XI A 1. Co to jest ciśnienie akustyczne i poziom natężenia? 2. Jaki wpływ ma impedancja akustyczna na przenikanie ultradzwieków przez osierodki? 3. Co to jest efekt Dopplera i jego zastosowanie

1)natężenie fali,

2) moduł Younga,

3)dlaczego przed usg smaruje się żelem,

4)efekt piezoelektryczny,

5)od czego zależy prędkość fali,

6) efekt Dopplera.

Ultradźwięki – to fale mechaniczne w ośrodkach gazowych, ciekłych i stałych o częstotliwościach większych od górnej granicy słyszalności ucha ludzkiego (20 kHz). Ultradźwięki stosowane w medycynie muszą mieć ściśle określone parametry: częstotliwość, natężenia, długości fali.

Ciśnienie akustyczne – zmiana ciśnienia równowagi ośrodka (w którym rozchodzi się fala) w danym punkcie i momencie czasu. Wyraża się je w paskalach.

Długość fali (lambda) /\ - wyraża się wzorem lambda = c/f, prędkości fali są różne w ośrodkach, natomiast f jest stała, ale zmienia się długość fali. Długość fali to inaczej odległość pomiędzy punktami fali o tej samej fazie drgań.

Prędkość fali( c) – prędkość rozchodzenia się fali w ośrodku, która jest zależna od gęstości ośrodka oraz od właściwości sprężystych materiału, w którym się rozchodzi.

Faza fali -  faza drgań punktu ośrodka, w którym rozchodzi się fala.

Natężenie fali (I) – miara energii fali akustycznej, której jednostką jest W/m². Mierzy się ilością energii E przenoszonej w jednostce czasu przez jednostkową powierzchnię ustawioną prostopadle do promienia fali. Jest to wartość energii niesionej przez fale akustyczne przez pole powierzchni prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali w jednostce czasu.

Poziom natężenia dźwięku – logarytmiczna miara natężenia dźwięku w stosunku do pewnej umownie przyjętej wartości odniesienia, wyrażana w decybelach. Wielkość ta wyznaczana jest ze wzoru: L=10 log I1/I0 gdzie I0 to natężenie progu słyszczlaności, a I1 mierzone natężenie.

Fala ultradźwiękowa rozchodząca się w tkankach ulega:

- załamaniu

- ugięciu

- rozproszeniu

- absorpcji

Impedancja akustyczna – oporność falowa, to miara oporu jaki stawia ośrodek rozchodzącej się w nim fali dźwiękowej. Jest szczególnym przypadkiem impedancji falowej. R= delta p/u. delta p – różnica pomiędzy ciśnieniem w amplitudzie fali dźwiękowej a ciśnieniem niezaburzonego ośrodka, u – prędkość cząsteczek ruchu drgającego wywołanych różnicą ćisnień. Impedancja akustyczna zależy od gęstości ośrodka oraz od prędkości propagacji fali ultradźwiękowej przez medium.

Niedostosowanie impedancji akustycznej to duża różnica w impedancji akustycznej na granicy ośrodków (powietrze – woda, tkanki miękkie – kości), co w praktyce tworzy nieprzeniknioną barierę dla ultradźwięków.

Efekt piezoelektryczny – polega na wytwarzaniu potencjału elektrycznego, gdy kryształ jest ściskany., np. kwarc

Zjawisko piezoelektryczne – polega na kurczeniu i rozszerzaniu się płytki wyciętej z kryształu w odpowiedniej orientacji zależnie od znaku przyłożonego napięcia. Płytki wycięte z kryształu mają zdolność do wytworzenia drgań ultradźwiękowych.

Załamianie fali – gdy wiązka ultradźwiękowa pada na granicę dwóch ośrodków pod kątem różnym od prostego i prędkość fali zmienia się na granicy ośrodków, wówczas następuje odchylenie od pierwotnego kierunku, czyli załamanie.

