ứng dụng siêu âm đo vận tốc động mạch cảnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

BÁO CÁO
KĨ THUẬT THIẾT BỊ Y HỌC 1
ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG SIÊU ÂM ĐO VẬN TỐC
ĐỘNG MẠCH CẢNH
GVHD: Lê Cao Đăng

1


Phân công công việc
1.
2.
3.
4.
5.

Nguyễn Hoàng Bảo - Tìm hiểu cấu trúc giải phẫu động mạch cảnh, và các dữ
liệu sinh học liên quan.
Trần Nhật Quang - Nguyên lý,cơ sở vật lý máy siêu âm
Phan Đăng Khoa - Sử dụng, vận hành máy siêu âm
Ngô Thông Tân - Hiệu ứng doppler và ứng dụng đo vận tốc bằng máy
Thái Hòa Thành- Tổng hợp dữ liệu có được, viết báo cáo, chuẩn bị hình ảnh,
video, slide thuyết trình

2


II. Nội Dung

1.Cấu trúc giải phẫu động mạch cảnh
2. Khái quát về siêu âm
2.1 Giới thiệu siêu âm
2.2 Sự lan truyền của sóng âm
2.3 Sơ đồ cấu tạo máy siêu âm
2.3.1 Bên ngoài máy
2.3.2 Bên trong máy
3. Sử dụng máy siêu âm
3.1 Chiều hướng và cách cầm đầu dò
3.2 Các thao tác trước khi siêu âm
4. Hiệu ứng doppler
5.Sử dụng vận hành máy siêu âm doppler SmartDop 45 và phần mềm Phần
mềm Smart-V-Link

3


1.Cấu trúc giải phẫu động mạch cảnh
Các động mạch cấp máu cho đầu và cổ đều là các động mạch lớn, tách trực
tiếp hoặc gián tiếp từ cung động mạch chủ. Ở bên phải là thân động mạch tay đầu
(truncus brachiocephalicus) sẽ phân nhánh là động mạch cảnh chung phải và động
mạch dưới đòn phải. Khi nó lên nền cổ ở ngay sau khớp ức đòn phải. Ở bên trái
động mạch cảnh chung trái và động mạch dưới đòn trái trực tiếp từ cung động
mạch chủ đi lên. Động mạch dưới đòn (a. subclavia) mang máu xuống nuôi chi trên
có các nhánh bên tới cấp máu cho một phần vùng cổ và cho cả não. Hệ động mạch
cảnh (a. carotid) gồm có hai động mạch cảnh chung phải và trái, khi tới bờ trên sụn
giáp
chia
thành
2

nhánh
tận:
- Động mạch cảnh trong cấp máu cho phần trong hộp sọ là não và mắt.
- Động mạch cảnh ngoài cấp máu cho phần ngoài hộp sọ gồm phần đầu mặt và một
phần cổ. Phần còn lại của cổ do động mạch dưới đòn nuôi dưỡng.

1.1 ĐỘNG MẠCH CẢNH CHUNG (ARTERIA CAROTIS COMMUNIS)
Động mạch cảnh chung hay cảnh gốc là động mạch lớn đi qua vùng cổ,cấp máu
cho đầu, mặt và não. Động mạch không có nhánh bên nên nếu bị thắt động mạch
này
rất
nguy
hiểm.
Nguyên
uỷ,
đường
đi,
tận
cùng
Ở
2
bên
khác
nhau:
- Bên phải tách từ thân động mạch cánh tay đầu ngay sau khớp ức đòn.
- Bên trái tách trực tiếp từ cung động mạch chủ nên có thêm một đoạn ở
ngực (dài hơn và nằm sâu hơn bên phải).

