Thuyết trình về máy siêu âm

ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

TRƯỜNG CAO ĐẲNG Y TẾ BÌNH DƯƠNG
KHOA DƯỢC

BÀI TẬP GIỮA KỲ
ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM
(MÁY DOPPLER 3D)




Giáo viên hướng dẫn: Thầy Võ Văn Ớn
NhómBẢNG
sinh viên PHÂN
thực hiện: CÔNG VIỆC
Lớp: CĐDLT 4A

1. Đỗ Văn Tùng
HỌ TÊN
SINHThị
VIÊN
NHIỆM VỤ
2. Phạm
Anh Đào
3. Nguyễn Thị Lan Anh
4. Vũ Thu Hiền
1. 5.
Đỗ Đàm
Văn Tùng
Tìm hiểu giới thiệu lời nói đầu của máy siêu

Hoài Phương
Giáo viên hướng
dẫn: 3Thầy
(nhóm 6.trưởng)
âm Doppler
chiều Võ Văn Ớn
Lê TuấnAnh
 Nhóm
Lớp: CĐDLT 3B
7. Lê Thị Thúy
Hằng sinh viên thực hiện:
1. Bạch
Đào Lê
Thị Thanh Thủy
8. Nguyễn Thị
Tổng hợp các nội dung, bổ sung, trình bày
2. 9.
Phạm
Thị
Anh
Đào
2.
Vũ
Thị
Bích
Trần Thị Mộng Thu
bàiHồng
tập và tìm tài liệu tham khảo
3.
Bùi

Thị
Thanh
10. Phan Thị Mộng Quyên
4. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
Tìm hiểu ưu điểm của máy siêu âm Doppler
5. Trần Văn Thảo
3. Nguyễn Thị Lan Anh
3 chiều
6. Trần Thị Tuyết
Nhi
7. Lê Thị Dung
8. Nguyễn Thanh Tuyến
9. Nguyễn Thị Mai
Bình10.
Dương,
ngàySang
20 Page
tháng
SV NHÓM 5
1 10 năm 2017
Lưu Minh


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

4. Vũ Thu Hiền

Tìm hiểu cơ sở vật lý siêu âm

5. Nguyễn Thị Bạch Lễ

Tìm nguyên lý hoạt động của máy siêu âm
Doppler 3 chiều

6. Đàm Hoài Phương

Tìm chỉ định và chống chỉ định điều trị của
máy siêu âm Doppler 3 chiều

7. Lê Tuấn Anh

Tìm cơ sở vật lý siêu âm

8. Lê Thị Thúy Hằng

Tìm nguyên lý hoạt động của máy siêu âm
Doppler 3 chiều

9. Trần Thị Mộng Thu

Tìm cấu tạo của máy siêu âm Doppler 3
chiều

10. Phan Thị Mộng Quyên

Tìm nhược điểm của máy siêu âm Doppler 3
chiều

LỜI NÓI ĐẦU

C

hẩn đoán hình ảnh là ngành ứng dụng các kỹ thuật công nghệ vào
chẩn đoán y khoa nhằm khảo sát các cơ quan nội tạng trong cơ thể
con người. Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc không ngừng

của khoa học kỹ thuật, chẩn đoán hình ảnh ngày càng có nhiều máy mốc hiện đại
và đang giữ một vai trò rất quan trọng đối với ngành phát triển và giữ vai trò
quan trọng đối với ngành y học thế giới. Điển hình là sự ra đời của nhiều phương
tiện chẩn đoán hình ảnh kỹ thuật cao như Dopper, CT, MRI, DSA.. Các phương

SV NHÓM 5

Page 2


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

pháp này ngày càng phát triển và giữ vai trò quan trọng trong việc giúp bác sĩ
chẩn đoán bệnh chính xác hơn. Ở Việt Nam ngành chẩn đoán hình ảnh cũng
đang ngày càng lớn mạnh và khẳng định được tầm quan trọng của mình, đồng
thời các bệnh viện cũng đã đầu tư các trang thiết bị hiện đại nhằm phục vụ tốt
hơn cho việc chẩn đoán và điều trị.
Siêu âm là kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh được đưa vào ứng dụng lâm sàng từ
những năm 1960. Kỹ thuật này sử dụng một đầu dò phát ra chùm sóng âm thanh
có tần số rất cao mà tai người không nghe thấy được gọi là sóng siêu âm. Chùm
sóng này sẽ đi xuyên vào cơ thể người và lan đến các cơ quan nội tạng bên
trong. Sau đó, một phần chùm sóng âm này sẽ được phản hồi lại và thu nhận tại
đầu dò, chuyển tính hiệu về bộ phận xử lý (trong máy siêu âm) để cho ra hình
ảnh sống động về cơ quan đang được khảo sát. Chùm sóng âm này không hề gây

tổn thương cho các cơ quan mà nó đi xuyên qua. Vì vậy, siêu âm là một phương
tiện chẩn đoán nhanh chóng, an toàn, không gây đau, không gây hại cho bệnh
nhân và có chi phí thấp. Do đó siêu âm gần như phương tiện chẩn đoán được
nghĩ đến đầu tiên đối với bác sĩ lâm sàng.
Siêu âm là âm thanh có tần số cao hơn tần số tối đa mà tai người nghe
thấy được. Tần số tối đa này tùy vào từng người, nhưng thông thường nó vào cỡ
20000 Hz. Ngược lại với siêu âm, các âm thanh có tần số thấp hơn ngưỡng nghe
được bởi tai người (thường vào khoảng 20 Hz) là hạ âm.

