Nguyên lý của siêu âm full.PPT

July 3, 2015 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
July 3, 2015 2
LỊCH SỬ
LỊCH SỬ

1880: Jacques Curie tìm ra hiện tượng áp điện
1880: Jacques Curie tìm ra hiện tượng áp điện
(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 đầu tiên ứng dụng vào Y
1942: Ian Dussik lần đầu tiên ứng dụng vào Y
học để thấy rãnh liên bán cầu đại não.
học để thấy rãnh liên bán cầu đại não.

1958: Ian Donald ứng dụng siêu âm vào sản

1958: Ian Donald ứng dụng siêu âm vào sản
khoa.
khoa.
July 3, 2015 3
LÒCH SÖÛ
LÒCH SÖÛ
PIERRE CURIE (1859-
1906)
July 3, 2015 4
LÒCH SÖÛ
LÒCH SÖÛ
PAUL LANGEVIN
(1872-1946)
July 3, 2015 5
LÒCH SÖÛ
LÒCH SÖÛ
July 3, 2015 6
LÒCH SÖÛ
LÒCH SÖÛ
July 3, 2015 7
ĐỊNH NGHĨA
ĐỊNH NGHĨA

Sóng siêu âm là những rung động cơ học có
Sóng siêu âm là những rung động cơ học có
cùng bản chất với âm thanh nhưng có tần số
cùng bản chất với âm thanh nhưng có tần số
cao mà tai người không nghe được.
cao mà tai người không nghe được.
July 3, 2015 8

ÑÒNH NGHÓA
ÑÒNH NGHÓA
July 3, 2015 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 được trong môi trường
Sóng âm chỉ truyền được trong môi trường
vật chất chứ không truyền được trong chân
vật chất chứ không truyền được trong chân
không (khác với ánh sáng,tia X và tia Laser).
không (khác với ánh sáng,tia X và tia Laser).
July 3, 2015 10
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Mật độ phân tử càng dày đặc thì sóng âm
Mật độ phân tử càng dày đặc thì sóng âm
càng lan truyền nhanh.Do vậy sóng âm lan
càng lan truyền nhanh.Do vậy sóng âm lan
truyền tốt nhất trong chất rắn và kém nhất

truyền tốt nhất trong chất rắn và kém nhất
trong chất khí.
trong chất khí.
July 3, 2015 11
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Trong môi trường nước,sóng âm lan truyền
Trong môi trường nước,sóng âm lan truyền
với vận tốc 1540m/giây.
với vận tốc 1540m/giây.

Hầu hết các mô của cơ thể có vận tốc truyền
Hầu hết các mô của cơ thể có vận tốc truyền
âm tương đương với môi trường nước ngoại
âm tương đương với môi trường nước ngoại
trừ mô phổi có vận tốc truyền âm kém và
trừ mô phổi có vận tốc truyền âm kém và
mô xương có vận tốc truyền âm khá cao.
mô xương có vận tốc truyền âm khá cao.
July 3, 2015 12
VAÄT LYÙ HOÏC
VAÄT LYÙ HOÏC
July 3, 2015 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 động cơ học trong môi trường vật chất

rung động cơ học trong môi trường vật chất
(có thể đàn hồi,thay đổi hình dạng được).
(có thể đàn hồi,thay đổi hình dạng được).

Siêu âm truyền năng lượng cơ học cho môi
Siêu âm truyền năng lượng cơ học cho môi
trường nhưng không ion hóa nó.
trường nhưng không ion hóa nó.

Sóng siêu âm dùng trong Y học có tần số từ
Sóng siêu âm dùng trong Y học có tần số từ
1-20MHz.
1-20MHz.
July 3, 2015 14
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Công thức cơ bản liên hệ đến tần số sóng:
Công thức cơ bản liên hệ đến tần số sóng:
C = F x
C = F x
λ
λ

C: vận tốc truyền âm (tùy môi trường).
C: vận tốc truyền âm (tùy môi trường).

F: tần số (số chu kỳ trong một giây).
F: tần số (số chu kỳ trong một giây).


λ
λ
: độ dài bước sóng.
: độ dài bước sóng.

F tăng
F tăng




λ
λ
giảm
giảm


độ phân giải tốt
độ phân giải tốt


hình ảnh
hình ảnh
tốt.
tốt.

