NGUYÊN LÝ – KỸ THUẬT TẠO ẢNH TRONG SIÊU ÂM Y HỌC

UTERINE DISEASE NGUYÊN LÝ – KỸ THUẬT TẠO ẢNH TRONG SIÊU ÂM Y HỌC Bs Nguyễn Khắc Hưng Bệnh viện Phụ Sản Hà Nội LỊCH SỬ PIERRE CURIE (1859 1906) LỊCH SỬ PAUL LANGEVIN (1872 1946) LỊCH SỬ.UTERINE DISEASE NGUYÊN LÝ – KỸ THUẬT TẠO ẢNH TRONG SIÊU ÂM Y HỌC Bs Nguyễn Khắc Hưng Bệnh viện Phụ Sản Hà Nội LỊCH SỬ PIERRE CURIE (1859 1906) LỊCH SỬ PAUL LANGEVIN (1872 1946) LỊCH SỬ.

August 17, 2022 1

NGUYÊN LÝ – KỸ THUẬT TẠO ẢNH

Bệnh viện Phụ Sản Hà Nội

LỊCH SỬ

PIERRE CURIE

August 17, 2022 3

LỊCH SỬ

PAUL LANGEVIN

(1872-1946)

LỊCH SỬ

August 17, 2022 5

LỊCH SỬ

► Sóng cơ học

 Tác động lên vật thể A ở vị trí cân bằng → rời khỏi vị trí cân bằng bền

 Do lực tương tác, các phần tử kế bên cũng dao động

 Dao động cơ lan truyền trong môi trường đàn hồi → sóng cơ hay sóng đàn hồi:

SÓNG SIÊU ÂM

► Phân loại sóng cơ học:

 Theo phương dao động:

SÓNG SIÊU ÂM

► Bản chất sóng siêu âm là loại sóng cơ học

và thuộc loại sóng dọc.

SÓNG SIÊU ÂM

► Sóng siêu âm là những rung động cơ học có cùng bản chất với âm thanh nhưng có tần số cao mà tai người không nghe được:

SÓNG SIÊU ÂM

► Vật lý của sóng âm:

 Sóng SA chỉ truyền được trong môi trường vật chất chứ không truyền được trong môi trường chân không (khác với ánh sáng, tia X và tia Laser)

 Mật độ phân tử càng dày → sóng âm lan truyền càng nhanh

 Sóng SA lan truyền tốt nhất trong chất rắn và kém nhất trong chân không

SÓNG SIÊU ÂM

SÓNG SIÊU ÂM

► Vật lý của sóng âm:

 Môi trường nước sóng âm lan truyền với tốc độ 1540 m/ giây

 Hầu hết các mô của cơ thể có vận tốc truyền âm tương đương với môi trường nước ngoại trừ mô phổi có vận tốc truyền âm kém và mô xương có vận tốc truyền âm khá cao

SÓNG SIÊU ÂM

SÓNG SIÊU ÂM

► Vật lý của sóng âm:

 Siêu âm là những sóng hình sin tạo bởi những rung động cơ học trong môi trường vật chất (có thể đàn hồi, thay đổi hình dạng)

 Siêu âm truyền năng lượng cơ học cho môi trường nhưng không ion hóa

 Sóng siêu âm dùng trong Y học có tần số từ 1 – 20MHz

SÓNG SIÊU ÂM

► Các đại lượng đặc trưng của sóng âm:

 TÇn sè f (Hz): sè chu kú trong 1 gi©y (1,5 - 10 MHz)

 Chu kú T (s): kho¶ng t thùc hiÖn mét nhÞp nÐn d·n

 §é dµi sãng λ (m): qu·ng ® êng mµ sãng truyÒn ® îc sau kho¶ng thêi gian b»ng mét chu kú

.

SÓNG SIÊU ÂM

August 17, 2022 17

SÓNG SIÊU ÂM

► Cơng thức cơ bản liên quan đến tần số sĩng:

C = F x λ

 C: vận tốc truyền âm (tùy môi trường)

 F: tần số (số chu kỳ trong một giây)

 λ: độ dài bước sóng

 F tăng, λ giảm  độ phân giải tốt  hình ảnh tốt

 F giảm  độ suy giảm của sóng âm tăng

 sóng không truyền sâu được

SĨNG SIÊU ÂM

August 17, 2022 19

SÓNG SIÊU ÂM

SÓNG SIÊU ÂM

► Quá trình lan truyền sóng siêu âm:

 Trong môi trường đồng nhất

• Cấu trúc giống nhau, hệ số mật độ môi trường (p)

• Sóng SA xuyên qua và giảm dần năng lượng

• Sự giảm này phụ thuộc vào hệ số hấp thụ siêu âm (α) của môi trường, f chùm tia SA và t 0