SV NHÓM 5

Page 3


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

Siêu âm có thể lan truyền trong nhiều môi trường tương tự như môi
trường lan truyền của âm thanh, như không khí, các chất lỏng và rắn, và với tốc
độ bằng tốc độ âm thanh. Do cùng tốc độ lan truyền, trong khi có tần số cao
hơn, bước sóng của siêu âm ngắn hơn bước sóng của âm thanh. Nhờ bước sóng
ngắn, độ phân giải của ảnh chụp siêu âm thường đủ để phân biệt các vật thể ở
kích thước cỡcentimét hoặc milimét. Do đó siêu âm được ứng dụng trong chẩn
đoán hình ảnh y khoa (siêu âm y khoa) [1] hoặc chụp ảnh bên trong các cấu trúc
cơ khí trong kiểm tra không phá hủy. Nhờ khả năng không bị nhận biết được
bởi người, sóng siêu âm còn được dùng trong các ứng dụng quan trắc khác, như
để đo khoảng cách hay vận tốc. Ngoài ra còn có nhiều ứng dụng siêu âm khác
như làm sạch bằng siêu âm, hàn siêu âm, ứng dụng siêu âm trong hóa học, sinh
học,...
Siêu âm có thể được tạo ra từ một số loại loa, từ dao động của tinh thể áp
điện.Trong tự nhiên, nhiều loài động vật có thể tạo ra hoặc cảm nhận được siêu

âm, ví dụ như dơi là loài có thị giác kém phát triển nhưng tạo ra và cảm nhận
siêu âm để xác định các vật thể trong không gian xung quanh.
Cá voi, cá heo dùng siêu âm để liên lạc và định vị đối tượng xung
quanh.Một số loài như cá voi trắng vùng Amazon tự chỉnh cường độ phát, khi
bắt mồi thì dùng siêu âm mạnh để gây tê liệt cá.

SV NHÓM 5

Page 4


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

Siêu âm y khoa là một phương tiện thường được dùng để chẩn đoán các bệnh
nội khoa và sản khoa. Đó là một kỹ thuật dùng sóng siêu âm có tần số cao tạo ra
hình ảnh y học về cấu trúc bên trong cơ thể con người. Nhờ đó bác sĩ có thể xem
được, chẳng hạn trong trường hợp phụ nữ có thai, sự phát triển của bào thai, hay
chẩn đoán bệnh.

SV NHÓM 5

Page 5


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

MỤC LỤC
NỘI DUNG

TRANG

LỜI NÓI ĐẦU
I.

2

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MÁY SIÊU ÂM
8
Tổng quan nguyên lý hoạt động của máy siêu âm
Nguyên lý hoạt động chung
Tổng kết nguyên lý hoạt động cơ bản của siêu âm
Các hệ thống Doppler
CƠ SỞ VẬT LÝ SIÊU ÂM
13
1. Cơ sở vật lý
2. Một số tính chất vật lý của siêu âm
3. Quá trình lan truyền sóng âm trong cơ thể
4. Sự hấp phụ năng lượng siêu âm của tổ chức và an toàn siêu âm.
5. Các kỹ thuật siêu âm
CẤU TẠO HOẠT ĐỘNG MÁY SIÊU ÂM
26
1. Cấu tạo máy siêu âm
2. Phân loại máy siêu âm
3. Ứng dụng của siêu âm Doppler
ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM MÁY SIÊU ÂM
39
1. Ưu điểm của máy siêu âm
2. Nhược điểm của máy siêu âm
CHỈ ĐỊNH VÀ CHỐNG CHỈ ĐỊNH ĐIỀU TRỊ SIÊU ÂM
43

1. Chỉ định điều trị siêu âm
2. Chống chỉ định điều trị siêu âm
1.
2.
3.
4.

II.

III.

IV.

V.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

45

NỘI DUNG
CỦA MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀU

SV NHÓM 5

Page 6


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

Hình 1: Máy siêu âm

I.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY SIÊU ÂM

SV NHÓM 5

Page 7


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động tạo hình máy siêu âm Doppler 3D

1.

