초음파의 원리

유지 보수, 수리 또는 초음파 장비 작업에 관해서는 우선 우리가 처리해야 할 프로세스의 물리적 인 기반을 이해해야합니다. 물론 모든 경우와 마찬가지로 뉘앙스와 미묘함이 너무 많지만 먼저 프로세스의 본질을 고려해야합니다. 이 기사에서는 다음과 같은 질문을 다룰 것입니다.

1. 초음파 란 무엇이며, 그 특성과 매개 변수는 무엇인가?
2. piezoceramics를 기반으로 현대 기술에 초음파의 형성
3. 초음파의 원리 : 전기 에너지를 초음파 에너지로, 그리고 그 반대로 변환하는 사슬.
4. 초음파 기계 디스플레이의 이미지 형성의 기본.

초음파 작동 원리에 관한 비디오를 꼭보아야합니다.

우리의 주된 임무는 초음파가 무엇인지, 그리고 그 속성이 현대 의학 연구에서 우리를 돕는지를 이해하는 것입니다.

소리에 대해서.

우리는 인간의 보청기가 인식 할 수있는 16Hz에서 18,000Hz까지의 주파수를 일반적으로 소리라고합니다. 그러나 우리가들을 수없는 주파수는 우리가 사용할 수있는 주파수의 범위보다 낮거나 높습니다. 이들은 각각 인프라 및 울트라 사운드입니다.

사운드는 웨이브 본성을 지니고 있습니다. 즉, 우주에 존재하는 모든 소리는 파도입니다. 다른 경우에는 많은 자연 현상이 있습니다.

물리적 관점에서 볼 때, 물결은 에너지 전달과 함께 전파되지만 물질 전달없이 전달되는 매질의 자극입니다. 즉, 물결은 물질의 밀도 또는 온도와 같은 물리적 양의 최대 및 최소의 공간적 변화입니다.

길이, 주파수, 진폭 및 진동주기를 통해 웨이브 파라미터 (사운드 포함)를 특성화하는 것이 가능합니다.

웨이브 파라미터를보다 자세히 살펴 봅니다.

물리량의 최대 값과 최소값은 조건부로 파동의 볏과 골짜기로 표현 될 수 있습니다.

파장은이 산등성이 사이 또는 함몰 사이의 거리입니다. 따라서 융기 부분이 서로 가까울수록 파장이 짧을수록 주파수가 높을수록 서로 멀어 질수록 파장이 길어지고 주파수가 낮아집니다.

또 다른 중요한 매개 변수는 발진의 진폭 또는 물리량과 평균값의 편차 정도입니다.

이 모든 매개 변수는 서로 관련이 있습니다 (각 관계에 대해 공식의 형태로 정확한 수학적 설명이 있지만 여기에 제시하지 않습니다. 우리의 임무는 기본 원리를 이해하는 것이며 우리는 항상 물리적 관점에서 설명 할 수 있기 때문입니다). 각 특성은 중요하지만 더 자주 초음파 주파수에 대해 듣게됩니다.

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고주파 음향 : 초당 수천 진동을 일으키는 방법

초음파를 얻는 방법에는 여러 가지가 있지만 대부분이 기술은 압전 요소의 결정과 그 응용에 기반한 압전 효과를 사용합니다. 압전 특성으로 인해 전압의 영향으로 고주파 사운드를 생성하고 전압 주파수가 높을수록 더 빠르게 (더 자주) 결정이 진동하고 흥미 진진합니다 환경에서의 고주파수 발진.

일단 고주파 음향 진동의 분야에 들어가면 압전 결정체는 전기를 생성하기 시작합니다. 그러한 결정을 전기 회로에 포함시키고 특정 방식으로, 이로부터 수신 된 신호를 처리함으로써, 우리는 초음파 기계의 디스플레이 상에 이미지를 형성 할 수있다.

그러나이 과정을 가능하게하려면 값 비싸고 복잡하게 조직화 된 장비가 필요합니다.

초음파 스캐너의 수십개 및 수백 개의 상호 연관된 구성 요소가 다양한 에너지 유형의 변환 및 전송과 관련된 여러 주요 블록으로 나뉠 수 있습니다.

모든 것은 미리 정해진 값의 높은 전압을 유지할 수있는 전원으로 시작합니다. 그런 다음 많은 보조 장치를 통해 특수 소프트웨어의 지속적인 제어하에 신호가 센서로 전송되며, 그 주요 요소는 압전기 결정 헤드입니다. 전기 에너지를 초음파 에너지로 변환합니다.

특수 소재로 만들어진 음향 렌즈와 매칭 젤을 통해 초음파가 환자의 몸에 들어갑니다.

어떤 물결처럼, 초음파는 그 경로에서 마주 치는 표면에서 반사되는 경향이 있습니다.

다음으로, 파동은 인체의 다양한 조직을 통해 역방향 경로를 지나고, 음향 젤과 렌즈는 음파의 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 센서의 압전 결정 격자에 떨어집니다.

센서로부터의 신호를 받아들이고 정확하게 해석함으로써, 우리는 다른 깊이에 있고 인간의 눈에 접근 할 수없는 대상을 시뮬레이션 할 수 있습니다.

초음파 스캔 데이터를 기반으로 한 이미지 생성 원리

얻은 정보가 초음파 스캐너에서 이미지를 구현하는 데 어떻게 도움이되는지 정확하게 생각하십시오. 이 원칙의 기본은 기체, 액체 및 고체 매체의 음향 임피던스 또는 저항이 다릅니다.

즉, 우리 몸의 뼈, 연조직 및 체액은 ​​초음파를 다양한 각도로 전송 및 반사하여 부분적으로 흡수 및 산란시킵니다.

실제로 전체 연구 프로세스는 마이크로 주기로 구분할 수 있으며 각 기간의 일부분 만 센서를 전송합니다. 나머지 시간은 응답을 기다리는 데 소비됩니다. 동시에 신호의 전송과 수신 사이의 시간은 센서에서 "보이는"대상까지의 거리로 직접 전송됩니다.

각 점과의 거리에 대한 정보는 연구중인 대상의 모델을 만드는 데 도움이되며 초음파 진단에 필요한 측정에도 사용됩니다. 데이터는 컬러 코딩되어 있습니다. 결과적으로 우리는 필요한 이미지를 초음파 스크린에 표시합니다.

가장 자주, 이것은 흑백의 형식입니다. 왜냐하면 우리의 눈은 회색 음영에 더 민감하고 더 정확하다고 믿기 때문입니다. 현대 장치에서는 색 표현을 사용하지만, 예를 들어 혈류의 속도를 연구하고 데이터를 소리로 나타내 기는하지만, 판독 값의 차이를 볼 수 있습니다. 후자는 도플러 모드의 비디오 시퀀스와 함께 진단을보다 정확하게 수행하고 정보의 추가 소스로 사용됩니다.

그러나 가장 간단한 이미지의 구성으로 돌아가 세 가지 경우를 자세히 살펴보십시오.

가장 단순한 이미지의 예는 B- 모드에 기초하여 연구 될 것이다. 뼈 조직 및 기타 견고한 구조물의 시각화는 밝은 영역 (주로 흰색)으로 구성됩니다. 소리는 견고한 표면에서 가장 잘 반사되어 거의 센서까지 거의 돌아옵니다.