• Hệ số (α): dB/cm ở 1MHz

• Phổi: 41, xương sọ: 20, cơ: 3,3, thận: 1, gan: 0,94, não: 0,85, mỡ: 0,65, máu: 0,18, nước: 0,0022

• Ứng dụng: nâng cao độ xuyên sâu với các tạng ở xa đầu

dò → giảm f hoặc tăng năng lượng chùm tia SA

SÓNG SIÊU ÂM

► Quá trình lan truyền sóng siêu âm:

 Trong môi trường không đồng nhất

• Hệ số trở kháng âm (Z) giữa 2 mặt phân cách của các tạng

• Sóng SA 1 phần đi theo hướng ban đầu và tiếp tục đi vào môi trường tiếp theo, 1 phần phản xạ trở lại

• Sự phản xạ lại nhiều hay ít tùy khác biệt trở âm của 2 môi trường vật chất

August 17, 2022 23

SÓNG SIÊU ÂM

►Quá trình lan truyền sóng siêu âm:

 Trong môi trường không đồng nhất

• Hình SA chỉ rõ khi tia SA thẳng góc với mặt phân cách.

• Sự dội lại của tia SA tùy thuộc vào sự khác biệt bản chất giữa hai môi trường chứ không phụ thuộc vào vật cản.

R/I 0 = (Z 1 -Z 2 ) 2 / (Z 1 +Z 2 ) 2

SÓNG SIÊU ÂM

►Quá trình lan truyền sóng siêu âm:

SÓNG SIÊU ÂM

► Vật lý học:

hoặc kéo giãn) lên tinh thể áp điện thì trên mặt giới hạn tinh thể xuất hiện những điện tích trái dấu → có một hiệu số điện thế giữa hai bề mặt

một hiệu số điện thế thì tinh thể áp điện sẽ dãn ra hay nén lại liên tục theo tần số của hiệu điện thế xoay chiều → tạo ra sóng âm

SÓNG SIÊU ÂM

SÓNG SIÊU ÂM

► Đầu dò khi đ ợc kích thích bởi xung điện (có thể điều chỉnh đ ợc) sẽ phát ra sóng âm lan truyền theo h ớng đầu dò vào môi tr ờng, sóng

âm sẽ gặp các mặt phản hồi trên đ ờng truyền tạo ra các sóng phản xạ quay lại đầu dò và đ ợc thu nhận tại đây.

► Đầu dò sẽ biến đổi sóng phản xạ (sóng hồi âm) thành tín hiệu điện thông qua hiệu ứng áp

điện, các tín hiệu điện nay sẽ đ ợc xử lý và thể hiện trên màn hình.

NGUYấN Lí QUÁ TRèNH SIấU ÂM

NGUYấN Lí TẠO ẢNH

1. Ng ời ta cấp dòng điện cho đầu dò để tạo thành

xung điện, sau khi tác động vào tổ chức cần khảo sát xung điện này sẽ đ ợc thu nhận trở lại đầu dò

2. Quá trình phát và nhận xung điện trên tuân theo

quy luật sóng cơ học

3. Ng ời ta điều khiển dòng điện cấp cho đầu dò và

xử lý xung điện thu nhận đ ợc bởi hệ thống máy tính

4. Kết quả của quá trình trên đ ợc hiển thị trên màn

hình

NGUYấN Lí QUÁ TRèNH SIấU ÂM

NGUYấN Lí TẠO ẢNH

August 17, 2022 31

NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH SIÊU ÂM

SƠ ĐỒ TẠO ẢNH

NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH SIÊU ÂM

► Độ phân giải của đầu dò là khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 điểm (mm) trên hình còn phân biệt đ ợc

đầu dò và đ ợc xác định bằng độ dài xung phát Xung càng hẹp thì độ phân giải dọc càng cao.

tr ờng âm và độ rộng của chùm tia có nghĩa

là phụ thuộc vào công nghệ chế tạo đầu dò

NGUYấN Lí QUÁ TRèNH SIấU ÂM

NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH SIÊU ÂM

CÁC LOẠI ĐẦU DÒ SIÊU ÂM

CÁC LOẠI ĐẦU DÒ SIÊU ÂM

1/ Linear = đầu dò phẳng, ứng dụng:

thể đơn đứng cạnh nhau, được quét bằng cách tắt tinh thể đầu nhóm và bật thêm tinh thể đứng kế tinh thể cuối cùng

