ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ/ 6. Электротехника и радиоэлектроника

Cтудент Прокопчук А.М.

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Україна

Особливості ультразвукового методу дослідження

Ультразвукова діагностика в останнє десятиліття отримала велике поширення. Ультразвукове дослідження – це дослідження стану органів і тканин за допомогою ультразвукових хвиль. Проходячи через кордони між різними тканинами, ультразвук відбивається. Спеціальний датчик фіксує ці зміни, які і є основою зображення. Перші досліди по ультразвуковим дослідженням почалися в 40-х роках XX століття в Німеччині, а вже в 50-х роках американські вчені успішно застосували УЗД в клінічній практиці. Наприкінці десятиліття шотландські вчені опублікували роботи по ультразвуковим дослідженням в акушерстві, тим самим, відкривши нову епоху в цій галузі [1].

Ультразвуком взагалі називають високочастотні звукові хвилі із частотою понад 20 кГц. У медицині застосовують частоти діапазону 2–10 МГц. Особливістю УЗХ є їхня здатність відбиватися від границь середовищ, що різняться щільністю. Пучок УЗХ направляється на досліджувану ділянку, попередньо змочену гелем для зменшення повітряної щілини між датчиком і поверхнею шкіри, а, отже, і для зменшення втрати енергії ультразвукового потоку. Відбиті УЗХ вловлюються датчиком (датчик є високотехнологічним приладом, здатним як генерувати, так і сприймати УЗХ) апарата. Після посилення УЗХ і перетворення в електричні сигнали інформація оцифровується за допомогою АЦП і закладається в пам'ять комп'ютера. Комп'ютер за допомогою програмного забезпечення обробляє оцифровану інформацію і видає на екран двовимірну реконструкцію зображення всіх тканин, крізь які пройшли УЗХ [1].

Зображення приймається в режимі сірої шкали (від абсолютно білого до абсолютно чорного кольору). Для дослідження потоків рідини застосовують штучне виділення кольорів у колірних апаратах Допплера. Наприклад, кровотік до датчика прийнято позначати червоним кольором, від датчика – синім, турбулентний кровотік – синьо-зелено-жовтим кольором. Колірний допплер застосовують для дослідження кровотоку в судинах, в ехокардіографії [3].

У сучасних приладо-комп'ютерних системах УЗД використовують нові функціональні можливості: автоматичне обчислення обсягу структур складної форми, одержання об'ємних зображень у режимі сірої шкали і кольорового допплера, одержання будь-якого зрізу в кожній з трьох проекцій.

Ультразвукові коливання при поширенні підпорядковуються законам геометричної оптики. В однорідному середовищі вони поширюються прямолінійно і з постійною швидкістю. На границі різних середовищ з неоднаковою акустичною щільністю частина променів відбивається, а частина заломлюється, продовжуючи прямолінійне поширення. Чим вищим є градієнт перепаду акустичної щільності граничних середовищ, тим більша частина ультразвукових коливань відбивається. Відображення залежить від кута падіння променя (найбільше при перпендикулярному напрямку) і частоти ультразвукових коливань (при вищій частоті більша частина відбивається) [3].

Всі ультразвукові датчики поділяються на механічні та електронні. У механічних сканування здійснюється за рахунок руху випромінювача (він або обертається або гойдається). Недоліками механічних датчиків є шум, вібрація, вироблені при русі випромінювача, а також значення роздільної здатності. Механічні датчики морально застаріли і в сучасних сканерах не використовуються. Використовуються три типи ультразвукового сканування: лінійне (паралельне), конвексне і секторне. Відповідно датчики або трансдюсори ультразвукових апаратів називаються лінійні, конвексні і секторні. Вибір датчика для кожного дослідження проводиться з урахуванням глибини і характеру положення органу.

За спектром ультразвук поділяють на дві групи:

• низькочастотний, коливання якого передаються людині повітряним та контактним шляхом (від 1,2* 10⁴ до 1,0*10⁵ Гц);

• високочастотний, коливання якого передаються людині тільки контактним шляхом (від 1,0*10⁵ до 1,0*10⁹ Гц).

Використання методів візуалізації ультразвуку дає можливість розвинути нові методи діагностики в медицині. Один із таких нових методів базується на використанні фотоакустичного ефекту. Цим терміном визначається ефект випромінювання ультразвук живими тканинами при нагріві їх лазерним променем. Основна енергія ультразвукового випромінювання зосереджена в області високих частот, що дає можливість значно підвищити роздільну здатність побудованих ультразвукових зображень [2].

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Миллер Э., Хилл К., Бэмбер Дж. и др. Применение ультразвука в медицине. Физические основы. – М.: Изд-во Мир, 1989. – 568 с.

2. Рыбакова М.К., Алехин М.Н., Митьков В.В. Практическое руководство по ультразвуковой диагностике. Эхокардиография. – М.: Изд-во «Видор», 2008. – 512 с.

3. Чалий О.В., Цехмістер Я.В., Агапов Б.Т., Меленевська А.В., Мурашко М.І.,Радченко Н.Ф., Стучинська Н.В. Медична та біологічна фізика. – К.: Книга плюс, 2004. – 760с.