예를 들어 환자의 신장에있는 흰 부분을 분명히 볼 수 있습니다.

장애물과 마주 치지 않으면 소리가 환자의 몸으로 더 전달되어 우리는 어떤 반응도받지 않기 때문에 유체 또는 공극의 시각화는 그림에서 검은 영역으로 표시됩니다.

신장 자체의 구조와 같은 연조직은 회색의 다른 계조를 가진 영역으로 나타납니다. 환자의 진단 및 건강의 정확성은 그러한 물체의 시각화 품질에 크게 좌우됩니다.

그래서 오늘날 우리는 초음파가 무엇인지, 그리고 그것이 인체 기관을 연구하기 위해 초음파 스캐너에서 어떻게 사용되는지에 대해 배웠습니다.

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초음파 기계의 작동 원리

초음파 검사 (초음파)는 고주파 음파를 사용하여 신체의 내부 장기 이미지를 얻는 비 침습 진단 절차입니다. 이 기사는 초음파 기계가 작동하는 방법에 대한 정보를 제공합니다.

'초음파'라는 용어는 사람의 청력 범위를 초과하는 빈도를 의미합니다. 진단용 초음파 초음파라고도하는 초음파는 침습적 이미징 절차가 아니며 진단 목적 및 치료 목적으로 고주파 음파를 사용합니다. 그것이 이온화 방사선의 사용을 포함하지 않기 때문에 그것은 엑스레이와 CT보다 안전하다고 생각됩니다.

초음파 기계

초음파 기계는 송신기, 프로세서, 모니터, 제어 버튼이있는 키보드, 저장 장치 및 프린터로 구성된 컴퓨터 통합 진단 도구입니다. 그 구성 요소는 내부 장기 이미지를 생성하기 위해 함께 작동합니다.

초음파 시각화 및 역전 압 효과

압전기 결정은 기계적 응력을받을 때 전하를 생성하는 결정체입니다. 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것을 압전 효과라고합니다. 석영, 티탄산 바륨, 니오브 산납, 지르콘 산납 티탄산 납 등이 압전 재료의 일부입니다. 초음파의 경우, 센서라고하는 휴대용 프로브에 배치 된 압전 크리스탈을 사용하여 펄스 초음파가 생성됩니다. 압전 결정에 전류가 가해지면 기계적 응력이 발생합니다. 이를 역 압전 효과라고합니다. 이 반전 압전 효과는 초음파를 생성합니다.

이 결정에 전류가 가해지면 모양이 급격하게 변합니다. 이것은 크리스탈이 바깥쪽으로 전파하는 음파를 생성하게 만듭니다. 이 음파가 다시 반사되어 결정에 충돌하면 전류가 방출됩니다.

초음파에 사용되는 주파수는 2-15 MHz 범위입니다. 초음파의 파장과 주파수에는 역의 관계가있다. 고주파 초음파는 단파장이고, 저주파 초음파는 파장이 크다. 높은 주파수는 표면에 가까운 장기 또는 조직을 스캔하는 데 사용됩니다. 고주파는 고해상도 이미지를 제공합니다. 낮은 부분 파는 더 깊은 구조물을 관통 할 수 있지만, 낮은 해상도의 이미지를 제공합니다.

초음파 구성 요소

오늘날, 초음파 장비는 쉽게 사용할 수 있으며 진단 목적으로 널리 사용됩니다. 이 기계를 통해 초음파가 어떻게 만들어지고 방송되는지 알아 보겠습니다.

중앙 처리 장치 (CPU)

프로세서에는 변환기 용 전원 공급 장치와 프로세서를 컴퓨터의 나머지 부분에 연결하는 일련의 전선을 나타내는 마이크로 프로세서가 포함되어 있습니다. 그것의 임무는 데이터를 얻고 경로에 따라 데이터를 처리함으로써 출력을 제공하는 것입니다. 초음파에서 프로세서는 센서에 전류를 보내고 2D 또는 3D 이미지에서 프로세서가 전송 한 정보를 처리합니다. 이 이미지는 모니터에서 볼 수 있습니다.

센서

변환기는 초음파 검사의 일부입니다. '변환기'라는 용어는 에너지를 한 형식에서 다른 형식으로 변환하는 장치입니다. 이 장치는 수신기뿐만 아니라 송신기의 역할을합니다. 초음파를 사용하는 동안 음파가 왜곡되지 않도록 몸의 특정 부위에 젤을 바르십시오. 프로브는 몸의이 부분을 통해 앞뒤로 움직입니다. 변환기의 결정에 전류를 사용하면 초음파가 생성됩니다. 초음파의 반사는 여러 유형의 조직의 경계에서 발생합니다. 변환기는 대상 장기 또는 조직에서 반사되는 기계적 에너지 또는 초음파의 반사를 전류로 변환합니다. 그런 다음 프로세서는 소리의 필드 및 진폭에 대한 정보를 처리하고 센서에서 반사 된 초음파가 내부 장기의 2D 또는 3D 이미지를 생성하는 데 소요 된 시간을 처리합니다.

기타 구성 요소

➞ 소노 그램 기술자는 키보드를 사용하여 메모를 추가하고 이미지를 측정 할 수 있습니다. 펄스 제어 센서는 초음파 펄스의 지속 시간과 주파수를 변경하거나 스캔 모드를 변경하는 데 사용할 수 있습니다.

➞ 프로세서에서 처리 된 데이터는 모니터에서 볼 수있는 이미지로 변환됩니다.

➞ 처리 된 데이터 및 / 또는 이미지를 환자의 의료 기록과 함께 하드 디스크에 저장할 수 있습니다.

➞ 초음파 기술자는 초음파에 연결된 열전 사 프린터를 사용하여 인쇄 할 수있는 이미지를 선택할 수도 있습니다.

초음파는 진단에 다양한 응용이 있지만 태아 발달 분석에 없어서는 안될 필수 요소가되었습니다. 종래의 초음파는 3 차원 인체 해부학을위한 2 차원 이미지를 제공하지만, 이제 3D 및 4D 이미지를 만들 수 있습니다. 배아 사진의 3D 스캐닝이 3 차원에서 수행되는 동안, 배아의 3 차원 이미지를 움직이는 것을 4D 스캐닝이라고합니다. 부작용은 초음파 사용과는 관련이 없지만 초음파의 남용과 초음파의 열적 영향 사이의 연관성에 대한 우려가 제기되었습니다. 예를 들어, 프로브가 한 곳에서 오랜 기간 동안 남아 있으면 그 곳에서 온도가 상승하게됩니다. 이러한 위험을 줄이려면 숙련 된 기술자가 초음파 장비를 사용해야합니다.

간 초음파 : 유익하고 비 침습적 인 진단 방법

초음파 법은 물리적 법칙에 따라 다음을 기반으로합니다.

1. 초음파의 다른 매체에서의 흡수 및 반사 현상. 이러한 파동은 압전 효과의 결과로 발생합니다.
2. 초음파 기계의 주요 작동 원리는 다음과 같습니다.
3. 모든 물결은 일련의 물리적 특성에 의해 결정됩니다.
4. 주기, 위상, 길이, 주파수 및 전파 속도가 있습니다.