4

Hình 1. Liên quan của động mạch cảnh chung
Cả hai động mạch từ nền cổ đi lên hơi chếch ra ngoài dọc hai bên khí quản và thực
quản, tới bờ trên sụn giáp (ngang mức đôi sông cổ 4) thì phình ra gọi là phình cảnh
hay xoang động mạch cảnh (sinus caroticus) rồi chia đôi thành động mạch cảnh
trong và động mạch cảnh ngoài. Xoang cảnh thường lấn tới cả phần đầu động mạch
cảnh
trong.
Trong thành của xoang cảnh có tiểu thể cảnh (glomus caroticum), có các sợi thần
kinh đặc biệt đi vào cực trên tiểu thể cảnh (tách từ hạch cổ trên, từ dây thần kinh 9,
10 hoặc 12) nên nó được coi như một thụ cảm hoá học đáp ứng với sự thay đổi
nồng độ oxy trong máu và làm thay đổi huyết áp động mạch.
1.2 ĐỘNG MẠCH CẢNH NGOÀI (A. CAROTIS EXTERNA)
Là ngành tận của động mạch cảnh chung, cấp máu cho hầu hết các phần ngoài hộp
sọ. Động mạch cảnh ngoài có nhiều nhánh bên và vòng nối, có thể thắt được.
Nguyên
uỷ,
đường
đi,
tận
cùng
Từ phình cảnh ngang mức bờ trên sụn giáp chạy lên trên, ra ngoài tới sau
cổ xương hàm dưới tận hết bằng cách chia 2 nhánh tận là động mạch thái dương
nông
và
động
mạch
hàm
trên.
1.3

ĐỘNG MẠCH CẢNH TRONG (A. CAROTIS INTERNA)
Là động mạch chính cấp máu cho não và mắt nên bị thắt rất nguy hiểm vì não
không
chịu
được
thiếu
máu
kéo
dài.
Nguyên
uỷ,
đường
đi,
tận
cùng
Là một ngành cùng của động mạch cảnh chung từ phình cảnh ngang mức bờ trên
sụn giáp đi lên qua vùng hàm hầu, tới mặt dưới nền sọ thì chui vào sọ qua ống động
mạch cảnh trong xương đá, rồi vào xoang tĩnh mạch hang và tận hết ở mỏm yên
trước bằng cách chia làm 4 nhánh cùng. Đường đi ngoằn ngoèo tránh dòng máu
phụt mạnh lên não.
5


2. Khái quát về siêu âm
2.1 Giới thiệu
-Siêu âm y khoa là kỹ thuật khảo sát hình ảnh của cơ thể bằng cách dùng các đợt
xung âm thanh tần số cao (thường trong khoảng 2-15 MHz)
-Sóng siêu âm được các đầu dò phát ra dưới dạng từng xung rất ngắn vào cơ thể, và
sau đó sóng phản xạ lại được đầu dò thu nhận và truyền vào máy tính phân tích.

2.2 Sự lan truyền của sóng âm
1 Sự suy giảm và hấp thụ:
Trong môi trường có cấu trúc đồng nhất, sóng âm lan truyền theo đường thẳng và
mất dần năng lượng theo luật nghịch đảo của bình phương khoảng cách.
Sự hấp thụ quan trọng của năng lượng âm gặp vật chất tạo nhiệt.
Tuy nhiên, sự mất năng lượng trong siêu âm không giống như bức xạ tia X do còn
có hiệu ứng quang từ hoặc hiệu ứng Compton.
Vận tốc truyền sóng âm phụ thuộc vào độ cứng và tỷ trọng của môi trường vật chất
xuyên qua.
Vd: trong cơ thể người: Mỡ 1450m/s, Nước 1480m/s, mô mềm 1540m/s, xương
4100m/s.
2 Sự phản xạ hay phản hồi:
Trong môi trường có cấu trúc không đồng nhất, một phần sóng âm sẽ phản hồi ở
mặt phẳng thẳng góc với chùm sóng âm tạo nên âm dội hay âm vang (echo), phần
còn lại sẽ lan truyền theo hướng của chum sóng âm phát ra.
Sóng phản hồi sẽ được ghi lại bởi đầu dò, sau đó được xử lí trong máy và truyền
ảnh lên màn hình (display) hoặc trên phim, giấy in hay băng đĩa. Các sóng phản hồi
không được ghi nhận bởi đầu dò sẽ biến mất theo luật suy giảm.
3

