18.11.2010

Wykład 6: Fizyka medyczna

I. ULTRADŹWIĘKI

pole dalekie

sin =1,22

v

fd

=

0,61

1540

m

s

5∗10

4

1

s

∗

0,1 m

TRYBY OBRAZOWANIA

→ prezentacja typu A (amplituda)

–

polega na wyświetlaniu na ekranie pionowych impulsów . Są one usytuowane wzdłuż 

jednej linii. Wysokość powstających impulsów jest proporcjonalna do ciśnienia 
akustycznego.

–

Tylko pomiar odległości między granicami struktur tkankowych

→ prezentacja typu B (Brightness):

1. echa ultradźwiękowe zostają zmienione na świecące plamki

2. jasność plamki jest proporcjonalna do natężenia echa
3. prezentacja statyczna

4. obraz 2d – pomiar wzdłuż kilkuset kierunków

Max liczba obrazów 2D zmierzona w jednostce czasu:

MCO=

MCP

N

np.; N = 220 linii, MCP = 2,2 kHz
to MCO = 10Hz

im większe MCO tym mniej artefaktów!!!

→ prezentacja typu M ( TM )

1. nieruchoma głowica nakierowana jest na poruszający się narząd

2. rozjaśniane są punkty , w których pojawiają się echa ultradźwiękowe. Gdy narządy się 

porusza to plamki poruszają się w górę i w dół , a podstawa czasu porusza się w prawo i 

lewo

3. można określić prędkość ruchu struktur serca, ich wymiar, czas i prędkość zamykania i 

otwierania zastawek

4. obraz 1d

TRYBY OBRAZOWANIA
prezentacja typu 2D

1. dynamiczna prezentacja typu B (metoda RT – real time)

TYPY GŁOWIC

1) mechaniczne – sterowanie przetwornikiem w sposób mechaniczny, starszy typ głowic. 

Korzystniejsze okazało się stosowanie głowic elektronicznych 

Dzielą się na:
- liniowe

- sektorowe – tańsze niż stosowanie elektroniczne

2) elektroniczne

- liniowe
- sektorowe

PARAMETRY OGÓLNE WIĄZKI ULTRADŹWIĘKOWEJ

–

czas ekspozycji

–

ekspozycja frakcjonowana

–

stopień i okresowość modulacji lub przerywania

–

strefa martwa – obszar za impulsem prostokątnym, w którym nie można odbierać echa

–

przenikanie w ośrodku pochłaniającym

–

dokładność i liniowość układu pomiarowego

–

rozdzielczość

a) rozdzielczość przestrzenna

–

rozdzielczość osiowa – głębokościowa – najmniejsza odległość między dwoma punktami 
które leżą wzdłuż osi wiązki i możemy powiedzieć ze widzimy je jako osobne,

zależy od: szerokości wiązki, częstotliwości
im krótszy czas trwania impulsu tym lepsza rozdzielczość osiowa

–

rozdzielczość boczna – najmniejsza odległość dwóch pkt które leżą w osi prostopadłej do 
osi wiązki i możemy powiedzieć ze widzimy je jako 2 osobne punkty, 

zależy od: rozwartości kąta , wielkości przetwornika i długości fali

dla krążka 

sin 

0

=



D

gdy przetwornik nie ma kształtu 

sin 

0

=



D

b) rozdzielczość kontrastu – zdolność układu do obrazowania różnic pomiędzy echami (czyli 

wyświetlania rożnych odcieni szarości na ekranie aparatu usg)

c) rozdzielczość czasowa – zależy od czasu w którym uzyskany jest pełny obraz sektorowy, 
prędkości ultradźwięków, liczby linii tworzących obraz. Ma znaczenie przy badaniu struktur , 

które szybko się poruszają 

Terapia – np.; rozbijanie kamieni w nerkach, za pomocą wysokoczęstotliwościowych fal 
ultradźwiękowych

FANTOMY

–

wykorzystywane do sprawdzenia czy ultrasonograf działa prawidłowo (płytki wykonane z 

pleksi) /sprawdzenie rozdzielczości bocznej i osiowe, sprawdzenie czy prędkość 
rozchodzenia się fali ultradźwiękowej jest prawidłowa.