운영 원리

당신은 찻 숱가락이 2 개의 매체 (물과 공기)의 섹션에 물 한 잔에 굴절되는 것처럼 두었다는주의를 기울여 본 적이 있습니까? 이것은 공기에서 물로 움직일 때 빛의 파장이 부분적으로 반사되고 나머지는 물 속에서 계속 전파되지만 다른 매개 변수 (주파수, 길이 등)로 인해 발생합니다.

여기에서 숟가락 틈의 시각 효과가 있습니다. 초음파로 한 매질에서 다른 매질로 전이하는 동안 유사한 상황이 발생합니다. 살아있는 유기체의 상이한 환경은 상이한 음향 밀도 (저항)를 가지며, 즉 흡수 계수가 변한다. 초음파는 부분적으로 반사되어 한 매질에서 다른 매질로 전이 될 때 부분적으로 흡수됩니다.

각 매체는 고유 한 음향 저항 지수를 가지고 있습니다.

1. 첫 번째 환경에서이 지표가 작고 두 번째 지표가 높으면 차이가 클 것입니다.
2. 지표 간의 차이는 반사 계수에 직접적인 영향을 미칩니다.
3. 이 차이가 클수록 반사되는 파 부분이 커집니다.
4. 결과적으로 반사 된 신호가 더 강력 해집니다. 그래서 공기와 건조한 피부, 양모에서 음향 저항의 최대 차이가 거의 없습니다.

이 경우 99.999 %의 초음파가 반사됩니다. 그것이 초음파가 나오기 전에 피부가 젤로 번지는 이유는 흡음 계수가 피부보다 훨씬 낮기 때문입니다. 따라서, 겔은 전이 매질로 작용한다. 초음파 장비의 모니터는 어둡고 밝은 영역의 형태로 반사를 기록합니다. 반사가 클수록 영역이 밝아집니다. 그리고 그 반대도 마찬가지입니다.

그것이 전체 기본 원리입니다. 동물과 사람의 몸에있는 각 장기에는 고유의 흡음 계수가 있습니다. 또한 신체 내 다른 구역은이 지표에서 다릅니다. 수년간의 연구 끝에 각 기관의 정상 음향 저항 계수가 확인되었습니다.

췌장의 해부학 적 위치는 복강의 다른 기관에 사용되는 대부분의 비 기기 검사 기술을 비효율적으로 만듭니다. 췌장 초음파를 수행하는 방법과 환자가 진단하기 전에해야 할 일을 배울 수 있습니다.

신체의 밝거나 어두워지는 정도가 증가하면 어떤 병태에 대해서 이야기 할 수 있습니다. 또한 신체의 크기를 판단 할 수 있습니다. 결국, 흑백 영역은 실시간으로 장기의 이미지를 모니터에 형성합니다. 예를 들어, 알코올에 문제가있는 사람들은 간장이 거의 항상 확대됩니다. 당뇨병 환자는 췌장의 구조가 크게 변화합니다.

반사 계수는 환경 특성에만 의존하지 않습니다. 그것은 또한 물결이 매체에 들어가는 각도와 물결 자체의 주파수에 달려 있습니다. 수직 입사각에서, 반사는 최대가 될 것이다. 파동의 주파수를 증가시키는 것뿐만 아니라 반사 계수를 증가시킵니다.

도플러 효과

반사 계수를 높이면 표면 구조를 검사 할 때 편리합니다. 피부 외피, 힘줄, 갑상선, 혈관입니다. 초음파 도플러 효과의 특별한 장소. 검사되는 물체 및 / 또는 반사 된 신호의 수신기가 움직이면, 반사 된 초음파의 주파수가 변한다는 사실에 놓여있다.

또한 주파수의 증가 또는 감소는 초음파 모니터링을받는 대상의 이동 속도에 따라 달라집니다.

• 연구 대상물이 센서 방향으로 움직이는 경우 주파수가 증가합니다.
• 그리고 그에게서 나온다면, 그때는 줄어 듭니다.

도플러 효과를 사용하면 이동하는 생물학적 구조를 연구하고 검사 할 수 있습니다. 우선, 그것은 마음입니다. 또한 도플러 효과로 태아의 움직임, 자궁과 큰 혈관의 수축을 연구 할 수 있습니다.

때로는 도플러 효과가 두개골 수술에 사용됩니다. 특히 상해의 영향을 제거하는 것과 연관된 것들 :

초음파 기계는 다음과 같은 구성 요소를 포함합니다. 이것은 초음파 발생기, 센서, 전자 프로세싱 충진 및 모니터입니다. 특별 한 젤 플러스. 발전기는 초당 800-1200 펄스의 모드로 작동합니다.

초음파의 생성은 피에조 소자 (일반적으로 단결정)가 기계적 작용하에 표면에 전하를 형성한다는 사실에 기반합니다. 하전 된 결정을 통해 교류가 도입되면 초음파를 발생시키는 기계적 진동이 발생합니다. 또한, 단결정 표면의 전하는 반사 된 초음파의 통과의 결과로서 발생할 수있다.

초음파 센서 및 범위의 유형

이 원칙은 센서 또는 변환기의 작동을 기반으로합니다. 석영은 단결정으로 사용됩니다. 훨씬 적은 티탄산 바륨. 초음파 장비의 센서는 세 가지 유형이 있습니다.

이전에는 웨이브 생성 원리에 따라 센서를 두 가지 유형으로 분류하는 분류가있었습니다. 처음에는 기계적으로, 두 번째로는 전자 공학을 사용하여 수행되었습니다. 기계식 센서가있는 장치에서 파 방출기는 항상 움직입니다 (비틀거나 흔들림).

이 때문에 소음과 진동이 있었으며 해상도가 많이 남아있었습니다. 이제 전자 센서 만 사용되므로이 분류가 취소되었습니다. 선형 센서. 외향적으로, 그들은 가장 길고 길다. 그들은 조사 된 기관의 정확한 스케일 이미지를 실시간으로 제공하기 때문입니다. bioobject를 모니터링하는 동시에 센서가 센서 위에 있어야합니다.

간은 몸의 여러 가지 중요한 기능을 수행하는 복강의 가장 큰 기관 중 하나입니다. 초음파 검사로 간 진단을 준비하는 방법과 결과를 해독하는 방법을 배울 수 있습니다.

이 유형의 센서는 5 ~ 15 MHz의 주파수를 사용합니다. 고주파는 고해상도를 제공하지만 파면의 깊이는 9cm까지 작습니다. 이러한 변환기는 갑상선, 유선, 혈관, 힘줄을 검사합니다. 볼록 센서는 1.8 ~ 7.5MHz의 주파수 범위에서 작동합니다. 물리적으로 센서는 더 작습니다. 저주파는 25cm 깊이에있는 장기를 탐색 할 수 있습니다. 중기기구는 복부 기관, 복부, 비뇨기 검사시 사용됩니다.

한 순간이 있습니다. 모니터에 표시된 이미지는 센서보다 몇 센티미터 더 넓습니다. 전문가는이 오류를 기억해야합니다. 마지막으로 파이 센서가 가장 작습니다. 최저 주파수 (1.5MHz ~ 5MHz)로 작업하십시오. 여기서 표시된 이미지와 센서의 차이는 훨씬 더 큽니다. 일반적으로이 장비는 작은 구역의 깊은 구역을 연구하는 데 사용됩니다. 가장 빈번한 사용은 심장의 초음파입니다.

