Ultrazvuk

1
Ultrazvuk

• Využití v medicíne

2
Fyzikální podstata ultrazvuku

• Zvuky mimo slyšitelné frekvence rozdelujeme na
  infrazvuk a ultrazvuk.
• Jako ultrazvuk se oznacuje vlnení o frekvenci
  gt20kHz
• Ultrazvuk se šírí velmi prímocare a platí pro nej
  zákony odrazu
• Na rozdíl od zvuku s nižší frekvencí se výrazneji
  uplatnuje útlum v plynném prostredí (napr.
  vzduch)
• V kapalinách se šírí na velké vzdálenosti.

3
Fyzikální podstata ultrazvuku

• Pokud ultrazvuková vlna dorazí na rozhraní dvou
  vrstev o ruzné hustote(ruzný akustický odpor)
  dojde k cástecnému odrazu nazpet k vysílaci.
• Vzdálenost (Todrazu/2) Vzvuku
• Pro lékarské úcely nejcasteji frekvence 2 až
  13MHz
• Vyšší frekvence(menší vln. délka) vetší
  rozlišovací schopnost avšak horší prostupnost
  tkánemi.
• Proto se pro hlubší orgány využívá nižších
  frekvencí.
• Útlum (0.3dB / cm) f f MHz
• Ke snížení zvukového odporu se nanáší mezi sondu
  a povrch tela gel. (Vzduch predstavuje velký
  odpor).

4
Fyzikální podstata ultrazvuku

• Ryclost šírení ultrazvuku v mekkých telmích
  tkáních je približne stanovena na 1540m/s. Jedná
  se o ideální model tkáne, proto v realite se muže
  rychlost lišit a tím vzniká rozostrení
  sledovaných struktur.

5
Zpusob generování ultrazvukupro lékarské úcely

• Ultrazvuk je produkován piezoelektrickými
  krystaly
• Ze sondy vychází krátké intenzivní ultrazvukové
  pulzy, které jsou výsledkem souctu príspevku
  jednotlivých piezoel. prvku
• Piezoel. krystaly generují elektrické napetí
  mechanickou deformací, proto lze tutéž
  technologii použít i pro príjem ozven.

X-souradnice
6
Zpusob generování ultrazvukupro lekarské úcely

• 2 druhy rozmítání paprsku u sond
• Mechanické konvexní (jeden krystal)
• gynekologie, porodnictví, vyšetrení bricha,
  kardiologie
• Elektronické lineární(více krystalu)
• endokrinologie, mamologie, pediatrie

7
Elektronické lineární(více krystalu)

• Elementy mohou být vybuzeny v ruzných cas.
  okamžicích, címž dochází k tvarování a smerování
  ultrazvuk. vlnení.
• Všechny elementy generují soucasne.
• Zpoždení elementu zpusobí tvarování paprsku a
  jeho zahýbání.
• Vybuzení elementu smerem ke stredu a soucasne
  relativní zpoždení vuci okrajum sondy.

8
Tvorba obrazu
2D rez
Elementy sondy

• Snímky jsou tvoreny jako 2D rezy. X-souradnice je
  daná smerem ze kterého prijde odraz a urcuje
  horizontální polohu.
• Y-souradnice je dána hloubkou, kde odraz
  vznikl(pocítá se z doby návratu signálu na
  základe dané rychlosti zvuku).
• Odstín pixelu na pozici X,Y je dán
  intenzitou odrazu(echa) cím silnejší echo tím
  svetlejší odstín šedi.

X-souradnice




hloubka
9
Tvorba 3D obrazu

• Prostorový pohled lze získat s použitím více 2D
  snímku.
• Problém - díky pomalé rychlosti snímání rezu se
  spatne zobrazují pohybující se objekty.

10
Tvorba obrazu

• Nekteré sofistikovanejší prístroje produkují i
  barevné snímky. Barva muže interpretovat s
  využitím dopplerova jevu napr. pohybující se
  útvary-pozorování krevního toku nebo pohybu
  svalu.
• V echokardiografii lze takto odhalit
  netesnost srdecních chlopní.

11
Doppleruv jev

• 1842- Christian Doppler
• Jedná se o zmenu frekvence a vlnové délky v
  závislosti na pohybu zdroje a pozorovatele.

vrychlost vlnení v daném médiu vorychlost
pozorovatele vzhledem k médiu Vsrychlost zdroje
vzhledem k médiu
12
Doppleruv jev

• Ultrazvukové diagnostické zarízení muže využívat
  dopplerova jevu k zjištení rychlosti a smeru
  pohybu krve v cévách. Toto se využívá predevším v
  echokardiografii.
• Existují dva druhy implementace dopplerova
  radaru
• CW (continous wave)
• PW (pulsed wave) - modernejší zarízení

13
Doppleruv jev

• CW
• Soucasne prijímá i vysílá zvuk o konstantní
  frekvenci. Odrazem od pohybujícího se tekutiny se
  mení frekvence.
• Na základe toho se spocítá rychlost a smer pohybu
  tekutiny.
• Nevýhoda není možno merit vzdálenost

14
Doppleruv jev

• PW
• Prístroj vysílá za sebou následující
  pulzy(packet). Po odeslání se prepne do režimu
  príjmu. Díky pohybu cílového objektu vzniká
  fázové posunutí mezi jednotlivými pulzy a na
  základe tohoto posunutí je vypocítána rychlost.
• Výhoda umožnuje merit vzdálenost (na základe
  casového úseku mezi odesláním a príjmem pulzu.)
• Tento zpusob nevyužívá klasický doppleruv jev jak
  byl popsán na predchozích slidech!