Sự khúc xạ , nhiễu âm:

Khi chum sóng đi qua mặt phẳng phân cách với một góc nhỏ, chum âm phát ra sẽ
bị thụt lùi một khoảng so với chum âm tới còn gọi là nhiễu âm. Chính điều này sẽ
tạo ra ảnh giả.
2.3

Sơ đồ cấu tạo máy siêu âm
6

Thông

•

•
•

•
•
•
•

số

kĩ

thuật

của

máy

siêu

âm

SONOACE-3200

Kích thước

Bề ngang 380 mm
Chiều Dài 298 mm
Chiều Cao 403 mm
Cân Nặng 18 kg
Thiết bị ngoại vi gắn với máy siêu âm
Máy in giấy trắng đen
Máy ghi hình chuẩn NTSC-PAL (băng)
Kết nối đầu dò: có 2 cổng gắn đầu dò
Màn hình hiển thị CRT với độ phân giải cao và góc nhìn rộng.
Chế độ hiển thị hình ảnh B-Mode,M-Mode
Điều kiện môi trường
Độ ẩm từ 30 đến 85%
Nhiệt độ từ 0 đến 40oC

7


2.3.1 Bên Ngoài máy siêu âm
Màn hình

Giá đỡ đầu dò

8


Nơi cắm đầu dò

2.4.11 Đầu dò
Đầu dò là nơi phát ra sóng siêu âm và ghi nhận sóng phản xạ(hồi âm).
Đầu dò sử dụng nguyên tắc của hiệu ứng áp điện

Trong đầu dò có một hay nhiều tinh thể áp điện, đó là các tinh thể thạch anh.
Khi áp một dòng điện xoay chiều vào tinh thể, tinh thể dao động.
Sự dao động với tần số cao của tinh thể tạo ra sóng âm.
Ngược lại, khi âm thanh hay áp suất tác dụng vào tinh thể, nó lại tạo ra một hiệu
điện thế.
Do đó cùng một tinh thể có thể dùng để phát ra và thu nhận sóng siêu âm.

9


Các khối trong máy

1 là thùng máy
2 là khối kỹ thuật số 3 là khối thu nhận
4 là khối tùy chỉnh 5 là khối tạo xung
6 là khối đầu cuối
7 là nguồn áp thấp 8 là nguồn áp cao
9 là bàn phím
10 là khối chủ(nơi liên kết các khối lại)
11 là màn hình
2.3.2 Bên Trong máy siêu âm
Thùng máy-bảng điều khiển

Là nơi cắm quạt,bàn phím, nguồn vào,dây nối đất,dây video in,video out.
10


Khối Nguồn Công suất thấp

Nguồn ADY-75-XMDL

Đầu vào là 85-264VAC tần số 47-440Hz
Công suất 75W
Đầu ra +5V(0.5->5,5 A) +12V(0.5->2.5A) -12V (0.5->1.5A)
Cung cấp nguồn cho hệ thống quạt bàn phím
Khối nguồn cao áp
Nguồn ADY-2605
Đầu vào cũng là 85-264 VAC tầAn số 47-440Hz
Đầu ra +12V ~ 1.5 A
+-100V ~15mA +-80V ~35mA
Công suất 26W
Cung cấp nguồn cho hệ thống màn hình

