Chung ta biết âm thanh người có thể nghe được có tần số từ 16- 20.000Hz, còn siwu âm có tần số trên 20.000Hz. Sau đây là những tính chất vật lý của siêu âm.
1. Pháp xạ siêu âm: Dùa trên hiện tượng áp điện của đá thạch anh.
1.1. nguồn phát xạ siêu âm : (hình 1.56)
Là một tấm thạch anh rất mỏng cắt thẳng góc với tục diện F của tinh thể,
diện tích khoảng vài cm2, Kẹp giữa hai diện của nối với một nguồn điện cao
tần xoay chiều. Do hiện tượng áp điện, những sự thay đổi của điện tử trường xoay chiều làm tấm thách anh có giãn và rung : tần số rong tỷ lệ với tần số của dòng điện và phụ thuộc cả vào chiều dày.
Với điện thể là 1v sẽ có một sự co gián là 1 Picomat : cần hiệu điện thế 1.000V tấn thach anh mới rung.
Hiện tượng áp điện xay ra theo hai chiều, do đó người ta có thể dùng đầu phatý siêu âm làm đầu thu : sóng siêu âm gặp tấm thạch anh sẽ làm nó rung và phát ra điện, tín hiệu diện thu vào hai điện cực, được khuyếch đại và đưa vào màn giao động ký thành những xung điện.
Hình. 1.56. Nguồn phát xạ siêu âm
Hiện nay người ta thường dùng những muối có tính chất áp điện như bari titanat zirconat. Hệ số áp điện của những chất này cao hơn hệ số của thạch anh 300 lần : chỉ cần một hiệu thế 100V là đủ để gây hiện tượng rung.
1.2. Tần số phát xạ : thay đổi tùy theo yêu cầu
- Trong chẩn đoán người ta thường dùng tần số siêu âm từ 1MHz đến
10MHz cường độ 5 – 10 milliwatt cho mỗi cm2
.
- Trong điều trị tần số thường dùng là 0,5 đế 1MHz và cường độ cao hơn
trong châtn đoán nhiều : 0,5 – 4W cho mỗi cm2
1.3. Cách phát xạ siêu âm : Có hai cách
- Phát xạ liên tục : Thường dùng trong chẩn đoán và điều trị kiểu Doppler liên tục.
- Phát xạ gián đoạn : Thường dùng trong kiểu A,B,TM. Thời gian mỗi xung là 2 micro giây và mỗi giây có 500 – 1000 xung. Như vậy thời gian phát xạ thực sự khoảng 1 – 2 milli giây
2. Dộn truyền siêu âm
Trong dẫn truyền siêu âm có một vài hiện tượng liên quan đến chẩn đoán
2.1. Tốc độ truyền siêu âm
2.1.1. Trong môi trường thiên nhiên: Trong khi tốc độ truyền là 350m /s. Siêu âm truyền trong không khí rất kém : do đó giữa nguồn phát siêu âm và Siêu âm truyền trong không khí rất kém : do đó giữa nguồn phát siêu âm và cơ thể phải cơ thể phải có một môi trường dẫn truyền trung gian như dầu nước.
Trong các môi trường khác siwu âm truyền tốt : - Parafin : 1400/s
- Nước : 1500m /s - Thép 5000m/s
2.1.2. Trong môi trường sinh học
- Phần mềm và mỡ 1400m/s - Cơ 1600m/s
- Xương 3600 – 4000m/s
- Các bộ phận có nhiều khi nh- phổi, dạ dày, ruột siêu âm rất khó truyền qua
Khi một chùm siêu âm truyền trong một môi trường gặp một môi trường thứ hai có trở kháng âm thanh khác thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ.
Hình 1.57 : a. Sự truyền của quang tuyến x. B. Sự truyền của xiêu âm Ghi chó:
S: nguồn phát tia X và siêu âm, RX: Chùm tia x.us, chùm siêu âm: R: Chùm còm lại, D chùm khuyếch tán; E : Cgùm phản xạ; O: Vật ; F: phim .
2.2.1. ở giới hạn giữa hai môi trường, một phần của chùm siêu âm sẽ phản xạ lại tạo thành những âm vang
Hệ số phản xạ R có trị sè: Trong đó
P1 và P2 là tỷ trọng của môi trường thứ nhất và thứ hai
V1 và V2 là tốc độ truyền của siêu âm trong môi trường thứ nhất và thứ hai. 2 2 1 1 2 2 1 1 v P v p v p V p P
Hệ số phản xạ càng lớn nếu tổng trở âm thanh giữa hai môi trường càng khác nhau.
Ví dụ: Giữa mô mỡ và cơ, hệ số R= 0,0007, thứ hai theo hướng của chùm chính. Hệ số truyền qua là:
T= 1- R
Trong đó: T Là hệ số truyền qua R là hệ số phản xạ
2.2.3. Còn một phần siêu âm nữa sẽ thay đổi hướng, tạo thành sóng siêu âm khuyếch tán.
Trong chẩn đoán bằng siêu âm, người ta thu chùm siưêu âm phản xạ (còn gọi là âm vang) biến thành những tín hiệu điện trên màn hiện sóng để vào chẩn đoán. Trái lại trong chẩn đoán bằng X quang (hình 1.57A) người ta dùng chùm tia còn lại sau khi đã xuyên qua cơ thể để tác dụng lên màn chiều hay lên phim chụp.
2.3. Suy giảm của siêu âm
2.3.1. Nguyên nhân: Sau khi truyền qua một môi trường, chùm siêu âm. Sau
khi truyền qua một môi trường, một phần năng lượng âm sẽ bị hấp thu và biến thành nhiệt lượng.
2.3.2. Đo lường sự suy giảm: Chóng ta có thể tính cường độ siêu âm trong
sâu, sau khi đã xuyên qua líp mô. - 2FX
Ix= Io Trong đó:
Io: Cường độ lúc ban đầu Ix: Cường độ ở độ sâu X F: Tần số của siêu âm
Thường người ta biểu hiện điểm suy giảm bằng hai cách:
- Tính độ suy giảm bằng số đêxiben (NdB)
Io I Log
NdB
Trong đó: I là cường độ ở điểm đo và Io là cường độ lúc ban đầu của chùm siêu âm.
- Líp hấp thụ 50% chùm siêu âm: Edler tính độ đâm xuyên của chùm siưêu âm bằng cách tính chiều dấy của líp mô đủ làm giảm xuống 50% cường độ ban đầu của chùm siêu âm.
- Ví dụ: Với chùm siêu âm có tần số 2,25MHz và 1 MHz líp hấp thu
của mộpt vài mô như sau: + Huyết tương : 44,4cm 100cm + Máu 15,5cm 35cm
+Mì 1,6cm 3,5cm + Cơ 2,0c, 4,7cm
Tóm lại chẩn đoán bằng siêu âm dùa vào sự thu những âm vang phản xạ về. Tùy phương pháp thu Ýn hiệu, người ta chẩn đoán bằng siêu âm kiểu A,B,TM, Doppler mà chúng ta sẽ lần lượt nghiên cứu.
II. Máy và kỹ thuật siêu âm 1 Chẩn đoán siêu âm kiêu A