실제로 초음파

초음파는 인간과 동물의 몸에있는 모든 장기를 검사하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 간 초음파를 사용하면이 연구에서 얻을 수있는 데이터를 기반으로 여러 중요한 의학적 보고서를 작성할 수 있습니다. 여기에는 모든 기본 매개 변수가 포함됩니다.

• 크기;
• 등고선;
• 구조 균질성;
• 확산 된 변화;
• 혈류 상태.

알코올과 지방이 많은 음식을 남용하는 사람의 경우 간장이 10 개 중 9 개로 확대됩니다. 윤곽이 명확하지 않고 확산 변화가 관찰되며 균질성이 방해됩니다 (죽은 간세포 및 지방 조직 때문에). 간경변증에는 변화된 에코 발생성을 가진 광범위한 영역이 있습니다. 초음파는 세 가지 모드로 진행됩니다.

모드 A와 M은 1 차원 이미지를 제공합니다. 그러나 모드 B는 실시간으로 2 차원 이미지이므로 장기의 형태를 평가할 수 있습니다. 초음파 검사 절차는 100 % 안전합니다. 세계 과학 공동체와 국내 모두.

전 세계 의학 협회는 초음파가 신체에 최소한의 해를 끼칠 수있는 단일 사례를 확인하지 못했습니다. 이러한 이유로 주 산기 진단에 초음파가 적극적으로 사용됩니다. 초음파의 도움으로 태아의 발전을 모니터합니다. 이를 통해 초기 단계에서 다양한 임신 병리를 확인할 수 있습니다.

이 비디오를 보면서 초음파의 기술적 측면에 대해서도 알아낼 수 있습니다.

초음파 기계의 작동 원리

초음파의 원리는 압전 효과에 기반합니다. 초음파가 고체 표면을 만날 때마다 초음파는 흡수되거나 반발됩니다. 초음파는 피부와 액체에 쉽게 침투 할 수있어서 현대 의학에서 널리 사용됩니다.

초음파 스캐너는 어떻게 작동합니까?

의학 이미징에 필요한 초음파 주파수는 1 ~ 20 MHz 범위입니다. 이러한 진동은 압전 재료를 사용하여 얻습니다. 슬라이스를 통해 전계가 가해지면 팽창하거나 수축합니다. 반사되면, 신호가 되돌아오고, 크리스탈이 진동하게하는 교류 전기장이 발생합니다.

초음파 스캐너에서 압전 효과를 얻기 위해 석영, 티타늄 지르 코 네이트 또는 바륨으로 만들어진 특수 요소가 사용됩니다. 이들의 두께는보다 나은 공진을 제공하는 방식으로 선택된다. 두 미디어의 경계에서 소리가 전달되거나 반사됩니다. 경계가 서로 다른 조직이 얼마나 다른지에 따라 달라집니다. 차이가 클수록 신호가 더 강하게 반사됩니다.

저항 값은 다음과 같습니다.

이 표에서 볼 수 있듯이 공기와 물의 저항 수준이 다르므로 더 많은 콘트라스트 이미지를 얻기 위해 환자의 피부가 기포가 형성되지 않는 특수 젤로 묻어 있습니다.

결과 전기 신호가 증폭되고 처리됩니다. 따라서, 초음파는 반사되어 장애물로부터 반사된다. 일반적으로 전송과 수신의 두 가지 결정체가 있습니다. 이들은 모두 전기 에너지를 변환하는 장치 인 발전기에 내장되어 있습니다.

이미지는 슬라이스의 형태로 장치 화면으로 전송되어 64 색조의 흑백 스케일로 그려집니다. 동시에, echopositive 영역은 어둡고 에코 음성 영역은 흰색입니다. 반전 등록시 이미지의 음영이 다를 수 있습니다.

저항 수준의 차이가 작기 때문에 근육과 지방과 같은 조직의 저항은 비슷합니다. 그래서 검사 중에 빔의 일부가 다음 레이어로 "통과"하고 작은 부분 만 반사됩니다. 그러나 1-2 % 비율의 차이로 인해 명확한 그림을 얻을 수 있으므로 실제로는 문제가되지 않습니다.

초음파의 장단점

이 진단 방법에는 많은 긍정적 인면이 있습니다.

• 그것은 비 침습적이다. 즉, 장기 및 조직의 완전성을 침해하고 생물체에 장비를 도입 할 필요가 없다. 이것은 광섬유 내시경 또는 하드웨어 복강경 검사에 비해 초음파의 장점을 제공합니다.
• 초음파 기법은 값 비싼 MRI보다 비교적 저렴하고 빠르고 편리합니다.
• 초음파는 엑스레이와 같이 신체에 유해하지 않으므로 임산부와 어린이에게 이러한 유형의 진단을 줄 수 있습니다. 초음파는 인체에 ​​해를 끼치 지 않고 무제한으로 수행 할 수 있습니다.
• 초음파 진단은 연조직, 심장, 간, 신장 및 기타 내부 장기를 시각화하는 데 적합합니다.

• 이 진단의 주된 단점은 이미지가 MR, CT 및 X- 선의 정의와 품질면에서 때때로 열등하지만 현대 장치는 점차 이러한 차이를 없애는 것입니다. Rainbow와 같은 현대 장비가있는 클리닉에 가면 가장 진보 된 기술을 사용하여 검사하게됩니다.
• 초음파 신호는 조직과 가스의 경계면에서 매우 강하게 반사됩니다. 이것은 그러한 검사가 폐 연구에 적합하지 않다는 것을 의미합니다.
• 뼈 조직의 높은 저항 때문에 초음파는 골절의 진단에 적합하지 않으며 뇌 연구에서 MRI가 선호됩니다.

현재 도플러 기술이 널리 보급되어 초음파 진단 기능을 더욱 확장시키고 있습니다. 움직이는 조직을 연구 할 수 있습니다.

우리의 의사 초음파

Erhan Karolina Pavlovna - 의사 초음파 (초음파, 최고급 의사)
Uvarova Elena Anatolyevna - 산과 의사, 초음파 닥터 (미국)

초음파 기계의 원리. 초음파 센서

초음파에서 음파를 이해합니다. 주파수는 인간의 귀가 감지하는 주파수 범위를 벗어납니다.

초음파의 발견은 박쥐의 비행 관측으로 거슬러 올라갑니다. 과학자들은 박쥐를 눈 멀게하기 위해이 동물들이 비행 중 방향을 잃지 않고 장애물을 피할 수 있음을 발견했습니다. 그러나 그들은 또한 귀를 덮은 후에 박쥐의 공간에서 방향이 깨졌고 장애물이 발생했습니다. 이것은 어둠의 박쥐가 인간의 귀에 걸리지 않은 음파에 의해 인도된다는 결론을 이끌어 냈습니다. 이러한 관찰은 이미 17 세기에 만들어졌으며, 동시에 "초음파"라는 용어가 제안되었습니다. 우주 방위를위한 박쥐는 초음파의 짧은 맥박을 방출한다. 장애물에서 반사 된 이러한 충동은 박쥐의 귀에 의해 잠시 후에 감지됩니다 (반향 현상). 초음파 펄스의 방사 순간부터 반사 된 신호의 감지까지의 시간에 따라 동물은 대상까지의 거리를 결정합니다. 또한 박쥐는 에코 신호가 반환되는 방향, 공간에서 개체의 지역화를 결정할 수 있습니다. 따라서, 그것은 초음파를 보내고 주변 공간의 반사 된 그림을 감지합니다.

