0273

Związek między ciśnieniem a natężeniem ultradźwięków (dźwięków) /, gęstością ośrodka p i prędkością c podaje wzór: P = yjllpc.

Z innymi parametrami, jak z amplitudą, prędkością i przyspieszeniem drgań cząstek ośrodka oraz z ciśnieniem emisji ultradźwiękowej spotykamy się rzadziej przy' praktycznym stosowaniu ultradźwięków w medycynie.

Rozchodzenie się ultradźwięków. Ośrodek jednorodny. Absorpcja {pochłanianie) energii fal ultradźwiękowych. Fale ultradźwiękowe rozchodzą się z prędkością dźwięku i zgodnie z zasadami akustyki geometrycznej. Podczas przechodzenia tych fal przez dany ośrodek, np. tkankę mięśniową, natężenie ich ulega osłabieniu. Przy założeniu całkowitej jednorodności tkanki i braku zjawiska interferencji natężenie maleje wykładniczo zgodnie z równaniem absorpcji analogicznym do równania pochłaniania promieniowania x i y.

W medycynie praktycznej zwykle nie używa się współczynnika absorpcji a, lecz tzw. warstwy pochłaniania połówkowego D (grubość względnie warstwa połówkowa). Jest to warstwa, po przejściu której nastąpi zmniejszenie początkowego natężenia ultradźwięków (/₀) do połowy (7₀/2). Przy' częstotliwości 800 kHz wynosi ona np. dla wątroby 5 cm, a dla nerki 3,7 cm, zaś przy 2,4 MHz odpowiednio 1,7 i 1,3 cm.

W bliskim sąsiedztwie głowicy generatora ultradźwięków zachodzą zjawiska interferencji. prowadzące między innymi do powstawania miejscowych maksimów natężenia, które mogą nawet przekroczyć początkową wartość /„. Należy to brać pod uwagę w terapii, szczególnie w przypadku nieruchomej głowicy. W interferencyjnym, czyli tzw. bliskim polu ultradźwiękowym, równanie absorpcji nie jest słuszne.

Ośrodek niejednorodny. Impedancja akustyczna {opór dźwiękowy). W ośrodku niejednorodnym, jakim jest np. ciało ludzkie, na rozchodzenie się fal wpływają dodatkowe czynniki wynikające głównie z praw akustyki geometrycznej. Różna struktura, gęstość i inne właściwości mechaniczne tkanek i narządów oraz związana z nimi różna prędkość fai ultradźwiękowych (dźwiękowych) powodują, że na swej drodze fale te załamują się, uginają lub ulegają odbiciu.

Ważną wielkością potrzebną do zrozumienia zjawisk załamywania i odbijania fal ultradźwiękowych (dźwiękowych), co ma np. duże znaczenie w terapii i diagnosty.., jest impedancja akustycznaZ,zwana też oporem dźwiękowym. Jest to iloczyn gęstości p danego ośrodka i prędkości c rozchodzenia się w nim fali:

15.1

Z = p • c

Dla powietrza Z wynosi około 4 • 10³ kg/sm², zaś dla wody około 1,5 • 10° kg/sm². Impedancja tkanek miękkich jest zbliżona do Z wody i wynosi np. dla wątroby 1,67, mięśni szkieletowych 1,62-1,63, krwi i mózgu 1,56, tkanki tłuszczowej 1,40, kości czaszki 6,20, w jednostkach 10⁸ kg/sm².

Jeżeli fala ultradźwiękowa przechodzi z ośrodka o irapedancji Z_x do ośrodka o oporze dźwiękowym Z₂, to ilość energii, która ulegnie odbiciu od powierzchni granicznej pomiędzy obu ośrodkami (prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fal) określa współczynnik refleksji R (współczynnik odbicia, współczynnik impedancyjny):

15.2

280