Nguyên Lý Siêu Âm Cơ Bản

NGUYÊN LÝ SIÊU ÂM
Ths – Bs Nguyễn Thị Minh Huệ

1


NGUYÊN LÝ SIÊU ÂM
• Định nghĩa: sóng âm nghe được 16-20.000HZ, siêu âm >
20.000HZ (20KHz-1GHz)
• >1GHz là bội âm
•
SÂ trong chẩn đoán 1-10 MHz

Sóng âm thanh truyền đi như chuỗi các sóng áp lực lặp đi lặp
lại với hiện tượng nén và giãn biểu hiện dạng hình sin
T: chu kỳ; f là tần số, bước sóngở là khoảng cách giữa hai
điểm tương ứng trên đường cong áp lực thời gian
2


I.PHÁT XẠ ÂM
•
•
•
•
•
•

Phát xạ âm
-Hiệu ứng áp điện P.Curie 1900
-Nguồn phát

.Tấm tinh thể thạch anh nhỏ
.Hai điện cực nối dòng xoay chiều điện thế cao: rung
.Hiện tượng áp điện cả 2 chiều: đầu dò vừa thu vứa
phát
• .Hiện nay dùng gốm áp điện hệ số áp điện cao hơn
thạch anh nhiều lần
3


HIỆU ỨNG ÁP ĐIỆN
Hình 2.1 Hiệu ứng áp điện
a. Tinh thể ở tư thế nghỉ,
không có khác nhau về điện
thế
b.ép cơ học, xuất hiện dòng
điện
c,d,e. Tinh thể được nối với
nguồn điện
c. mạch chưa đóng: không
có hiện tượng gì
d. Đóng dòng điện: thay đổi
chiều dày tinh thể
e. đóng dòng xoay chiều:
tinh thể thay đổi chiều dày
hình sin và phát sóng âm
(tinh thể rung lên)
4


I.PHÁT XẠ ÂM

• Tần số phát xạ thay đổi theo yêu cầu
- Chẩn đoán: 1-10 MHz, cường độ 5-10
miliwat/cm2
- Điều trị: 0,5 – 1MHz , cường độ 0,5-4W/cm2

5


I.PHÁT XẠ ÂM
• Cách phát xạ
• -Phát liên tục: chẩn đoán và ĐT, Dop liên tục
• -Phát gián đoạn: trong kiểu A, TM, Dop xung

6


II.DẪN TRUYỀN SIÊU ÂM
•
•
•
•
•
•
•
•

Tốc độ truyền
-Trong một mụi trường nhất định thỡ tốc độ truyền của
súng õm là hằng định, nú liờn quan tới tần số và bước súng
v= f x ƒẫ

Trong mụi trường thiờn nhiờn:
.Khụng khớ: 350m/s rất kộm, mụi trường trung gian
.Parafin: 1400m/s
.Nước: 1500m/s
.Thộp 5000m/s

7


II.DẪN TRUYỀN SIÊU ÂM
•
•
•
•
•

-Trong môi trường sinh học
.Phần mềm và mỡ: 1400m/s
.Cơ 1600m/s
.Xương : 3600-4000m/s
.Tạng rỗng : khó truyền qua do khí

8


II.DẪN TRUYỀN SIÊU ÂM
-Có hai yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ truyền
của sóng âm là :
. Mật độ của môi trường (ρ) g/cm2;mức độ
gần nhau của các phần tử trong môi trường,

tăng dần từ:
Không khí->nước->mỡ->tổ chức đặc-> xương
. Tính đàn hồi của môi trường (E):biểu thị khả
năng trở lại vị trí và hình dạng ban đầu sau
khi nén hay kéo
9


II.DẪN TRUYỀN SIÊU ÂM
-Mặt phân cách: gianh giới giữa hai môi trường có trở kháng
âm khác nhau
-Hệ số phản xạ R:
R=

P1V1-P2V2
P1V1+P2V2

P1 Và P2 : tỷ trọng môi trường
V1 và V2: tốc độ truyền âm

R càng lớn nếu trở kháng âm hai môi trường càng khác nhau

10


II.DẪN TRUYỀN SIÊU ÂM
• Trở kháng âm:độ dội,sức cản của môi trường đối
với sự truyền âm, nó cao ở những tổ chức đặc và
thấp đối với nước và phần mềm, không khí.
-Trở kháng âm của một số tổ chức:

Khí có Z= 0,0004
Nước có Z= 1,48
Tổ chức mềm có Z= 1,63
Xương có Z= 3,65 đến 7,09
11


II.DẪN TRUYỀN SIÊU ÂM
• Phản xạ siêu âm
Chùm SÂ truyền trong môi trường gặp môi trường có trở
kháng âm khác,gặp mặt phân cách có kích thước >bước
sóng có sẽ có phản xạ
E.Sóng phản xạ
D.Chùm khúc tán
R. Chùm còn lại