Tổng quan nguyên lý hoạt động của siêu âm

- Siêu âm là một phương pháp khảo sát hình ảnh học bằng cách cho một phần
của cơ thể tiếp xúc với sóng âm có tần số cao (siêu âm) để tạo ra hình ảnh bên
trong cơ thể. Siêu âm không sử dụng các phóng xạ ion hóa (như X quang). Do
hình ảnh siêu âm được ghi nhận theo thời gian thực nên nó có thể cho thấy hình
ảnh cấu trúc và sự chuyển động của các bộ phận bên trong cơ thể kể cả hình ảnh
dòng

máu

đang

chảy

trong

các

mạch

máu.

- Siêu âm là một khảo sát y học không xâm lấn (không gây chảy máu) giúp
cho

các

bác

sĩ

có

thể

chẩn

đoán

và

điều

trị bệnh.

- Siêu âm quy ước tạo ra những hình ảnh các lát cắt mỏng và phẳng của cơ
thể. Những tiến bộ trong kỹ thuật siêu âm bao gồm siêu âm 3 chiều (siêu âm 3D)
có khả năng tái tạo lại dữ liệu thu nhận được từ sóng âm thành hình ảnh 3 chiều.

SV NHÓM 5

Page 8


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

Siêu âm Doppler cũng có thể là một phần của quá trình khám siêu âm.
- Siêu âm Doppler là một kỹ thuật siêu âm đặc biệt giúp đánh giá dòng máu
chảy trong các mạch máu, bao gồm các động mạch và tĩnh mạch chính của cơ
thể ở bụng, cánh tay, chân, và cổ.
2.

Nguyên lý hoạt động chung

- Siêu âm dựa trên cùng một nguyên tắc hoạt động của hệ thống định vị ở loài
dơi, các tàu thuyền. Khi sóng âm va vào một vật thể, nó sẽ bị dội trở lại, hoặc
phản âm trở lại. Bằng cách đo những sóng dội này, người ta có thể xác định được
độ xa cũng như kích thước, hình dạng và mật độ (vật thể có tính chất rắn, hay
chứa đầy dịch, hoặc cả hai) của vật thể.
- Trong siêu âm, đầu dò vừa phát sóng âm vừa ghi nhận sóng dội trở lại. Khi
đầu dò được ấn vào da, nó sẽ truyền những xung nhỏ của các sóng âm có tần số
cao không nghe được đi vào cơ thể. Khi sóng âm dội lại từ các nội tạng bên
trong cơ thể, dịch và mô, một microphone rất nhạy cảm của đầu dò sẽ ghi nhận
lại những thay đổi nhỏ trong cao độ và hướng của âm. Những tín hiệu sóng này

sẽ được đo đạc ngay lập tức và thể hiện bằng máy vi tính bằng cách tạo ra những
hình ảnh theo thời gian thực ở màn hình. Một hoặc nhiều khung hình sẽ được
chụp lại làm hình tĩnh.
- Siêu âm Doppler, một ứng dụng đặc biệt của siêu âm, dùng để đo hướng và
vận tốc của các tế bào máu khi chúng di chuyển trong mạch máu. Sự chuyển
động của các tế bào máu gây ra sự thay đổi về cao độ của sóng âm phản hồi lại
(được gọi là hiệu ứng Doppler). Máy vi tính sẽ thu thập và xử lý những sóng âm

SV NHÓM 5

Page 9


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

này để tạo ra biểu đồ hoặc hình màu thể hiện dòng chảy của máu trong các mạch
máu.
3.

Tổng kết nguyên lý hoạt động cơ bản của máy siêu âm

Dưới đây là những bước cơ bản mà máy siêu âm Doppler 3D hoạt động để tạo ra
hình ảnh siêu âm mà chúng ta thường thấy trong thực hành lâm sàng hằng ngày.
Đây chỉ là bài viết đầu tiên trong loạt bài phổ biến kiến thức cơ bản dành cho
người mới bắt đầu làm quen với siêu âm nên sẽ chỉ là những trình bày rất tóm
lược. Trong những bài kế tiếp sẽ đi sâu vào phân tích từng chi tiết:
1. Đầu dò của máy sẽ phóng ra một chùm sóng âm có tần số cao (sóng siêu âm)
đi vào cơ thể.
2. Trên đường đi của mình, sóng âm sẽ chạm vào các đường ranh giới giữa các
loại mô khác nhau (ví dụ như giữa dịch và mô mềm, giữa mô mềm và xương).