초음파 위치의 원리는 많은 기술 장치의 작동 원리에 기초합니다. 소위 말하는 펄스 에코의 원리에 따르면, 물고기에서 발견 된 물고기의 위치 또는 해저 (에코 사운 더)에 대한 혈관의 위치와 의학에서 사용되는 초음파 진단 장치 : 초음파가 방출 된 다음 반사 된 신호를 감지하는 소나가 작동합니다. 방사선의 순간으로부터 에코 신호의 인식 순간까지의 경과 시간에, 반사 구조의 공간 위치를 결정한다.

음파는 무엇입니까?

음파는 돌이 물속에 던져진 후에 발생하는 파도처럼 공간에서 전파되는 기계적 진동입니다. 음파의 전파는 전파되는 물질에 크게 의존합니다. 이것은 물질의 입자가 진동 할 때만 음파가 발생한다는 사실에 의해 설명됩니다.

소리는 물질적 인 물체에서만 전파 될 수 있기 때문에 진공 상태에서는 어떤 소리도 나지 않습니다 (시험에서 "backfilling"질문은 종종 묻습니다 : 소리가 진공 상태에서 어떻게 분포되어 있습니까?).

환경에서의 소리는 세로 방향과 가로 방향으로 확산 될 수 있습니다. 액체와 기체의 초음파 파는 길이가 있습니다. 왜냐하면 매체의 개별 입자가 음파의 전파 방향을 따라 진동하기 때문입니다. 진동하는 입자가 진동하는 평면이 파동 전파 방향과 직각을 이루는 경우, 예를 들어 해상 (수직 방향의 입자 진동, 수평 방향의 파동 전파)의 경우와 같이 횡파에 대해 말합니다. 이러한 파동은 고형물 (예 : 뼈)에서도 관찰됩니다. 연조직에서 초음파는 주로 종파 형태로 전파됩니다.

종파의 개별 입자가 서로를 향하여 변위 될 때, 이들의 밀도 및 결과적으로이 위치에서의 매질의 물질 내의 압력이 증가한다. 입자가 서로 갈라지면 물질의 국소 밀도와이 장소의 압력이 감소합니다. 초음파는 저압 및 고압 영역을 형성합니다. 조직을 통한 초음파의 통과로,이 압력은 매질 점에서 매우 빠르게 변합니다. 매체의 일정한 압력으로부터 초음파에 의해 형성된 압력을 구별하기 위해, 가변 또는 음압이라고도합니다.

음파 매개 변수

음파 매개 변수에는 다음이 포함됩니다.

진폭 (A), 예를 들어, 최대 음압 ( "파고").

게재 빈도 (v), 즉 1 초 동안의 진동 횟수. 주파수 단위는 헤르츠 (Hz)입니다. 의학에서 사용되는 진단 장치에서 1에서 50 MG C (1 MHz = 106 Hz, 일반적으로 2.5-15 MHz 범위)의 주파수 범위를 사용하십시오.

파장 (λ), 즉 인접 파 물결 무늬까지의 거리 (정확하게는 같은 위상을 가진 점 사이의 최소 거리).

전파 속도 또는 소리의 속도. 음파가 전파되는 매체와 주파수에 따라 다릅니다.

압력과 온도는 중요한 영향을 미치지 만, 생리 온도 범위에서이 효과는 무시 될 수 있습니다. 일상적인 작업의 경우 환경이 밀도가 높을수록 소리의 속도가 빨라진다는 것을 기억하는 것이 유용합니다.

연조직에서의 소리의 속도는 약 1500m / s이며 조직 밀도의 증가에 따라 증가합니다.

이 공식은 의료용 초음파 검사의 핵심입니다. 그것의 도움으로 초음파의 파장 λ를 계산할 수 있습니다. 초음파의 파장 λ를 계산하면 해부학 적 구조의 최소 크기를 결정할 수 있습니다. 크기가 초음파의 길이보다 작고 초음파가있는 해부학 구조는 구별 할 수 없습니다.

파장은 다소 거친 이미지를 얻을 수 있으며 작은 구조물을 평가하는 데는 적합하지 않습니다. 초음파 주파수가 높을수록 여전히 구별 할 수있는 해부학 구조의 파장과 크기가 작아집니다.

초음파 주파수가 높아짐에 따라 자세하게 나타날 가능성이 커집니다. 이는 조직 내로의 초음파 침투 깊이를 감소시킨다. 그것의 관통 능력은 감소한다. 따라서 초음파 주파수가 증가함에 따라 이용 가능한 조직 연구의 깊이가 감소합니다.

조직 검사를 위해 초음파를 사용하는 초음파의 파장은 0.1 ~ 1mm입니다. 더 작은 해부학 구조는 확인 될 수 없습니다.

초음파를 얻는 방법?

압전 효과

의료 진단에 사용되는 초음파의 생산은 압전 효과에 기반합니다. 즉 결정과 세라믹이인가 된 전압의 작용에 따라 변형되는 능력입니다. 교류 전압의 작용 하에서, 결정 및 세라믹은 주기적으로 변형된다. 기계적 진동이 발생하고 초음파가 형성된다. 압전 효과는 가역적입니다 : 초음파는 압전 결정의 변형을 일으키며 측정 가능한 전기 전압의 출현을 수반합니다. 따라서, 압전 재료는 초음파의 발생기 및 수신기 역할을합니다.

초음파가 발생하면 연결 매체에서 초음파가 전파됩니다. "연결"은 초음파 발생기와 초음파가 분배되는 환경 사이에 우수한 음향 전도성이 있음을 의미합니다. 이렇게하려면 보통 표준 초음파 젤을 사용하십시오.

압전 소자의 고체 세라믹에서 연조직으로의 초음파 전이를 용이하게하기 위해 특수 초음파 젤로 코팅됩니다.

초음파 센서를 청소할 때주의해야합니다! 대부분의 초음파 센서의 매칭 레이어는 "위생적"이유로 알코올로 다시 처리 할 때 악화됩니다. 따라서 초음파 센서를 청소할 때 장치에 부착 된 지침을 엄격히 준수해야합니다.

초음파 센서의 구조

초음파 진동 발생기는 전 방면과 뒷면에 전기 접촉이있는 압전 재료, 주로 세라믹으로 구성됩니다. 정합 층은 환자를 향하는 정면에 적용되며, 이는 조직 내의 최적의 초음파를 위해 설계된다. 뒷면에는 압전 결정이 초음파를 강하게 흡수하는 층으로 덮여있어 초음파의 반사를 방지하고 결정의 이동성을 제한합니다. 이를 통해 초음파 센서가 가능한 가장 짧은 초음파 펄스를 방출하도록 할 수 있습니다. 펄스 지속 시간은 축 방향 분해능의 결정 요인입니다.

대체로 b 모드의 초음파 용 센서는 개별적으로 또는 그룹으로 구성된 서로 다른 세라믹 결정에 인접한 수많은 작은 것으로 구성됩니다.

