THIẾT BỊ SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN HÌN HẢNH TRONG Y TẾ SP SIEMENS

THIẾT BỊ SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN HÌNHẢNH TRONG Y TẾ SP SIEMENS THIẾT BỊ SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN HÌNHẢNH TRONG Y TẾ SP SIEMENS THIẾT BỊ SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN HÌNHẢNH TRONG Y TẾ SP SIEMENS THIẾT BỊ SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN HÌNHẢNH TRONG Y TẾ SP SIEMENS THIẾT BỊ SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN HÌNHẢNH TRONG Y TẾ SP SIEMENS THIẾT BỊ SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN HÌNHẢNH TRONG Y TẾ SP SIEMENS THIẾT BỊ SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN HÌNHẢNH TRONG Y TẾ SP SIEMENS THIẾT BỊ SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN HÌNHẢNH TRONG Y TẾ SP SIEMENS

THIẾT BỊ SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN HÌNH

ẢNH TRONG Y TẾ & SP SIEMENS

SOLUTIONS FOR MEASUREMENT AND MEDICAL FIELDS

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ 02

KS NGUYỄN VĂN ĐỊNH CÔNG TY MICO HITECH

BÁO CÁO CHUYÊN Đ : Ề

KĨ THUẬT SIÊU ÂM

Ch đ 1 ủ ề : B¶n chÊt vËt lý cña sãng siªu ©m

1 Dao động và sóng – Sóng âm

1.1.Dao động

Là một chuyển động được lặp lại nhiều lần theo thời gian

VD: con lắc đồng hồ, dao động của cây cầu treo, dao động của dòng điện trong mạch…

1.2 Sóng

Là sự lan truyền của tín hiệu (mang năng lượng), từ điểm này đến điểm kia trong một môi trường mà không có sự di chuyển thành dòng của các phần tử môi trường

1.3 Sóng âm – Siêu âm

- Kéo dây đàn ra khỏi vị trị cân bằng rồi thả ra thì ta thấy

nó dao động  Âm thanh phát ra và lan truyền (sóng âm)

* Tốc độ lan truyền của siêu âm (v):

* Cường độ của sóng siêu âm (I):

* Năng lượng của sóng siêu âm (I):

2.1 Hi n ệ tượng phản xạ

+ Khi một nguồn siêu âm lan truyền qua hai môi trường có

âm trở khác nhau sẽ tạo nên hiện tượng phản xạ siêu âm, tuân theo định luật quang hình học.

+ Hệ số phản xạ (R): Giữa hai môi trường khác nhau có hệ

số phản xạ siêu âm khác nhau Hệ số phản xạ tuỳ thuộc vào

âm trở của hai môi trường:

R = (Z 1 – Z 2 ) / (Z 1 + Z 2 )

Trong đó Z1 và Z2 là âm trở của môi trường 1 và 2.

Ví dụ: - Hiện tượng dội lại khi âm phát ra gặp vật cản (tường, núi) trong tự nhiên.

- Giữa mô mềm và không khí, xương có Z lớnhầu hết năng lượng của chùm siêu âm bị phản xạ lạidùng Gel

2.2 Hiện tượng khúc xạ.

- Là hiện tượng chùm siêu âm khi lan truyền trong một môi trường có âm trở khác bị lệch hướng đột ngột ngay tại mặt phân cách.

- Sự khúc xạ siêu âm làm lệch nguồn siêu âm và ảnh hưởng đến chùm siêu âm phản xạ và kết quả chẩn đoán.

M

M S

I

Px

Kx

2.3 Hiện tượng tán xạ.

Hiện tượng này xảy ra khi chùm tia siêu âm gặp các cấu trúc nhỏ (có kích thước <<λ) hoặc với bề mặt không đồng đều, khi đó tia siêu

âm bị tán xạ theo mọi hướng và chỉ có 1 phần nhỏ tới được đầu dò

Hiện tượng này không phụ thuộc vào góc tới của tia siêu âm, rất quan trọng trong đánh giá các cấu trúc nhỏ (độ đồng đều của nhu

mô gan, tuỵ )

2.4 Hiện tượng nhiễu xạ.

Là hiện tượng chùm siêu âm có thể vòng qua vật cản.

