AKUSTYKA I AUDIOMETRIA
Ciałko Pater - Paciniego
Ciałko Meissnera
Drgania wymuszone - wibracje:
Organ: Częstość rezonansowa [Hz]:
Głowa 4
Szczęka 6 - 8
Klatka piersiowa 5 - 9
Brzuch 5 - 10
Kończyna dolna 5
Kończyna górna 3
Fale mechaniczne:
Poprzeczne
Podłużne
Rodzaje fal:
Poprzeczne
Jedno-, dwu- i trójwymiarowe o różnych kształtach
Harmoniczne proste i złożone, impulsowe
Drgania proste i drgania złożone:
p = p1sin4ωt
Dźwięki
to fale podłużne o częstotliwości od 20 - 20000 Hz. W powietrzu odpowiada to długości fal ok. 1,5 cm do 17 m, gdyż prędkość dźwięku w powietrzu wynosi ok. c = 340 m/sek (1/3 km).
λ = c/v = cT
Hałas
Osobnym rodzajem dźwięku jest Haas, przyjmowany jako zespół dźwięków szkodliwych dla zdrowia i samopoczucia człowieka. Mierzy się go w decybelach.
Cechy dźwięku
Fizyczne (obiektywne)
Natężenie
I = P/S [W/m2];
I ≈ 1/r2
Poziom natężenia [dB]
L = 10 log I/I0
I0 = próg słyszalności dla 1000 Hz
Częstotliwość (ν) [Hz]
Widmo
Subiektywne
Głośność (siła dźwięku) - jednostką jest 1 fon; dźwięk ma tyle fonów, ile decybeli ma dźwięk o częstotliwości 1000 Hz tak samo mocno słyszany
Wysokość
Barwa
Próg słyszalności
Minimalne natężenie dźwięku, przy którym zaczynamy słyszeć. Zależy on od częstotliwości; jest on najniższy dla częstotliwości w zakresie 1000 - 5000 Hz. niektórzy podają, że 3000 Hz. przyjmuje się, że dla 1000 Hz wynosi I0 = 10-12 W/m2.
Próg bólu
Natężenie dźwięku sprawiające wrażenie bólu. Przyjmuje się jego wartość za 1 W/m2.
Tak więc wrażenia dźwiękowe wywołują fale, których natężenia są zawarte w zakresie natężeń 100 - 10-12 W/m2, a więc różniące się o 12 rzędów wielkości.
Krzywe audiometryczne
Krzywa czułości ucha ludzkiego
Audiogram
Poziom głośności
Infradźwięki
Fale o częstotliwości poniżej 20 (16) Hz; λ > 17 m.
Ultradźwięki (naddźwięki)
Są to fale sprężyste o częstotliwościach znajdujących się powyżej górnej granicy słuchu człowieka, to znaczy powyżej 20 kHz. W naturze ultradźwięki emitowane są przez niektóre ssaki (m. In. Nietoperze i delfiny) i wykorzystywane do echolokacji.
Ultrasonografia (USG)
Ultradźwięki: fale mechaniczne (akustyczne) o częstotliwościach większych niż 20 kHz.
W diagnostyce wykorzystuje się częstotliwości w zakresie 1 - 15 MHz.
Im wyższa częstotliwość, tym lepsza zdolność rozdzielcza i tym mniejszy zasięg.
Wytwarzanie ultradźwięków - odwrotny efekt piezoelektryczny
Detekcja ultradźwięków - efekt piezoelektryczny
Budowa i działanie głowicy ultradźwiękowej
Odbicie ultradźwięków:
W ultrasonografii wykorzystuje się zjawisko odbicia fali od ośrodków o różnej impedancji akustycznej Z.
Z = vρ
v - prędkość propagacji
ρ - gęstość ośrodka
Ultradźwięki mogą się odbijać zarówno od środowisk rzadszych jak i gęstszych. Z tego powodu nie może być przerwy miedzy głowica ultradźwiękową a tkanką. W przeciwnym wypadku może dojść do jej zniszczenia.
Prezentacja TM
Prezentacja typu M: ruch organu np. serca płodu, jest przedstawiony w funkcji czasu.
USG z kontrastem
Zamknięte w podawanych dożylnie mikrokapsułkach banieczki gazu uwalniają się w wyniku emisji sygnału ultradźwiękowego.
Ultrasonografia Dopplerowska
c Δf
v = --------------
2 f0 cos φ
Zalety ultrasonografii:
Całkowicie bezpieczna
Badanie dynamiczne
Możliwość badań funkcjonalnych (przepływy, kontrasty)
Niskie koszty w porównaniu z innymi metodami
Wady ultrasonografii:
Wymaga dużego doświadczenia od lekarza przeprowadzającego badanie
Obrazy trudne do interpretacji
Obecność artefaktów
Ultradźwięki w terapii
Charakteryzują się wyższym natężeniem (do 3 W/cm2) i mniejszą częstotliwością (800 do 1200 kHz).
W diagnostyce natężenie może dochodzić do 0,0001 W/cm2.
Ultradźwięki stosowane SA także w terapii, gdzie działają za pośrednictwem 3 rodzajów efektów pośrednich:
Mechanicznych - głównie tzw. kawitacje
Termicznych - wzrost temperatury
Chemicznych - aktywowanie niektórych związków chemicznych w tkankach
Terapia ultradźwiękowa i podobne
Jest to terapia bardzo skuteczna (efektywna); dlatego też przy jej stosowaniu należy bardzo uważać by nie zrobić więcej złego, niż dobrego. Należy pamiętać, w odróżnieniu od diagnostyki, przekazywana aktywność jest bardzo duża.