Quang tuyÕn X

Chïm S¢

12


II.DẪN TRUYỀN SIÊU ÂM
Hệ số truyền qua
Một phần SÂ truyền qua theo hướng chính
T= 1-R ( T hệ số truyền qua, R hệ số phản xạ)
Sóng khuêch tán: phần sóng SÂ thay đổi hướng
-Trong SÂ CĐ: thu phản xạ(âm vang, echo)
-Trong XQ dùng chùm còn lại sau khi xuyên qua cơ thể

13


Hiện tượng tán xạ

Hình 1.2. Hiện tượng tán xạ của sóng âm
a) Kích thước của vật nhỏ hơn bước sóng âm, tán xạ đi mọi hướng
b) Kích thước vật gần bằng bước sóng : tán xạ theo hướng trước sau
c) Kích thước vật lớn hơn bước sóng : tán xạ theo hướng nhất định

14


Ứng dụng hiện tượng tán xạ
• Hướng của đầu dò không ảnh hưởng nhiều đến
chất lượng của sóng âm phản hồi về thu được vì
sóng phản hồi này phát ra theo mọi hướng do hiện
tượng tán xạ
• Tán xạ tăng lên khi tăng tần số của sóng siêu âm,
nên các đầu dò tần số cao sẽ phát hiện được các
cấu trúc nhỏ trong tổ chức.
• Tán xạ đặc thù với cấu trúc của các tổ chức nên
cho phép nghiên cứu cấu trúc các tôt chức khác
nhau. Như nghiên cứu sự đồng đều của nhu mô
các tạng gan, lách...
15


II.DẪN TRUYỀN SIÊU ÂM

Sự suy giảm siêu âm
-Nguyên nhân:
.Tán xạ
.Nhiễu xạ
.Hấp thụ: một phần năng lượng thành nhiệt năng

16


II.DẪN TRUYỀN SIÊU ÂM
• Suy giảm âm
-Độ suy giảm D[dB] = f[MHz] . d [cm] .
( f là tần số, d là khoảng cách giữa hai vị trí; là hệ số hấp
thụ)
-Như vậy suy giảm tỷ lệ thuận với tần số và độ sâu ( TGC-bù
năng lượng vào sâu)

17


III. KỸ THUẬT SIÊU ÂM
1.Siêu âm kiểu A(Amplitude mode)
-Nguyên lý:
.Dùng đầu dò thu-phát gián đoạn
.Thu tín hiệu về chuyển thành tín hiệu điện,khuếch đại hiện sóng
trên màn
.Biên độ xung tỷ lệ cường độ âm vang
.Vị trí xung: vị trí các bộ phận có âm phản xạ về

18

III. KỸ THUẬT SIÊU ÂM
-Áp dụng:
Ngày nay hầu như không còn được ứng dụng
.Sản: đo đường kính lưỡng đỉnh. khung chậu
.Mắt: Đo đường kính nhãn cầu
.Thần kinh: âm vang não đồ chủ yếu đánh giá di lệch đường
giữa

19


III. KỸ THUẬT SIÊU ÂM
2.Siêu âm kiểu B.( Brightness mode)
-Nguyên lý:
.Tín hiệu phản hồi biểu hiện chấm sáng
.Độ sáng biểu hiện cường độ sóng phản hồi
.Vị trí chấm sáng: khoảng cách từ đầu dò đến mặt phẳng
phản hồi
.Nếu di chuyển đầu dò theo hướng nhất định sẽ vẽ được bề
mặt của vật cần khám( siêu âm hai bình diện)

20


III. KỸ THUẬT SIÊU ÂM
• 3.Siêu âm kiểu TM( Time Motion Mode)
• -Thể hiện hình ảnh kiểu B theo thời gian
• -Nếu mặt phản hồi đứng yên sẽ biểu hiện đường thẳng, nếu

di động sẽ vẽ đường cong biểu hiện chuyển động
• -Siêu âm kiểu TM được ứng dụng trong thăm khám tim

21


kiÓu A

KiÓu B

SA hai b×nh diÖn

22


Các kiểu siêu âm

23


III. KỸ THUẬT SIÊU ÂM
• 4. Hình tĩnh và hình động
• -Trên cơ sở kiểu B, đầu dò gắn với trục khuỷ và quét bằng
tay cho hình cắt lớp tĩnh
• -Hình động( reel time): có số ảnh 30/giây cho tim và
4/giây cho bụng( đầu dò quét điện tử hay cơ học)

24

IV MÁY SIÊU ÂM
Đầu dò

Điều khiển
xử lý ảnh

Màn hình hiển thị

Lưu trữ
Sơ đồ cấu tạo máy siêu âm
25