초음파 센서는 매우 민감합니다. 이것은 한 편으로는 대부분의 경우 센서의 구성 요소가 서로 매우 가깝게 위치하고 기계적으로 흔들 리거나 충격을 받아 이동되거나 깨질 수 있기 때문에 매우 취약한 세라믹 결정을 포함한다는 사실로 설명됩니다. 최신 초음파 센서의 비용은 장비 유형에 따라 다르며 중산층 차량의 비용과 거의 같습니다.

초음파 장치를 운반하기 전에 장치에 초음파 센서를 단단히 고정시키고 잘 분리하십시오. 떨어 뜨리면 센서가 쉽게 파손되고 미세한 떨림도 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.

의학 진단에서 사용되는 주파수 범위에서, 레이저와 유사하게 조직을 "조사"할 수있는 예리하게 집중된 빔을 얻는 것은 불가능합니다. 그러나 최적의 공간 분해능을 얻기 위해서는 가능한 한 초음파 빔의 직경을 줄이기 위해 노력해야합니다 (초음파 빔의 동의어로 "초음파 빔"이라는 용어가 사용되기도 함). 초음파 영역의 경우, 직경).

초음파 빔이 작을수록 해부학적인 구조의 세부 사항이 초음파로 더 잘 보입니다.

따라서 초음파는 가능한 한 깊이에 집중되어 (연구중인 구조보다 약간 깊음) 초음파 빔이 "허리"를 형성합니다. 그들은 "음향 렌즈"의 도움을 받거나 다른 상호 교대 시간을 가진 변환기의 다른 piezoceramic 요소에 펄스 신호를 적용하여 초음파에 초점을 맞 춥니 다. 동시에, 더 깊은 깊이에 초점을 맞추려면 초음파 변환기의 활성 표면 또는 개구부가 증가해야합니다.

센서에 초점이 맞춰지면 초음파 영역에 3 개의 구역이 있습니다.

가장 깨끗한 초음파 이미지는 연구중인 대상이 초음파 빔의 초점 영역에있을 때 얻어집니다. 초음파 빔의 폭이 가장 좁 으면 대상이 초점 영역에 위치하므로 해상도가 최대가됩니다.

초음파 영역 근처

근거리 영역은 초음파 센서에 직접 인접합니다. 여기서, 다양한 압전 세라믹 소자의 표면에 의해 방출 된 초음파가 서로 겹쳐지며 (즉, 초음파의 간섭이 발생한다), 따라서 급격하게 불균일 한 장이 형성된다. 분명한 예를 들어 설명해 보겠습니다. 소수의 자갈을 물에 던지면 각각에서 발산하는 원형 파도가 서로 겹칩니다. 가까운 지역에 해당하는 조약돌이 떨어지는 곳 근처에서 파도가 불규칙하지만 어느 정도 거리를두고 서서히 원형에 접근합니다. 물 가까이에서 걷는 어린이들과 함께이 실험을 적어도 한 번 시도하십시오! 근위 초음파 영역의 뚜렷한 비균질성은 퍼지 (fuzzy) 이미지를 형성합니다. 근거리 지역의 균일 한 매체 자체는 밝은 줄무늬와 어두운 줄무늬가 번갈아 가며 보입니다. 따라서, 이미지를 평가하기위한 근거리 초음파 영역은 거의 또는 전혀 적합하지 않습니다. 이 효과는 발산 초음파 빔을 방출하는 볼록 및 섹터 센서에서 가장 두드러집니다. 선형 센서의 경우, 구역 근처의 이질성이 가장 적습니다.

손잡이를 돌리면 신호를 증폭하면서 센서에 인접한 초음파 필드를 동시에 볼 수 있으면 가까운 초음파 영역이 얼마나 멀리 퍼져 있는지 확인할 수 있습니다. 가까운 초음파 영역은 센서 근처의 흰색 시트로 인식 할 수 있습니다. 선형 및 섹터 센서의 근거리 영역을 비교해보십시오.

근거리 초음파 영역은 물체의 이미지 평가에 적용 할 수 없기 때문에 초음파 검사 중에 근거리 영역을 최소화하고 다양한 방법으로 사용하여 연구중인 영역에서이를 제거합니다. 예를 들어, 센서의 최적 위치를 선택하거나 초음파 필드의 불균일을 전자적으로 평준화하여이를 수행 할 수 있습니다. 그러나 실제로는 센서와 연구 대상 사이에 물이 채워진 소위 완충 용액을 사용하여 달성하는 것이 가장 쉽습니다. 이를 통해 연구중인 대상의 위치에서 근거리 지역의 소음을 표시 할 수 있습니다. 일반적으로 개별 센서 용 범용 노즐 또는 범용 젤 패드가 버퍼로 사용됩니다. 물 대신 실리콘 기반의 플라스틱 노즐이 현재 사용되고 있습니다.

연구 된 구조가 표면적으로 배열되어있어 버퍼를 사용하면 초음파 이미지의 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다.

초점 영역

초점 구역은 한편으로는 초음파 빔의 직경 (폭)이 여기에서 가장 작고, 반면에 수집 렌즈의 영향으로 인해 초음파의 강도가 가장 크다는 사실을 특징으로한다. 이는 고해상도를 허용합니다. 객체의 세부 사항을 명확하게 구분할 수있는 능력. 따라서 해부학적인 형성이나 조사 대상은 초점 영역에 위치해야합니다.

원거리 초음파 영역

원거리 초음파 영역에서는 초음파 빔이 발산합니다. 조직을 통과 할 때 초음파 빔이 약해지기 때문에 초음파의 강도, 특히 고주파 성분이 감소합니다. 이 두 프로세스 모두 해상도와 초음파 이미지의 품질에 나쁜 영향을 미칩니다. 따라서 멀리 떨어진 초음파 영역에서 연구 할 때 대상의 선명도가 손실됩니다. 센서에서 멀수록 멀어집니다.

장치의 해상도

시각적 연구 시스템의 해상도는 광학 및 음향 모두 이미지의 두 객체가 분리 된 것으로 인식되는 최소 거리에 의해 결정됩니다. 해상도는 이미징 연구 방법의 효과를 특징 짓는 중요한 질적 지표입니다.

실제로, 해상도를 증가시키는 것은 연구 대상물이 주변 조직과의 음향 특성이 실질적으로 상이 할 때만 의미가있다. 충분한 대비가 있습니다. 충분한 대비가 없을 때 해상도를 높이는 것은 연구의 진단 능력을 향상시키지 못합니다. 축 방향 해상도 (초음파 빔의 전파 방향)는 배가 된 파장 값 영역에 놓입니다. 엄밀히 말하면, 개별 방사 펄스의 지속 시간이 중요합니다. 그것은 두 가지 연속적인 변동보다 조금 더 발생합니다. 이것은 작동 주파수가 3.5 MHz 인 센서의 경우 0.5 mm 조직 구조가 이론적으로 별도의 구조로 인식되어야 함을 의미합니다. 실제로 이것은 구조가 충분히 대조적 인 조건에서만 관찰됩니다.

측 방향 (측 방향) 해상도는 초점뿐만 아니라 조사 깊이에 따라 초음파 빔의 폭에 따라 달라집니다. 이와 관련하여 해상도가 크게 다릅니다. 가장 높은 해상도는 초점 영역에서 관찰되며 약 4-5 파장입니다. 따라서, 측 방향 분해능은 축 방향 분해능보다 약 2-3 배 더 약합니다. 전형적인 예가 췌장 덕트의 초음파입니다. 덕트의 내강은 초음파 빔의 방향에 수직 인 경우에만 명확하게 시각화 될 수 있습니다. 다른 각도에서 왼쪽과 오른쪽에 위치한 덕트의 부분은 더 이상 보이지 않습니다. 축 해상도가 측면보다 강하기 때문입니다.