CÁC LOẠI ĐẦU DÒ SIÊU ÂM

2/ Curve = đầu dò cong

 Trung gian: tim, sản, bụng

 Tần số 3.5MHz: người lớn, 5MHz: trẻ em, 7.5MHz: Doppler

 Ứng dụng: sản, phụ khoa, Doppler

CÁC LOẠI ĐẦU DÒ SIÊU ÂM

3/ Sector = rẻ quạt, ứng dụng:

 SÂ = tim, sản phụ khoa

 Cơ học: moteur quay góc 2α

 Mạch điện tử bắn ra ngoài

CÁC LOẠI ĐẦU DÒ SIÊU ÂM

4/ Đầu dò:

 TEE = Trans esophago – echo : thanh quản, dạ dày, tim

 TV = Trans – vaginal : 7.5MHz, ∆ chính xác / SPK

 TR = Trans – rectum : xem TLT

 Ivus = in tra – vascular – ultra sound – m/m

CÁC LOẠI ĐẦU DÒ SIÊU ÂM5/ 3D – 4D:

phương pháp quét điện tử.

CÁC LOẠI ĐẦU DÒ SIÊU ÂM

Thời điểm SA 3D: 20- 24 tuần, nhưng để có hình ảnh tốt nên siêu âm vào 24 –

28 tuần 24-28 tuần ( dạ dày + ối nhiều).

CÁC LOẠI ĐẦU DÒ SIÊU ÂM

THÂN MÁY

► Chức năng: thu phát nguồn siêu âm tiếp nhận từ đầu dò và xử lý sóng siêu âm bằng các Mode.

THÂN MÁY

August 17, 2022 45

NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH SIÊU ÂM

xử lý sẽ được khuếch đại và xử

lý để biến thành tín hiệu điện và được hiển thị lên màn hình tương ứng với cấu trúc phản xạ siêu âm.

XỬ LÝ TÍN HIỆU VÀ HIỂN THỊ

NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH SIÊU ÂM

chiều):

August 17, 2022 47

NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH SIÊU ÂM

NGUYấN Lí QUÁ TRèNH SIấU ÂM

ảnh B mode, sự tổng hợp tất cả các đ ờng tạo

ảnh (t ơng ứng với nhiều vị trí đặt đầu dò, nhiều h ớng khác nhau trong cùng một mặt phẳng) sẽ tạo thành hình ảnh siêu âm phản

ánh các cấu trúc giải phẫu theo thiết diện cắt ngang qua bởi mặt phẳng trên

August 17, 2022 49

NGUYấN Lí QUÁ TRèNH SIấU ÂM

tia siêu âm với khả năng xử lý thông tin nhanh của máy điện toán

mở nguồn nuôi các tinh thể kế cận nhau theo một thứ tự (các tia siêu âm sẽ đ ợc quét theo một ph ơng nhất định)

quay quanh một trục hoặc dao động theo kiểu con lắc.

hình trong một giây, mật độ đ ờng cho một hình

và độ sâu khảo sát.

NGUYấN Lí QUÁ TRèNH SIấU ÂM

cắt ngang cơ thể vừa ghi nhận hình, hình ảnh đ

ợc tổng hợp liên tục từ các góc quét riêng biệt ứng với các vị trí của đầu dò Kết quả nhận đ ợc là một hình tổng quát, đồng thời vẫn giữ đ ợc tính động của ảnh

toán Fuzzy - logic với sự xử lý cực nhanh của máy tính

trong sự t ơng quan toàn thể với cấu trúc xung quanh

► Tín hiệu thu nhận tại đầu dò yếu nên phải đ ợc khuếch đại.

Gain = RX = 20 Log (U2/U1) dB

trong đó U1 = biên độ tín hiệu tr ớc khuyếch đại U2 = biên độ tín hiệu sau khuếch đại

Thí dụ: nếu gain = 40 có nghĩa là:

20 Log (U2/U1) = 40

Log (U2/U1) = 2

U2/U1 = 100 tín hiệu đ ợc khuếch đại 100 lần

NGUYấN Lí QUÁ TRèNH SIấU ÂM

XỬ Lí TRƯỚC ẢNH – KHUẾCH ĐẠI GAIN

► DGC = Deep Gain Compensation

do đi qua môi tr ờng bằng cách khuyếch đại gia tăng theo thời gian: sau khi sóng SA đ ợc truyền đi, những tín hiệu hồi âm từ những mặt phản hồi ở xa thì đ ợc khuyếch đại nhiều hơn so với tín hiệu hồi âm ở gần

NGUYấN Lí QUÁ TRèNH SIấU ÂM

XỬ Lí TRƯỚC ẢNH – KHUẾCH ĐẠI BÙ TRỪ

THEO ĐỘ SÂU DGC.

August 17, 2022 53

Cám ơn sự chú ý

theo dõi của quý

Bác sĩ!