sonografi

Medya dosyasını oynat

11 haftalık bir fetüsün ultrason videosu

Ekografi ve ultrason muayenesi veya halk arasında "ultrason" olarak da bilinen sonografi veya sonografi , teknik yapıların yanı sıra tıpta ve veterinerlik tıbbında organik dokuyu incelemek için ultrason kullanan bir görüntüleme işlemidir .

Ultrason görüntüsü de denir Sonogram .

Tıptaki uygulamalar

Uygulama alanları

Bir bebeğin kardiyak sonografi muayenesi

Sonografinin tıpta da sıklıkla kullanılan röntgenlere göre en büyük avantajı kullanılan ses dalgalarının zararsız olmasıdır . Anne karnındakiler gibi hassas dokular da zarar görmez ve muayene ağrısızdır.

Kardiyotokografiye ek olarak doğum öncesi bakımda standart bir işlemdir . Gelişimsel bozuklukların ve fiziksel özelliklerin tespiti için doğum öncesi tanının özel bir muayenesi ince ultrasondur .

Ultrason en önemli yöntem ayırıcı tanısında bir akut karın , safra taşı ya da özellikle de bacaklarda, gemileri ve geçirgenliğini değerlendirilmesini içerir. Ayrıca tiroid bezini , daha sonra ekokardiyografi veya ultrason kardiyografisi (UKG) olarak adlandırılan kalbi , böbrekleri , idrar yollarını ve mesaneyi incelemek için standart olarak kullanılır . Uygun durumlarda eko kontrast arttırıcıların ( kontrast madde ) kullanımı tanıyı daha da iyileştirebilir.

Jinekolojide yumurtalıkları ve rahmi incelemek için vajinal yoldan yerleştirilen bir sonda kullanılır .

Ultrason uygulaması, özellikle malign hastalıkların tıbbi veya radyoterapötik tedavisi durumunda, ilk değerlendirme ve takip kontrolleri için uygundur .

Ultrason ile şüpheli kanser odakları belirlenebilir ve malignitelerinin ilk belirtileri elde edilebilir. Ayrıca ultrason rehberliğinde biyopsiler ve sitolojiler (doku örnekleri veya serbest sıvı alınması) yapılabilir.

Özellikle kontrast madde ile bağlantılı olarak ultrason görüntü dizilerinin kaydedilmesi, z gibi çeşitli organların perfüzyonuna izin verir . B. Kan dolaşımındaki kontrast madde seviyesinin seyrini görselleştirerek karaciğer veya beyin. Bu, z'yi destekler. B. iskemik inmenin erken teşhisi .

Güncel bir gelişme, kemik kırıklarının teşhisi ve takibidir. Özellikle çocukluk çağındaki kırıklarda, belirli bölgelerde X-ışını görüntülerini gereksiz kılabilecek bir doğrulukla kırıkların ultrason tabanlı temsili mümkündür. Şu anda, bu kırık ultrasonu, bileğe yakın önkol kırıklarının yanı sıra kırık dirsek ve humerus için de kullanılabilir.

Organların erişilebilirliği

Su içeren ve kandan zengin tüm organlar ultrason için kolaylıkla incelenebilir. Gaz içeren veya kemiklerle kaplı tüm organların incelenmesi zordur, örneğin gaz durumunda bağırsaklar , akciğerler, beyin ve kemik iliği. Bazı organların normal durumda tanınması zordur, ancak patolojik olarak genişlemiş durumda (apendiks, üreter, adrenal bezler) kolayca tanınabilir.

Vücuda yerleştirilen endoskop probu gibi özel prob çeşitleri endoskopik ultrason adı verilen iç organların incelenmesini mümkün kılar . Örneğin, yumurtalıkları incelemek için vajinal yoldan, prostatı incelemek için anal olarak veya mideyi veya daha sık olarak kalbi ( TEE ) incelemek için ağızdan bir sonda yerleştirilir .

Kolayca incelenebilen organlar:

• Abdominal aort - arterler ve damarlar (kafatasındaki hariç), örn. B. Karotis arterler , alt vena kava
• Kalp - karaciğer - dalak - böbrekler - pankreas
• Safra kesesi - safra kanalı
• Bağırsaklar (kısmen)
• üreter
• testisler
• Plevra
• Tiroid bezi - tükürük bezleri
• Lenf düğümleri
• Kemikler ( kırık ultrasonunun bir parçası olarak )
• cilt
• Erişilebilir kaslar
• Diyafram (soruya bağlı olarak)

Sınırlı erişilebilirlik veya bir endoskop probu aracılığıyla, muhtemelen ayrıca mesanenin tamamı aracılığıyla :

• rektum
• üreter
• prostat
• Rahim - yumurtalıklar
• Böbreküstü bezi
• mide - yemek borusu
• tendonlar

İncelemek kötü:

• Beyin (istisna: açık bıngıldak yoluyla bebek beyni ) - sinirler
• Omurga - omurilik
• İçi kemiklerin - iç eklem
• Koroner arterler (IVUS)
• Trakea - akciğerler

Çocuklarda ve doğmamış bebeklerde özel özellikler:

Kemikleşme henüz tamamlanmadığı veya yeni doğanlarda henüz yeni başladığı için (örneğin bıngıldak hala açıktır) çocuklarda yetişkinlere göre çok daha fazla organ incelenebilir :

• Beyin - serebral damarlar
• Omurga - omurilik
• Böbreküstü bezi
• 12 yaşına kadar büyüyen yaşta kırık ultrasonu

Doğmamış çocuk, henüz gaz tabakası olmadığından ve kemik oluşumu henüz yeni başladığı için rahim içinde neredeyse tamamen incelenebilir:

• ayrıca akciğerler - mide - ekstremite kemikleri vb.

avantajlar

Ultrason teşhisi günümüzde neredeyse tüm tıp disiplinleri tarafından kullanılmaktadır. Bunun nedenleri düşük riskli, non-invaziv , ağrısız ve radyasyona maruz kalmayan uygulama, yüksek kullanılabilirlik ve hızlı uygulamadır. Satın alma ve işletme maliyetleri, bilgisayarlı tomografi (CT) veya manyetik rezonans tomografi (MRT) gibi diğer görüntüleme yöntemlerine göre daha düşüktür . Ayrıca kapsamlı radyasyondan korunma önlemleri ve talimatlarına gerek yoktur. Probların serbest bir şekilde kesilmesi, istenen kesit görüntüsünün gerçek zamanlı olarak kontrol edilmesini sağlar. Doppler ultrasonografi (sadece yerleşik bir yöntem, sıvı akışları, özellikle için mümkün kan akışına grubu) dinamik olarak.

Kullanılan kontrast maddeler kan dolaşımından ayrılmayan tek maddedir. Bu, özellikle karaciğer değişikliklerinin kesin teşhisini sağlar. 1 ila 2 ml'de, gereken kontrast arttırıcı miktarı, BT ve MRG'ye göre yaklaşık 100 kat daha azdır, bugüne kadar bilinen yan etkiler çok daha az yaygındır (alerjiler, anjina pektoris indüksiyonu ve astım atakları).

dezavantaj

Prosedür, derin dokularda CT ve MRI'dan daha düşük bir uzaysal çözünürlüğe sahiptir. Yumuşak doku kontrast çözünürlüğü de MRI faaliyetinden daha az olabilir. Gaz ve kemikler, ultrason dalgalarının yayılmasını engeller. Bu, gazla dolu organlar ( akciğerler , bağırsaklar) ve kemik altı ( kafatası , omurilik) için sonografiyi zorlaştırır. Diğer görüntüleme prosedürlerinin aksine standartlaştırılmış bir eğitim yoktur. Bu nedenle, kullanıcıların teşhis becerilerinde büyük niteliksel farklılıklar vardır.

Doppler sonografi hamilelik sırasında tamamen risksiz değildir. Ultrason dokusunda sıcaklıkta biyolojik olarak önemli bir artışa yol açabilir. Serebral yapılara potansiyel hasar riski nedeniyle, Doppler sonografi hamileliğin ikinci yarısı ve belirli endikasyonların (şüpheli fetal malformasyonlar veya anormal kalp hızı paternleri gibi) vakalarıyla sınırlıdır. Doppler sonografi kullanırken, bu nedenle incelemenin yararları ve riskleri arasında dikkatli bir denge kurulmalıdır.

sonografi tarihi

Yapıları ses aracılığıyla görünür kılmanın temel fikri, 1880'den beri bilinen piezoelektrik ses dalgaları üretme etkisinin askeri uygulamalarına kadar uzanmaktadır . Birinci Dünya Savaşı sırasında, Fransız Paul Langevin , kuvars kristalleri tarafından üretilen ultrasonik dalgaları suya iletmiş ve böylece denizaltıların yerini tespit etmek için bir yöntem ( eko iskandil ) geliştirmiştir . Yöntem, tıbbi uygulamalar için uygun değildi, çünkü ses dalgalarının yoğunluğu o kadar güçlüydü ki, çarptıkları balıklar parçalandı. Bu uygulama şekli, II. Dünya Savaşı sırasında Amerikalılar ve İngilizler tarafından ASDIC ve sonarın geliştirilmesiyle devam etmiştir .

