ultraljudsfysik falun 161108 - sfog · ljud med högre frekvens kallas ultraljud. ljudintervall....
TRANSCRIPT
![Page 1: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/1.jpg)
Ultraljudsfysik
Falun 161108
![Page 2: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/2.jpg)
Historik
• Det första försöken att använda ultraljud inom medicin gjordes på 1940-och 1950-talet.
• 1953 lyckades två kardiolger i Lund (Edler och Hertz) med hjälp av en lånad utrustning avsedd för industriell materialprovning registrera hjärtklaffars rörelser.
![Page 3: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/3.jpg)
Historik
• De första tvådimensionella medicinska bilderna framställdes 1958.
• Klassisk obstetrisk/gynekologiskt avhandlingsarbete från Lund publicerades 1964.
• Sedan mitten av 1970-talet har blivande mödrar erbjudits ”rutinultraljud”.
![Page 4: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/4.jpg)
Mekaniska vågor
• Elektromagnetiska vågor kan ta sig fram nästan överallt, till och med passera rätt igenom vakuum,
• Ultraljudsvågor kräver ett fysikaliskt medium
• Ultraljudstekniken är känslig och detekterar små förändringar i mjukvävnad
![Page 5: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/5.jpg)
Grundläggande akustiska principer
Den mänskliga hörseln
kan uppfatta vibrationer
med en frekvens upp till
20 000 svängningar per
sekund eller 20 kHz.
Ljud med högre frekvens kallas ultraljud
![Page 6: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/6.jpg)
Ljudintervall
![Page 7: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/7.jpg)
Fysik
• I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz.
• Medelvärdet för ljudhastighet i kroppens olika mjukvävnader är 1540 m/s.
![Page 8: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/8.jpg)
Frekvens
• Antalet svängningar per sekund
- anges i Hertz
- En period – tiden för en svängning
![Page 9: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/9.jpg)
Fysik
• Våglängd = ljudhastighet/frekvens
• Ju högre frekvens desto kortare våglängd
• Hög frekvens - god upplösning men sämre penetrans
![Page 10: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/10.jpg)
Ultraljudsfysik
• Ljud med hög frekvens har en kortare våglängd
•En hög frekvens/kort våglängd betyder att det finns en möjlighet särskilja 2 punkter på kortare avstånd som ligger närmare varandra än vid en låg frekvens
![Page 11: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/11.jpg)
Frekvens
• Alltså – hög frekvent ljud når inte så långt men ger god upplösning (bra bild)
• Och- lägre frekvens når längre i vävnaden men ger sämre upplösning.
• De olika givarna (transducers) har olika frekvenser.
![Page 12: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/12.jpg)
Ultraljudsfysik
• Ultraljud = ljud
• Ultraljudsdiagnostik = bilder = ljus
• Bilden är en konstruktion
• Förståelse för fysiken ger möjlighet till bildoptimering
![Page 13: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/13.jpg)
Ljudhastighet
Från akustisk synpunkt kan kroppens
mjukvävnader betraktas som en vätska.
De flesta mjukvävnader uppvisar endast smärre skillnader i ljudhastighet, och därför används ofta ett medelvärde på 1 540 m/s som enhetsvärde på ljudhastigheten i mjukvävnad.
![Page 14: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/15.jpg)
Piezoelektricitet
•Ultraljud skapas i transducern med en spänning som läggs över kiselkristaller som besitter piezoelektriska egenskaper.
•Den egenskapen finns hos tjugotalet naturliga kristaller.
![Page 16: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/16.jpg)
Piezoelektricitet
• Speciellt formade piezoelektriska kristaller hamnar i självsvängning när de utsätts för en växelspänning med mycket exakt frekvens. Ljudpuls bildas och tvärtom bildas elektrisk potential när den träffas av ljudenergi.
![Page 17: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/17.jpg)
Akustisk impedans
• Utsänt ljud reflekteras i gränsytor
• Akustisk impedans är hur mycket rörelse en ljudvåg skapar i material. Rörelse betyder att ljudvågen fortsätter i det nya materialet. Är det skillnad mellan två olika medium kommer en del av ljudvågen att reflekteras. Ju större skillnad det är mellan medierna desto mer ljud reflekteras.
![Page 18: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/18.jpg)
•Om stor skillnad, som mellan gas och annan vävnad blir det total reflexion
• Vid många små gränsytor sprids reflexerna →”scattering”
![Page 19: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/19.jpg)
Ultraljudsfysik• Tiden för ekot omvandlas till ett avstånd på ultraljudsbilden
• Ljudets utbredningshastighet varierar i olika media: hög i ben/metall, låg i luft
• Ultraljudets utbredningshastighet i vävnad approximeras till 1540 m/s ~ vatten
![Page 20: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/20.jpg)
Olika ultraljudsystem
• A-mode: endimensionell reflektion av en ljudvåg. Tar emot och presenterar ekoinformation endast längs den inriktning som ljudstrålen för tillfället har. Ger bara ”streck” i gränsytor
![Page 21: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/21.jpg)
Olika ultraljudsystem• B-mode: en två dimensionell presentation av ljudvågsekon som uppstår i
gränsytor i ett plan. A-mode amplituden jobbar mot en oscilloscopskärm och intensiteten i eko-svaren ger olika gråskalor i bilden.
![Page 22: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/22.jpg)
Olika ultraljudsystem
• M-mode: möjliggör registrering av av eventuella rörelser i strukturer som finns längs ljusstrålens riktning. Bygger på konsekutivt utsända B-modepulsar/ekon som flyttas fram längs en långsam tidsaxel.
![Page 23: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/23.jpg)
Olika ultraljudsystem
• Doppler: år 1842 förklarade österrikaren Christian Johann Doppler ett då aktuellt fenomen: ljudet från en tågvissla låter högre i tonläge när tåget kommer emot oss än när det far ifrån oss.
![Page 24: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/24.jpg)
Doppler
![Page 25: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/25.jpg)
Doppler
•Mäter hastighet
•Vid mätning av blodflödeshastighet är det de röda blodkropparna som i huvudsak ger upphov till reflekterad signal. Den får ändrad frekvens proportionell till hastigheten som blodkropparna rör sig i.
•Dopplerskift: skillnaden i utsänd och mottagen signal.
•Alla dopplerskift som genereras av blodflödeshastigheter hamnar inom det hörbara frekvensområdet.
![Page 26: Ultraljudsfysik Falun 161108 - SFOG · Ljud med högre frekvens kallas ultraljud. Ljudintervall. Fysik •I klinisk diagnostisk definierad verksamhet används 1-7 MHz. •Medelvärdet](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042408/5f234bc4a3a5e00060592abc/html5/thumbnails/26.jpg)
Doppler
• Kontinuerlig doppler mäter alla hastigheter utefter ultraljudsstrålens längd
• Pulsad doppler: här kan man mäta hastigheten i ex. ett bestämt blodkärl, på ett önskat djup