FIZICA ULTRASUNETELOR

7/30/2019 FIZICA ULTRASUNETELOR

1/33


2/33

Principii de baz

Utilizarea ultrasunetelor in medicina se bazeaz pe

interpretarea ecourilor generate cnd undele depuls emise de un transductor se reflecta de

deferite structuri interne

Ecourile sunt transformate n pixeli care ulterior

formeaz imaginile


3/33

SuneteleSunetele = o= o succesiunesuccesiune dede undeunde..

-- limitalimita auzuluiauzului umanuman ((domeniuldomeniul acusticacustic)) -- frecventefrecvente dede 2020

HzHz--20 kHz.20 kHz.-- subsub 20 Hz20 Hz -- infrasuneteinfrasunete ((acesteaacestea dacadaca suntsunt perceputepercepute, mai, mai

degrabadegraba suntsunt simtitesimtite decatdecat auziteauzite).).

ElementeElemente dede fizicafizica acusticaacustica

-- pes e zpes e z -- u rasune eu rasune e sunsun percepu epercepu e numanuma acaaca

suntsunt suficientsuficient de intensede intense pentrupentru aa produceproduce calduracaldura).).

InIn practicapractica medicalamedicala suntsunt folositefolosite US cuUS cu frecventefrecvente dede

11--1515 MHz (1000MHz (1000 1500 kHz).1500 kHz).


4/33

UndaUnda este o forma de transport aeste o forma de transport a energieienergiei..

SuneteleSunetele ((ultrasuneteleultrasunetele)) suntsunt undeunde dede tiptip mecanicmecanic,,

InIn ecografieecografie,, mediulmediul prinprin carecare trectrec undeleundele, (, (tesutultesutul))

..

US siUS si altealte undeunde mecanicemecanice potpot existaexista numainumai intrintr--unun

mediumediu fizicfizic deoarecedeoarece suportulsuportul lorlor esteeste reprezentatreprezentat

dede interactiunileinteractiunile fizicefizice dintredintre particuleleparticulele cece formezaformeza

mediulmediul..


5/33

AstfelAstfel, US, US suntsunt fundamentalfundamental diferitediferite dede undeleundele

electromagneticeelectromagnetice care pot transportacare pot transporta energiaenergia

inclusivinclusiv prinprin vidvid,, suportulsuportul lorlor fiindfiind reprezentatreprezentat dedecampuricampuri electriceelectrice sisi magneticemagnetice, care se, care se genereazagenereaza

si sesi se intretinintretin reci rocreci roc..

CaCa urmareurmare, se, se poatepoate consideraconsidera caca undaunda US esteUS este oo

perturbareperturbare inin timptimp sisi spatiuspatiu aa particulelorparticulelor dindin

mediumediu, care, care areare caracterulcaracterul uneiunei oscilatiioscilatii cicliceciclice cucuamplitudineamplitudine constantaconstanta


6/33

LungimeaLungimea dede undaunda (()) == distantadistanta dintredintre 22particuleparticule dindin mediumediu undeunde amplitudineaamplitudinea esteeste

identicaidentica..

CaracteristicileCaracteristicile undelorundelor

PerioadaPerioada undeiundei (()) == timpultimpul necesarnecesar pentrupentru

caca undaunda sa sesa se deplasezedeplaseze pepe distantadistanta ..

FrecventaFrecventa (()) == numarulnumarul dede cicluricicluri completecomplete // unitateaunitatea dede timptimp (1 s)(1 s)

AmplitudAmplitudinineeaa ((sausau presiunea) este nlimea maxim aprut depresiunea) este nlimea maxim aprut de--aa

lungul unui ciclulungul unui ciclu, r, repreeprezizintnt intensitintensitateaatea ((putereaputerea)) semnaluluisemnalului

emiemiss


7/33

US considerateUS considerate undeunde planeplane ((undaunda planaplana esteeste aceeaaceea

in carein care particuleleparticulele suferasufera aceleasiaceleasi modificarimodificari inin

oriceorice plan perpendicularplan perpendicular pepe directiadirectia undeiundei sisi ininoriceorice moment)moment)

Aspectul tipic al uneiunde ultrasonice


8/33

ImpedantaImpedanta == raportulraportul dintredintre presiuneapresiunea asupraasupra particuleiparticulei sisi

vitezaviteza sa desa de deplasaredeplasare ((rezistena mediului la propagarearezistena mediului la propagarea

sunetuluisunetului ).).

-- determinadetermina volumulvolumul de USde US reflectatreflectat lala interfatainterfata dintredintre

ConstanteleConstantele mediuluimediului

22 mediimedii..

