Phương pháp siêu âm cơ bản

SIÊU ÂM NGUYÊN LÝ VẬT L LÝ VÀ KỸ THUẬT Dr Hoàng Minh Lợi LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN      1794 Spallanzani (1729-1799) phát loài dơi có khả phát nhận sóng âm 1842-1845 nhà Vật lý học Christian Johan Doppler (1803-1853) phát hiệu ứng dội sóng âm 1880 Jacques Pierre Curie phát tác dụng tinh thể thạch anh, vật liệu chế tạo đầu dò 1847-1950 nhiều tác giả nghiên cứu ứng dụng tính chất sóng âm K.T Dussik (1941) người áp dụng sóng siêu âm chẩn đoán Y khoa 1953 I Edler C.H Hertz lần ghi hoạt động van siêu âm 1D (M mode), LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN       1957 Satomura ứng dụng hiệu ứng siêu âm Doppler để đo vận tốc chuyển động hồng cầu tim, 1960 phát minh siêu âm 2D theo thời gian thực; Griffith W Henry 1974 chế tạo đầu dò rẽ quạt học; F.J Thurstone O.T Von Ramm ứng dụng đầu dò điện tử, 1974 F.E Barber nghiên cứu phối hợp siêu âm Doppler với 2D: mode Duplex 1982 C Kansai phát triển kỹ thuật siêu âm màu, 1990 siêu âm màu, siêu âm lượng (Power doppler), siêu âm hòa âm (Harmony technic), 3D 2000 siêu âm 4D Cơ sở vật lý siêu âm Cơ chế phát sóng âm:  Sóng âm tạo chuyển đổi lượng từ điện thành sóng xung tương tự phát xạ tia X, phát từ đầu dò,  Có cấu trúc gốm áp điện (piezo-electric)  Sóng âm truyền qua vật chất, - không truyền qua chân không, tượng rung Cơ sở vật lý siêu âm Hình A: Mô đặc phân tử phân bố B: Các phân tử thay đổi vào thời điểm sóng siêu âm qua C: Biên độ phân tử đổi chỗ D: Áp lực vượt trội Mặt phẳng trở kháng Sóng âm truyền qua vật chất Sóng âm truyền qua vật chất    Khái niệm vật chất Các dạng vật chất Sóng âm truyền qua dạng vật chất Cơ sở vật lý siêu âm  Vận tốc sóng âm truyền vào vật chất phụ thuộc vào chất vật  Đơn vị đo tần số Hertz Bản chất Siêu âm:      Âm (Sound): Dao động sóng hình sin có tần số từ 20Hz - 20.000Hz < 20Hz gọi Hạ âm (Infrasound), > 20KHz gọi Siêu (Supersound) âm > 1MHz Siêu âm (Ultrasound) Trong lĩnh vực Y tế người ta dùng sóng siêu âm với tần số từ 2MHz đến 13MHz (1MHz = 106Hz) tùy theo yêu cầu thăm khám Tính chất Siêu âm Sự lan truyền sóng âm - Sự suy giảm hấp thu:  môi trường có cấu trúc đồng nhất, sóng âm lan truyền theo đường thẳng, bị lượng dần gọi suy giảm  suy giảm theo luật nghịch đảo bình phương khoảng cách  hấp thu sóng âm tạo nhiệt  vận tốc truyền âm phụ thuộc vào độ cứng, đàn hồi tỷ trọng vật chất, - thể người: mỡ 1450; nước 1480; mô mềm 1540; xương 4100 m/s Tính chất Siêu âm Hình A: sóng âm dội trở lại bề mặt phân cách B: với biên độ suy giảm khác C: gain thu nhận trình quét gia tăng D: sử dụng gain điều chỉnh E: để cân biên độ Deep Gain Compensation - DGC Siêu âm đàn hồi mô (Ultrasound Elastography) Siêu âm đàn hồi mô (Ultrasound Elastography)     Là phương pháp đánh giá độ cứng mô mềm không xâm lấn, để phát phân loại u Khối u khối nghi ngờ ác tính phát triển có độ cứng cao từ 5-28 so với mô bình thường chung quanh Khi có lực nén học rung qua u, bị biến dạng mô chung quanh Sức căng u mô chung quanh Vì sức căng hình ảnh hiểu cách đơn giản dạng phân bố module Young Siêu âm đàn hồi mô (Ultrasound Elastography)    Hình ảnh siêu âm đàn hồi mô sử dụng phổ cập kỹ thuật đàn hồi cộng hưởng từ cắt lớp rẽ, nhanh động Siêu âm đàn hồi mô sử dụng để đo độ cứng gan thể (FibroScan, Echosens, Pháp) Là phương pháp không xâm lấn thay để làm sinh thiết gan Sự tương quan độ đàn hồi gan điểm số xơ (hoặc xơ gan) hiển thị Siêu âm đàn hồi mô (Ultrasound Elastography) Siêu âm đàn hồi mô (Ultrasound Elastography) Siêu âm đàn hồi mô (Ultrasound Elastography) Quá trình phát triển siêu âm Tạo ảnh siêu âm Theo nguyên tắc vật lý, ứng dụng tính chất siêu âm để tạo ảnh:      Tính lan truyền qua vật chất sóng âm Tính phản hồi qua mặt phẳng phân cách, âm dội mà đầu dò thu nhận chuyển thành tín hiệu điện  điểm ảnh, từ điểm ảnh chuyển thành tín hiệu hình quang âm cực (photocathode), tất chùm sóng âm quét tạo nên hình ảnh siêu âm Tạo ảnh siêu âm    Ta vừa xem ảnh siêu âm qua hình, vừa nối với hệ thống in nhiệt, laser camera chụp phim polaroid hay ghi băng từ, đĩa từ để lưu trữ Các mặt cắt siêu âm Các mặt cắt siêu âm Cầm đầu dò Cầm đầu dò Lớp cắt ngang qua trục thể Cầm đầu dò Lớp cắt dọc qua trục thể Cầm đầu dò Lớp cắt vành (trán) qua trục thể Cầm đầu dò