15
Blokové schéma prístroje
Cena 379000 Kc
16
Zpusoby využití ultrazvuku

• Diagnostika
• -zobrazovací metody
• Terapeutické ucely
• -lécebné metody

17
Diagnostické využití - kardiografie

• Kardiografie, tvz. Echo srdce
• Zkoumá se tvar srdce, prutok krve,
  tesnost chlopni velikost aorty
• Pro sledování prutoku krve se využívá i
  doppler.
• 2 druhy - TTE, TEE
• TTE - neinvazivní, sonda na
• hrudníku
• TEE - sonda v jícnu,
• presnejší obraz, nutnost cástecné narkózy
  pacienta

prurez srdcem- komory a síne
18
Diagnostické využití

• Endokrinologie- vyšetrení štítné žlázy
• Predporodní vyšetrení,vyšetrení plodu
• -odhalí vrozené vady, pohlaví dítete

19
Diagnostické využití-kontrola tehotenství

• 3. vyšetrení
• - 1. období 10-14 týden
• Zjištení stavu tehotenství,poctu plodu, délky
  tehotenství eventuálne hrubých
• vývojových poruch.
• - 2. období okolo 20.tého týdne
• merí se tzv. biometrie plodu a potom sa pátrá po
  prípadných
• vývojových vadách.
• - 3. obdobie po 30.tém týdnu
• Zjištení pohybové aktivity, množství plodové vody
  a poloha placenty

20
Terapeutické využití
HIFU - high focused ultrasound

• Používá se k nicení postižených tkání(napr
  nádory).
• V soucasnosti je ve fázi testování-rakovina
  prostaty, jater,slinivky brišní,mocového mechýre.
• Nicení tkání je dosaženo zvýšením teploty v
  presne daném míste orgánu. Ultrazvukový paprsek
  se zameruje napríklad pomocí magnetické
  rezonance, pomocí níž se nejdríve identifikuje
  presná poloha nádoru. Poté se pomocí robotického
  ramena pohybuje ultrazvukový vysílac na správnou
  pozici.

21
Terapeutické využití
HIFU - high focused ultrasound

• Sostredený smerovaný svazek ultrazvukových vln se
  vytvárí bud mechanicky nebo elektronicky.
  Mechanický princip spocívá ve speciálním tvaru
  vysílace. Elektronická syntéza spocívá ve
  správném relativním fázovém posunu vln tvorených
  jednotivými elementy vysílace. Takto se muže
  precizne nasmerovat energie do žádaných míst.

22
Terapeutické využití
HIFU - high focused ultrasound

• Vedlejším úcinkem je tvorba bublinek(kavitace) v
  míste pusobení.
• Ale i to je nyní zkoumáno jako možné
  uplatnení, jelikož bublinky nicí pri svém kolapsu
  tkán.
• Výhoda-ultrazvuk nemá témer žádné negativní
  úcinky na okolní tkáne.

23
Terapeutické využití

• Ultrazvukové cištení zubu ve stomatologii
• Predevším odstranování zubního kamene
• mnohem šetrnejší metoda než mechanické
  cištení.
• Rozbíjení ledvinových kamenu

24
Výhody ultrazvuku

• Témer žádné známé vedlejší efekty na rozdíl napr.
  od rentgenu nebo tomografie.
• Lze velmi dobre rozpoznat prechod mezi pevnou a
  mekkou tkání
• Tvorí živé obrazy
• Dobre patrné vnitrní struktury orgánu
• Není problém, sehnat vybavení a zarízení jsou
  relativne malá a levná.

25
Nevýhody ultrazvuku

• U pacientu s velkou nadváhou je problém s útlumem
  a odrazy zvuku
• Ultrazvuk prochází velmi špatne kostmi, napr.
  scannování mozku je velmi omezené
• Problém pokud je mezi orgánem a sondou
  vzduch(velký rozdíl akustického odporu). Napr.
  sledování slinivky je obtížné kvuli prítomnosti
  plynu v zažívacím ústrojí.
• Obsluha ultrazvuku musí být zkušená, porízení
  kvalitních obrázku a interpretace je nárocná.

26
Nebezpecí ultrazvuku

• Kavitace
• Vysoký negativní akustický tlak dokáže vytvorit
  vakuové kapsy uvnitr kapalin. Pri jejich
  následném kolapsu dochází ke vzniku tepla, které
  muže poškodit tkán.
• Vznik tepla absorpcí energie.
• Vznik bublin z plynu rozpuštených normálne v
  tkáních a krvi

27

• http//www.wikipedia.org/
• http//www.prioritymedical.com/siemens/
• http//www.vmk-rtg.cz/
• http//www.anaesthesiauk.com/article.aspx?articlei
  d370mech
• http//www.cancerhelp.org.uk/help/default.asp?page
  10870HIFU
• a spousta dalších internetových zdroju -)

28
Konec prezentace
Dekuji za pozornost