Savaşlar arasındaki dönemde, Rus SJ Sokoloff ve Amerikalı Floyd A. Firestone, malzemelerdeki malzeme kusurlarını tespit etmek için ultrason destekli yöntemler geliştirdi. İlk tıbbi uygulama 1942 yılında nörolog Karl Dussik (1908–1968) tarafından A-mod ölçümü (genlik gösterimi) kullanarak serebrumun lateral ventrikülünü görüntüleyen tarafından yapılmıştır . Prosedürüne hiperfonografi adını verdi .

1940'ların sonlarından bu yana, sonografi çeşitli tıbbi uzmanlık alanlarında eş zamanlı olarak gelişmiştir. A modu ölçümlerini kullanan ilk kardiyolojik incelemeler Wolf-Dieter Keidel tarafından , ilk M modu benzeri ölçümler (bir sıradaki genlik eğrileri) İsveç'teki Lund Üniversitesi'nde Inge Edler ve Carl Helmut Hertz tarafından gerçekleştirilmiştir . Aynı zamanda, İngiliz John Julian Wild (1914–2009, II. Dünya Savaşı'ndan sonra ABD'ye göç etti) ve Amerikalılar Douglass H. Howry (1920–1969) ve Joseph H. Holmes (1902–1982) ilk B-Mode Boyun ve karın bölgesinden oluşturulan kesitsel görüntülere benzer (hareketli ışın, darbe radarına benzer parlaklık gösterimi ) . Bunun için kullanılan yöntem , denek su dolu bir fıçıda oturduğu ve ultrason probunun dairesel bir yol boyunca etraflarında dolaştığı bileşik işlemdi.

Aynı dönemde oftalmolojide (GH Mundt ve WF Hughes, 1956) ve jinekolojide ( Ian Donald ) ilk uygulamalar yapılmıştır . Doppler ilkesinin ilk uygulaması (dayalı hareket algılama Doppler etkisi ) hızla bir yer kazanmıştır Japon Shigeo Satomura (1919-1960) tarafından 1959 yılında yapılmıştır anjiyoloji ve kardiyoloji . Renk kodlu Doppler ekranlar ancak 1980'lerden beri güçlü bilgisayarların mevcudiyeti ile mümkün oldu.

görüntüleme

genel bakış

Ultrason , 20 k Hz'den 1 GHz'e kadar insan işitme sınırının üzerinde bir frekansa sahip sestir . Tanılamada ortalama 100 mW/cm² ses şiddeti ile 1 ile 40 MHz arasındaki frekanslar kullanılır. Bir ultrason cihazı , ses üretimi, sinyal işleme ve görüntüleme için elektroniklerin yanı sıra bir monitör ve yazıcının yanı sıra depolama ortamı veya video kameralar için arayüzler içerir. Dönüştürücü olarak da adlandırılan değiştirilebilir bir ultrason probu , ona kablo ile bağlanır .

sondalar

Ultrasonik dalgalar, prob içinde düzenlenmiş kristaller ile piezoelektrik etki ile üretilir ve ayrıca tekrar tespit edilir. Empedans , yani dalgaların yayılmasını engelleyen direnç, bir malzemede sesin yayılması için önemlidir . Ses, empedans açısından büyük bir fark olan iki madde arasındaki arayüzde güçlü bir şekilde yansıtılır. Bu fark hava ve z arasındadır. B. Su özellikle belirgindir (aşağıdaki Fiziksel Temeller bölümüne bakın ), bu nedenle ultrason probu , sesin prob kafası ile yüzey arasındaki hava cepleri tarafından yansıtılmaması için yüksek su içeriğine sahip bir jel kullanılarak bağlanmalıdır. cildin.

Vajinal ultrason probu

Prob, ekojenite olarak adlandırılan doku sınır katmanlarında ve homojen olmayan dokularda değişen derecelerde yansıtılan ve saçılan kısa, yönlendirilmiş ses dalgası darbeleri yayar . Yansıyan yapının derinliği, yansıyan sinyallerin geçiş süresinden belirlenebilir. Yansımanın gücü, ultrason cihazı tarafından bir monitörde gri bir değer olarak görüntülenir. Düşük ekojeniteye sahip yapılar koyu veya siyah olur, yüksek ekojeniteye sahip yapılar açık veya beyaz olarak görüntülenir. Mesane içeriği ve kan gibi sıvılar özellikle düşük ekojeniktir. Kemikler, gazlar ve diğer güçlü ses yansıtan malzeme arayüzleri yüksek ekojeniteye sahiptir.

Belgeleme için, monitör görüntülerinden çıktılar, sonogramlar veya bazen video kayıtları yapılır. Hamile kadınlara genellikle doğmamış çocuğunun bir resmi de verilir.

İlgili bir inceleme yöntemi optik koherens tomografidir . Ancak orada ses yerine ışık kullanılır ve penetrasyon derinlikleri buna göre küçüktür. Parazit temelinde değerlendirilen, geçiş süresi değil, göreceli optik yol uzunluğudur.

Darbe-yankı yöntemi

Eko-impuls sürecinin şematik dizisi

Bir ultrason cihazı ile görüntüleme, sözde darbe-yankı yöntemine dayanmaktadır . Yüksek frekanslı bir jeneratörden gelen bir elektrik darbesi, piezoelektrik etki ile dönüştürücüde bir ses darbesine dönüştürülür ve yayılır. Ses dalgası kısmen veya tamamen saçılır ve doku yapısındaki homojen olmayan noktalarda yansır . İlk durumda (kısmi yansıma / saçılma) dalga dizisi enerji kaybeder ve ses enerjisi absorpsiyon etkileriyle tamamen ısıya dönüşene kadar daha zayıf bir ses basıncı ile çalışmaya devam eder . Geri dönen bir eko , dönüştürücüde bir elektrik sinyaline dönüştürülür. Elektronik daha sonra sinyali yükseltir, değerlendirir ve örneğin bir monitörde kullanıcıya çeşitli şekillerde çıkış verebilir (bkz. görüntüleme yöntemleri ).

İki boyutlu yöntemlerle (en sık kullanılan B-modu gibi ), sonraki ses impulsu, ses üreten probun biraz farklı bir yönde otomatik mekanik veya elektronik döndürülmesiyle yayılır. Sonuç olarak , prob vücudun belirli bir bölgesini tarar ve iki boyutlu bir kesit görüntüsü oluşturur.

Bir sonraki darbe, yalnızca önceki ultrasonik darbeden gelen tüm ekolar azaldığında iletilebilir. Tekrarlama oranı bu nedenle penetrasyon derinliğine bağlıdır; bu, inceleme nesnesine maksimum menzildir. Frekans ne kadar büyük olursa, sesin penetrasyon derinliği o kadar küçük olur. Bununla birlikte, frekans ne kadar yüksek olursa, uzamsal çözünürlük , yani birbirine yakın nesneleri ayırt etme yeteneği o kadar yüksek olur. Bu nedenle mümkün olan en yüksek frekans her zaman seçilmelidir, bu da mümkün olan en iyi çözünürlüğü elde etmek için sadece istenen derinlikte bir incelemeye izin verir.

Örneğin, kalp yaklaşık 15 cm derinliğindedir. Kullanılacak frekans 3.5 MHz'dir (bkz. fiziksel prensipler , tablo 2 ). Seyahat süresi kalbe ses impuls daha sonra ${\ görüntü stili f}$

${\ displaystyle \ Delta t = {\ frac {\ Delta s} {c}} = {\ frac {0 {,} 15 \, \ matrm {m}} {1500 \, \ matrm {\ frac {m} { s}}}} = 0 {,} 0001 \, \ matematik {s} = 100 \, {\ metin {µs}}}$

En sesin hızı yağ / su / beyinde / kaslarda. Ekonun dönüştürücüye tekrar ulaşması iki kat daha uzun sürer. Bireysel impulsların tekrarlama oranı (tam kesit görüntünün kare hızı değil) . ${\ görüntü stili c =}$ ${\ displaystyle f = {\ tfrac {1} {2 \ cdot \ Delta t}} = 5 \, \ matematik {kHz}}$

Sunum yöntemleri

A modu tarama sinyali genliğine karşı darbe gecikmesi

Gereksinimlere bağlı olarak, farklı ultrason probları ve mod olarak adlandırılan ölçüm sonuçlarının farklı değerlendirilmesi ve gösterimi ile bir ultrason muayenesi yapılabilir (İngilizce için: yöntem, prosedür). Belirtme akustik mikroskopisi raster (Engl.: Tarama Akustik mikroskopi, SAM ), demetin odaklama kaynaklanan biraz daha farklıdır ve temel olarak farklı boyutlara (A, B, C tarama modu) bakın.