Hiện tượng này phụ thuộc vào khoảng cách đầu dò đến mặt phẳng thăm dò, phụ thuộc vào bước sóng, đường kính của nguồn phát và góc độ của chùm siêu âm phát ra.

 Do các hiện tượng trên nên cường độ siêu âm càng đi xa càng bị suy giảm

2.5 Hiện t ợng hấp thụ:

- Khi chùm siêu âm truyền qua một môi tr ờng vật chất chùm siêu âm đã truyền một phần năng l ợng cho môi tr ờng đó hay nó bị môi tr ờng đó hấp thụ

- Sự hấp thụ phụ thuộc vào độ dày các môi tr ờng siêu

âm truyền qua, tần số siêu âm và hệ số hấp thụ của môi

tr ờng

Ix= I0 .e-fx

Ix: c ờng độ siêu âm đo đ ợc ở độ sâu x

Io: c ờng độ siêu âm lúc đầu

f : hệ số hấp thụ của môi tr ờng

x : chiều dày của môi tr ờng siêu âm đi qua

2.6 Hi u ng Doppler ệ ứ

Khi có chuyển động tương đối giữa nguồn phát âm

và thi t b ế ị thu âm, t n s âm thanh thu đ ầ ố ượ c s thay ẽ

đ i ổ Đó là hiệu ứng Dopple

C th : ụ ể

+ Bước sóng λ ngắn lại khi đầu thu và phát lại gần nhau ( t n s tăng) ầ ố và dài ra trong trường hợp xa nhau ra (t n s gi m) ầ ố ả

Ví dụ: tiêng còi tàu lúc đ n và đi khác nhau ế

3 1 Nguyên lí ngu n phát siêu âm ồ

Nguyên lý chung để tạo ra sóng âm là làm cho một vật rắn, một màng căng hay một dây căng dao động đàn hồi

Nhưng để tạo ra sóng siêu âm, dao động đàn hồi phải có tần số trên 20 000Hz nhờ vào nguồn dao

động đặc biệt như dao động của tinh thể thạch anh, tinh thể Niken

Có hai cách phát siêu âm:

+ Dựa vào hiệu ứng áp điện.

+ Dựa vào hiện tượng từ giảo.

3.2 Hiệu ứng áp điện

Một bản thạch anh được cắt song song với trục lục giác và vuông góc với quang trục tạo thành một bản thạch anh áp điện Người ta mạ hai mặt của bản để tạo thành một tụ điện hoặc kẹp nó vào giữa hai bản của một tụ điện phẳng

Khi nối hai bản điện cực với nguồn điện

một chiều bản thạch anh bị biến dạng cong

về một bên, khi đổi chiều dòng điện thì bản

thạch anh bị cong ngược lại Khi ta thay

nguồn điện một chiều bằng nguồn xoay

chiều có tần số lớn thì bản thạch anh sẽ liên

tục bị biến dạng theo tần số của dòng điện

và phát ra siêu âm khi tần số trên 20 000Hz

H¦ ¸p ®iÖn

3.2 Hiện tượng từ giảo:

- Đặt một thanh sắt từ vào trong

lòng một cuộn dây đã nối với một nguồn

điện một chiều  độ dài của thanh sắt từ

ngắn đi một ít : hiện tượng từ giảo

- Khi nối cuộn dây với nguồn điện xoay

chiều có tần số cao Từ trường trong lòng

cuộn dây biến thiên liên tục  thanh sắt từ

dao động với tần số cự lớn và sẽ phát ra siêu

âm ( với tần số > 20 000Hz)

Siêu âm phát ra có cường độ mạnh nhất khi dao động của dòng điện phù hợp với dao động riêng của thanh sắt từ Nguồn phát siêu âm

loại này có thể lên đến 1000MHz.

Chủ đề 2: Cơ sở vật lý của kĩ thuật siêu âm

1 Nguyên lí chung:

Tương tác của sóng siêu âm với các tổ chức trong cơ thể, sự

tương tác này phụ thuộc vào:

+ Tốc độ truyền của sóng siêu âm trong môi trường.