MediiMedii bbununee conductoconductoaarree::

structurilestructurile pline cu lichid,pline cu lichid,

esuturileesuturile moi, muchii, ficat, splinmoi, muchii, ficat, splin

SlabSlab conducconductoaretoare: a: aeer,r, plmnplmn


9/33

CandCand undaunda intalnesteintalneste suprafetesuprafete dede dispersiedispersie dede dimensiunidimensiuni

micimici sausau suprafetesuprafete rugoaserugoase (de(de dimensiunidimensiuni dede catevacateva oriori

lungimealungimea dede undaunda sausau chiarchiar maimai putinputin),), procesulprocesul dede reflexiereflexie

esteeste inlocuitinlocuit de unde un procesproces dede difractiedifractie ((dispersaredispersare aa

energieienergiei).).

--energiaenergia sese dispersezadisperseza cucu amplitudineamplitudine egalaegala inin oriceorice

directiedirectie ((aspectulaspectul undeiundei dispersatedispersate esteeste sfericsferic))

DacaDaca exista maiexista mai multemulte suprafetesuprafete dede dispersiedispersie dede acestacest

tip ( de ex.tip ( de ex. celulecelule),), ceeaceea cece obtinemobtinem este oeste o undaunda dede dispersiedispersie

((dede intoarecereintoarecere))

-- unghiulunghiul dede reflexiereflexie == unghiulunghiul de incidenta.de incidenta.


10/33

DispersiaDispersia::

A:dispersia inA:dispersia in cazulcazul unuiunui

scatterscatter micmic sisi izolatizolat;;

B:dispersia inB:dispersia in cazulcazul unuiunui

ansambluansamblu dede scatteriscatteri;;

C:C: dispersiadispersia pepe oo

suprafatasuprafata dede dispersiedispersie;;

unghiulunghiul principal deprincipal dedispersiedispersie esteeste acelasiacelasi caca

inin cazulcazul modeluluimodelului undeiundei

planeplane


11/33


12/33

InIn diagnosticuldiagnosticul US,US, ultrasuneteleultrasunetele suntsunt atatatat generate catgenerate cat sisi

detectatedetectate orinorin intermediulintermediul efectuluiefectului piezolelctricpiezolelctric..

MaterialeleMaterialele piezoelectricepiezoelectrice auau capacitateacapacitatea de ade a converticonverti energiaenergia

EfectulEfectul piezoelectricpiezoelectric

electricaelectrica inin energieenergie mecanicamecanica sisi inversinvers ((abilitabilitatea de a emite unde cndatea de a emite unde cndse aplicse aplic asupraasupra lorlor o diferen deo diferen de potenialpotenial, respectiv de a transforma, respectiv de a transforma

undele mecanice pe care le receptioneaza in diferenta de potentialundele mecanice pe care le receptioneaza in diferenta de potential))..

Astfel, energia electrica se transforma in ultrasunete si US sunt

convertite in semnale electrice.


13/33

ExistaExista materialelematerialele piezolelectricepiezolelectrice naturalenaturale (ex(ex cristalulcristalul dede cuartcuart)) --

incarcaturaincarcatura electricaelectrica esteeste dispusadispusa asimetricasimetric lala nivelulnivelul structuriistructuriicristalinecristaline,, astfelastfel incatincat lala aplicareaaplicarea tensiunitensiuni electriceelectrice sese produceproduce oo

modificaremodificare inin proprietatileproprietatile fizicefizice aleale cristaluluicristalului..

InIn stadiulstadiul nemodificatnemodificat,, centrulcentrul dede simetriesimetrie alal sarciniisarcinii pozitivepozitive esteesteacelsiacelsi cucu alal sarciniisarcinii negativenegative,, astfelastfel incatincat nu existanu exista nicinici oo

modificaremodificare aa incarcariiincarcarii electriceelectrice dede--aa lungullungul cristaluluicristalului..

LaLa aplicareaaplicarea uneiunei presiunipresiuni,,

((exercitataexercitata de ex. de ode ex. de o undaunda US)US)

oo diferentadiferenta dede incarcareincarcare

electricaelectrica masurabilamasurabila lalasuprafatasuprafata opusaopusa aa cristaluluicristalului,,

directdirect proportionalaproportionala cucu

presiuneapresiunea pepe care acare a exercitatexercitat--oo

undaunda US.US.


