Lékařská ultrasonografie

Prezentace na téma: "Lékařská ultrasonografie"— Transkript prezentace:

1 Lékařská ultrasonografie
„ULTRAZVUK“ Tato technika je podobná echolokaci , kterou používají, velryby a delfíni, netopýři, stejně jako SONAR, používaný ponorkami

2 Lékařská ultrasonografie „ULTRAZVUK“
Je nejrozšířenější a nejdostupnější zobrazovací diagnostická metoda Princip UZ vyšetření PRINCIP: elektroakustický měnič vyšle do zobrazované tkáně krátký ultrazvukový impuls. Část energie tohoto impulsu se na tkáňových rozhraních odrazí. Velikost odrazu (ECHA) závisí na akustických impedancích zobrazovaných tkání. Odražený signál je měničem zachycen a transformován a obraz. vysílá se ultrazvuk v mikrosekundových impulzech s opakovací frekvencí řádově Hz a registruje se intenzita odražených signálů i doba, za jakou se po vyslání vrátí do senzoru Do těla vyšetřovaného pacienta je vysíláno ultrazvukové vlnění vytvářené piezoelektrickým měničem o frekvenci (2-18) MHz a intenzitě maximálně 10 Wm-2. Měkké tkáně se chovají jako tekutina

3

4 Co to je? zvuk:mechanické vlnění, tedy vlnění jehož nositelem jsou částice prostředí ve kterém se šíří ultrazvuk:zvuk o frekvenci vyšší než 20kHz

5 Impulsní odrazová metoda
Sonografie Impulsní odrazová metoda rozhraní Přijatý signál Čas – vzdálenost rozhrani

6 Ultrazvuk se vysílá v mikrosekundových impulzech s opakovací frekvencí řádově Hz a registruje se intenzita odražených signálů i doba, za jakou se po vyslání vrátí do senzoru

7 Vlastnosti ultrazvuku
šířením ultrazvuku se nepřenáší hmota, ale energie ultrazvuková energie se šíří v prostoru podélně ve formě paralelních svazků rychlost šíření ultrazvuku není frekvenčně závislá 331,7 m.s-1 + 0,61t (t=oC) ve vzduchu UZ se odráží na rozhraní dvou prostředí UZ se lomí na rozhraní dvou prostředí, nedopadá-li vlnění na toto rozhraní kolmo UZ postupně ztrácí svou energii a průchodem hmotným prostředím a předává ji do okolí ve formě tepla

8 Akustická impedance AI = veličina určující vzájemný vztah ultrazvukového vlnění a prostředí, ve kterém se vlnění šíří AI = součin hustoty prostředí a rychlosti šíření UZ tímto prostředím (Z=ρ . c) ekvivalent k indexu lomu v optice platí Snellovy zákony

9 Akustické parametry prostředí
hloubka [cm] I nebo P [dB] Útlum ultrazvuku Jestliže vyjádříme intenzitu UZ v decibelech, vidíme, že amplitudy odražených vln (ech) klesají lineárně útlum

10 Akustická impedance

11 Ultrasonografie modifikací průmyslové defektoskopie se během půl století vyvinula v nejrozšířenější a nejdostupnější zobrazovací diagnostickou metodu je založena na detekci a obrazovém zpracování amplitudového a frekvenčního obsahu UZ vln, rozptýlených strukturami vyšetřovaných tkání PRINCIP: elektroakustický měnič vyšle do zobrazované tkáně krátký ultrazvukový impuls. Část energie tohoto impulsu se na tkáňových rozhraních odrazí. Velikost odrazu (ECHA) závisí na akustických impedancích zobrazovaných tkání. Odražený signál je měničem zachycen a transformován a obraz.

12

13 Zobrazení

14 Způsoby zobrazení způsob A (amplitude) způsob B (brightness)
jednotlivé odrazy jsou zobrazovány na monitoru osciloskopu jako samostatné impulsy na časové ose X způsob B (brightness) odrazy jsou na monitoru zobrazovány jako body na časové ose X (stejně jako u zobrazování A) a intenzita odražených vln je interpretována v různých odstínech šedi

15 2D zobrazení Dvojrozměrný obraz je získán jako řada vedle sebe položených úseček jednorozměrného zobrazení v B módu (jednorozměrné zobrazení, při kterém se amplitudy odražených signálů převádějí do stupňů šedi-tuku). . Technicky lze získat několik UZ paprsků buď vychylováním paprsku jednoho měniče, nebo použití řady (array) měničů pracujících současně. Stroj vypočítá vzdálenost mezi sondou a tkání nebo orgánem (hranicí) pomocí rychlosti zvuku ve tkáni (cca 1, 540 m / s) a dobou jednotlivých návratu echa, s opakovací frekvencí řádově Hz, lze měnit nastavení - změnit frekvenci i délku trvání ultrazvuk. impulsů. Stroj se zobrazí vzdálenost a intenzitu echa na obrazovce, které tvoří dvourozměrný obraz, jako je uvedeno výše.

