03 nguyen ly sieu am TS hoai

CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN SIÊU ÂM TS.BS NGUYỄN THỊ THU HOÀI LỊCH SỬ  Hiệu ứng áp điện tinh thể thạch anh (quartz): phát cuối kỷ 19  Cuối năm 30 kỷ 20: SA đưa vào ứng dụng cơng nghiệp sau y học  Dussik (1932): người ứng dụng SA y học để khảo sát não  Nhờ thành tựu đạt RADAR SONAR đại chiến giới II, từ năm 50 hàng loạt cơng trình nghiên cứu sử dụng siêu âm y học đời  Satomura (năm 1957): dùng hiệu ứng Doppler - Siêu âm để đo tốc độ dòng chảy máu  Vào năm 60: siêu âm chẩn đốn hai bình diện kiểu B tĩnh  Thập kỷ 70: công nghệ điện tử - mạch tổ hợp, mạch vi xử lý -> đời máy SA với thời gian thực: Kiểu B động  Sự kết hợp phương pháp siêu âm - kiểu B động phương pháp đo dòng chảy hiệu ứng Doppler tạo kiểu tạo ảnh tơ màu dòng chảy ảnh hai bình diện đen/ trắng (phương pháp tạo ảnh màu)  Là bước tiến quan trọng SA, mở rộng phạm vi thăm khám, đặc biệt thăm khám tim mạch, với cơng cụ tính tốn qua phần mềm kết nối với máy tính DAO ĐỘNG CƠ HỌC - Dao động học: dao động đàn hồi truyền môi trường vật chất Không thể truyền chân khơng (khơng khí) tia X - sóng điện từ - Dao động, hay sóng đặc trưng đại lượng : Tần số f: số dao động đơn vị thời gian - đơn vị Herz - Hz 1kHz = 1000Hz, 1MHz = 1.000.000 Hz Chu kỳ T: thời gian hai đỉnh liên tiếp f = 1/T Biên độ : Độ lớn cực đại hai đỉnh Bước sóng λ : Quãng đường thời gian chu kỳ  Siêu âm: loại dao động học:  Tần số 20 Hz : Hạ âm  Tần số khoảng 20Hz - 20.000Hz : Âm tần - âm nghe  Tần số lớn 20.000Hz : Siêu âm  Đối với S.A, mặt lượng, chia làm ba dải nhỏ:  20kHz - 1MHz: Dùng công nghiệp điều trị  1MHz - 1GHz: Dùng chẩn đoán  Trên 1GHz: Thường dùng nghiên cứu cấu trúc, thí dụ kính hiển vi S.A (Sự phân chia mang tính chất ước định) CÁC DẠNG SÓNG SIÊU ÂM  Trong S.A chẩn đốn, thường dùng hai dạng sóng :  Dạng sóng liên tục: Dao động hình sin liên tục  Dạng sóng xung: Dao động hình sin ngắt qng  Độ dài xung (pulse duration): thời gian phát xung  Chu kỳ lặp lại xung (pulse repetition period): thời gian hai lần phát xung  Tần số lặp lại xung (pulse repetition frequency - PRF ): nghịch đảo chu kỳ lặp lại xung  Trong phương pháp đo tốc độ dòng máu hiệu ứng Doppler - phương pháp Doppler: dùng sóng S.A liên tục  Trong phương pháp tạo ảnh S.A hai chiều, sóng S.A phát ngắt quãng - sóng xung TỐC ĐỘ TRUYỀN CỦA SÓNG SIÊU ÂM  Tốc độ truyền sóng: quãng đường đ/v thời gian Tốc độ truyền liên quan đến tần số bước sóng sóng S.A theo cơng thức: C= λ.f C: tốc độ truyền sóng S.A mơi trường vật chất λ: bước sóng f: tần số sóng S.A  Khi tần số tăng lên, bước sóng giảm đi, độ phân giải tăng lên dùng đầu dò có tần số cao  Tốc độ truyền thay đổi tuỳ thuộc vào mơi trường vật chất mà sóng truyền qua TỐC ĐỘ TRUYỀN CỦA SĨNG SIÊU ÂM TRONG MỘT SỐ MƠI TRƯỜNG  Thực tế quan tổ chức có đường bao cấu trúc phức tạp  