Tài liệu NGUYÊN LÝ CỦA SIÊU ÂM doc

February 26, 2014 1
NGUYÊN LÝ CỦA SIÊU
NGUYÊN LÝ CỦA SIÊU
ÂM
ÂM
BS.NGUYỄN QUÝ KHOÁNG
BS.NGUYỄN QUÝ KHOÁNG
BS.NGUYỄN QUANG TRỌNG
BS.NGUYỄN QUANG TRỌNG
KHOA CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH
BỆNH VIỆN AN BÌNH -TP.HCM
February 26, 2014 2
LỊCH SỬ
LỊCH SỬ

1880: Jacques Curie tìm ra hiện t
1880: Jacques Curie tìm ra hiện t
ư
ư
ợng áp
ợng áp
đ
đ
iện
iện
(piezoelectric effect).
(piezoelectric effect).

1917: Paul Langevin ứng dụng sóng siêu âm
1917: Paul Langevin ứng dụng sóng siêu âm
vào việc phát hiện tàu ngầm.

vào việc phát hiện tàu ngầm.

1942: Ian Dussik lần
1942: Ian Dussik lần
đ
đ
ầu tiên ứng dụng vào Y
ầu tiên ứng dụng vào Y
học
học
đ
đ
ể thấy rãnh liên bán cầu
ể thấy rãnh liên bán cầu
đ
đ
ại não.
ại não.

1958: Ian Donald ứng dụng siêu âm vào sản
1958: Ian Donald ứng dụng siêu âm vào sản
khoa.
khoa.
February 26, 2014 3
LỊCH SỬ
LỊCH SỬ
PIERRE CURIE (1859-
1906)
February 26, 2014 4
LỊCH SỬ

LỊCH SỬ
PAUL LANGEVIN
(1872-1946)
February 26, 2014 5
LỊCH SỬ
LỊCH SỬ
February 26, 2014 6
LỊCH SỬ
LỊCH SỬ
February 26, 2014 7
ĐỊNH NGHĨA
ĐỊNH NGHĨA

Sóng siêu âm là những rung
Sóng siêu âm là những rung
đ
đ
ộng c
ộng c
ơ
ơ
học có
học có
cùng bản chất với âm thanh nh
cùng bản chất với âm thanh nh
ư
ư
ng có tần số
ng có tần số
cao mà tai ng

cao mà tai ng
ư
ư
ời không nghe
ời không nghe
đư
đư
ợc.
ợc.
February 26, 2014 8
ĐỊNH NGHĨA
ĐỊNH NGHĨA
February 26, 2014 9
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

1 Hertz = 1 chu kỳ / giây.
1 Hertz = 1 chu kỳ / giây.

1kHz = 1000Hz = 1000 chu kỳ / giây.
1kHz = 1000Hz = 1000 chu kỳ / giây.

1MHz = 1 triệu chu kỳ / giây.
1MHz = 1 triệu chu kỳ / giây.

Sóng âm chỉ truyền
Sóng âm chỉ truyền
đư
đư
ợc trong môi tr

ợc trong môi tr
ư
ư
ờng vật
ờng vật
chất chứ không truyền
chất chứ không truyền
đư
đư
ợc trong chân không
ợc trong chân không
(khác với ánh sáng,tia X và tia Laser).
(khác với ánh sáng,tia X và tia Laser).
February 26, 2014 10
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Mật
Mật
đ
đ
ộ phân tử càng dày
ộ phân tử càng dày
đ
đ
ặc thì sóng âm càng
ặc thì sóng âm càng
lan truyền nhanh.Do vậy sóng âm lan truyền
lan truyền nhanh.Do vậy sóng âm lan truyền
tốt nhất trong chất rắn và kém nhất trong chất

tốt nhất trong chất rắn và kém nhất trong chất
khí.
khí.
February 26, 2014 11
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Trong môi tr
Trong môi tr
ư
ư
ờng n
ờng n
ư
ư
ớc,sóng âm lan truyền với
ớc,sóng âm lan truyền với
vận tốc 1540m/giây.
vận tốc 1540m/giây.

Hầu hết các mô của c
Hầu hết các mô của c
ơ
ơ
thể có vận tốc truyền
thể có vận tốc truyền
âm t
âm t
ươ
ươ

ng
ng
đươ
đươ
ng với môi tr
ng với môi tr
ư
ư
ờng n
ờng n
ư
ư
ớc ngoại
ớc ngoại
trừ mô phổi có vận tốc truyền âm kém và mô
trừ mô phổi có vận tốc truyền âm kém và mô
x
x
ươ
ươ
ng có vận tốc truyền âm khá cao.
ng có vận tốc truyền âm khá cao.
February 26, 2014 12
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC
February 26, 2014 13
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Siêu âm là các sóng hình sin tạo bởi những

Siêu âm là các sóng hình sin tạo bởi những
rung
rung
đ
đ
ộng c
ộng c
ơ
ơ
học trong môi tr
học trong môi tr
ư
ư
ờng vật chất (có
ờng vật chất (có
thể
thể
đ
đ
àn hồi,thay
àn hồi,thay
đ
đ
ổi hình dạng
ổi hình dạng
đư
đư
ợc).
ợc).


Siêu âm truyền n
Siêu âm truyền n
ă
ă
ng l
ng l
ư
ư
ợng c
ợng c
ơ
ơ
học cho môi
học cho môi
tr
tr
ư
ư
ờng nh
ờng nh
ư
ư
ng không ion hóa nó.
ng không ion hóa nó.