+ Trở kháng âm của môi trường.

+ S h p th c a t ch c ự ấ ụ ủ ổ ứ + Thông s (f, ố λ ) c a sóng siêu âm ủ + C u trúc hình h c c a t ch c s ng ấ ọ ủ ổ ứ ố

2 Tốc độ lan truyền siêu âm qua các môi tr ờng sinh học.

Môi tr ờng Tốc độ siêu âm (m/s)

1585(330) 1560

1540 3000 1581(330) 1514

4080(330)

(Tốc độ siêu âm trung binh qua cơ thể con ng ời là 1500-1600m/s)

3 Âm trở (Z):

Mỗi một môi tr ờng có đặc điểm cấu trúc, tính chất và mật

độ khác nhau gây ra những cản trở vận tốc siêu âm khác

nhau Sự cản trở đó là âm trở của môi tr ờng.

Âm trở của môi tr ờng tỉ lệ với mật độ của môi tr ờng và tốc

độ lan truyền siêu âm

Z= ρ.v

Z: âm trở

ρ: mật độ của môi tr ờng.

v: tốc độ lan truyền siêu âm.

¢m trë cña mét sè m«i tr êng

4 Phân lo i sóng âm ạ

4.1 Phân loại theo phương dao động:

- Sóng ngang: là sóng mà phương dao động của các phần tử môi trường vuông góc với tia sóng (môi trường có tính đàn hồi về hình dạng  có ở vật rắn).

- Sóng dọc: là sóng mà phương dao động của các phần tử môi trường trùng với tia sóng (môi trường chịu biến dạng về thể tíchtruyền qua được chất rắn, khí, lỏng).

Ch đ 3 K thu t siờu õm ủ ề ĩ ậ

1 Cấu tạo tổng quát của máy siêu âm.

Hiện hinh

Xử lý sau khi chụp

Bộ nhớ ảnh

ồng hồ

Đ Máy phát sóng

Bộ tách sóng

Bộ kiểm soát độ hội tụ

ầu dò Đ

2 Nguyên lý cấu tạo đầu dò

Đầu dò siêu âm gồm một đơn

vị tinh thể có tính áp điện để trong một buồng làm bằng chất nhựa (tinh thể là một tấm mỏng thạch anh

hoặc Barium titanate đ ợc nối 2 cực dòng điện của máy)

Trong buồng nhựa còn chứa một

môi tr ờng hỗ trợ nhằm định h ớng

nguồn siêu âm phát ra, môi tr ờng

này sẽ hấp thụ nguồn siêu âm phát

ng ợc lại  Đầu dò vừa phát sóng, vừa thu sóng.

3 Nguyên lí thu – phát

3.1 Nguyên lý thu siêu âm.

+ Hiện tượng áp điện thuận: 3.2 Nguyên lý phát siêu âm.

+ Hiện tượng áp điện nghịch:

4 Các loại đầu dò ph bi n ổ ế

Dựa vào nguyên lý trên  chế tạo các loại đầu dò đơn,

đầu dò ghép, và thay đổi hình dạng để thuận tiện ứng dụng trong lâm sàng:

- Loại quét hình vòng cung phát nguồn siêu âm qua n ớc thẳng trực tiếp vào da theo hình vòng cung theo h ớng hội tụ.

- Loại quét thẳng vào cơ thể theo h ớng phân kỳ.

- Loại chùm siêu âm phát ng ợc lên một g ơng phản chiếu theo h ớng phân kỳ rồi phản xạ lại theo h ớng song song vào cơ thể.

- Loại vừa phát vừa xoay tròn để cho chùm siêu âm từ trong phát ra theo hình tròn.

Hình minh họa các loại đầu dò:

Trên thực tế có các loại đầu dò sau:

- Linear Array: cấu tạo từ 1 dãy n tinh thể đơn xếp thành hàng, ứng dụng siêu âm vùng bụng, sản-phụ khoa, tuyến giáp…

- ầu dò Convex: Đ tinh thể xếp thành đ ờng cong, quét hinh rẻ quạt, ứng dụng siêu âm vùng bụng, Pelvis.