Odbicie fali – zjawisko polegające na zmianie kierunku rozchodzenia się fali akustycznej na granicy dwóch ośrodków powodującej, że fala pozostaje w ośrodku, w którym się rozchodziła. 

Rozproszenie – zachodzi wtedy, gdy długość fali jest większa od elementów struktury. Fala jest odbijana we wszystkich kierunkach. Powoduje to osłabienie wiązki, czyli zmniejszenie ilości energii rozchodzącej się w tkankach.

Tłuemienie – Spowodowane jest absorpbcją akustyczną spowodowaną przez przekształcenie się energii fal ultradźwiękowych w ciepło. Zmniejszanie się amplitudy drgań swobodnych wraz z upływem czasu, związane ze stratami energii układu drgającego. 

Bezwładność ośrodka – decyduje o tym, jak się będzie zachowywała wychylona część ośrodka pod działaniem sił przywracających.

Sprężystość ośrodka – jest czynnkiem, który powoduje pojawienie się sił przywracających, gdy jakaś część ośrodka zostanie wychylona z położenia równowagi

Prezentacja A (Amplitude) – jednowymiarowa metoda impulsowo-echowa. Głowica wysyła ultradźwięk do badanej części działa. Następuje odbicie na warstwach granicznych i impulsy wracają do detektora (głowicy). Ultradźwięki zamieniane są na elektryczne i pokazywane na oscyloskopie.

Prezentacja B (brightness) – dwuwymiarowa, sygnały odbite badanego ciała modulują jasność lampy oscyloskopowej. Amplitudy powracających ech zamieniane są na różny stopień jasności wyświetlanej na ekranie monitora plamki.

Diagnostyczne zastosowanie ultradźwięków. Wytwarzanie i odbiór fal ultradźwiękowych

Prezentacja Tm (Time motions) – jednowymiarowa prezentacja typu B realizowana w czasie rzeczywistym. Obraz przesuwany jest w jednym kierunku na ekranie monitora ze stałą prędkością. Zastosowanie: elektrokardiogram.

Efekt Dopplera – zachodzi wtedy kiedy źródło fali i jego odbiornik przemieszczają się względem siebie. Wzajemna zmiana położenia źródła fali i jej obiornika powoduje zmianę częstotliwości fali. Gdy odległość między źródłem a odbiornikiem fali rośnie to częstotliwość fali maleje i odwrotnie.

Zastosowanie efektu to metoda fali ciągłej i metoda impulsowa. Metoda fali ciągłej dostarcza informacji o wszystkich strukturach ruchomych leżących na drodze wiązki ultradźwiękowej. Metoda impulsowa umożliwa: pomiar przepływu krwi w wybranym zakresie głębokości, pomiar średnicy naczynia krwionośnego, rozkład przędkości krwi wewnątrz naczynia

Odkształcenie sprężyste – to takie odkształcenie, które ustępuje po usunięciu siły, która je spowodowała. Odkształcenia to: rozciąganie, ściskanie, skręcanie.

Prawo Hooke’a – prawo mechaniki, określa zależność odkształcenia od naprężenia. Głosi, że odkształcenie ciała pod wpływem działającej na niego siły jest wprost proporcjonalne do tej siły.

Moduł Younga – wielkość określająca sprężystość materiału. Wyraża zależność względnego odkształcenia liniowego 3€ od naprężenia 6 jakie w nim występuje w zakresie odkształceń sprężystych. E = 6/3. Jednostka to N/m^2

Źródła ultradźwięków są mechaniczne i termiczne. Mechaniczne to piszczałka dźwiękowa Galtona oraz generatory piezoelekryczne i generatory magnetostrykcyjne.

Odbiór ultradźwięków przez prztworniki ultradźwiękowe. Odbiorniki ultradźwiękowe są: mechaniczne, elektryczne, magnetyczne, cieplne, chemiczne, optyczne. W zależności od rodzaju energii.

W USG skórę smaruje się żelem, który zapobiega odbijaniu się fal.