrason ile görüntülemenin temelidir. Esas olarak iletim, yansıma, saçılma ve kırılma. PZT ultrasonik dalgalar yaydığında ve insan organları / dokularıyla karşılaştığında, dalgaların bir kısmı orijinal yön boyunca insan vücudunun derinliklerine nüfuz edebilir ve yayılmaya devam edebilir, bu da iletimdir ve dalgaların enerjisi kısmen süreçte emilecektir; dalgaların kalan kısmı Ters yönde dönen ve PZT tarafından alınan, bu kısım yansıyan dalgadır ve bu yansıyan dalgaların sinyali görüntüleme için ana hammaddedir; Dağınık dalgaların enerjisi genellikle çok küçüktür ve kırılan dalgalar görüntülemeye müdahale edecektir. Temel olarak, ultrasonun iletim yeteneği ve organların / dokuların ultrasonu emme yeteneği, ultrasonun ne kadar derin "görebileceğini" belirler. Çünkü frekans ne kadar düşük olursa, ultrason penetrasyonu o kadar güçlü olur, bu nedenle doktorların daha derin görmeleri gerektiğinde, genellikle daha düşük frekanslı bir dedektör (Dönüştürücü) kullanılır, ancak düşük frekans genellikle görüntünün kalitesinin düşmesine neden olur. Bu, yapılması gereken bir takastır ve daha sonra dedektörler hakkında konuştuğumuzda ayrıntılı olarak tartışılacaktır.
Tıbbi Ultrason Görüntülemeye Giriş
Araştırma ve tıbbi ihtiyaçların derinleşmesiyle, ultrason görüntüleri sadece 1D'den 3D / 4D'ye değişmiştir. Ultrason cihazları artık farklı hastaların ve doktorların ihtiyaçlarını karşılamak için çeşitli görüntüleme modlarını destekleyebilir. Aşağıda, çeşitli ana akım görüntüleme modları tanıtılmaktadır.
A-modu: En basit mod olan 1D olarak adlandırılır. Dedektör belirli bir yönde bir ultrasonik dalga dalgası yayar ve cihaz yansıyan sinyal ile derinlik arasındaki denklemi sunar ve görüntü genellikle bir osiloskopta gördüğümüz sinyale benzer. A-mod, erken ultrason aletlerinin ana moduydu ve şimdi daha az kullanılıyor, ancak ameliyat sırasında tümörleri tedavi etmek için yüksek enerjili dalgaları yönlendirmek için de kullanılabilir.
B modu: B burada parlaklıktır. Bu modda, dedektör bir alanı tarar ve gri tonlamalı bir 2B görüntü oluşturur. Bu en yaygın kullanılan modlardan biridir. Renk ne kadar açık (beyaz), yansıyan sinyal o kadar güçlü olur, genellikle organın / dokunun yüzeyi ve renk ne kadar koyu olursa (siyah), yansıyan sinyal o kadar zayıf olur.
M modu: M burada harekettir. Hareket modunda, cihaz hızlı B modu tarama ve görüntüleme gerçekleştirir, böylece doktor organın hareketini görebilir, bu da özellikle kalple ilgili tanı için önemlidir.
Doppler modu: Doppler modu, hareketli nesnelerin hızını ölçmek için Doppler fenomeninin kullanılmasından sonra adlandırılmıştır. Doppler modunda, doktorlar kan damarlarındaki olası lezyonları tanımlamak için kanın akışını ve yönünü izleyebilirler.
Renkli Doppler: Bu mod basitçe B-modu / M modu + Doppler olarak anlaşılabilir, yani 2D gri tonlamalı görüntülere dayanarak, doppler modu ve renk kalibrasyonu kan damarlarının konumunu, kan akışını, akış hızını ve yönünü görüntülemek için kullanılır.
3D / 4D: 3D modu, organları / dokuları sunabilen bir 3D görüntüdür. 4D'ye gelince, gerçek zamanlı bir 3D görüntüdür. Birçok gelişmiş ultrason cihazı 3D ve 4D modları kullanırken, genellikle fazla kullanılmaz.