Sóng siêu âm dùng trong Y học có tần số từ 1-
Sóng siêu âm dùng trong Y học có tần số từ 1-
20MHz.
20MHz.
February 26, 2014 14

VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Công thức c
Công thức c
ơ
ơ
bản liên hệ
bản liên hệ
đ
đ
ến tần số sóng:
ến tần số sóng:
C = F x
C = F x
λ
λ

C: vận tốc truyền âm (tùy môi tr
C: vận tốc truyền âm (tùy môi tr
ư
ư
ờng).
ờng).

F: tần số (số chu kỳ trong một giây).
F: tần số (số chu kỳ trong một giây).

λ
λ

:
:
đ
đ
ộ dài b
ộ dài b
ư
ư
ớc sóng.
ớc sóng.

F t
F t
ă
ă
ng
ng




λ
λ
giảm
giảm




đ

đ
ộ phân giải tốt
ộ phân giải tốt


hình ảnh tốt.
hình ảnh tốt.

F t
F t
ă
ă
ng
ng




đ
đ
ộ suy giảm của sóng âm t
ộ suy giảm của sóng âm t
ă
ă
ng
ng


sóng
sóng

không truyền sâu
không truyền sâu
đư
đư
ợc.
ợc.
February 26, 2014 15
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC
February 26, 2014 16
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC
February 26, 2014 17
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC
February 26, 2014 18
CẤU TẠO MÁY SIÊU ÂM
CẤU TẠO MÁY SIÊU ÂM
February 26, 2014 19
CẤU TẠO ĐẦU DÒ
CẤU TẠO ĐẦU DÒ
February 26, 2014 20
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Hiện t
Hiện t
ư
ư
ợng áp

ợng áp
đ
đ
iện (piezoelectric effect): là
iện (piezoelectric effect): là
hiện t
hiện t
ư
ư
ợng chuyển
ợng chuyển
đ
đ
ổi một tác dụng c
ổi một tác dụng c
ơ
ơ
học ra
học ra
đ
đ
iện và ng
iện và ng
ư
ư
ợc lại.
ợc lại.

Tinh thể áp
Tinh thể áp

đ
đ
iện
iện
đư
đư
ợc làm bằng thạch anh
ợc làm bằng thạch anh
(quartz) hoặc chất gốm (céramique) nh
(quartz) hoặc chất gốm (céramique) nh
ư
ư
TZP
TZP
(titanate zirconate de plomb) nhạy cảm với
(titanate zirconate de plomb) nhạy cảm với
nhiệt
nhiệt
đ
đ
ộ.
ộ.
February 26, 2014 21
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC
February 26, 2014 22
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Hiện t

Hiện t
ư
ư
ợng áp
ợng áp
đ
đ
iện thuận
iện thuận
: Khi ta tác
: Khi ta tác
đ
đ
ộng một
ộng một
lực c
lực c
ơ
ơ
học (nén hoặc kéo giãn) lên tinh thể áp
học (nén hoặc kéo giãn) lên tinh thể áp
đ
đ
iện thì trên mặt giới hạn tinh thể xuất hiện
iện thì trên mặt giới hạn tinh thể xuất hiện
những
những
đ
đ
iện tích trái dấu

iện tích trái dấu


có một hiệu số
có một hiệu số
đ
đ
iện
iện
thế giữa hai bề mặt.
thế giữa hai bề mặt.
February 26, 2014 23
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Hiện t
Hiện t
ư
ư
ợng áp
ợng áp
đ
đ
iện nghịch
iện nghịch
: Khi ta tạo trên
: Khi ta tạo trên
tinh thể áp
tinh thể áp
đ

đ
iện một hiệu số
iện một hiệu số
đ
đ
iện thế thì tinh
iện thế thì tinh
thể áp
thể áp
đ
đ
iện sẽ giãn ra hay nén lại. Do
iện sẽ giãn ra hay nén lại. Do
đ
đ
ó,khi
ó,khi
ta tạo trên tinh thể áp
ta tạo trên tinh thể áp
đ
đ
iện một hiệu số
iện một hiệu số
đ
đ
iện
iện
thế xoay chiều thì tinh thể áp
thế xoay chiều thì tinh thể áp
đ

đ
iện sẽ nén-
iện sẽ nén-
giãn liên tục và dao
giãn liên tục và dao
đ
đ
ộng theo tần số của hiệu
ộng theo tần số của hiệu
số
số
đ
đ
iện thế xoay chiều
iện thế xoay chiều


tạo ra sóng âm.
tạo ra sóng âm.
February 26, 2014 24
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Đầu dò vừa phát vừa thu sóng.
Đầu dò vừa phát vừa thu sóng.

Sóng siêu âm dội lại theo
Sóng siêu âm dội lại theo
đ
đ

ịnh luật phản chiếu
ịnh luật phản chiếu
của ánh sáng.
của ánh sáng.

Sự dội lại nhiều hay ít tùy khác biệt trở âm của
Sự dội lại nhiều hay ít tùy khác biệt trở âm của
hai môi tr
hai môi tr
ư
ư
ờng vật chất.
ờng vật chất.
Z = p x C
Z = p x C
Z: trở âm của môi tr
Z: trở âm của môi tr
ư
ư
ờng.
ờng.
p: tỷ trọng của môi tr
p: tỷ trọng của môi tr
ư
ư
ờng.
ờng.
C: vận tốc truyền âm trong môi tr
C: vận tốc truyền âm trong môi tr
ư

ư
ờng.
ờng.
February 26, 2014 25
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC
Z khí = 0,0004
Z nước = 1,49
Z mô mềm = 1,65
Z xương = 7,8
(kg / m
2
/ s)