14/33

ActualmenteActualmente inin stucturastuctura ecografelorecografelor sese folosescfolosesc

asaasa--ziselezisele materialemateriale feroelectriceferoelectrice,, cucu oo inaltainalta

sens a esens a e,, cucu care secare se poa epoa e ucraucra aa vo a evo a e re usere use ss

care in plus pot ficare in plus pot fi prelucrateprelucrate astfelastfel incatincat sasa aibaaiba oo

suprafatasuprafata curbacurba si osi o dimensiunedimensiune foartefoarte mica.mica.


15/33


16/33

B modeB mode (brightness) in(brightness) in carecare amplitudamplitudineineaa

ecourilorecourilor receptatereceptate esteeste corelatcorelat cucu imagineaimaginea

structurilorstructurilor evaluateevaluate este metodeste metodaa cu care secu care se incepeincepe

oo examinareexaminare dede rutinarutina

o uo u m care escr e m carea n mp cam care escr e m carea n mp ca

o und liniaro und liniar -- utilizatutilizat maimai alesales n aplicaii cardiacen aplicaii cardiace

ModulModul DD (Doppler)(Doppler) interpreteaz micareainterpreteaz micarea

bazndubazndu--se pe modificrile de velocitate i frecvense pe modificrile de velocitate i frecven

ale semnaluluiale semnalului


17/33

TransducTransductotorrii

Termenul se refer la instrumentele deTermenul se refer la instrumentele de

examinareexaminare

ExtremitateaExtremitatea probei conine multiple cristaleprobei conine multiple cristale

piezoelectricepiezoelectrice fixatefixate ntrntr--un tiparun tipar, c, capabilapabilee ss

transmittransmit undeunde i s primeasci s primeasc ecourileecourile

returnatereturnate dede esuturiesuturi,, bazndubazndu--sese pepe efectulefectul

piezoelectricpiezoelectric


18/33

TipuriTipuri dedetransductoritransductori

Transductorul convexTransductorul convex utilizat pentru cele mai multeutilizat pentru cele mai multe

aplicaii generaleaplicaii generale

Extremitate mareExtremitate mare

Funcionare bun ntreFuncionare bun ntre 33 -- 5 MHz5 MHz Imagini sub form de sectorImagini sub form de sector

Transductor liniarTransductor liniar utilizat pentru structuri superficialeutilizat pentru structuri superficiale

carecare necesit rezoluie naltnecesit rezoluie nalt dede examinareexaminare 66 -- 10 MHz10 MHz

Cristale aezate liniar, produc unde paraleleCristale aezate liniar, produc unde paralele

Imagine sub form rectangularImagine sub form rectangular


19/33

TipuriTipuri dede

transductoritransductori

Transductor sectorialTransductor sectorial (sector probes)(sector probes) utilizat pentruutilizat pentru

aplicaii generale, n special cardiaceaplicaii generale, n special cardiace

.. --

Extremitate platExtremitate plat

Cristale dispuse liniar i emise cu baleiaj programat nCristale dispuse liniar i emise cu baleiaj programat n

timp/ ritmictimp/ ritmic -- ceea ce produce imagini sectorialeceea ce produce imagini sectoriale

Transductori intracavitariTransductori intracavitari

Pentru evaluarea transvaginala, transrectala,Pentru evaluarea transvaginala, transrectala,

transesofagiana, etctransesofagiana, etc


20/33


21/33

FiindFiind o forma deo forma de energieenergie, US au, US aucapacitateacapacitatea de ade a actionaactiona asupraasupra

tesuturilortesuturilor efecteefecte biologicebiologice..

inin medicinamedicina US auUS au aplicabilitateaplicabilitate atatatat

inin scopscop diagnostic, catdiagnostic, cat sisi terapeuticterapeutic

PentruPentru diagnosticdiagnostic nu senu se urmaresteurmareste

obtinereaobtinerea unuiunui efectefect biologicbiologic


22/33

-- prinprin mecanismulmecanismul dede absorbtieabsorbtie aa USUS transfer detransfer de

energieenergie crestereacresterea temperaturiitemperaturii cucu posibilitateaposibilitatea

denaturarariidenaturararii proteinelorproteinelor

CrestereaCresterea temperaturiitemperaturii

-- atenuareaatenuarea US inUS in tesuturitesuturi proportionalaproportionala cucu frecventafrecventa-- crestereacresterea temperatiriitemperatirii localelocale depindedepinde de:de:

--intensitateaintensitatea USUS

--coeficientulcoeficientul dede absorbtieabsorbtie

--capacitateacapacitatea dede conductibilitateconductibilitate aa calduriicaldurii

lala distantadistanta


23/33

DatoritaDatorita intensitatii miciintensitatii mici a energiei folositea energiei folositepentru examinarea ecografica,pentru examinarea ecografica, efectul deefectul de

crestere a tem eraturii este ne li abilcrestere a tem eraturii este ne li abil,,

chiarchiar inin cazulcazul examinariiexaminarii DopplerDoppler


24/33

-- formareaformarea,, crestereacresterea sisi miscareamiscarea bulelorbulelor dede gazgaz

intrintr--unun mediumediu..