A modu

Kullanılan ilk gösterim biçimi A-Moduydu ( A , Genlik Modu Taraması anlamına gelir , yani genlik eğrisinin kaydı). Prob tarafından alınan eko, x ekseninde (zaman ekseni) penetrasyon derinliği ve y ekseninde yankı gücü ile bir diyagramda gösterilir. Ölçüm eğrisinin sapması ne kadar yüksek olursa, belirtilen derinlikte doku o kadar ekojenik olur. Modun adı, ultrasonik cihazdaki değerlendirme elektroniği tarafından sinyallerin zamana bağlı amplifikasyonuna (120 dB'ye kadar) dayanmaktadır (zaman kazancı kompanzasyonu) , çünkü dalgaların daha derin katmanlardan daha uzun bir mesafesi, daha düşük bir dalga mesafesine yol açar. absorpsiyon nedeniyle sinyal genliği. A modu, örneğin KBB tanısında paranazal sinüslerin salgılarla dolu olup olmadığını belirlemek için kullanılır.

B modu

9 haftalık bir insan fetüsünün 2D sonogramı

B modu ( İngilizce parlaklık modülasyonu için B ), yankı yoğunluğunun bir parlaklığa dönüştürüldüğü genlik modu bilgilerinin farklı bir temsilidir . Probu mekanik olarak hareket ettirerek, ölçüm ışını, vücut yüzeyine yaklaşık olarak dik bir düzlemde bir alan üzerinde gezinir. Ekrandaki bir pikselin gri değeri , bu noktadaki bir yankının genliğinin bir ölçüsüdür.

2D gerçek zamanlı mod (2D gerçek zamanlı)

Bir çocuğun normal (sol) ve iltihaplı (sağ) kalçasının sonografisi. Daha sonra aşağıda mavi renkli: Kemik sınırları (her biri sol gövdede, sağ baş çekirdeğinde, büyüme bölgesi ile ayrılmış) kırmızı renkli: kapsül.

Olarak 2D gerçek zamanlı modu ultrason şu anda en yaygın uygulama, iki boyutlu bir enine kesit görüntüsü incelenen doku oluşturulur gerçek zamanlı olarak otomatik ölçüm kirişi dönme ve senkronize ederek B-modu ekranı. Kesit görüntü, her bir hat için bir ışının iletilmesi ve alınması gereken ayrı hatlardan oluşur. Oluşturulan görüntünün şekli, kullanılan probun tipine bağlıdır . 2B gerçek zamanlı mod, M modu veya Doppler sonografi gibi diğer yöntemlerle birleştirilebilir. Penetrasyon derinliğine ve prob tipine bağlı olarak, saniyede yalnızca birkaç veya yüze kadar iki boyutlu görüntü görüntülenebilir.

M modu

Köpek kalbi (2D / M modu): Kalp kasının hareketi, alt M alanındaki (üst) 2D görüntüde dikey çizgi boyunca çizilir

Bir insan fetüsünün 3D çizimi. Yüz ve bir el açıkça görülebilir.

Başka bir sık ​​kullanılan gösterim biçimi, M veya TM modudur ( (zaman) hareketi için İngilizce ). Yüksek darbe tekrarlama frekansında (1 - 5 kHz) bir ışın kullanılır. Sinyalin genliği dikey eksende gösterilir; ardışık darbeler tarafından üretilen yankı dizileri yatay eksende birbirlerine karşı kaydırılır. Bu eksen bu nedenle zaman eksenini temsil eder.

Dokunun veya incelenen yapıların hareketleri, bireysel dürtü ekolarında farklılıklara neden olur, organların hareket dizileri tek boyutlu olarak temsil edilebilir. M modu ekranı genellikle B veya 2D modu ile birleştirilir.

Bu inceleme yöntemi esas olarak ekokardiyografide , bireysel kalp kası bölgelerinin ve kalp kapakçıklarının hareketlerini daha hassas bir şekilde inceleyebilmek için kullanılır. Bu modun zamansal çözünürlüğü, ses darbelerinin maksimum tekrarlama oranı ile belirlenir ve 20 cm derinlikte zaten 3 kHz'in üzerindedir.

Çok boyutlu uygulama

Üç boyutlu ekografi, son birkaç yılda (21. yüzyılın başında) başka bir uygulama olarak geliştirildi. 3D ultrason mekansal hareketsiz görüntüler üretir ve 4D ultrason (diğer adıyla canlı 3D : 3D artı zamansal boyut) gerçek zamanlı olarak üç boyutlu gösterimi sağlar. Üç boyutlu bir görüntü için, bir düzlemdeki taramaya ek olarak düzlem döndürülür. Alan tarama açısı, iki boyutlu görüntü ile aynı anda kaydedilir. Diğer bir olasılık, ışının mekanik olarak değil elektronik olarak döndürüldüğü, fazlı bir dizide (bkz. ultrasonik prob ) iki boyutlu bir ultrasonik dönüştürücü düzenlemesi kullanmaktır .

Veriler, görüntü işleme ve görselleştirme için bir bilgisayar tarafından 3 boyutlu bir matrise girilir. Bu şekilde, nesnenin herhangi bir bakış açısından kesme düzlemlerinin temsilleri oluşturulabilir veya gövde boyunca sanal yolculuklar tasarlanabilir. Kalbin aktivitesinin neden olduğu hareket artefaktlarını önlemek için kayıt EKG ile kontrol edilir .

doppler yöntemi

Doppler etkisi kullanılarak sonografinin bilgi değeri önemli ölçüde artırılabilir . Tek boyutlu yöntemler ( darbeli dalga Doppler , sürekli dalga Doppler , ayrıca D-modu olarak da anılır ) ve iki boyutlu, renk kodlu uygulamalar ( renkli Doppler - F-modu ) arasında bir ayrım yapılır . B-görüntüsünün darbeli dalga Doppler (PW Doppler) ile kombinasyonuna dupleks de denir .

Doppler yöntemleri, kan akış hızlarını belirlemek, kalp (valf) kusurlarını, daralmaları ( darlıklar ), tıkanıklıkları veya kısa devre bağlantılarını ( şantlar ) keşfetmek ve değerlendirmek için kullanılır , bkz. renk kodlu Doppler sonografi .

prensip

Kan akış yönü ile ses ışını arasındaki açı

İki farklı açıda 7.5 ° ölçüm hatası. Açı hatasının büyük açılarda daha büyük etkileri vardır.

Doppler etkisi her zaman bir dalganın vericisi ve alıcısı birbirine göre hareket ettiğinde ortaya çıkar. Kan damarlarındaki veya kalpteki kan akış hızını belirlemek için kan hücreleri ( eritrositler ) tarafından yansıtılan eko tespit edilir . Yansıyan sinyal, dönüştürücü tarafından yayılan frekansa kıyasla belirli bir frekansla kaydırılır: Doppler frekansı . Frekansın bir dalgası "duran" vericiden, dönüştürücüden yayılır ; akış hızına sahip hareketli bir parçacık , sesi frekans kayması ile yansıtır . Toplam frekans kayması ( parçacık yörüngesi ve ses ışını arasındaki açı ile : sesin hızı) ${\ görüntü stili f}$${\ görüntü stili v}$${\ görüntü stili \ Delta f_ {1}}$${\ görüntü stili \ teta =}$${\ görüntü stili c}$

${\ displaystyle \ Delta f_ {1} = 2f {\ frac {v} {c}} \ cos \ teta}$.