3. Một số sóng âm sẽ dội ngược trở lại đầu dò, số còn lại sẽ tiếp tục tiến vào sâu
hơn nữa cho đến khi chúng gặp các đường ranh giới khác nằm sâu hơn và bị dội
ngược trở lại đầu dò.
4. Những sóng dội ngược này sẽ được đầu dò ghi nhận và chuyển vào máy vi
tính.
5. Dựa vào 2 thông số là vận tốc của sóng âm truyền đi trong mô (1,540 m/s) và
thời gian mà mỗi sóng dội lại quay về đầu dò, máy vi tính sẽ tính toán ra khoảng

SV NHÓM 5

Page 10


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

cách giữa đầu dò đến đường ranh giới của mô hoặc cơ quan mà từ đó sóng âm bị
dội lại.
6. Máy sẽ hiển thị những thông tin này lên màn hình tùy theo từng chế độ: các
chế độ một chiều như A-mode, B-mode, M-mode hoặc chế độ 2 chiều với thời
gian thực.
4. Các hệ thống Doppler

Doppler liên tục (continuous wave-CW):
- Với đầu dò có hai tinh thể, một có chức năng phát sóng liên tục và một có

•

chức năng nhận sóng phản hồi liên tục.
- Khi chùm sóng âm xuyên qua hai mạch máu cạnh nhau (hai động mạch
hoặc một động mạch và một tĩnh mạch) thì tốc độ ghi được là tốc độ trung bình

của các tốc độ ở hai mạch máu.
•

Doppler xung (pulsed wave-PW):

- Phát sóng dạng xung được dùng trong Doppler xung (pulsed wave-PW) với
đầu dò có một tinh thể vừa có chức năng phát và nhận sóng phản hồi.
- Sóng âm được phát đi theo từng chuỗi xung dọc theo huớng quét của đầu
dò, song chỉ những xung phản hồi từ vị trí đặt cửa sổ (gate, sample volume) là
được ghi nhận và xử lý.
•

Doppler kép (duplex sonography):

- Sự kết hợp hình ảnh siêu âm ba chiều (cung cấp thông tin về cấu trúc giải
phẫu, vị trí đặt cửa sổ, góc α và Doppler xung (cung cấp thông tin về dòng

SV NHÓM 5

Page 11


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

chảy) đuợc gọi là Duplex sonography

•

Doppler màu (color Doppler):

- Ðó là tín hiệu Doppler xung được mã hóa màu sắc phủ lên hình siêu âm ba
chiều.
- Nhưng trong khi ở Doppler xung chỉ có 1 vị trí đặt cửa sổ (gate), thì ở đây
có rất nhiều vị trí đặt cửa sổ ở kế cận nhau trên vùng khảo sát.
- Thông tin Doppler thu nhận được từ mỗi vị trí đặt cửa sổ được phân tích để
xác định hướng dòng chảy và tốc độ trung bình.
- Những thông tin này được chuyển đổi thành tín hiệu màu chồng lên hình
ảnh siêu âm ba chiều.
- Thông thuờng thì trên mỗi đường tạo ảnh có khoảng 32 đến 128 vị trí lấy
mẫu, do vậy dể có được thông tin chính xác, ta không nên để hộp màu (color
box, sample volume) quá lớn.
- Với đầu dò convex, ở vùng xa đầu dò, các vị trí lấy mẫu sẽ thưa ra do sự
phân kỳ của chùm tia siêu âm, do vậy sẽ có những vị trí không có thông tin
Doppler. Ðể khắc phục hiện tuợng này máy sẽ làm phép tính trung bình của 2 vị
trí lấy mẫu cạnh nhau dể tạo thông tin Doppler cho vùng khuyết chen giữa.
- Dòng chảy huớng về đầu dò được mã hóa màu đỏ; nguợc lại, chạy xa đầu dò
được mã hóa màu xanh.
•

Doppler năng lượng (power Doppler):

SV NHÓM 5

Page 12


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

- Doppler màu đánh giá tốt sự hiện diện và chiều của dòng chảy, tuy vậy nó
không thể đánh giá được các mạch máu nhỏ li ti (mao mạch). Do đó không thể

đánh giá tốt sự tuới máu tại các mô.
- Doppler năng lượng ra đời, chỉ khảo sát độ lớn của tín hiệu Doppler mà
không quan tâm đến chiều của dòng chảy.
- Với Doppler màu, trong hộp màu (color box,sample volume) hiện diện đồng
thời các vector vận tốc nguợc huớng nhau, do vậy giá trị trung bình của vận tốc
sẽ nhỏ di, thậm chí bị triệt tiêu.
- Với Doppler năng lượng thì hoàn toàn không phụ thuộc vào các vector vận
tốc, do vậy nó có độ nhạy cao hơn nhiều so với Doppler màu, đồng thời nó cũng
dễ có sảo ảnh do chuyển dộng.
- Khác với Doppler xung thể hiện tất cả các biên độ, Doppler năng lượng chỉ
thể hiện biên dộ trung bình (MEAN amplitude) và cho màu hồng trên hình thu
được bất kể dòng máu đến hay đi xa đầu dò
- Với Doppler năng lượng, màu được mã hóa để biểu hiện cóhay không có
dòng chảy. Nó không cho biết huớng của dòng chảy.

II.

CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA SIÊU ÂM
1. Cơ sở vật lý

- Cơ chế phát sóng âm: Sóng âm được tạo ra do chuyển đổi năng lượng từ
điện thành các sóng xung tương tự như phát xạ tia X, phát ra từ các đầu dò, có

SV NHÓM 5

Page 13


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

cấu trúc cơ bản là gốm áp điện (piezo-electric). Sóng âm thanh chỉ truyền qua
vật chất mà không truyền qua được chân không, vì không có hiện tượng rung.
- Một trong những đặc điểm cơ bản nhất là tần số sóng âm phụ thuộc vào bản
chất của vật có độ rung khác nhau. Đơn vị đo tần số là Hertz, tức là số chu kỳ
dao động trong một giây.
- Bản chất của Siêu âm: để hiểu được siêu âm ta phải hiểu âm thanh, đó là
những dao động sóng hình sin có tần số từ 20Hz - 20.000Hz. nếu sóng âm tần số
thấp < 20Hz gọi là Hạ âm, > 20.000Hz gọi Siêu âm. Trong lĩnh vực Y tế người ta
dùng sóng âm với tần số từ 2 MHz đến 20 MHz (1 MHz = 109Hz) tùy theo yêu
cầu thăm khám.
Tính chất của Siêu âm:
+ Sự lan tuyền của sóng âm - Sự suy giảm và hấp thu:
Trong môi trường có cấu trúc đồng nhất, sóng âm lan truyền theo đường
thẳng, và bị mất năng lượng dần gọi là suy giảm. Sự suy giảm theo luật nghịch
đạo của bình phương khoảng cách. Sự hấp thu quan trọng của năng lượng âm
gặp vật chất tạo nhiệt. Tuy nhiên sự mất năng lượng trong siêu âm không giống
bức xạ tia X, vì ở đây 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, trong cơ thể người: mỡ 1450; nước 1480; mô mềm 1540; xương
4100 m/s.
+ Sự phản xạ hay phản hồi:

SV NHÓM 5

Page 14


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

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 chùm sóng âm phát ra. Như
vậy, ở đường ranh giới giữa hai môi trường có trở kháng âm (acoustic
impedance), ký hiệu là Z, Z khác nhau tùy thuộc cấu trúc của vật chất đặc biệt là
số nguyên tử. Sóng phản hồi sẽ thu nhận bởi đầu dò, sau đó được xử lý trong
máy và truyền ảnh lên màn hình (display), hoặc ghi lại trên phim, giấy in hoặc
trên băng đĩa từ. Tất nhiên các sóng phản hồi không được thu nhận bởi đầu dò sẽ
bị biến mất theo luật suy giảm.
+ Sự khúc xạ, nhiễu âm:
Khi chùm sóng đi qua mặt phẳng phân cách với một góc nhỏ, chùm âm phát
ra sẽ bị thụt lùi một khoảng so với chùm âm tới còn gọi là nhiễu âm. Chính điều
này sẽ tạo ra ảnh giả.
2. Một số tính chất của siêu âm

- Siêu âm là một loại dao động cơ học được truyền đi trong một môi trường
vật chất nhất định. Năng lượng cơ học này tác động vào các phân tử vật chất của
môi trường làm cho chúng dao động khỏi vị trí cân bằng, mặt khác do tương tác
mà các phân tử bên cạnh nó cũng chụi ảnh hưởng và dao động theo, tạo thành
sóng lan truyền cho tới khi hết năng lượng. chính vì vậy siêu âm không thể
truyền ở môi trường chân không như các sóng điện từ.

SV NHÓM 5

Page 15


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

- Âm thanh được chia thành 3 loại dựa theo tần số. Những âm thanh có tần số
dới 16 Hz mà tai người không thể nghe được là hạ âm, như sóng địa chấn. Các

sóng âm có dải tần từ 16 Hz đến 20.000 Hz được gọi là âm nghe được, còn siêu
âm có tần số trên 20.000 Hz. như vậy về bản chất siêu âm cũng không có gì khác
với các dao động cơ học khác và nó cũng được đặc trưng bởi một số đại lượng
vật lý như: tần số, biên độ , chu kỳ...
- Chu kỳ là khoảng thời gian thực hiện một nén và dãn. Đơn vị th ường được
tính bằng đơn vị đo thời gian( s, ms...)
- Biên độ là khoảng cách lớn nhất giữa 2 đỉnh cao nhất và thấp nhất.
- Tần số ( f ) là số chu kỳ giao động trong 1 giây, đơn vị đo là Hz
- Bớc sóng(λ) là độ dài của 1 chu kỳ giao động. Bớc sóng thường được đo
bằng đơn vị đo chiều dài như mm, cm
- Tốc độ siêu âm ( c ) là quãng đường mà chùm tia siêu âm đi được trong 1
đơn vị thời gian, thường được đo bằng m/s. Tốc độ siêu âm không phụ thuộc vào
công suất của máy phát mà phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền âm.
Những môi trường có mật độ phân tử cao, tính đàn hồi lớn siêu âm truyền tốc độ
cao và ngợc lại những môi trường có mật độ phân tử thấp tốc độ sẽ nhỏ. Ví dụ xương từ 2700- 4100 m/s; tổ chức mỡ 1460-1470 m/s; gan 1540-1580 m/s; phổi
650-1160 m/s; cơ 1545-1630m/s; nớc1480m/s... Trong siêu âm chẩn đoán người
ta thường lấy giá trị trung bình của tốc độ siêu âm trong cơ thể là 1540m/s. Giữa
tốc độ truyền âm, bớc sóng và tần số có mối liên hệ qua phương trình sau:

C = λ. F
SV NHÓM 5

Page 16


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

- Năng lượng siêu âm ( P ) biểu thị mức năng lượng mà chùm tia siêu âm
truyền vào cơ thể. Giá trị này phụ thuộc vào nguồn phát , trong siêu âm chẩn
đoán để đảm bảo an toàn các máy thường phát với mức năng lượng thấp vào

khoảng 1mw đến 10mw. Tuy nhiên trong các kiểu siêu âm thì siêu âm Doppler
thường có mức năng lượng cao hơn.ở các máy siêu âm hiện đại người sử dụng
có thể chủ động thay đổi mức phát năng lượng để nâng cao hơn tính an toàn cho
bệnh nhân, nhất là đối với thai nhi và trẻ em.
- Cường độ sóng âm là mức năng lượng do sóng âm tạo nên trên 1 đơn vị
diện tích. Thường được đo bằng đơn vị W/cm2. Cường độ sóng âm sẽ suy giảm
dần trên đường truyền nhng tần số của nó không thay đổi. Người ta còn tính cường độ sóng âm tương đối đo bằng dB. Khác với cường độ sóng âm, đại lượng
này là một giá trị tương đối, nó cho biết sự khác nhau về cường độ siêu âm tại 2
vị trí trong không gian.

SV NHÓM 5

Page 17


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

Hình 3: Sơ đồ minh hoạ cách tính các chu kỳ, biên độ, bớc sóng, tần số
siêu âm
3. Quá trình lan truyền sóng âm trong cơ thể
a)

Trong môi trường đồng nhất

- Là môi trường có cấu trúc giống nhau, đặc trưng cho mỗi một môi trường là
một hệ số mật độ môi trường (ρ) . Khi chiếu một chùm tia siêu âm vào một môi
trường đồng nhất, nó sẽ xuyên qua với một năng lượng giảm dần cho tới khi hết
năng lượng. Sở dĩ có sự suy giảm năng lượng trên đường truyền là do có sự tương tác giữa siêu âm và các phần tử nhỏ của cơ thể gây ra hiệu ứng toả nhiệt và
tạo vi bọt, tuy nhiên do siêu âm chẩn đoán sử dụng công suất thấp nên chúng ta
không cảm thấy sự tăng nhiệt độ này trong quá trình thăm khám. Mỗi một môi

trường có hệ số hấp phụ siêu âm (α) khác nhau, nên mức độ suy giảm siêu âm
cũng khác nhau. Ngoài ra độ suy giảm siêu âm còn phụ thuộc vào nhiệt độ của
môi trường và tần số của chùm tia siêu âm, khi tần số càng cao mức độ suy giảm
càng nhanh nên độ xuyên sâu càng kém. Trong siêu âm hệ số (α) th ường được
tính bằng đơn vị dB/ cm ở tần số 1MHz. Một số tổ chức, cơ quan trong cơ thể có
hệ số hấp phụ như sau: Phổi 41; xương sọ 20; cơ 3,3 ; thận 1; gan 0,94; não 0,85;
mỡ 0,65; máu 0,18; nớc 0,0022. Ví dụ khi chiếu chùm tia siêu âm với tần số 1
MHz qua 1 cm thận cường độ siêu âm sẽ bị giảm đi 1 dB. Tương tự như vậy
chùm tia siêu âm sẽ bị giảm năng lượng nhiều khi chiếu qua phổi, xương và hầu

SV NHÓM 5

Page 18


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

như không thay đổi khi xuyên qua máu và nớc. Trong thực hành lâm sàng mức
độ suy giảm siêu âm còn cao hơn nữa vì thông thường chúng ta sử dụng đầu dò
có tần số lớn hơn 1 MHz, tuy nhiên nếu nói chính xác mối quan hệ giữa tần số
và hệ số hấp phụ không hoàn toàn tuyến tính, nhng trong giải tần số của siêu âm
chẩn đoán thông thường, chúng ta có thể coi gần như tuyến tính nghĩa là khi tần
số tăng lên 2MHz thì hệ số hấp phụ tăng lên gần gấp đôi. Do đó muốn nâng cao
độ xuyên sâu để thăm khám các bộ phận ở xa đầu dò người thầy thuốc buộc phải
giảm tần số nguồn phát hoặc tăng năng lượng của chùm tia siêu âm, nhng để
đảm bảo tính an toàn cho bệnh nhân điều kiện thứ 2 thường không thể thực hiện
được.