11


Bo cắm

Là bo mạch chủ, nơi kết nối các khối lại với nhau.
Khối tạo xung

Có con SEOAN 8 432Khz

12


Khối tùy chỉnh

Khối logic

13

Khối đầu cuối
3. Sử dụng máy siêu âm
3.1 Chiều hướng và cách cầm đầu dò
Quy ước chiều hướng của hình ảnh siêu âm thu nhận qua ngã bụng:
Ở lát cắt dọc:phía trên màn hình là phía trước ngực, phía dưới màn hình là phía sau
của bệnh nhân. Bên trái màn hình là phía đầu, bên phải màn hình là phía chân của
bệnh nhân,hình ảnh thu nhận được là hình ảnh ta nhìn từ phía bên phải bệnh nhân
qua phía bên trái.
Ở lát cắt ngang:phía trên màn hình là phía trước, phía dưới màn hình là phía sau
của bệnh nhân. Bên trái màn hình là bên phải của bệnh nhân, bên phải màn hình là
bên trái của bệnh nhân, hình ảnh thu nhận được là hình ảnh ta nhìn từ phía dưới
chân bệnh nhân lên phía đầu.
Chiều hướng đầu dò
 Mỗi đầu dò có một gờ chỉ điểm(probe marker, indicator) tương ứng với điểm
đánh dấu(screen marker, position marker) trên màn hình máy siêu âm.
 Điều này giúp cho người làm siêu âm cầm đúng đầu dò.
 Theo quy ước gờ chỉ điểm và điểm đánh dấu trên màn hình máy siêu âm
luôn luôn ở cùng phía( hoặc là ở bên trái, hoặc là ở bên phải màn hình).
 Nếu cả 2 không cùng một phía thì xem như ta đã cầm ngược đầu dò siêu âm.
Sử dụng đầu dò đúng cách
- Để sử dụng đầu dò đúng cách nên thực hiện các điều sau :
1 .Kiểm tra các dây cáp đầu dò và kết nối thường xuyên để phát hiện ngay các bất
thường.
2. Ngắt điện hệ thống trước khi thay đổi đầu dò để đảm bảo xác định đúng các đầu
dò và kéo dài tuổi thọ của hệ thống và đầu dò.
3. Không thả đầu dò trên sàn nhà hoặc chống lại những vật cứng hoặc các bề mặt,
chạm đầu dò có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng.
4. Đầu dò nên được trả lại cho người giữ đầu dò để lưu trữ khi không sử dụng.

5. Không làm nóng đầu dò .nếu các đầu dò có nhiệt độ dưới nhiệt độ phòng, để
chúng khởi động một cách tự nhiên trước khi sử dụng chúng.
14


6. Không uốn cong hoặc kéo dây cáp đầu dò. Bởi vì nó có thể làm đứt một số dây
cáp bên trong.
7 .Sử dụng duy nhất một loại gel đã được chọn .
8. Chỉ bôi gel lên đầu quét của đầu dò và lau sạch khỏi đầu dò sau mỗi lần sử dụng.
9. Khi đầu dò không được sử dụng, cẩn thận cất giữ chúng trong các hộp nhựa
được cung cấp bởi Medison CO, LTD để tránh làm hư chúng.
10 .Tất cả các đầu dò nên được làm sạch khi tiếp xúc với bệnh nhân .
3.2 Các thao tác chuẩn bị khi tiến hành siêu âm
1.Tiến hành kiểm tra xem máy siêu âm đã được tắt nguồn chưa ,bằng nút power
trên phía trên màn hình ,chuyển OFF để tắt
2.Chọn đầu dò Linear 7.5Mhz 60 mm đầu dò này có độ xuyên sâu là 9 cm.
3.Mở máy bằng nút power, kiểm tra đèn báo màn hình hiển thị và nghe tiếng bíp
điện tử , để đảm bảo rằng màn hình đã hoạt động .Khi việc tự kiểm tra được hoàn
tất thành công, màn ảnh SA-3200 đang được hiển thị, và sẵn sàng quét một hình
ảnh .
4. Để bệnh nhân nằm lên bàn được đặt phía bên tay phải của bác sĩ ,và tiến hành
quét .Trước khi quét chúng ta cần xác định vị trí cần siêu âm dựa vào lý thuyết giải
phẫu cơ thể người,sau đó chúng ta tiến hành bôi gel lên vùng cần dò, đặt đầu dò lên
vùng đó để tiến hành quét .
Ở đây là siêu âm động mạch cảnh nên vị trí bôi del là vùng trái hoặc phải của cổ.
+ Dựa vào điểm mốc trên đầu dò để xác định nhanh cách đặt đầu dò đúng cách
,điểm mốc sẽ quay về phía bên phải bệnh nhân khi quét ngang và quay hướng lên
đầu khi quét dọc .
+ Sau khi đã xác định đúng vị trí cần siêu âm và đã thu nhận được hình ảnh trên
màn hình ,chúng ta tiến hành điều chỉnh màn hình để thu được hình ảnh tối ưu nhất