- ầu dò Sector điện tử (Phased Array): Đ SA khe liên s ờn, SA-nội soi.

- ầu dò Sector cơ khí: Đ ứng dụng siêu âm tim, sản Phụ khoa, âm đạo

Ch đ 4 : ủ ề øng dông siªu ©m trong y häc

1 øng dông cña siªu ©m trong ®iÒu trÞ.

C¬ chÕ: Khi t¸c dông lªn c¸c tÕ bµo vµ c¸c tæ chøc sèng,

siªu ©m g©y ra 3 hiÖu øng:

1.1 Hiệu ứng cơ học : Sóng siêu âm gây ra tại chỗ những biến đổi

áp lực và những dịch chuyển các phần vật chất xung quanh vị trí cân bằng của chúng làm nén giãn môi tr ờng  ở vùng giãn liên kết của các phần tử có thể bị đứt gãy (hiện t ợng tạo lỗ vi mô).

Tác dụng sinh học:

+ Với chùm siêu âm có c ờng độ vừa và nhỏ (<20 kW/m 2 ) 

tăng

tính thẩm thấu của màng tế bào và sự dịch chuyển của bào t ơng 

các tổ chức nông của cơ thể bị chấn động nhẹ (xoa bóp tế vi)  điều trị viêm tế bào

+ Với chùm siêu âm có c ờng độ mạnh, hiện t ợng tạo lỗ làm rách màng tế bào, biến dạng nhân phá huỷ tế bào ứng dụng:

trong chống đông máu, diệt trùng, phá huỷ tổ chức trong sâu (sỏi

thận, u tuyến ), sử dụng trong phẫu thuật thần kinh,

+ Chế tạo ra các loại nhũ t ơng, các khí dung với những hạt có kích th ớc bé.

1.2 Hiệu ứng nhiệt.

- Nội dung: Phần lớn năng l ợng mà chùm siêu âm đ ợc

chuyển sang dạng nhiệt làm tăng nhiệt độ môi tr ờng (xảy ra nhiều nhất ở các mặt ngăn cách giữa hai môi tr ờng có mật

độ

khác nhau).

- Tác dụng sinh học: giãn mạch, tăng c ờng dinh d ỡng,

chống teo cơ, chống co thắt cơ, chống viêm, chống đau dây thần kinh, đau khớp.

1.3 Hiệu ứng hoá học.

Sóng siêu âm có thể gây ra các phản ứng mà ở điều kiện bình th ờng khó xảy ra hoặc có vai trò làm xúc tác các phản ứng hoá học

Siêu âm làm tăng các phản ứng phân ly các hợp chất hữu cơ, làm

tăng sự ion hoá và tạo ra nhiều gốc tự do trong môi tr ờng

- Tỏc d ng sinh h c: ụ ọ Đối với mô sinh học: siêu âm làm thay đổi những

đặc tính của nó (nh độ pH, điểm đẳng điện, áp suất thẩm thấu, áp

suất keo)  Siêu âm cũng làm thay đổi sự chuyển hoá vật chất và hoạt tính các men sinh học trong cơ thể  điều trị bệnh cao huyết áp, các bệnh dạ dày (thay đổi độ toan của dịch vị).

- L u ý: Trong điều trị th ờng dùng siêu âm có tần số 20KHz – 1MHz

 không dùng siêu âm để điều trị cho ng ời có thai, đang bị sốt, mắc

bệnh lao và trẻ em.

2 øng dông cña siªu ©m trong chÈn ®o¸n.