16 3D mód- je trojrozměrná rekonstrukce řady dvojrozměrných snímků
Trojrozměrný obraz vzniká jako počítačová rekonstrukce z řady za sebou ležících dvojrozměrných řezů. Aby bylo možno takovou reko-nstrukci provést, je důležité znát informaci o umístění jednotlivých řezů. Je nutné použití běžné sondy doplněné o snímač polohy Pomocí dvojrozměrné matice měničů lze provádět snímání z oblasti zájmu velmi rychle, pokud máme k dispozici dostatečně výkonný počítač, lze získávat a zobrazovat data v reálném čase, pak hovoříme o real-time 3D sonografii nebo také o 4D sonografii. Prahovou hodnotu na stupnici šedi je vybrána provozovatelem (např. na úrovni, která odpovídá tuku). z různých tkání umožňuje různými barvami reprezentovat jednotlivé anatomické komponenty, jako jsou kosti, svaly a chrupavky. Nicméně, vnitřní struktura jednotlivých prvků není v tomto režimu provozu vidět.

17 Základní myšlenka 3D scaningu
použitím zařízení s řízeným posunem sondy nad sledovanou oblastí použití běžné sondy doplněné o snímač polohy použití jednorozměrné řady s úhlovým vychylováním (manuálním, mechanickým nebo elektronickým) použítí dvojrozměrné řady (matic e) měničů

18 Získání jednoho „řezu“

19 Princip trojrozměrného (3D) zobrazení
Sonografie Princip trojrozměrného (3D) zobrazení - Sonda se lineárně posunuje, naklání nebo rotuje. Data o odražených signálech v jednotlivých rovinách jsou ukládána do paměti výkonného PC, který následně provádí matematickou rekonstrukci obrazu. Nevýhodou některých 3D zobrazovacích systémů: relativně dlouhá doba potřebná pro matematické zpracování, cena.

20 Synthetic Aperture RAdar (SAR)
SAR radarový systém, který využívá na letové dráze platformu pro snímání anténu extrémně velké apertury, která vytváří high-rozlišení snímků např. z dálkového průzkumu Země. Postupně jsou jednotlivá vysílání / příjmy cyklů (PRT), doplňovány údaji z každého cyklu a jsou ukládány v elektronické podobě. Ke zpracování signálu se používá velikosti a fáze signálu po sobě přijatých impulzů syntetickou aperturou. Po určitém počtu cyklů, jsou uložená data recombined (s přihlédnutím na Dopplerův jev) v různých vysílač s cílem vytvořit obraz terénu( cíle) s vysokým rozlišením

21 CPU je „mozkem“ 0ultrazvukového přístroje
CPU je „mozkem“ 0ultrazvukového přístroje. CPU je v podstatě počítač, který obsahuje mikroprocesor , paměť , zesilovače a napájení pro mikroprocesor a snímače sondy. CPU posílá elektrické proudy do snímače- sondy vysílají zvukové vlny, a také přijímají elektrické impulsy ze sond, které snímají echa. CPU dělá všechny výpočty v oblasti zpracování dat. Jakmile prvotní údaje jsou zpracovávány, CPU tvoří obraz na monitoru. CPU může také uložit zpracovávaná data nebo obraz na disku.

22          

23 Čtyřrozměrné (4D) zobrazení (čtvrtým rozměrem je čas)

24 Sonografie Akustický stín způsobený absorpcí a odrazem UZ ledvinovým kamenem Hyperechogenní oblast pod cystou (nízký útlum UZ během průchodu cystou ve srovnání s okolními tkáněmi)

25 1962 – obraz žlučníku s kamenem

26 1982

27 2002

28 To je on

29 a jeho využití v medicíně
DOPPLERŮV JEV a jeho využití v medicíně

30 Co to je- DOPPLERŮV JEV? jev poprvé popsaný Christianem Dopplerem v roce 1842 fyzikální jev, který se projevuje změnou vlnové délky vlnění v závislosti na vzájemném pohybu přijímače a vysílače vlnění. zvuk přijíždějící sanitky je pozorovatelem slyšen jako vyšší, po minutí pozorovatele je zvuk naopak slyšen s nižší vlnovou délkou a frekvencí – jeví se jako nižší

31 Výpočet f výsledná frekvence f0 frekvence zdroje v rychlost vlnění (zvuku) v daném prostředí vz rychlost pohybu zdroje vd rychlost pohybu detektoru

32 Využití v medicíně ke zjišťování směru a rychlosti proudění krve a
vizualizaci proudění krve v různých orgánech nebo plodu ultrazvukový měnič vysílá pod úhlem jiným než kolmým ultrazvukové kmity směrem k cévě. krvinky v proudící krvi působí jako odrazná plocha a stávají se tak vlastně pohyblivými zdroji signálu, který je zachycován piezoelektrickým přijímačem kmitočet přijímaného signálu je pak porovnáván s kmitočtem signálu vysílaného a ze zjištěného Dopplerovského posunu je pak vypočítávána rychlost pohybu krve a její směr

33 Schéma-princip zjištování pohybu krve

34 děkuji za pozornost

35

36