Nếu mặt phân cách khơng hồn tồn phẳng: ngồi tượng phản xạ tượng truyền qua, xảy tượng tán xạ: Ngồi chùm sóng theo phương ngược chiều với chùm sóng tới có sóng phản xạ theo phương khác với lượng phân bố không gian phụ thuộc vào góc sóng Tuy nhiên phần lượng nhỏ ĐẦU DÒ SIÊU ÂM  VẬT LIỆU ÁP ĐIỆN VÀ HIỆU ỨNG ÁP ĐIỆN:  Vật liệu áp điện: có tính chất đặc biệt: đặt điện trường lên nó, bị biến dạng, ngược lại tác động lực học, vật liệu xuất điện trường  Hiệu ứng gọi hiệu ứng áp điện  Hiệu ứng lần Pierre Jacques Curie phát năm 1880 loại vật liệu áp điện thạch anh NGUYÊN LÝ TẠO SĨNG S.A TRONG MÁY S.A CHẨN ĐỐN  Khi ta đặt điện trường thay đổi lên vật liệu áp điện, thay đổi theo thay đổi điện trường  Sự biến dạng theo chu kỳ gây nên sóng học  Nếu điện trường thay đổi với tần số f, sóng học có tượng tương tự  Do muốn tạo nên sóng S.A với tần số định trước, ta phải tạo dao động điện trường có tần số tần số định trước sóng S.A TẠO ẢNH S.A QUA SĨNG S.A PHẢN XẠ VỀ TỪ CÁC MẶT PHÂN CÁCH Khi sóng S.A tới tác động lên vật liệu áp điện, hiệu ứng ngược xảy ra, ta thu điện trường thay đổi thay đổi sóng S.A ĐẦU DỊ SIÊU ÂM  Đầu dò S.A: dụng cụ dùng để phát sóng S.A đặt lên dòng điện xoay chiều, sinh dòng điện có sóng S.A tác động lên  Các dạng hình học, loại vật liệu thành phần thay đổi tuỳ thuộc vào loại đầu dò (đầu dò tuyến tính, đầu dò cong ) tần số đầu dò ĐẦU DỊ SIÊU ÂM ĐẦU DÒ SIÊU ÂM  Vật liệu áp điện: nhiều loại khác nhau, tuỳ thuộc vào thành phần hoá học cấu trúc vật liệu  Cấu trúc tuỳ thuộc vào nhiệt độ gia công vật liệu, gọi nhiệt độ Curie, nhiệt độ mà vật liệu tính áp điện -> Các đầu dò S.A thường khơng khử trùng nhiệt độ cao (hấp tiệt trùng)  Cấu trúc thành phần hoá học vật liệu định độ rộng dải tần đầu dò ĐỘ RỘNG DẢI TẦN CỦA ĐẦU DÒ S.A CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG S.A HỘI TỤ ĐIỆN TỬ VÀ HỘI TỤ CƠ HỌC Có hai loại đầu dò thường dùng S.A chẩn đốn : Đầu dò đơn tử: có phần tử áp điện Thường dùng S.A chẩn đoán kiểu A đầu dò qt khí Doppler xung, ví dụ S.A qua sọ (T.C.D - transcranial doppler)  Đầu dò đa tử - loại đầu dò có nhiều phần tử áp điện Dùng cho S.A chẩn đoán kiểu B thời gian thực Với đầu dò đa tử kết hợp tạo ảnh đen trắng với phương pháp đo Doppler tạo ảnh tơ màu dòng chảy Với hình dạng đặc biệt, đầu dò đa tử dùng thăm khám khoang rỗng đầu dò qua trực tràng, qua âm đạo, qua thực quản CHẤT LƯỢNG CỦA HÌNH ẢNH S.A  Độ phân giải khơng gian có vai trò quan trọng đánh giá chất lượng hình ảnh S.A  Độ phân giải trục (hay dọc)  Độ phân giải ngang  Độ phân giải theo bề dày lớp cắt  Khi tín hiệu điện thu từ sóng S.A phản xạ qua đầu dò tiếp tục xử lý điện tử máy S.A Vì độ phân giải tổng thể bao gồm ảnh hưởng đầu dò xử lý tín hiệu phức tạp nhiều AN TOÀN SIÊU ÂM Y HỌC  Tác động nhiệt  Tác động không nhiệt  Nguyên lý ALARA  Chỉ số suất âm Thank you very much!