CCF20101119001(1)

częstotliwości. Rozchodzenie się fal sprężystych polega na drganiach cząsteczek ośrodka wokół położenia równowagi i przekazywaniu energii drgań sąsiednim cząstkom. Stany ruchu powtarzają się okresowo w przestrzeni ( co do długości fali ) i w czasie ( co okres T). Podstawowa relacja, jaka występuje między częstotliwością f a długością fali X, jest następująca:

gdzie c jest prędkością rozchodzenia się dźwięku w danym ośrodku. Wraz z przekazywaniem ruchu drgającego odbywa się przekazywanie energii, dlatego też fala ultradźwiękowa jest szczególnego rodzaju transportem energii. Odbywa się on przez przemieszczenie deformacji sprężystych danego ośrodka. Ultradźwięki mogą rozprzestrzeniać się różnego rodzaju sposobami: w ciałach stałych'jako fale podłużne (zagęszczeniowe) oraz poprzeczne (ścinające), w ośrodku gazowym, ciekłym i stałym jako fale podłużne. Z punktu widzenia zastosowań medycznych ultradźwięków w wodzie i tkankach miękkich przeważają fale podłużne, w których drgania są zgodne z kierunkiem rozchodzenia się fali. Natomiast w tkankach takich jak kość, mogą być wytwarzane również fale poprzeczne.

Prędkość dźwięku c, charakterystyczną dla danego ośrodka i dla danego rodzaju fal, wyraża następujący wzór:

c =

dla ciał stałych,

dla cieczy i gazów,

gdzie E oznacza moduł Younga, K moduł ściśliwości objętościowej, p gęstość ośrodka. Prędkość propagacji fali dźwiękowej zależna jest od temperatury, ponieważ parametry E, K oraz p zmieniają się wraz z temperaturą. W zastosowaniach diagnostycznych możemy jednak przyjąć, że c jest stałe w zakresie częstotliwości i mocy ‘stosowanych wiązek ultradźwiękowych. W przypadku fal podłużnych w powietrzu prędkość c=340 m/s, w cieczach jest ona rzędu 1500 m/s, a w ciałach stałych ok. 5000 m/s (np. w stali). Z wyjątkiem powietrza, kości, tkanki tłuszczowej i soczewki oka prędkość dźwięku jest bardzo zbliżona dla większości tkanek biologicznych i wynosi średnio 1540 m/s. Warto zaznaczyć, iż największą prędkość wykazują fale dźwiękowe rozchodzące się w tkankach z dużą

2