Akış yönü , işaretinden yeniden oluşturulabilir. Belirli bir hızda, iletim frekansı ne kadar yüksek olursa, frekans kayması o kadar büyük olur . 2 ila 8 MHz aralığında ve birkaç mm/s'den 2 m/s'ye kadar olan akış hızları yaklaşık 50 Hz ila 15 kHz'dir. Hızı tam olarak ölçmek için sesin yayılma yönü ile eritrositlerin hareket yönü (kan damarlarının yönü) arasındaki açıyı (Doppler açısı) belirlemek gerekir. Doppler prensibi açıya bağlı olduğundan ve hız hesaplamasına kosinüs fonksiyonu dahil edildiğinden, açı arttıkça kosinüs fonksiyonundaki artışla aynı açı ölçüm hatalarının hesaplanan hız üzerindeki etkisi değişir. Gerçekte dönüştürücünün hareketlerinden kaçınılamadığı için, ses yayılımı ile vasküler yön arasındaki açı muayeneye bağlı olarak değişirse, açının bu varyasyonunun neden olduğu hatalar orantısız olarak artar. Bu nedenle Doppler açısı > 60 ° olan incelemelerde genellikle hızlarla ilgili açıklama yapılmaması önerilir. Ancak açıya olan bağımlılık, örneğin stereo ölçüm kafaları kullanılarak ortadan kaldırılabilir . ${\ görüntü stili f}$${\ görüntü stili \ Delta f}$

Prosedürler ayrıntılı olarak

İle sürekli dalga Doppler (CW Doppler) yöntemi, bir verici ve aynı anda ve sürekli olarak güç çevirici çalışmalarında bir alıcı. Uygun yüksek frekanslı sinyallerle ve elektronik filtrelerle karıştırılarak , Doppler frekanslarının veya hızlarının spektrumu ve ayrıca değerlendirme elektroniğinde geri dönen dalgadan yön belirlenebilir. Bu yöntemin dezavantajı, Doppler ekosunun kaynaklandığı doku derinliğinin belirlenememesidir. Öte yandan, nispeten yüksek hızlar da kaydedilebilir.

Buna karşılık, darbeli dalga Doppler (PW Doppler) ile, geleneksel B modunda konum seçici hız ölçümü için sözde geçit ayarlanabilir. Sadece bu kapıdan akan kan parçacıklarının hızı ölçülür . Kısa süreli ultrasonik sinyaller, hem verici hem de alıcı olarak işlev gören bir dönüştürücüden gönderilir. Eksenel uzaysal çözünürlüğü bir darbenin yayılma yönünde birbirine yakın nesneleri ayırt aygıtın yeteneğinin bir ölçüsüdür. Eksenel uzaysal çözünürlük ne kadar iyi olursa, iletim sinyalinin bant genişliği de o kadar büyük olmalıdır. Bu nedenle genellikle, 2-3 dalga katarının çok kısa darbeleri kullanılır. Darbe süresi ne kadar kısa olursa, frekansı o kadar belirsiz ve bant genişliği o kadar büyük olur. Küçük, Doppler etkisi olduğu artık görünür tek bir dalga paketi üzerinde bağlı olarak sinyal için gürültü olarak mevcut sinyal Doppler frekansı ve farklı birçok iletim darbeleri kullanılarak bir yöntemle tespit edilir. Sonuçta, her zaman birim zaman başına ölçüm hacminde bulunan saçılan parçacıkların mesafesindeki değişiklik ölçülür. Zaman alanındaki Doppler frekansının dolaylı bir ölçümüdür. Darbe tekrarlama hızına bağlı bir sınır hız aşılırsa , hız artık net bir şekilde atanamaz. Bu etkiye takma ad etkisi denir .

Olarak renk kodlu Doppler sonografi , yerel Doppler frekansının (= ortalama akış hızı) ve dalgalanma aralığı olan tespit geleneksel bir ultrason görüntüsü (renk penceresinin) büyük bir alan için . Bununla akışın türbülansını tahmin etmek istiyorum. Ancak saçılan parçacıkların istatistiksel hareketlerinden dolayı akış hızının dalgalanma aralığı her zaman türbülanstan daha büyüktür. Sonuç, B görüntüsü üzerine sahte renklerle , yani farklı kan hızları için kırmızı ve mavi tonlarında ve türbülans için yeşil tonlarında bindirilir. Burada kırmızı renk genellikle dönüştürücüye doğru hareketi temsil ederken, probdan uzaklaşan akışlar mavi tonlarla kodlanır. Hız 0 alanları elektronik tarafından bastırılır.

• 

  Doppler yönteminin kalp muayenesinde kullanılması: mitral kapak yetersizliği

• 

  Renkli Doppler ve PW Doppler. Yüksek akış hızı ve ortaya çıkan örtüşme etkisi nedeniyle, stenoz içindeki hız mavi olarak kodlanmıştır.

• 

  Miyokardda Doku Doppler

Özel bir uygulama doku Doppler'dir (ayrıca doku Doppler ), burada kan akış hızları değil, dokunun, özellikle de miyokardın ölçülen ve görüntülenen hızıdır. Geleneksel Doppler yöntemiyle karşılaştırıldığında, frekans kaymaları önemli ölçüde daha düşüktür ve bu nedenle bu inceleme yöntemi özel cihaz modifikasyonları gerektirir. Doku Doppler'in bir uygulaması, gerilme ( elastikiyet ) ve gerilme hızı (elastikiyet oranı) görüntülemedir: burada, bölgesel duvar hareketi hakkında daha iyi ifadeler verebilmeyi umduğumuz kalp kasının tek tek doku bölümlerinin kontraktilitesi ölçülür.

Daha fazla teknik

Artan bilgi işlem gücü ile dijital sinyal işlemedeki gelişmeler, ultrason cihazları için yeni uygulamalar açtı. Vasıtasıyla dijital ses dalgası kodlama , bunun mümkün olduğu açıkça ayırt etme ile ilgili çevre gürültüsünün kullanılan dalga ses için görüntü üretimi ve böylece çözünürlüğü arttırmak için. 3D sonografiye benzer efektlere dayalı işlemler, panoramik görüntülerin oluşturulmasına izin verir .

Daha ileri Doppler yöntemleri geliştirildi. Genlik-Doppler (Powerd-Doppler) akış hızı kayıt değildir, ancak daha yavaş klasik Doppler yöntemi ile mümkün olandan daha akar böylece hareketli parçalardan ve miktarı tespit edilmesine olanak sağlar.

Sonografik kontrast ortamının ( kontrastlı ultrason ) kullanımı veya B modunda kan akışlarının görüntülenmesi, vasküler teşhis olanaklarını geliştirir. Özellikle kontrast maddelere artan bir önem verilmektedir, çünkü onların yardımı ile yeni doku oluşumlarının saygınlığı (iyi veya kötü huylu) hakkında açıklamalar yapılabilmektedir.

1990'ların sonunda, B-görüntü ekranı, Doku Harmonik Görüntüleme (THI) ile kontrast ve uzamsal çözünürlükte yeniden geliştirilebildi. Bu yöntem günümüzün ticari ultrason sistemlerinde standarttır.

Görüntü hataları

Gb safra kesesi, LS lateral gölgeleme, yüksek yansıtıcı diyaframın arkasında SA distal ses iptali , SV distal ses amplifikasyonu

karavan yankıları

KS İnce bağırsağın bir halkasının arkasında kuyruklu yıldız artefaktı

Ultrason aracılığıyla görüntüler oluşturulurken, her zaman yıkıcı olarak kabul edilmeyen ancak ek doku veya malzeme bilgisi sağlayabilen artefaktlar (görüntü hataları) meydana gelebilir.

Çok karakteristik bir artefakt, ses dalgalarının girişiminin neden olduğu benek gürültüsüdür . Ultrason görüntülerinde kısa bir mesafe boyunca değişen belirgin açık ve koyu noktaların nedeni budur.

Yaygın bir artefakt, kemikler, hava veya betonlar (birikimler) gibi dokunun geri kalanından önemli ölçüde farklı bir empedansa sahip, oldukça yansıtıcı nesnelerin arkasındaki gölgelenmedir ( uzak ses sönmesi ). Ses neredeyse dikey olarak geldiğinde güçlü bir yankı vardır, ancak olay eğimli olduğunda değil.

Bir uzak ses kazanç aşırı parlak doku (uzak) bir küçük emen bir yapısının arkasında gösterilmiştir. Genel olarak, dokunun zayıflamasını telafi etmek ve örneğin karaciğer dokusunu tüm derinlikte homojen olarak göstermek için , daha derin sinyaller, zaman kazancı telafisi veya aynı zamanda derinlik kazancı telafisi yardımıyla giderek daha fazla güçlendirilir. Örneğin, karaciğerde bir safra kesesi varsa, karaciğer dokusu karaciğer dokusunun geri kalanından önemli ölçüde daha hafiftir, çünkü safra karaciğer dokusundan daha az zayıflatıcıdır, ancak safra kesesinin arkasındaki doku, çevreleyen ile aynı amplifikasyon faktörü ile aydınlatılır. doku.

Dairesel olarak kesilmiş nesneler söz konusu olduğunda, kenardaki ışınlar yansıyabilir; görüntü daha sonra kenar yapılarından yoksundur ve gölgelenme vardır ( yanal gölgeleme ).