새지 해상도는 스캔 평면에 수직 인 평면에서의 초음파 빔의 폭에 의존하며, 전파 방향에 수직 인 방향의 해상도, 결과적으로 이미지 층의 두께를 특징으로한다. Sagittal 해상도는 일반적으로 축 방향과 측면보다 더 나쁩니다. 초음파 기계에 첨부 된 지침에서이 매개 변수는 거의 언급되지 않습니다. 그러나 시상 해상도가 측 방향 해상도보다 좋을 수는 없으며이 두 매개 변수는 초점 영역의 시상면에서만 비교할 수 있다고 가정해야합니다. 대부분의 초음파 센서에서 시상 초점은 특정 깊이로 설정되어 있으며 명확하게 표현되지 않습니다. 실제적으로, 초음파 빔의 새지 컬 포커싱은 센서 내의 정합 층을 음향 렌즈로서 사용함으로써 수행된다. 이미지 평면에 수직으로 초점을 맞추는 변수는이 층의 두께를 줄이면 피에조 소자 매트릭스의 도움을 통해서만 얻을 수 있습니다.

연구 의사가 해부학 적 구조에 대한 자세한 설명이있는 경우 연구 된 영역의 해부학 적 특징이 허용하는 경우 두 개의 서로 수직 인면에서 조사해야합니다. 동시에 해상도는 축 방향에서 측 방향으로, 측 방향에서 시상 방향으로 감소합니다.

초음파 센서의 종류

압전 요소의 위치에 따라 초음파 센서에는 세 가지 유형이 있습니다.

선형 센서에서 압전 소자는 직선을 따라 개별적으로 또는 그룹으로 배치되고 조직 내의 초음파를 병렬로 방출합니다. 천을 통과 할 때마다 직사각형 이미지가 나타납니다 (약 1 초 - 약 20 이미지 이상). 선형 센서의 장점은 센서 위치 근처에서 높은 해상도 (즉, 근거리 영역에서 비교적 높은 이미지 품질)를 얻을 수 있다는 것인데, 불리한 점은 초음파 리뷰의 작은 영역에서 매우 심오합니다 (이는 볼록 및 섹터와 달리 선형 센서의 초음파는 발산하지 않습니다).

위상 배열 센서는 선형 센서와 비슷하지만 크기는 작습니다. 그것은 별도의 설정과 일련의 결정으로 구성되어 있습니다. 이 유형의 센서는 모니터에 섹터 센서의 이미지를 만듭니다. 기계식 섹터 센서의 경우, 초음파 펄스의 방향은 압전 소자의 회전에 의해 결정되지만, 위상 배열을 갖는 센서로 작업 할 때, 지향성 집중 형 초음파 빔은 모든 활성화 된 결정의 시간 시프트 (위상 시프트)에 의해 얻어진다. 이것은 개별 압전 소자가 시간 지연으로 활성화됨을 의미하며, 결과적으로 초음파 빔은 비스듬한 방향으로 방출된다. 이를 통해 연구 과제 (전자 집속)에 따라 초음파 빔을 집중시킬 수 있으며 동시에 초음파 이미지의 원하는 부분에서 해상도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 또 다른 이점은 수신 된 신호를 동적으로 포커싱하는 능력이다. 이 경우, 신호를 수신하는 동안의 초점은 최적의 깊이로 설정되며, 이는 또한 화질을 상당히 향상시킨다.

기계적 섹터 센서에서, 트랜스 듀서 요소의 기계적 진동의 결과로서, 초음파가 다른 방향으로 방사되기 때문에, 이미지가 섹터의 형태로 형성된다. 직물을 통과 할 때마다 이미지가 형성됩니다 (1 초에 10 번 이상). 섹터 센서의 장점은 큰 시야에서 넓은 시야를 확보 할 수 있으며 센서 근처의 시야가 너무 좁기 때문에 근거리에서 공부할 수 없다는 단점이 있습니다.

볼록 센서에서, 압전 소자는 서로를 따라 호 (곡선 센서)에 위치한다. 이미지 품질은 선형 및 섹터 센서로 얻은 이미지 사이의 교차점입니다. 선형 센서와 같은 볼록 센서는 근거리 영역에서 높은 해상도를 특징으로하지만 (선형 센서의 해상도에 미치지는 못하지만) 동시에 조직 깊이의 넓은 시야는 섹터 센서와 유사합니다.

매트릭스의 형태로 초음파 변환기의 요소들의 2 차원 배열로 만, 측 방향 및 시상 방향으로 동시에 초음파 빔을 포커싱하는 것이 가능하다. 이 소위 말하는 압전 요소 매트릭스 (또는 2 차원 매트릭스)는 센서 앞의 조직 양을 스캐닝하는 것이 불가능한 3 차원 데이터를 추가로 얻을 수 있습니다. 압전 소자 매트릭스의 제조는 최신 기술의 사용이 요구되는 까다로운 과정이므로 최근에는 제조업체에서 초음파 장치에 볼록 센서를 장착하기 시작했습니다.

초음파 장비는 어떻게 작동합니까?

오늘 저는 현대 초음파 기계의 작동 원리와 구조에 대해 말씀 드리고자합니다. 초음파 진단은 오랫동안 우리 삶에 확고하게 확립되어 왔으며, 오늘날 주 클리닉과 의료 서비스 시장 모두에서 가장 많이 요구되는 절차 중 하나입니다.

다음 게시물 중 하나에서 개인 연습용으로 올바른 초음파 장비를 선택하는 방법에 대해 이야기하겠습니다. 하지만 그 전에는 초음파 기계가 어떻게 작동하는지, 어떻게 작동하는지에 대해 이야기하고 싶습니다.

장치

따라서 표준 초음파 기계 (또는 초음파 스캐너)는 다음과 같은 부분으로 구성됩니다.

• 초음파 센서 - 음파를 수신 및 전송하는 감지기 (변환기)
• 중앙 처리 장치 (CPU)는 모든 계산을 수행하고 전원 공급 장치를 포함하는 컴퓨터입니다.
• 펄스 제어 센서 - 컨버터가 방출하는 펄스의 진폭, 주파수 및 지속 시간을 변경합니다.
• 디스플레이 - 초음파 데이터를 기반으로 프로세서에 의해 형성된 이미지를 표시합니다.
• 키보드 및 커서 - 데이터 입력 및 처리에 사용됩니다.
• 디스크 저장 장치 (하드 디스크 또는 CD / DVD) - 수신 된 이미지를 저장하는 데 사용됩니다
• 프린터 - 이미지 인쇄에 사용됩니다.

초음파 센서는 모든 초음파 장비의 주요 부분입니다. 이것은 1880 년에 Pierre와 Jacques Curie가 발견 한 압전 효과의 원리를 사용하여 음파를 생성하고인지합니다. 변환기 센서에는 압전 결정이라고도하는 하나 이상의 수정이 들어 있습니다. 전류의 작용에 따라이 결정들은 빠르게 모양이 바뀌고 진동하기 시작하여 출현으로 이어져 음파의 외부로 퍼집니다. 반대로 음파가 수정에 도달하면 전류를 방출 할 수 있습니다. 따라서 동일한 결정이 음파를 수신하고 전송하는 데 사용됩니다. 이 센서에는 음파를 필터링하는 흡음 층과 원하는 물결에 집중할 수있는 음향 렌즈가 있습니다.