F tăng
F tăng



độ suy giảm của sóng âm tăng
độ suy giảm của sóng âm tăng


sóng
sóng
không truyền sâu được.
không truyền sâu được.
July 3, 2015 15
VAÄT LYÙ HOÏC
VAÄT LYÙ HOÏC
July 3, 2015 16
VAÄT LYÙ HOÏC
VAÄT LYÙ HOÏC
July 3, 2015 17
VAÄT LYÙ HOÏC
VAÄT LYÙ HOÏC
July 3, 2015 18
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Hiện tượng áp điện (piezoelectric effect): là
Hiện tượng áp điện (piezoelectric effect): là
hiện tượng chuyển đổi một tác dụng cơ học ra
hiện tượng chuyển đổi một tác dụng cơ học ra
điện và ngược lại.
điện và ngược lại.

Tinh thể áp điện được làm bằng thạch anh
Tinh thể áp điện được làm bằng thạch anh

(quartz) hoặc chất gốm (céramique) như TZP
(quartz) hoặc chất gốm (céramique) như TZP
(titanate zirconate de plomb) nhạy cảm với
(titanate zirconate de plomb) nhạy cảm với
nhiệt độ.
nhiệt độ.
July 3, 2015 19
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Hiện tượng áp điện thuận
Hiện tượng áp điện thuận
: Khi ta tác động
: Khi ta tác động
một lực cơ học (nén hoặc kéo giãn) lên tinh
một lực cơ học (nén hoặc kéo giãn) lên tinh
thể áp điện thì trên mặt giới hạn tinh thể xuất
thể áp điện thì trên mặt giới hạn tinh thể xuất
hiện những điện tích trái dấu
hiện những điện tích trái dấu


có một hiệu
có một hiệu
số điện thế giữa hai bề mặt.
số điện thế giữa hai bề mặt.
July 3, 2015 20
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC


Hiện tượng áp điện nghòch
Hiện tượng áp điện nghòch
: Khi ta tạo trên
: Khi ta tạo trên
tinh thể áp điện một hiệu số điện thế thì
tinh thể áp điện một hiệu số điện thế thì
tinh thể áp điện sẽ giãn ra hay nén lại. Do
tinh thể áp điện sẽ giãn ra hay nén lại. Do
đó,khi ta tạo trên tinh thể áp điện một hiệu
đó,khi ta tạo trên tinh thể áp điện một hiệu
số điện thế xoay chiều thì tinh thể áp điện
số điện thế xoay chiều thì tinh thể áp điện
sẽ nén-giãn liên tục và dao động theo tần
sẽ nén-giãn liên tục và dao động theo tần
số của hiệu số điện thế xoay chiều
số của hiệu số điện thế xoay chiều


tạo
tạo
ra sóng âm.
ra sóng âm.
July 3, 2015 21
VAÄT LYÙ HOÏC
VAÄT LYÙ HOÏC
July 3, 2015 22
VAÄT LYÙ HOÏC
VAÄT LYÙ HOÏC
July 3, 2015 23
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 đònh luật phản chiếu
Sóng siêu âm dội lại theo đònh luật phản chiếu
của ánh sáng.
của ánh sáng.

Sự dội lại nhiều hay ít tùy khác biệt trở âm
Sự dội lại nhiều hay ít tùy khác biệt trở âm
của hai môi trường vật chất.
của hai môi trường vật chất.
Z = p x C
Z = p x C
Z: trở âm của môi trường.
Z: trở âm của môi trường.
p: tỷ trọng của môi trường.
p: tỷ trọng của môi trường.
C: vận tốc truyền âm trong môi trường.
C: vận tốc truyền âm trong môi trường.
July 3, 2015 24
VAÄT LYÙ HOÏC
VAÄT LYÙ HOÏC
July 3, 2015 25
VẬT LÝ HỌC
VẬT LÝ HỌC

Hệ quả của công thức:

Hệ quả của công thức:

Hình siêu âm chỉ rõ khi tia siêu âm thẳng
Hình siêu âm chỉ rõ khi tia siêu âm thẳng
góc với mặt ngăn cách.
góc với mặt ngăn cách.

Sự dội lại của tia siêu âm tùy thuộc vào
Sự dội lại của tia siêu âm tùy thuộc vào
sự khác biệt về bản chất giữa hai môi
sự khác biệt về bản chất giữa hai môi
trường chứ không tùy thuộc vào vật cản.
trường chứ không tùy thuộc vào vật cản.