+ Từ từ điều chỉnh độ sáng bằng cách chuyển các núm phía trên bên trái của màn
hình cho đến khi toàn bộ thanh thang độ sáng hiển ở phía bên trái của màn hình đạt
độ sáng phù hợp .
15


+Từ từ điều chỉnh độ tương phản bằng cách chuyển các núm thấp hơn ở phía bên
trái màn hình cho đến khi bạn có thể nhìn thấy hình ảnh rõ nét nhất .
5. Sau khi đã chỉnh được hình ảnh tối ưu ,chúng ta tiến hành di chuyển đầu dò
quanh vị trí cần siêu âm theo lắt cắt đã chọn cho đến khi thu được hình ảnh tốt nhất
trên màn hình.
6. Sau khi siêu âm xong chúng ta tiến hành vệ sinh cho bệnh nhận và đầu dò và tắt
máy .
4. Hiệu ứng doppler
a/ Khái niệm:
Là một hiệu ứng vật lý, đặt tên theo Christian Andreas Doppler, trong đó tần số và
bước sóng của các sóng âm, sóng điện từ hay các sóng nói chung bị thay đổi khi mà
nguồn phát sóng chuyển động tương đối với người quan sát.
b/ Biểu diễn toán học:
Đối với sóng chuyển động trong một môi trường, như sóng âm, nguồn sóng và
người quan sát đều có thể chuyển động tương đối so với môi trường. Hiệu ứng
Doppler lúc đó là sự tổng hợp của hai hiệu ứng riêng rẽ gây ra bởi hai chuyển động
này.

trong đó
là vận tốc lan truyền của sóng trong môi trường,
là vận tốc tương đối của người quan sát đối với môi trường, nhận giá trị
dương nếu người quan sát tiến lại gần nguồn âm,
là vận tốc tương đối của nguồn đối với môi trường, nhận giá trị dương nếu
nguồn dịch chuyển ra xa đối với người quan sát.

Tần số tăng lên khi nguồn tiến về phía người quan sát, và giảm đi khi nguồn đi ra
xa người quan sát(với điều kiện chuyển động giữa nguồn và người không phải là
chuyển động đều).
16


Cụ thể, nếu nguồn di động trong môi trường phát ra sóng với tần số tại
nguồn là f0, một người quan sát đứng yên trong môi trường sẽ nhận được tần
số f:

với c tốc độ lan truyền của sóng trong môi trường, v là thành phần vận
tốc chuyển động của nguồn so với môi trường theo phương chỉ đến
người quan sát (âm nếu đi về phía người quan sát, dương nếu ngược lại).
Tương tự, khi nguồn đứng im còn người quan sát chuyển động:

Đối với sóng điện từ (ví dụ ánh sáng), lan truyền mà không cần môi trường, hiệu
ứng Doppler được tính toán dựa vào thuyết tương đối.
Hiệu ứng Doppler đúng cho mọi loại sóng từ sóng hạ âm, sóng nghe được cho
tới sóng siêu âm.
Hiệu số giữa sóng tới và sóng phản xạ gọi là tần số Doppler
Công thức Δf=|Fr - Fi| =2Fi|cosθ|.v/c
Trong đó :
Fr : tần số sóng phản xạ
Fi : tần số sóng tới
c : vận tốc truyền sóng siêu âm trong môi trường
v : vận tốc của vật chuyển động
θ : góc tạo bởi chùm tia siêu âm và phương chuyển động của vật

17

5.Máy siêu âm doppler SmartDop 45
5.1 Tổng quan :
Mặt trước phía bên phải của máy và đầu dò

1 là nơi để
đầu dò.
2 là cổng usb.
3 đầu dò.
4 là nút tạm
dừng,ghi hình
lại.
5 là nắp đậy
đầu dò.