b) Trong môi trường không đồng nhất.
- Cơ thể người là một môi trường không đồng nhất, bao gồm nhiều cơ quan,

tổ chức có cấu trúc khác nhau. Khi chùm tia siêu âm truyền tới biên giới của hai
môi trường có độ trở kháng âm khác nhau, một phần sẽ đi theo hớng ban đầu và
tiếp tục đi vào môi trường tiếp theo, một phần sẽ bị phản xạ trở lại, mức độ phản
xạ nhiều hay ít phụ thuộc vào độ chênh lệch trở kháng giữa hai môi trường. Trở
kháng âm (z) là một đại lượng vật lý biểu thị cho khả năng cản trở của môi trường , chống lại không cho siêu âm xuyên qua, nó phụ thuộc vào mật độ và tốc
độ truyền âm của môi trường:

Z = ρ. C
Trong đó:
ρ: mật độ môi trường
SV NHÓM 5

Page 19


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

c : tốc độ siêu âm trong cơ thể
Z :Độ trở kháng rayl( kg/m2/sX 10-6)
Ví dụ độ trở kháng âm của một số tổ chức, cơ quan trong cơ thể như sau:
không khí 0,0004; mỡ 1,38; gan 1,65; cơ 1,7; xương 7,8...
Khi sóng siêu âm truyền tới mặt phân cách giữa hai môi tr ường có độ trở
kháng âm khác nhau, phần năng lượng của chùm tia siêu âm phản xạ trở về tỷ lệ
thuận với độ chênh lệch trở kháng giữa 2 môi trường. Và chúng được đặc trưng
bằng một đại lượng gọi là hệ số phản xạ R. Để đơn giản chúng ta xét trường hợp
đặc biệt khi chùm tia vuông góc với mặt phẳng phân cách của các bộ phận cần
thăm dò.

SV NHÓM 5

Page 20


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

- Như vậy khi chùm tia siêu âm đi qua tổ chức xương vào mô mền có 43%
năng lượng bị phản xạ trở lại và chỉ có 57% năng lượng tiếp tục đi qua. Tương tự
như vậy nếu bề mặt phân cách là không khí và mô mền thì R= 0,998, hay hệ số
truyền âm chỉ còn 1- 0,998 = 0,002 hay =0,2%. Do đó khi thực hành chúng ta
phải tạo môi trường chất lỏng ( gel siêu âm ) giữa đầu dò và cơ thể để chùm tia
siêu âm có thể xuyên vào trong cơ thể, mà không bị phản xạ trở lại.
- Những ví dụ mà chúng ta mô tả trên là xét trong điều kiện chùm tia siêu âm

vuông góc với bề mặt phân cách các môi trường truyền âm có độ trở kháng khác
SV NHÓM 5

Page 21


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

nhau của cơ thể. Nhng trên thực tế phức tạp hơn và ta có hiện tượng phản xạ
toàn phần hoặc hiện tượng sóng âm chỉ trợt trên bề mặt phân cách hai môi
trường, hiện tượng này hay gặp khi trên đường đi của chùm tia siêu âm có các
cấu trúc hình cầu.
- Ngoài ra khi mặt phẳng phân cách giữa 2 môi trường không phẳng thì ngoài
hiện tượng phản xạ và xuyên qua còn có hiện tượng tán xạ siêu âm , lúc này có
một phần rất nhỏ sóng siêu âm đi theo các hớng khác nhau và chỉ có rất ít các
sóng này trở về được đầu dò. Hiện tượng tán xạ siêu âm thường gặp khi siêu âm
gặp các cáu trúc nhỏ có đường kính nhỏ hơn bớc sóng (ϕ<<λ).Nhưng nhờ có tán

xạ siêu âm mà ta có thể đánh giá được sự đồng đều của nhu mô, tổ chức trong cơ
thể.

SV NHÓM 5

Page 22


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

Hình 4: Sơ đồ của chùm tia siêu âm trong cơ thể người với các môi trường
có độ trở kháng khác nhau.
4. Sự hấp phụ năng lượng siêu âm của tổ chức và an toàn siêu âm

- Trong quá trình sóng siêu âm đi qua các tổ chức của cơ thể, năng lượng của
nó giảm dần, sở dĩ như vậy là do một phần đã bị phản xạ trở lại, một phần do
tương tác với môi trường chuyển thành nhiệt năng và gây biến đổi cấu trúc của
môi trường. Nếu ta gọi P(d) là biên độ áp âm ở vị trí d, P(0) là biên độ áp âm ban
đầu thì:

P(d) = P(0). E-α.f.d

E: Hệ số suy giảm siêu âm
f: tần số sóng siêu âm
d : khoảng cách đo so với ban đầu
- Theo phương trình trên ta thấy sự suy giảm của năng lượng siêu âm tỷ lệ
thuận với khoảng cách thăm dò, hệ số hấp phụ siêu âm của tổ chức và tần số đầu
dò, đây là một khó khăn cho việc phát triển kỹ thuật siêu âm vì với tần số cao
hình ảnh sẽ có độ nét cao, nhng độ xuyên sâu kém nên không thể thăm dò được
các vị trí ở xa đầu dò.

