(TIỂU LUẬN) báo cáo đề tài SIÊU âm và ỨNG DỤNG CHẨN đoán

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC Y DƯỢC HÀ NỘI BÁO CÁO ĐỀ TÀI SIÊU ÂM VÀ ỨNG DỤNG CHẨN ĐOÁN Giảng Viên: Đỗ Minh Hà Lớp: Răng-Hàm-Mặt CLC K65 Thành viên: Phạm Thành Nam Trần Thị Linh Nguyễn Thị Ngọc Ly Trần Thị Thanh Huyền Mở đầu Siêu âm ứng dụng chẩn đốn phần quan trọng hình ảnh y học, phương pháp thăm khám không chảy máu, không gây nguy hiểm cho bệnh nhân thầy thuốc, phương pháp ứng dụng nhiều sở y tế từ trung ương đến địa phương Trong báo cáo bọn em xin trình bày khái niệm nguyên lí hoạt động phương pháp khám siêu âm, đồng thời mở rộng ứng dụng thực tiễn ngành y học NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA SIÊU ÂM I Tính chất vật lí: 1.1 Khái niệm Siêu âm loại dao động học truyền môi trường vật chất định Năng lượng học tác động vào phân tử vật chất môi trường làm cho chúng dao động khỏi vị trí cân bằng, mặt khác tương tác mà phân tử bên cạnh chịu ảnh hưởng dao động theo, tạo thành song lan truyền hết lượng Chính vậy, siêu âm khơng truyền chân khơng sóng điện từ Siêu âm đặc trưng đại lượng vật lí như: tần số, biên độ, chu kì, bước sóng, Sau ta nói thêm số đại lượng quan trọng sau: -Tốc độ siêu âm (C): Thường lấy đơn vị m/s, tốc độ siêu âm không phụ thuộc vào công suất máy phát mà phụ thuộc vào chất môi trường truyền âm Những mơi trường có mật độ phân tử cao, tính đàn hồi lớn siêu âm truyền với tốc độ cao ngược lại với môi trường có mật độ thấp Trong siêu âm chẩn đốn người ta thường lấy giá trị trung bình tốc độ siêu âm thể 1540m/s Giữa tốc độ truyền âm, bước sóng tần số có mối liên hệ qua phương trình sau: C = λ f -Năng lượng siêu âm (p): biểu thị mức lượng mà chùm tia siêu âm truyền vào thể, giá trị phụ thuộc vào nguồn phát Trong siêu âm chẩn đoán máy thường phát mức lượng khoảng 1mw đến 10mw để đảm bảo an toàn -Cường độ sóng âm mức lượng sóng âm tạo nên đơn vị diện tích Thường đo đơn vị W/cm2 Cường độ sóng âm suy giảm dần đường truyền tần số khơng thay đổi Người ta cịn tính cường độ sóng âm tương đối đo dB Khác với cường độ sóng âm, đại lượng giá trị tương đối, cho biết khác cường độ siêu âm vị trí khơng gian 1.2 Cơ chế phát xạ siêu âm Tấm thạch ảnh mỏng kẹp hai điện cực nối với nguồn điện cao tần xoay chiều Do tượng áp điện, thay đổi điện từ trường xoay chiều làm thạch anh co giãn rung: tần số rung tỷ lệ với tần số dòng điện phụ thuộc vào chiều dày Hiện tượng áp điện xảy theo hai chiều, người ta dùng đầu phát siêu âm làm đầu thu: sóng siêu âm gặp thạch anh làm rung phát điện, tín hiệu điện thu vào hai điện cực, khuếch đại đưa vào dao động ký thành xung điện Có hai cách phát xạ siêu âm: - Phát xạ liên tục: thường dùng chẩn đoán Doppler Phát xạ gián đoạn: thường dùng kiểu A, B, TM; thời gian xung micro giây giấy có 500-1000 xung Sự lan truyền sóng âm thể 2.1 Mơi trường đồng Là mơi trường có cấu trúc giống nhau, đặc trưng cho môi trường hệ số mật độ môi trường (ρ) Khi chiếu chùm tia siêu âm vào môi trường đồng nhất, xuyên qua với lượng giảm dần hết lượng Sở dĩ có suy giảm lượng đường truyền có tương tác siêu âm phần tử nhỏ thể gây hiệu ứng toả nhiệt, nhiên siêu âm chẩn đoán sử dụng công suất thấp nên không cảm thấy tăng nhiệt độ trình thăm khám Mỗi mơi trường có hệ số hấp phụ siêu âm (α) khác nhau, nên mức độ suy giảm siêu âm khác Ví dụ chiếu chùm tia siêu âm với tần số MHz qua 1cm thận cường độ siêu âm bị giảm 1dB Tương tự chùm tia siêu âm bị giảm lượng nhiều chiếu qua phổi, xương không thay đổi xuyên qua máu nước Do đó, muốn nâng cao độ xuyên sâu để thăm khám phận xa đầu dò người thầy thuốc buộc phải giảm tần số nguồn phát tăng lượng chùm tia siêu âm, để đảm bảo tính an tồn cho bệnh nhân điều kiện thứ thường thực 2.2 Môi trường không đồng Cơ thể người môi trường không đồng nhất, bao gồm nhiều quan, tổ chức có cấu trúc khác Khi chùm tia siêu âm truyền tới biên giới hai mơi trường có độ trở kháng âm khác nhau, phần theo hướng ban đầu tiếp tục vào môi trường phần bị phản xạ trở lại, mức độ phản xạ nhiều hay phụ thuộc vào độ chênh lệch trở kháng hai môi trường Trở kháng âm (z) đại lượng vật lý biểu thị cho khả cản trở môi trường, chống lại khơng cho siêu âm xun qua, phụ thuộc vào mật độ tốc độ truyền âm môi trường: Z = ρ c ρ: mật độ môi trường c: tốc độ siêu âm thể Z: Độ trở kháng rayl (kg/m2/sX 10-6) Ví dụ độ trở kháng âm số tổ chức, quan thể sau: khơng khí 0,0004; mỡ 1,38; gan 1,65; 1,7; xương 7,8 Khi sóng siêu âm truyền tới mặt phân cách hai mơi trường có độ trở kháng âm khác nhau, phần lượng chùm tia siêu âm phản xạ trở tỷ lệ thuận với độ chênh lệch trở kháng môi trường Và chúng đặc trưng đại lượng gọi hệ số phản xạ R Để đơn giản xét trường hợp đặc biệt chùm tia vng góc với mặt phẳng phân cách phận cần thăm dò Ngược lại với độ trở kháng độ truyền âm qua hai mơi trường có cấu trúc khác Người ta tính hệ số truyền âm qua hai môi trường theo công thức sau: Những công thức mà nêu xét điều kiện chùm tia siêu âm vng góc với bề mặt phân cách mơi trường truyền âm có độ trở kháng khác thể Trên thực tế phức tạp hơn, ta có có tượng phản xạ tồn phần tượng sóng âm trượt bề mặt phân cách hai môi trường, tượng hay gặp đường chùm tia siêu âm có cấu trúc hình cầu Ngồi mặt phẳng phân cách mơi trường khơng phẳng ngồi tượng phản xạ xun qua cịn có tượng tán xạ siêu âm, lúc có phần nhỏ sóng siêu âm theo hướng khác có sóng trở đầu dò Hiện tượng tán xạ siêu âm thường gặp siêu âm gặp cáu trúc nhỏ có đường kính nhỏ bước sóng (ϕ