Mặt trước phía bên trái của máy

Chú thích chức năng các phím:

18


Sơ đồ khối của máy:

19


PROBE (đầu dò) :
The Smartdop has 5 interchangeable probes with different frequencies.

BT2M20S8C (2 MHz): Đo tim thai và âm thanh
BT4M05S8C (4 MHz): Đo tốc độ máu ngoại vi sâu và dòng chảy
BT5M05S8C (5 MHz): Đo tốc độ máu ngoại vi sâu và dòng chảy
BT8M05S8C (8 MHz): Đo vận tốc máu bề ngoài và dòng chảy
BT10M5S8C (10 MHz): Đo vận tốc máu bề ngoài và dòng chảy
5.2 Các bước đo vận tốc
1. Kết nối đầu dò cho máy với sự phân cực tròn đánh dấu trên các kết nối đầu dò
2. Đặt gel siêu âm trên đầu thăm dò hoặc da bệnh nhân.
3. Nhấn nút nguồn để bật các đơn vị trên. Biến điều khiển âm lượng tối đa.
4. Hãy để đầu dò vào khu vực đo lường.chỉnh góc âm thanh Doppler tối đa được
nghe. Một góc lý tưởng để thăm dò là khoảng 60 độ.
5.Khi các dạng sóng trở nên nhịp nhàng và ổn định, chờ đợi nhiều hơn 5 giây mà
không di chuyển đầu dò, và sau đó nhấn vào nút đóng băng và in các dạng sóng.
1.3

Menu
Phím giữa là enter
Nhấn phím giữa để vào menu chính(menu hiển thị tùy vào đầu dò)
Chọn chế độ bằng cách nhấn nút lên hoặc xuống và chế độ được lựa chọn sẽ
được tô đậm
Nhấn nút phải để tùy chỉnh menu con, nhấn nút trái để trở lại menu chính từ
menu con hoặc ra khỏi chế độ menu.

20


21


1.3.1

Menu trong đo vận tốc động mạch cảnh

•

Bộ nhớ: có thể đọc lưu trữ và xóa 30 dữ liệu

•

Thời gian: chậm hay bình thường

•

Chỉnh sóng hướng vào hay ra khỏi đầu dò là thành phần dương

•

Thông tin bệnh nhân:tên,tuổi,giới tính,ngày đo v.v..

•

Ngôn ngữ : tiếng Anh, Tây Ban Nha, Pháp, Ý,

•

Đơn vị đo cm/s hay KHz

•

Lọc 80Hz hay 200Hz

•

Hiển thị dạng sóng hay dữ liệu.

22


Phần mềm Smart-V-Link kết hợp với máy siêu âm doppler SmartDop 45
Các bước tiến hành
(1) Kết nối cáp truyền dữ liệu với Doppler.
(2) Kết nối đầu cồn lại của cáp với cổng USB của máy tính.
(3) Mở máy Doppler.
(4) Khởi động Smart-V-Link và màn hình thông tin bệnh nhân sẽ xuất hiện.
Điền thông tin bệnh nhân sau đó nhấn save và nhấn return to main screen

Sau đó nhấn option

23


Chọn Search Comm để kết nối đầu đò với máy tính và nhấn return to main
screen

Có rất nhiều lựa chọn để đo vận tốc ở các bộ phận như chi trên,chi dưới,ở động
mạch hay tĩnh mạch
Venous Doppler ( siêu âm doppler tĩnh mạch)
Lower Extremity Segmental (đo chi dưới)
Upper Extremity Segmental (đo chi trên)
Posterior Tibial ( sau xương chày):

24


Tài liệu tham khảo
1
2
3
4

NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT SIÊU ÂM DOPPLERBS CỦA B.S
NGUYỄN QUANG TRỌNG
CHIỀU HƯỚNG VÀ CÁCH CẦM ĐẦU DÒ SIÊU ÂM CỦA BS.
NGUYỄN QUANG TRỌNG
Service Manual SA-3200
Manual- SmartDop 45

25