ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физика ультразвуковых исследований Режимы сканирования Методы оптимизации изображений из "Ультразвуковая ангиология " Звук по своей физической сути является механической волной с продольным распространением. Для распространения ультразвука необходим материальный субстрат (вещество), при этом колебания передаются от одной субстратной единицы (частицы вещества) к другой, т. е. осуществляется перенос энергии. Имея волновую природу, звук в полной мере подчиняется всем тем законам, которые применимы к другим волновым процессам, например свету. Основными характеристиками ультразвуковой волны являются длина, амплитуда, частота, период, скорость. [c.45] Частота (f) - число полных колебаний за единицу времени. Если в качестве единицы времени принимается секунда, то мерой частоты является Герц (1 Гц=1/с). В зависимости от частоты все звуковые колебания могут быть разделены на инфразвуковые, слышимые, ультразвуковые (рис. 3.1). В медицинской диагностической практике в основном используются частоты от 1 до 25 МГц, в ангиологии - от 1 до 15 МГц. [c.45] Время 3 полных колебаний -1 с, следовательно, частота - 3 Гц. [c.45] Длина волны (Я) - длина одного полного колебания в пространстве (или расстояние между крайними точками полного колебания). Единицей измерения длины волны является 1 метр (м) или его производные 1 сантиметр (см) равен 1 10 м, 1 миллиметр (мм)-1 10 м, 1 микрометр (мкм) -1 10 м и т. д. (рис. 3.2). [c.45] Учитывая близкие показатели температуры и давления в тканях человека, для приборной обработки используют стандартизованный показатель скорости распространения в среде - 1540 м/с. Именно это значение заложено во все расчетные параметры [5, 6]. [c.46] Амплитуда ультразвуковой волны (А) - это величина максимального отклонения колебания от изолинии. Единицей измерения амплитуды является 1 м или его производные (рис. 3.3). [c.46] Описанные данные справедливы для звуковых волн с постоянными характеристиками, применяемыми в постоянно-волновых режимах сканирования. Однако существуют и широко применяются в практике импульсные ультразвуковые волны, имеющие, помимо означенных выше, собственные характеристики (рис. 3.4). [c.46] Л-длина волны SPL-пространственная протяженность импульса Т - период колебания, PD - продолжительность импульса PRP - период повторения импульса. [c.46] Необходимость представления об интенсивности ультразвука обусловлена требованиями обеспечения безопасности проводимых исследований, так как данная величина определяет эффекты ультразвука в среде [9-16]. [c.46] Степень затухания ультразвука характеризуется коэффициентом затухания (величина уменьшения интенсивности сигнала на единицу пути его распространения), измеряемым в дБ/см. Существует также понятие расстояния двукратного ослабления (расстояние от излучателя, на котором интенсивность уменьшается в 2 раза). Величина затухания зависит от частоты излучения и глубины (табл. 3.2 и 3.3) [5-8, 17]. [c.46] С увеличением расстояния интенсивность ультразвука значительно снижается (рис. 3.5) [7]. [c.46] Основными физическими эффектами взаимодействия ультразвука с частицами вещества, в котором он распространяется, являются отражение, преломление, рассеяние и поглощение [18]. [c.46] Х1/2- расстояние двукратного снижения интенсивности. [c.47] Падение под прямым углом (угол падения, отражения и преломления равны). Б. Падение подострымуглом. а-угол падения 3 - угол отражения 0 - угол преломления. [c.48] Из уравнения 3.12 следует, что если акустические импедансы сред равны, ультразвуковая волна полностью, без отражения проходит из одной среды в другую, кроме того, чем больше разница акустических характеристик сред, тем больше будет отражение на границе их раздела (табл. 3.4) [4, 17]. [c.48] Под поглощением понимают переход энергии ультразвукового потока в другие виды энергии, прежде всего тепловую. Поглощение энергии тем больше, чем выше вязкость среды. [c.48] Эффект Допплера (открытый Кристианом Допплером в 1842 г. для света) заключается в изменении частоты ультразвукового сигнала при отражении от движущихся предметов по сравнению с первоначальной частотой посланного сигнала (допплеровский сдвиг частот) (рис. 3.11). Если принять, что генератор ультразвуковых волн и их детектор (датчик) неподвижны (а именно так и происходит при ультразвуковых исследованиях), то частота отраженной движущимся объектом ультразвуковой волны увеличивается при приближении отражателя к датчику и уменьшается при отдалении от него (рис. 3.12). Допплеровский сдвиг частот (Df) зависит от скорости движения (v) отражателя (элементов крови, прежде всего эритроцитов), угла между вектором скорости отражателя и вектором ультразвукового луча (а), скорости распространения звука в среде (с) и первичной частоты излучения (fo.). Данная зависимость описывается допплеровским уравнением [26-34]. [c.49] Прямой. Б. Обратный (различные изменения кристалла в ответ на предъявление разнополярного электрического напряжения). [c.49] Нужно отметить, что прибор регистрирует только допплеровский сдвиг частот (в кГц), значения же скорости вычисляются по допплеровскому уравнению 3.13, при этом скорость распространения звука в среде принимается как постоянная и равная 1540 м/с, а исходная частота излучения соответствует средней частоте датчика [27, 33]. [c.49] Вернуться к основной статье