Yüksek yansıtıcı arayüzler durumunda, çoklu yansımalar ( kuyruklu yıldız artefaktı , ayrıca halka düşme fenomeni ) veya arayüzün önünde bulunan nesnelerin sanal görüntüleri şeklinde ayna artefaktları meydana gelebilir.

Nesneler, farklı bir ses hızına sahip alanların arkasında yer değiştirmiş görünebilir.

Sıvı dolu organların kenarında, daha az odaklanmış bir dürtü, eğimli bir sınır yüzeyine çarptığında düşük güçlü ve bulanık konturlu ekolar üretir. Özellikle idrar ve safra kesesi gibi içi sıvı dolu içi boş organlarda bu tabaka kalınlığı artefaktı gerçekte var olmayan yapıları simüle edebilir.

Dönüştürücünün cilt yüzeyine yetersiz bağlanması, değerlendirilebilir bir görüntü ( yankılanma ) oluşturmadan aynı mesafede birden fazla eko görünmesine neden olur .

Güvenlik yönleri

Ultrason kullanımı görüntüleme için güvenli bir yöntemdir. Isı oluşumu ve kavitasyon , insanlar ve hayvanlar için olası hasar kaynaklarıdır .

Kavitasyon

Kavitasyon (Latince: cavis, -is = mağara), bir ses dalgasının negatif basınç evresinde dokuda boşluklar veya gaz kabarcıkları oluşturması, basınç evresinde çökmesi ve doku hasarına yol açması etkisidir. Bu, ultrasonik temizleyicide kullanılan etkinin aynısıdır . Ultrason frekansı ne kadar yüksek olursa, dokunun (veya sıvıların) tolere edebileceği tepe basınçları o kadar yüksek olur. 2 ila 20 MHz arasındaki tanısal olarak ilginç frekanslar kullanılırsa, saf, gazı giderilmiş suda kavitasyonu önlemek için negatif ses basıncı 15 MPa'yı geçmemelidir  . Bununla birlikte, dokunun kendisi, kavitasyon kabarcıklarının oluşumunu destekleyen "kavitasyon mikropları" içerir, böylece dokuda kavitasyon, önemli ölçüde daha düşük negatif ses basınçlarında bile meydana gelebilir. Kavitasyon, özellikle akustik empedans açısından büyük bir fark olan ortamlar (malzemeler) arasındaki geçişlerde sıklıkla meydana gelir. Bu tür geçişler vücutta öncelikle yumuşak doku ve kemikler arasında veya yumuşak doku ile hava dolu alanlar (akciğerler, bağırsaklar) arasında bulunur. Şu anda insan vücudundaki kavitasyonun, 4 MPa'lık bir negatif tepe basıncının altında meydana gelmediği varsayılmaktadır. Kavitasyon, ultrason kontrast ortamı tarafından da desteklenebilir, bu nedenle, bu tür kontrast ortamları kullanıldığında 4 MPa'nın altında kavitasyon meydana gelebilir.

sıcaklık

Üretilen ısı miktarı , emilen ses yoğunluğuna bağlıdır; Isı, kan akışı ve ısı iletimi yoluyla dağıtılır. 1,5 K'lık uzun süreli bir sıcaklık artışı bile sağlıklı doku için zararsızdır. Bununla birlikte, maruz kalma süresi sınırlı olmalıdır. Ayrıntılı olarak bireysel prosedürler:

İçinde B-mod , ses puls başına kişiye güç 1 ila 10 mW ve en az 1 us ve de 5 kHz altında bir pals tekrarlama sıklığının (tek pals için) bir sonikasyon süre içinde büyük bir hacmi boyunca dağıtılır.

Olarak (T) M modunda , hacim yerine, bir doku hattı yaklaşık 1 kHz şeklinde bir atım tekrarlama oranı ile iletilir.

Darbe Doppler yöntemi de statik şekilde gerçekleştirilir, ancak en fazla 30 kHz, atım tekrarlanma frekansı artık göz ardı edilebilir çok daha yüksektir ve aşırı ısınma olduğunu. Bu nedenle darbe dizisi ve iletim ses basıncı uygun oranda seçilmeli ve inceleme süresi mümkün olduğunca kısa olmalıdır.

İle sürekli dalga Doppler yöntemi , yaklaşık 10-100 mW güç sürekli küçük bir hacimdeki uygulanır. Nabız Doppler'de olduğu gibi, inceleme süresi mümkün olduğunca kısa olmalıdır.

Genel

Klinikte kullanılan yoğunluklar veya parametrelerin dikkatli ayarlanması ve optimizasyonu (iletim gücü, nabız sırası, uygulama süresi) nedeniyle bir sağlık riski olası değildir. ABD Gıda ve İlaç Dairesi ( FDA ) tarafından yapılan bir araştırma aşağıdaki güvenlik aralığını göstermiştir: Uygulanan yoğunluk süreleri maruz kalma süresi 50 W · s / cm²'nin altında kaldığı sürece hasar oluşmaz , ancak bu keskin sınır. ${\ görüntü stili J}$${\ görüntü stili t}$${\ displaystyle J \ cdot t \ leq 50 \, {\ tfrac {\ matematik {Ws}} {\ matematik {cm} ^ {2}}}}$

Ultrasonik cihazlar için uluslararası bir güvenlik standardı (IEC 60601-2-37) vardır ve bu standart herhangi bir sınır değer belirtmez ve aşağıdaki kriterlerden birinin karşılanması koşuluyla yalnızca bir cihazın belirli akustik parametrelerinin açıklanmasını gerektirir: negatif 1 MPa'nın üzerinde ses basıncı, maksimum uzamsal, zamansal 100 mW/cm² üzerinde ortalama yoğunluk, 20 mW/cm² üzerinde ses dönüştürücü alanına dayalı yoğunluk. Üretici bir risk yönetim sistemi oluşturmalıdır. Üretici, cihazı için güvenlikle ilgili parametreler (mekanik indeks MI ve termal indeks TI) için bir sınır belirlemeli ve bunu uygulamaya göre gerekçelendirmelidir.

Buna ek olarak, FDA, bazı şüpheli tüccarlar ve doktorlar tarafından önerildiği gibi, herhangi bir tıbbi endikasyon (gerekçe) olmadan "hatıra" olarak resim veya video oluşturmak için gereksiz doğum öncesi muayenelere karşı uyarır . Halihazırda kullanılan teşhis araçlarına maruz kalmanın neden olduğu biyolojik etkilerin güvenilir bir göstergesi olmamasına rağmen, bu tür etkilerin gelecekte fark edilmesi olasıdır.

Fiziksel temeller

Tıbbi teşhiste bir görüntüleme yöntemi olarak sonografi, ses dalgalarının farklı ortamlarda farklı hızlarda yayılmasına dayanır . Farklı dalga empedansına sahip arayüzlerde kısmen yansıtılırlar, başka bir kısım daha fazla yayılır - genellikle değişen bir yönle. Konuları basitleştirmek için, örneğin, bir kişinin muayenesi, insan dokularındaki ve sudaki önemli maddeye bağlı parametrelerin aniden değiştiği bir sıvının muayenesi ile tanımlanabilir (bkz. Tablo 1). Dalga empedansındaki fark arttıkça yansıyan kısım da artar. Düşük kesme viskozitesi nedeniyle, yumuşak malzemelerde sadece polarize olmayan boyuna dalgalar yayılabilir.

Tablo 1: Malzeme boyutları (yaklaşık değerler)

orta	ses hızı ${\ görüntü stili c}$	dalga empedansı ${\ görüntü stili Z}$	yoğunluk ${\ görüntü stili \ rho}$
hava	0340 m / s	410 kg / m³	1,2 kg / m³
Yağ / su / beyin / kaslar	1500 m/s	1.5 x 10 6 kg / m	1000 kg / m³
Kemik (kompakt)	3600 m / s	6 x 10 6 kg / m³	1700 kg / m³

Tanısal bir sonografik muayene için ses parametreleri için aşağıdaki değerler olağandır:

• Ultrasonik frekans :${\ displaystyle f = 1 \ ldots 40 \, \ matematik {MHz}}$
• ortalama ses şiddeti :${\ displaystyle J = 100 \, {\ tfrac {\ matematik {mW}} {\ matematik {cm} ^ {2}}}}$
• orta basınç değişikliği (atmosferik basınca göre) .${\ displaystyle \ Delta p <0 {,} 6 \ cdot 10 ^ {5} \, \ matematik {Pa}}$

Ses olayları

Dalga optiğinde olduğu gibi, sesin yayılmasına yansıma , kırılma , kırınım , saçılma ve soğurma fenomenleri eşlik eder. Yansıyan ve saçılan ses dalgaları, ultrason probu tarafından yankı olarak kaydedilir ve bunların güçleri ve geçiş sürelerini değerlendirerek, ışınlanan nesneyi haritalamak mümkündür.