DOZYMETRIA

–

kalorymetr – pomiar mocy akustycznej emitowanej przez przetwornik poprzez 

rejestracje zmian temperatury (energia UD jest absorbowana i zmieniana na ciepło w 
ośrodku)

środki ochrony:

–

konieczna informacja dla użytkownika o wyjściowej mocy ultradźwięków (moc całkowita, 

SATA SPTP, SPPA, czas trwania impulsu, częstotliwość, kryteria skuteczności 
obrazowania

–

ocena korzyści w porównaniu do ryzyka

–

urządzenia powinny mieć układ kontrolny

–

w terapii ; niezbędna dokładność parametrów mocy wyjściowej i zegara, konieczna 
górna wartość graniczna ekspozycji

–

STANDARDY (przepisy i wytyczne)

–

fantomy

rozkład temperatur w zależności od odległości

ZJAWISKO DOPPLERA

t

r

=

t

0



1/−

v
c

[

Hz ]

f

r

– częstotliwość fali padającej na ruchomy obiekt [Hz]

różnica częstotliwości wysyłanej i odbieranej określana mianem PRZESUNIECIA  

DOPPLEROWSKIEGO 



f = f

2

– f

0

=

2 f

0

v
c

cos 



f

 – f przesunięcia dopplerowskiego

f0 – częstotliwość fali emitowanej przez głowice [Hz]
v – prędkość przepływu krwi [m over s]

c – prędkość dźwięku [m over s]
na podstawie przesunięcia dopplerowskiego oblicza się prędkość przepływu krwi

TERMOLUMINESCENCJA 

http://dawki.ifj.edu.pl/wyklady.php

dozymetria termoluminescencyjna

metody kontroli dawek

1) aktywne

 

 

- komory jonizacyjne (liczniki scyntylacyjne, Geigera), liczniki proporcjonalne i GM
- liczniki scyntylacyjne

- detektory półprzewodnikowe

2) pasywne

 

 

- detektory termoluminescencyjne TLD
- detektory filmowe (tzw błony)

- detektory optoluminescencyjne OSL
- detektory bąbelkowe

- detektory śladów cząstek
- dozymetry żelazowo-żelazawy

- dozymetry alaninowe
- dozymetry barwnikowe

Detektory filmowe
plusy

–

prosta archiwizacja i dowodów

–

niskie koszty filmu

–

prosty sposób stwierdzenia ekspozycji statycznej

minusy

–

mała czułość

–

skomplikowana obróbka

–

skomplikowane obliczenia dawki

–

większe błędy wyznaczania dawki

–

brak automatyki odczytów

–

zła charakterystyka energetyczna

–

ciężki dawkomierz – filtry typu Cu i Pb

–

zbliżający się koniec produkcji klisz

Detektory TLD

plusy

–

wysoka czułość

–

całkowicie zautomatyzowany proces 

–

tkankopodobność materiału i płaska charakterystyka energetyczna

–

małe błędy – więcej elementów czułych w dawkach

–

nieczuła na warunki środowiskowe (woda, światło)

–

niskie koszty usługi

minusy

–

wysokie koszty jednorazowe zakupu systemu

–

brak archiwizacji materiałowej odczyt się kasuje

plus/minus

–

niemożliwość stwierdzenia ekspozycji statycznej (chociaż już istnieje możliwość 

rozróżnienia)

TERMINOLUMINESCENCJA (TL)
zjawisko występujące w niektórych materiałach, polegające na emisji światła pod wpływem 

dostarczonej energii cieplnej

Dozymetria:

–

indywidualna (kończyny, całe ciało, tkanka)

–

środowiskowa (kopalna, ziemia, kosmos)

–

kliniczna (diagnostyka, radiologiczna, radioterapia)

wykorzystanie

–

wysokie dawki (sterylizacja żywności)

POWSTANIE ZJAWISKA

–

jonizacja promieniowaniem X lub gamma powodująca lokalizację elektronów i dziur w 
centrach powstałych wokół domieszek

–

rekombinacja pod wpływem temperatury

przykłady detektorów
w formie tabletek na bazie LiF: Mg, Ti (MTS-N)

LiF: Mg, Cu, P (MTS-...)

Krzywa wyświecania – odpowiedź detektora w wyniku wyświetlania 
odczyt zaraz po naświetlaniu detektora – duże dawki

po 30 minutach – znika pierwszy pik ,
po tygodniu znika 2 pik

po 3 miesiącach już tylko zostaje 4 pik czyli główny
(można stwierdzić kiedy dawka została otrzymana)