C¬ së: Sãng siªu ©m khi truyÒn qua c¸c tæ chøc sèng trong c¬ thÓ sÏ bÞ hÊp thô hoÆc ph¶n x¹ KÕt qu¶ phô thuéc vµo tÝnh chÊt, cÊu tróc cña c¸c tæ chøc sèng  gi¸n tiÕp ph¶n ¸nh t×nh tr¹ng, cÊu tróc cña c¸c tæ chøc sèng th«ng qua h×nh ¶nh sãng siªu ©m trªn mµn h×nh

Có hai kiểu sóng phản xạ:

+ Sóng xung phản xạ kiểu A (A-scope):

- Là ph ơng pháp ghi đo sóng phản xạ trên một bình diện Đầu phát sóng đ ợc h ớng vào vùng đo Khi gặp phải vật hoặc môi tr ờng có âm trở khác sẽ phát sóng xung phản xạ Các sóng xung đó đ ợc biến thành xung

điện và đ ợc ghi lại hoặc hiện lên màn huỳnh quang (hình parabol ng ợc có độ cao, độ rộng hẹp khác nhau) Căn cứ vào các đặc điểm của sóng xung và thời gian (khoảng cách) xuất hiện mà ta chẩn đoán đ ợc bệnh

- Ph ơng pháp này hay đ ợc dùng để tìm dị vật, các ổ áp

xe, ổ tụ máu trong não, trong sản phụ

+ Sóng xung phản xạ kiểu B (B-scope).

- Đó là ph ơng pháp xung phản xạ trên hai bình diện Các sóng xung phản xạ đ ợc thể hiện bằng những chấm

có độ sáng khác nhau tuỳ thuộc c ờng độ sóng xung, nó phản ánh hình ảnh hai bình diện của đối t ợng nghiên cứu

- Sóng xung phản xạ kiểu B đ ợc áp dụng rộng rãi hơn kiểu A trong chẩn đoán các bệnh gan, mật, mắt, tim…

Sơ đồ minh hoạ (B-scope)

+ Siêu âm chẩn đoán kiểu TM (Time-motion) - kiểu M.

- Cơ sở: Dùng để thể hiện sự chuyển động cùng ph

ơng với tia siêu âm của các vật thể theo thời gian bằng cách thể hiện hình ảnh B- mode theo diến biến thời gian với các tốc độ quét khác nhau.

- Kết quả: nếu nguồn hồi âm đứng yên thì tạo ra đ ờng thẳng ngang qua màn hình, nếu mặt phản hồi chuyển động đ ờng cong phản ảnh sự chuyển động của mặt phản hồi.

- ứng dụng: nghiên cứu cấu trúc các mô tạng ở trạng thái động (tim, mạch ) là cơ sở của ph ơng pháp chụp cắt lớp bằng siêu âm.

2.2 Chẩn đoán chức năng dựa vào hiệu ứng Doppler.

- Là hiện t ợng sóng siêu âm đ ợc phản hồi từ các vật thể chuyển động (tế bào hồng cầu, thành mạch, cơ co ), khi

đó tần số của sóng phản hồi khác với tần số sóng tới.

- Tần số sóng siêu âm thu đ ợc biểu hiện bằng một đ ờng cong phản ánh tốc độ tức thời của máu tại nơi thăm khám (trạng thái bình th ờng mỗi mạch máu có một đ ờng cong

đặc tr ng liên quan rõ rệt với đ ờng kính cũng nh vùng t ới máu của nó).

- Ph ơng pháp này dùng để chẩn đoán các bệnh của tuần hoàn ngoại biên nh viêm tắc động mạch, tĩnh mạch, rò

động mạch….(Thí dụ: có thể thăm khám các mạch máu lớn bằng hiệu ứng Doppler).

SI£U ¢M MODE B (2D REAL TIME)

MỘT SỐ VÍ DỤChÈn ®o¸n siªu ©m trong s¶n phô khoa

SI£U ¢M MODE TM

Siªu ©m TM van nhÜ thÊt

Mode DOPPLER

Siªu ©m Doppler dïng th¨m dß hÖ thèng tuÇn hoµn mÑ con: Doppler xung, Doppler mµu, Doppler t¨ng c êng n¨ng l îng

DOPPLER M U Ầ

Doppler thai

Doppler rèn binh th êng

Siªu ©m 3D

Siªu ©m Mode Triplan

Siªu ©m ba chiÒu [3D] hiÖn nay ®ang

sö dông cßn gäi lµ 3D thêi gian thËt.

SI£U ¢M MODE triplan

SI£U ¢M 3D MODE REAL TIME

SI£U ¢M 3D MODE bÒ mÆt