yansıma

İçin yansıma farklı empedans arasındaki alanlarda pürüzsüz arayüz sesin dik sıklığı altında , yansıma faktörü (olay ses genliği yansıtılan yani oranı) olan hesaplanan göre: ${\ görüntü stili Z}$ ${\ görüntü stili R}$

${\ displaystyle R _ {\ matematik {Ampl}} = {\ frac {Z_ {2} -Z_ {1}} {Z_ {2} + Z_ {1}}}}$

Aşağıdakiler, ses yoğunluklarının oranı için geçerlidir:

${\ displaystyle R _ {\ matematik {Int}} = \ sol ({\ frac {Z_ {2} -Z_ {1}} {Z_ {2} + Z_ {1}}} \ sağ) ^ {2}}$

Empedans farkı ne kadar büyük olursa, yansıma o kadar güçlü olur. Optik ile karşılaştırıldığında , empedans, kırılma indisine benzer şekilde davranır . Ses üreten sondadan muayene konusuna geçiş sırasında yansıma nedeniyle mümkün olduğunca az yoğunluğu kaybetmek için , sondanın ve gövdenin empedansları küçük olmalıdır . Hava, sesin vücuda zayıf bağlanmasına yol açar (bkz. Tablo 1: değerler sonucu ), bu nedenle geçiş ortamı olarak su bazlı bir jel kullanılır. Aynı nedenle, akciğerler ve mide-bağırsak sistemi gibi hava dolu organlara veya kemiklerle çevrili alanlara ultrason muayeneleri için erişim zor veya imkansızdır: Vücuda dışarıdan getirilen ses dalgaları, bu organların arayüzlerinde yansıtılır. ${\ görüntü stili R}$${\ displaystyle R \ yaklaşık 99 {,} 9 \, \%}$

saçılma

Ultrason ışınına dik olarak düzenlenmeyen kaba arayüzler durumunda, bir dağınık radyasyon konisi geri saçıldığından yine de bir eko kaydedilebilir. Homojen olmayanların saçılması, doku tiplerinin ayırt edilebildiği arayüzler arasındaki alanlardan bir doku yapısının karakteristik sinyallerini üretir. Saçılmanın gücü, saçılma merkezinin çapına bağlı olarak değişir . "Geometrik" alanda (için , ile : ses dalga boyu) saçılma güçlüdür, örn. B. gemilerde. B modu görüntülerde daha hafiftirler. Karaciğerde olduğu gibi “stokastik” alanda ( ) dağılım orta düzeydedir ve toplam absorpsiyonun yaklaşık %20'sini oluşturur. “Rayleigh aralığında” ( ) dağılım zayıftır, örneğin kanda. ${\ görüntü stili a}$${\ displaystyle a \ gg \ lambda}$${\ görüntü stili \ lambda}$${\ displaystyle a \ yaklaşık \ lambda}$${\ displaystyle a \ ll \ lambda}$

emilim

Ses alanları, saçılma, iç sürtünme , izentropik olmayan sıkıştırma ve ses taşıyan ortamın iç serbestlik derecelerinin (moleküler dönme, salınım) uyarılması nedeniyle emilir. Enerji ısıya dönüştürülür. Zayıflama , dönüştürücüden uzaklaştıkça üstel olarak meydana gelir : . Absorpsiyon katsayısı dokuya ve büyük ölçüde frekansa bağlıdır. Yaklaşık olarak frekansla orantılı olduğundan, dB / (cm · MHz) cinsinden belirli bir zayıflama belirtilebilir. Yumuşak doku için 1 dB / (cm · MHz)'dir. Ses frekansı arttıkça menzil azalır. Bu nedenle, belirli bir nesneyi teknik olarak olası amplifikasyonla inceleyebilmek için gerekli penetrasyon derinliğine uyarlanmış bir frekans (bkz. Tablo 2) seçilmelidir. Çözünürlük daha yüksek frekanslarda daha iyi olduğundan, her zaman mümkün olan en yüksek frekans seçilir. Daha derinlerden gelen sinyallerin değerlendirme elektroniğinde daha fazla güçlendirilmesi gerekir, ancak bu teknik sınırlara aykırıdır. Bu nedenle aşağıdaki tablo, 100 dB'den 10 MHz'e kadar ve 50 dB'den 40 MHz'e kadar düşen bu teknik algılama limitlerine dayanmaktadır. ${\ görüntü stili x}$${\ görüntü stili J (x) = J (0) e ^ {- \ çok x}}$${\ görüntü stili \ mu}$

Tablo 2: İnceleme aralığının frekans bağımlılığı

Sıklık ${\ görüntü stili f}$	Maks. under- suchungstiefe ${\ görüntü stili x}$	Çalışma alanı
1 MHz	50 cm
2-3,5 MHz	25-15 cm	Fetüs, karaciğer, kalp, veterinerlik (büyük hayvanlar)
3.5 MHz	15 cm	Böbrek, veterinerlik (büyük köpekler)
5 MHz	10 santimetre	Beyin, veterinerlik (orta boy köpekler)
7,5 MHz	7 cm	Tiroid, meme bezi, yüzeysel damarlar, veterinerlik (küçük köpekler, kediler)
8-9 MHz	6 cm	Prostat ( endoskopik )
10 MHz	5 cm
11-12 MHz	4–3 cm	Pankreas (intraoperatif)
7.5-15 MHz	7-2 cm	Meme teşhisi
20 MHz	1,2 cm
21-24 MHz	1.1-0.9 cm	Göz, cilt
40 MHz	0,6 cm	Deri, damarlar

Ultrason üretimi ve tespiti

Ultrason üretimi ve geri dönen ekoların tespiti, çoğunlukla elektromekanik olarak, probun bir parçası olan ve piezoelektrik etkiye dayanan bir dönüştürücüde gerçekleşir : Piezoelektrik bir malzemede, mekanik deformasyon bir elektriksel polarizasyon, yüzeyde bir yük oluşturur ve böylece üretilen bir elektrik voltajıdır. Malzeme titreştiğinde, alternatif voltaj üretilir (ses titreşimlerinin kanıtı). Tersine, bu kristaller, elektriksel bir alternatif voltaj uygulandığında (ses titreşimlerinin oluşumu) mekanik olarak titreşir. Her şeyden önce baryum titanat, kurşun titanat, kurşun zirkonat ve kurşun metaniobat gibi seramikler kullanılmaktadır. Bunlar, yoğun ısıtma ve ardından bir elektrik voltajı uygulamasıyla soğutma yoluyla polarize edilir.

Dairesel bir ultrasonik dönüştürücünün ses alanı

Yakın alan uzunluğu N = 67 mm olan odaklanmamış 4 MHz ultrasonik dönüştürücünün ses alanı, ses basınçlarının genlikleri görüntülenir

Kırınım ile sınırlanan yayılan ses dalgalarının yayılımı ve yoğunluk dağılımı, Huygens'in dönüştürücü yüzeyindeki her noktanın küresel bir dalga yaydığı varsayımından iyi bir yaklaşımla elde edilebilir . Sonuç , dönüştürücüye olan mesafeye bağlı olarak alanlara ayrılabilir: ${\ görüntü stili z}$

Yakın mesafe, çok homojen olmayan bir yoğunluk dağılımı ile sonuçlanan güçlü girişim ile karakterize edilir. Uzak mesafede, sürekli genişleyen bir ışın oluşur. Odak aralığında (yakın ve uzak aralık arasında) yoğunluk demetlenir ve ışın eksenine dik olarak azalır. İle : dönüştürücü çapı,: ses dalga boyu, arasında yer alır. ${\ görüntü stili D}$${\ görüntü stili \ lambda}$

${\ displaystyle z = \ sol (1 \ ldots 2 \ sağ) \ cdot {\ frac {D ^ {2} - \ lambda ^ {2}} {4 \ lambda}},}$

burada ifade veya yaklaşıklığı, yakın alan uzunluğu olarak da adlandırılır. ${\ displaystyle N = (D ^ {2} - \ lambda ^ {2}) / (4 \ lambda)}$${\ displaystyle N \ yaklaşık D ^ {2} / (4 \ lambda)}$

Örnek, simülasyon hesaplamaları ile belirlenen  , c = 1500 m/s ses hızına sahip su için dönüştürücünün çapı 10 mm olan f = 4 MHz frekanslı odaklanmamış bir ultrasonik dönüştürücünün ses alanını göstermektedir . Ses basınçlarının genlikleri görüntülenir. Yakın alan uzunluğu N = 67 mm'dir. Yakın mesafedeki ses alanının güçlü çatlakları ve uzak mesafedeki ses basıncının kademeli olarak azalması fark edilir.