- Từ đây chúng ta có khái niệm khoảng cách giảm năng lượng 1/2 , là khoảng
cách mà chùm tia siêu âm đi được nhng năng lượng đã bị giảm đi một nửa so với
SV NHÓM 5

Page 23


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

ban đầu, ví dụ khoảng cách này đối với không khí là 0,08cm; xương 0,2-0,7cm;
mô mền 5-7cm; máu 15cm... Chính vì vậy những bộ phận trong cơ thể có chứa
hơi như phổi, ruột gây cản trở nhiều cho các thăm khám siêu âm . Mặt khác do
hiện tượng suy giảm năng lượng siêu âm theo độ xuyên sâu của chùm tia siêu
âm, nên về mặt kỹ thuật các máy siêu âm đều có chế độ “bù gain theo chiều
sâu”(Time Gain Compensation- TGC ), chế độ này nhằm tăng cường độ sáng
của những phần xa đầu dò để tạo hình ảnh đồng nhất về độ phản hồi âm trên
toàn bộ trường nhìn của màn hình, giúp người kiểm tra siêu âm tránh được
những nhận định sai lầm do kỹ thuật, đảm bảo kết quả chính xác hơn.
- Năng lượng của chùm tia siêu âm khi tương tác với cơ quan, tổ chức của cơ
thể tạo ra hai hiện tượng:
- Một phần năng lượng này sẽ tạo thành nhiệt, có tác dụng làm nóng tổ chức
mà nó đi qua, tuy nhiên do công suất phát của các máy siêu âm chẩn đoán rất
thấp nên hiện tượng tăng nhiệt độ tại chỗ rất nhỏ, không đáng kể và không thể đo
được ( điều này thấy rõ hơn nhiều với các máy siêu âm điều trị sử dụng trong
khoa vật lý trị liệu phục hồi chức năng do sử dụng công suất lớn hơn).
- Tác dụng tạo bọt, hay còn gọi là tạo hốc. Tác dụng này phụ thuộc vào tần số
sóng âm, năng lượng của chùm tia siêu âm và cả tính chất hội tụ của chùm tia,
cũng như tính chất của môi trường truyền âm . Siêu âm có thể tạo ra các vi bọt
có kích thớc nhỏ cỡ µm trong các tổ chức, ở mức độ nặng hơn các vi bọt có thể
phá vỡ các tế bào, tuy nhiên tác động này trong thăm khám siêu âm không rõ

ràng và cũng cha được nghiên cứu đầy đủ.

SV NHÓM 5

Page 24


ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀULớp: CĐDLT 4A

- Hay có thể nói, các tác động sinh học của siêu âm là có thực, tuy nhiên cho
đến hiện nay qua các nghiên cứu trên thực nghiệm, cũng như các nghiên cứu qua
hồi cứu lâm sàng, người ta cha thấy những bằng chứng rõ rệt tác hại của siêu âm
chẩn đoán. vì vậy siêu âm vẫn được coi là một phương pháp an toàn và có thể
thăm khám nhiều lần. Tuy vậy theo viện nghiên cứu siêu âm trong y học của Hoa
kỳ ( AIUM- American Institude of Ultrasound in Medicine ), nếu sử dụng siêu
âm tần số thấp với cường độ <100mW/cm2 . Hoặc khi tích cường độ và thời
gian xuyên âm < 50Joules/cm2 ( J/cm2 = W/cm2x sec. ) thì không có hậu quả sinh học.
AIUM cũng đa ra khuyến cáo sử dụng năng lượng siêu âm thấp tới mức có thể
một cách hợp lý ( ALARA: As Low As Reasonably Achievable ) để nhận được
thông tin chẩn đoán một cách tối u. thông thường trong y học người ta áp dụng
nguyên tắc an toàn kép có nghĩa là chỉ sử dụng đến mức 1/2 liều cho phép. Cần
lu ý trong các kiểu siêu âm , siêu âm Doppler có mức năng lượng cao hơn siêu
âm 2D và TM. Những máy siêu âm hiện đại đều có hệ thống cảnh báo các tác
hại của siêu âm như: chỉ số TI ( Thermal Index )và chỉ số MI (Mechanical Index)
là những chỉ số cảnh báo về tác dụng nhiệt và cơ học để đảm bảo tính an toàn
trong chẩn đoán.
5. Các loại kỹ thuật siêu âm:

Gồm 5 kỹ thuật:
+ Siêu âm kiểu A (Amplitude): ghi lại sóng phản hồi bằng những xung nhọn,

mà vị trí tương ứng với chiều sâu và biên đô tỷ lệ thuận với cường độ của âm

SV NHÓM 5

Page 25