CavitatiaCavitatia stabilastabila

Efectul de cavitatie

av a aav a a ranz or eranz or e

-- AIUMAIUM (Am Inst of Ultrasound in Medicine)(Am Inst of Ultrasound in Medicine)

fenomenulfenomenul acusticacustic dede cavitatiecavitatie apareapare lala pulsuripulsuri

scurtescurte sisi poatepoate produceproduce leziunileziuni sisi efecteefecte biologicebiologice..--pulsuripulsuri cucu varfurivarfuri aleale presiuniipresiunii > 10> 10 KpaKpa

(3300W/cm2)(3300W/cm2)


25/33

DatoritaDatorita intensitatii miciintensitatii mici a energieia energiei

folosite pentru examinarea ecografica,folosite pentru examinarea ecografica,

efectul de cavitatie este neglijabilefectul de cavitatie este neglijabil,, chiarchiar inincazulcazul examinariiexaminarii DopplerDoppler

Prudenta totusi in cazul examinarilorPrudenta totusi in cazul examinarilor

fetale Doppler prelungite in lunile mici defetale Doppler prelungite in lunile mici de

sarcina.sarcina.


26/33


27/33

ConditiiConditii dede examinareexaminare

Bolnav a jeune ( pentru colecist si pancreas)

Initial bolnavul in decubit dorsal, apoi in decubit

lateral stg. (pt. mobilizarea eventualilor calculidin VB si evidentierea domului hepatic).

Loja splenica initial examinare in decubitdorsal si apoi in decubit lateral dr.


28/33

SectiuniSectiuni ecograficeecografice utilizateutilizate

sectiunisectiuni obliceoblice recurenterecurente subcostalesubcostale sectiunisectiuni longitudinalelongitudinale

sectiunisectiuni intercostaleintercostale dreptedrepte sisi stangistangi

sectiunisectiuni obliceoblice perpendiculareperpendiculare pepe rebordulrebordul

costal dr.costal dr.


29/33

EvidentiazaEvidentiaza structurastructura hepatica,hepatica, venelevenele

su rahe aticesu rahe atice abusareaabusarea lorlor in VCIin VCI

SectiuniSectiuni obliceoblice recurenterecurentesubcostalesubcostale dreptedrepte

bifurcatiabifurcatia portalaportala

Baleiere paralela cuBaleiere paralela cu

rebordul costalrebordul costal


30/33

SectiuniSectiuni longitudinalelongitudinale

Baleiere paralela cu coloana vertebrala Evidentierea vaselor mari

Examinarea sagitala a celor 2 lobi hepatici si a

colecistului Raportul LHS cu pancreasul si a LHD cu RD

Spatiul interhepatorenal

(pentru ascita in cantitate mica).

Evaluarea rinichilor


31/33

SectiuniSectiuni transversaletransversale

Baleiere perpendiculara pe coloanaBaleiere perpendiculara pe coloanavertebralavertebrala

VSHVSH dreaptadreapta

RamulRamul drdr al VPal VP

ColecistulColecistul (partial)(partial) AntrulAntrul,, pancreasulpancreasul

sisi axulaxul splenoportalsplenoportal


32/33

SectiuniSectiuni intercostaleintercostale

StructuraStructura hepatica (hepatica (omogenitateaomogenitatea hepaticahepaticainin cazulcazul ficatuluificatului micmic ciroticcirotic,, ascensionatascensionat

dede ascitaascita

Examinarea splineiExaminarea splinei

LaLa ceicei care nu potcare nu pot stasta inin apneeapnee

In decubit lateral dar si dorsalIn decubit lateral dar si dorsal Baleiere prin spatiile intercostaleBaleiere prin spatiile intercostale


33/33

VizualizareaVizualizarea hiluluihilului hepatichepatic

MasurareaMasurarea VPVP sisi a CBP ina CBP in hilhil

SectiuniSectiuni obliceoblice perpendiculareperpendicularepepe rebordulrebordul costalcostal drdr

VizualizareaVizualizarea colecistuluicolecistului

Documents

FIZICA ULTRASUNETELOR