Odaklanmış bir ultrasonik dönüştürücünün ses alanı

Aynı ultrasonik dönüştürücünün (4 MHz, N = 67 mm) ses alanı, R  = 30 mm eğrilik yarıçapına sahip küresel olarak kavisli bir dönüştürücü yüzeyi . Ses basınçları görüntülenir.

Ultrason, akustik bir lens kullanılarak veya uygun şekilde tasarlanmış çok kanallı dönüştürücülerle - ayrı ayrı elemanların uygun bir zaman gecikmeli kontrolü ile dönüştürücü yüzeyinin eğriliği ile odaklanabilir. Temel olarak odak, tipik olarak alana yönelik olan yakın alan uzunluğu içindeki bir noktada gerçekleşir . Prensip olarak, yakın alan uzunluğundan daha uzaktaki yerlere odaklanmak mümkün değildir. ${\ displaystyle z = (0 {,} 2 \ ldots 0 {,} 8) \ cdot N}$

Örnek, önceki bölümde olduğu gibi simülasyon hesaplamaları ile belirlenen aynı ultrasonik dönüştürücünün ses alanını göstermektedir. Odak, dönüştürücü yüzeyinin eğriliği ile elde edilir (eğrilik yarıçapı R  = 30 mm). Ses basınçlarının genlikleri görüntülenir.

Çözme gücü

Uzamsal çözünürlük , bir ölçüm cihazının birbirine yakın nesneleri ayrı ayrı algılama yeteneğinin bir ölçüsüdür. Kiriş ekseni (eksenel) yönündeki çözünürlük ve eksene dik (yanal) çözünürlük arasında bir ayrım yapılır.

Yanal

N = 67 mm'de odaklanmış odaklanmamış ultrasonik dönüştürücünün (4 MHz, N = 67 mm) gönderme / alma alanı.

Yanal çözünürlük, ses yayılım yönüne dik olan dönüştürücünün önündeki odak alanı içindeki nokta benzeri bir nesneyi iterek ve konumun bir fonksiyonu olarak yankı sinyalinin genliğini çizerek ölçümle belirlenir (örn. ışın ekseni). Alınan sinyalin genliğinin, maksimumun her iki tarafında maksimuma kıyasla 6 dB azaldığı genişlik , yanal uzaysal çözünürlüğün bir ölçüsü olarak alınır. Aşağıdakiler , odak alanında yaklaşık olarak ( : dairesel bir dönüştürücünün çapı) geçerlidir . Odak aralığının dışında, dönüştürücüden uzaklaştıkça yanal çözünürlük azalır. ${\ görüntü stili d}$${\ görüntü stili d = D / 3}$${\ görüntü stili D}$

Matematiksel olarak, yanal çözünürlük, gönderme-alma alanının 6 dB sınırından, yani ilgili ölçüm düzenlemesi için hesaplanan ses basınçlarının karelerinden elde edilir. Ses basınçlarının karesi, ultrasonik dönüştürücünün yön etkisinin hem iletirken hem de alırken etkili olduğunu hesaba katar.

Örnek, yukarıda açıklanan ultrasonik dönüştürücünün bir x / y bölümünü (4 MHz, dönüştürücü çapı 10 mm, yakın alan uzunluğu N = 67 mm) z = 67 mm'de odakta gösterir. 6 dB sınırı sarı renktedir ve yaklaşık 2,8 mm genişliğe sahiptir.

eksenel

Ses yönünde arka arkaya uzanan iki doku katmanı, sınır yüzeylerinden iki ayırt edilebilir eko yayıldığında ayrı ayrı algılanabilir. Eksenel çözünürlüğü belirleyen ana faktörler şunlardır:

• ses frekansı ve
• uyarma sinyalinin süresi ve şekli

Basit yankı yöntemi kullanılırsa, artan frekansla çözme gücü iyileşir ve uyarma sinyalinin uzunluğu ile bozulur. Tipik olarak, geniş bantlı ultrasonik dönüştürücüler kullanılır ve kısa bir dikdörtgen darbe ile uyarılır. Uyarma sinyalinin uzunluğu ve şekli genellikle değişken değildir ve bir doku katmanından elde edilen yankı sinyalleri, kademeli olarak yükselen ve düşen bir zarf ile yaklaşık 2 veya 3 salınımlara sahiptir . Alınan sinyaller ancak zaman içinde çakışmadıkları takdirde ayırt edilebilirler. Darbe-yankı yönteminde (orada ve arkada) çift ses yolu nedeniyle, 3 salınım uzunluğunda bir iletim sinyali, 1.5 ultrasonik dalga boyundaki katmanlar arasında minimum bir mesafe gerektirir. 5 MHz frekanslı bir sinyal durumunda, örneğin, yaklaşık 0,45 mm'lik bir dalga boyu ve dolayısıyla eksenel çözünürlük elde edilir . ${\ displaystyle \ lambda = 0 {,} 3 \, \ matematik {mm}}$

Özel olarak kodlanmış geniş bant uyarı sinyalleri kullanıldığında, uyarı sinyalinin süresi tek belirleyici faktör değildir, çünkü yankı sinyalleri büyük ölçüde kısaltılabilir ve böylece uygun matematiksel yöntemler kullanılarak ayrılabilir. Korelasyon fonksiyonu iletilen ve alınan sinyallerin değerlendirilmesi ile darbe sıkıştırma yöntemi , örneğin, ile birlikte daraltma sinyallerini . Bu şekilde, daha uzun sinyal süresine rağmen, basit yankı yöntemine göre önemli ölçüde daha iyi sinyal çözünürlüğü ve gürültüden arındırma elde edilir. Şu anda esas olarak araştırmalarda kullanılmaktadır.

Normal değerler

İletim frekansına bağlı olarak elde edilebilecek tipik uzaysal çözünürlükler şunlardır:

ultrason pazarı

Ultrason cihazlarının fiyatı, ekipmana (örn. sonda sayısı ve ek yazılım) ve kaliteye bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Boyut, akıllı telefon boyutundan dizüstü bilgisayar formatına ve boyuttan 200 kg ağırlığındaki, tekerlekli bir PC'ye sahip dar bir masaya benzeyen sistemlere kadar değişir . Fetüslerin kalp atışlarını dinlemek için basit Doppler cihazları da piyasada.

2004 yılında “ultrasonda” toplam satış hacmi dünya çapında yaklaşık dört milyar dolardı ve her yıl yaklaşık yüzde üç ila dört oranında büyüyor. En önemli tedarikçiler yüzde 20'lik pazar payına sahip GE, Philips, Siemens ve Toshiba'dır. 3D ve 4D ekranlı segmentler en çok büyüyor. Ayrıca, el cihazları pazarı hızla büyüyor; Burada Sonosite pazar lideridir. Kardiyoloji ve radyoloji bölümlerine, obstetrikte olduğu kadar çok sayıda sistem yerleştirilmiştir.

Eğitim

Sonografi alanındaki eğitim, kısmen tıbbi çalışmalar sırasında Almanca konuşulan bölgede gerçekleşmektedir. Bununla birlikte, eğitimin çoğu, ilgili uzmanlık eğitimi sırasında gerçekleşir. Sonografide çeşitli alt uzmanlıklar vardır: B. Kardiyolog olmak için ilgili uzmanlık eğitimi sırasında öğrenilen ekokardiyografi.

Bunun aksine, diğer sağlık sistemlerinde örneğin sonografi uzmanı olmayı (ABD) hedefleyen özel eğitim programları veya eğitim kursları vardır.

simülasyon

Tıp fakültesi veya uzmanlık eğitimi sırasında, hem hastaların hem de deneyimli ultrason teşhis uzmanlarının aynı anda hazır bulunması zor olabilir. Buna göre, simülasyonlar ve simülatörler için bir pazar gelişmiştir.

hayaletler

Hayaletler, bir ultrason makinesinde insan vücuduna benzer şekilde davranan kopyalardır. Fantomlar gerçekçi görüntüler göstermelidir.

Simülatörler

Ultrasonik simülatörler, diğer şeylerin yanı sıra, ultrason muayenesini simüle etmek için bir dönüştürücüyü temsil etmesi gereken cihazlardır. Görüntüler genellikle bir bilgisayar oyununa benzer şekilde yapay olarak oluşturulur.