초음파 센서는 모양과 크기가 매우 다릅니다. 센서의 모양에 따라 시야각이 결정되며 방출되는 음파의 주파수는 침투 깊이와 결과 이미지의 해상도를 결정합니다.

이 모든게 어떻게 작동합니까?

1. 초음파 장치는 초음파 센서를 사용하여 고주파 (1 ~ 18 MHz)의 사운드 펄스를 인체로 전송합니다.
2. 음파는 피사체를 따라 전파되어 다른 음향 임피던스 (예 : 유체와 연조직, 연조직과 뼈 사이)가 서로 다른 조직 사이의 경계에 도달합니다. 동시에 음파의 일부는 트랜스 듀서로 다시 반사되고 다른 부분은 새로운 환경에서 계속 진행됩니다. 반사파는 센서에 의해 감지됩니다.
3. 초음파 센서의 데이터는 장치의 "두뇌"인 중앙 프로세서로 전송되며 수신 된 데이터를 처리하고 이미지를 형성하여 모니터로 출력합니다. 프로세서는 조직에서 알려진 소리 전파 속도와 에코 신호가 센서로 되돌아 오는 데 걸리는 시간 (일반적으로 약 1/100 초)을 사용하여 센서에서 조직 또는 기관까지의 거리를 계산합니다.

초음파 센서는 수백만 개의 펄스를 송수신하고 1 초마다 울립니다. 센서 컨트롤을 통해 의사는 초음파 펄스의 주파수와 지속 시간 및 장치의 스캔 모드를 설정하고 변경할 수 있습니다.

초음파 장비의 작동 모드

최신 초음파 기계는 여러 가지 모드로 작동 할 수 있으며, 그 주요 내용은 다음과 같습니다.

A 모드 (A 모드, "진폭"단어에서)

반사 된 초음파의 진폭은 오실로스코프 화면에 표시됩니다. 현재이 모드는 주로 역사적인 의미가 있으며 주로 안과에서 사용됩니다. 당연히 모든 현대 초음파 기계는이 모드에서 작동 할 수 있습니다.

M- 모드 ( "동작"이라는 단어에서 유래)

이 모드를 사용하면 움직이는 심장 구조의 이미지를 얻을 수 있습니다. 높은 샘플링 속도로 인해 M- 모드는 빠른 움직임을 정확하게 평가하는 데 매우 중요합니다.

B- 모드 (심전도에서 "밝기"라는 단어에서이 모드를 2D라고 함)

현대 초음파 시스템에서 가장 유익하고 직관적 인 모드. 반사 된 초음파 신호의 진폭은 2 차원 하프 톤 이미지로 변환된다. 대부분의 장치는 256 색 음영을 사용하므로 에코의 매우 작은 변화를 시각화 할 수 있습니다.

B 모드에서 화면의 그림을 업데이트하는 속도는 일반적으로 분당 20 프레임 이상이며 이로 인해 움직이는 것처럼 보입니다.

2D 모드는 심장의 심실을 측정하고, 밸브의 구조와 기능, 전체 및 분절 수축기 심실 기능을 평가하는 데 사용됩니다.

이 시각화 모드는 도플러 효과, 즉 수신기에 대한 음원의 이동으로 인한 주파수 변화 (도플러 시프트). 초음파 진단은 적혈구에서 반사 된 신호의 주파수 변화를 사용합니다. 반사 된 초음파의 주파수는 센서에 대한 혈류의 방향에 따라 증가 또는 감소한다.

컬러 도플러 (컬러 플로 도플러 이미징, CFI)

이 모드에서는 혈액 흐름의 방향과 속도를 결정하기 위해 혈관을 국소화 (또는 심장의 챔버 내부와 같은 별도의 혈액 흐름) 할 수 있습니다. 센서 방향으로 흐르는 혈액은 빨간색으로 표시됩니다. 센서는 파란색으로 나옵니다. 연구 평면에 수직으로 흐르는 흐름은 검은 색으로 그려집니다. 난류 혈류 구역은 녹색 또는 흰색입니다. 그러나 대부분의 장치를 사용하면 임의로 스트림의 색상을 사용자 정의 할 수 있습니다.

펄스 파동 도플러 (Pulse Wave Doppler, PW)

이 모드를 사용하면 혈관의 특정 영역에서 혈류의 특성을 평가하고 층류 및 난류 혈류 영역을 시각화 할 수 있습니다. 컬러 도플러와 비교하여 혈류의 속도와 방향을보다 정확하게 결정할 수 있습니다.

이 방법의 주된 단점은 고속 흐름의 부정확 한 결정이며, 이는 사용에 특정 제한을 부과합니다.

연속파 도플러 (연속파 도플러, CWD)

이 모드에서 센서의 한 부분은 연속적으로 전송되고 두 번째 부분은 2D 이미지에서 한 줄을 따라 연속적으로 도플러 신호를 수신합니다. 맥파 도플러와 달리이 방법은 고속으로 흐름을 정확하게 감지합니다. 이 방법의 단점은 신호를 정확하게 로컬화할 수 없다는 것입니다.

CWD는 삼첨판, 폐, 승모판 및 대동맥판을 통한 역류의 흐름 속도와 대동맥 판막을 통하는 수축기 흐름의 속도를 측정하는 데 사용됩니다.

조직 도플러 (조직 도플러)

이 모드는 조직의 운동 속도를 측정하는 데 사용된다는 점을 제외하고는 맥파 도플러와 유사합니다 (혈류 속도보다 훨씬 낮음). 특히 심근의 수축력을 결정하는 데 사용됩니다.

위의 모드 외에도 최근에는 이미지의 품질과 해상도를 크게 향상시킬 수있는 추가 알고리즘이 등장했습니다. 이러한 알고리즘에는 3D 및 4D 모드, 조직 고조파 이미징 (THI), 에너지 도플러 (전력 도플러)가 포함됩니다. 음,이 모드에 대한 몇 마디.

3D 모드 - 서로 다른 평면에서 2D 이미지를 기반으로 삼차원 입체 영상을 형성합니다.

4D 모드 - 프로세서가 기성 3D 이미지에서 이미지를 형성 할 때 동일한 2D 정보를 모두 처리하는 것이 훨씬 더 어렵습니다. 두 번째 이름 인 "실시간 3D 초음파"는 시간이 지남에 따라 3D 이미지가 변경되는 것을 볼 수있는이 모드의 본질을 가장 잘 설명합니다. 사실, 이것은 비디오 이미지입니다.

Tissue Harmonic Imaging (THI)은 이미지의 품질을 크게 향상시킬 수있는 기술입니다 (과체중 환자에게 중요 함).

파워 도플러 (파워 도플러)는 컬러 도플러에 비해 높은 감도를 가지고 있으며 작은 혈관을 연구하는 데 사용됩니다. 혈류의 방향을 결정할 수 없습니다.

음, 장치 초음파 장치에 대한 오늘의 모든 작동 원리. 참조 :