Ultrasonik simülatör uygulamaları

Ultrason simülatör uygulamaları yakın zamanda kullanıma sunuldu, yani akıllı telefonlar için uygulamalar . Birçok hastalık vakasının yerel olarak sunulamaması ve uygulanamaması avantajını sunarlar. Oluşturulan görüntüler bazı üreticilerden orijinaldir, böylece daha yüksek derecede gerçekçilik mümkündür. Kontrol bir tablette veya akıllı telefonda gerçekleşir. Akıllı telefon, tableti kontrol etmek için sanal bir dönüştürücü oluşturabilir.

İlk gerçekçi ultrason simülatörü uygulaması 2018 yılında Scanbooster şirketi tarafından geliştirildi.

Ayrıca bakınız

• Özel Teknikler: İntravasküler Ultrason · Endobronşiyal Ultrason
• Uygulama alanları: doğum öncesi tanı · ekokardiyografi · ince ultrason · endosonografi · meme ultrasonu
• Benzer prosedürler: elastografi · optik koherens tomografisi · nötron tomografisi · lazer tarama

Edebiyat

• Cornelius Borck: Ultrason Teşhisi. İçinde: Werner E. Gerabek , Bernhard D. Haage, Gundolf Keil , Wolfgang Wegner (ed.): Enzyklopädie Medizingeschichte. De Gruyter, Berlin / New York 2005, ISBN 3-11-015714-4 , sayfa 1428 f.
• Christoph F. Dietrich (Ed.): Ultrason kursu. Temel, ileri ve final kurslarının organla ilgili sunumu. KBV, DEGUM, ÖGUM ve SGUM yönergelerine göre. 6., tamamen gözden geçirilmiş ve genişletilmiş baskı. Deutscher Ärzteverlag, Köln 2012, ISBN 978-3-7691-0615-2 .
• Olaf Dössel : Tıpta görüntüleme prosedürleri. Teknolojiden tıbbi uygulamaya . 1. baskı. Springer, Berlin ve ark. 2000, ISBN 3-540-66014-3 .
• H. Fendel (Ed.): Praenatale Dopplerdiagnostik. Yüksek riskli gebeliklerde uterofetoplasental vasküler arzın Doppler sonografisi ve morfolojisi . Steinkopff , Darmstadt 1992, ISBN 3-7985-0919-0 .
• T. Grau (Ed.): Anestezi ve yoğun bakım tıbbında ultrason. Ultrason Teşhis Ders Kitabı . Deutscher Ärzte-Verlag, Köln 2007, ISBN 978-3-7691-1200-9 .
• Heinz Morneburg (ed.): Tıbbi teşhis için görüntüleme sistemleri. X-ray teşhis ve anjiyografi, bilgisayarlı tomografi, nükleer tıp, manyetik rezonans tomografi, sonografi, entegre bilgi sistemleri . 3. büyük ölçüde gözden geçirilmiş ve genişletilmiş baskı. Publicis MCD Verlag, Erlangen 1995, ISBN 3-89578-002-2 .
• Carl-Detlev Reimers, Hartmut Gaulrapp, Henrich Kele (ed.): Kasların, tendonların ve sinirlerin sonografisi. İnceleme tekniği ve bulguların yorumlanması . Gözden geçirilmiş ve genişletilmiş 2. baskı. Deutscher Ärzte-Verlag, Köln 2004, ISBN 3-7691-1188-5 .
• Günter Schmidt (Ed.): Ultrason ders kitabı. DEGUM ve KBV yönergelerine göre . 4. tamamen gözden geçirilmiş ve genişletilmiş baskı. Thieme Verlag, Stuttgart ve ark. 2004, ISBN 3-13-119104-X .
• Günter Schmidt (Ed.): Sonografik ayırıcı tanı. 2500'den fazla bulgu örneğiyle sistematik görüntü analizi için atlas öğretimi . Thieme Verlag, Stuttgart ve ark. 2002, ISBN 3-13-126141-2 .
• Bernhard Widder, Michael Görtler: Beyni besleyen damarların Doppler ve dupleks sonografisi . 6. genişletilmiş ve tamamen gözden geçirilmiş baskı. Springer, Berlin ve ark. 2004, ISBN 3-540-02236-8 .
• Klaus Vetter : Hamilelikte Doppler sonografi. Weinheim ve diğerleri, Basel ve diğerleri 1991, ISBN 3-527-15472-8 .

İnternet linkleri

• Albertinen Hastanesi Hamburg'un dahili ultrason atlası
• Mannheim-Ludwigshafen Ultrason Kolokyumu: Ultrason web sitelerine ve vaka koleksiyonlarına bağlantılar, kapsamlı vaka koleksiyonu
• Alman Tıpta Ultrason Derneği (DEGUM)
• Genel bakış ve modern gelişmeler (İngilizce)

Bireysel kanıt

1. ^ Steiner, Schneider: Doğum ve jinekolojide Doppler sonografi . 3. Baskı. ISBN 3-642-20938-6 , sayfa 72 f.
2. ↑ R. Kubale ve ark.: Renk kodlu dupleks sonografi: disiplinler arası vasküler ultrason. 2002, ISBN 3-13-128651-2 .
3. ^ David H. Evans, W. Norman McDicken: Doppler Ultrason - Fizik, Enstrümantal ve Klinik Uygulamalar. 2. baskı, Wiley, 2000, ISBN 978-0-471-97001-9 .
4. ↑ George R. Sutherland, Liv Hatle, Piet Claus, Jan D'Hooge, Bart H. Bijnens: Doppler Miyokardiyal Görüntüleme: Bir Ders Kitabı . BSWK bvba, 2006, ISBN 90-810592-1-1 . 
5. ↑ uniklinik-duesseldorf.de (PDF) s. 17.
6. ↑ uniklinik-duesseldorf.de (PDF) s. 18.
7. ↑ Elfgard Kühnicke: Katmanlı katı cisim sistemlerinde elastik dalgalar - integral dönüşüm yöntemleri yardımıyla modelleme - ultrasonik uygulamalar için simülasyon hesaplamaları . TİMUG e. V., ISBN 3-934244-01-7 .
8. ↑ J. Krautkrämer, H. Krautkrämer: Ultrason ile malzeme testi. Springer, Berlin, ISBN 978-3-540-15754-0 .
9. ↑ T. Misaridis, JA Jensen: Tıbbi ultrasonda modüle edilmiş uyarma sinyallerinin kullanımı . (Bölüm I-III). In: Ultrason, Ferroelektriklerin ve Frekans Kontrolü IEEE İşlemleri 2005, ( ieee-uffc.org ( Memento ait 3 Temmuz 2010 Internet Archive ; PDF))
10. ↑ PR sıçraması. 27 Ekim 2006; 28 Ocak 2009'da alındı
11. ^ Frost & Sullivan Araştırma Hizmetleri. 26 Ekim 2004; 28 Ocak 2009'da alındı
12. ↑ Sonografi semineri ve staj | Ulm Üniversite Hastanesi. 26 Kasım 2019'da alındı . 
13. ↑ (Zorunluluk) seyir defteri Dahili tıp ve kardiyoloji uzmanları için ileri eğitime ilişkin (örnek) ileri eğitim düzenlemelerine (MWBO) uygun olarak ileri eğitimin dokümantasyonu. (PDF) Alman Tabipler Birliği, 18 Şubat 2011, erişim tarihi 26 Kasım 2019 . 
14. ↑ Öğrenci Kaynakları: ARDMS Ön Koşulları ve Başvuru Kılavuzları. 26 Kasım 2019'da alındı . 
15. ↑ Fetüs Ultrason Muayenesi Fantomu "SPACEFAN-ST" | Ürünler: Ultrason / Radyoloji Sınavı Eğitimi için Görüntüleme Fantomları | Kyotokagaku Co., Ltd. 7 Aralık 2019'da alındı . 
16. ↑ Transabdominal Ultrason Simülatörü. İçinde: ScanTrainer - TA Becerileri Eğitimi. Erişim tarihi: 7 Aralık 2019 (Amerikan İngilizcesi). 
17. ↑ Müfredat Tabanlı Ultrason Becerileri Eğitim Simülatörü. İçinde: ScanTrainer. Erişim tarihi: 7 Aralık 2019 (Amerikan İngilizcesi). 
18. ↑ Dünyanın ilk gerçekçi Ultrason Simülatörü Uygulaması olan Scanbooster'a hoş geldiniz. Erişim tarihi: 7 Aralık 2019 (BK İngilizcesi). 
19. ↑ Scanbooster PRO Ultrason Simülatörü Uygulaması - Gerçekçi Sonografi. Erişim tarihi: 7 Aralık 2019 (BK İngilizcesi). 
20. ↑ Dünyanın ilk gerçekçi Ultrason Simülatörü Uygulaması olan Scanbooster'a hoş geldiniz. Erişim tarihi: 7 Aralık 2019 (BK İngilizcesi).