Phương pháp siêu âm cơ bản

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN  1957 Satomura đầu tiên ứng dụng hiệu ứng siêu âm Doppler để đo vận tốc chuyển động của hồng cầu và tim,  1960 phát minh siêu âm 2D theo thời gian thực; Griffith và

áp dụng sóng siêu âm trong chẩn đoán Y khoa.

 1953 I Edler và C.H Hertz lần đầu tiên ghi được hoạt động của van 2 lá trên siêu âm 1D (M mode),

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

 1957 Satomura đầu tiên ứng dụng hiệu ứng siêu

âm Doppler để đo vận tốc chuyển động của hồng cầu và tim,

 1960 phát minh siêu âm 2D theo thời gian thực; Griffith và W Henry 1974 chế tạo đầu dò rẽ quạt

cơ học; F.J Thurstone và O.T Von Ramm ứng

dụng đầu dò điện tử,

 1974 F.E Barber nghiên cứu phối hợp siêu âm Doppler với 2D: mode Duplex.

 1982 C Kansai phát triển kỹ thuật siêu âm màu,

 1990 siêu âm màu, siêu âm năng lượng (Power doppler), siêu âm hòa âm (Harmony technic), 3D.

 2000 siêu âm 4D

Cơ chế phát sóng âm:

 Sóng âm được tạo ra do chuyển đổi năng

lượng từ điện thành các sóng xung tương tự như phát xạ tia X, phát ra từ các đầu dò,

 Có cấu trúc là gốm áp điện (piezo-electric).

 Sóng âm chỉ truyền qua vật chất,

- không truyền qua được chân không, vì

không có hiện tượng rung.

Cơ sở vật lý của siêu âm

Cơ sở vật lý của siêu âm

Hình 1

A: Mô đặc các phân tử phân bố đều

B: Các phân tử thay đổi vào thời điểm các sóng siêu âm đi qua

C: Biên độ các phân tử đổi chỗ

D: Áp lực vượt trội Mặt phẳng trở kháng

Sóng âm chỉ truyền qua vật chất

 Khái niệm về vật chất

 Các dạng vật chất

 Sóng âm truyền qua các dạng vật chất

Cơ sở vật lý của siêu âm

 Vận tốc sóng âm truyền vào vật chất phụ thuộc vào bản chất của vật

 Đơn vị đo tần số là Hertz.

Sóng âm chỉ truyền qua vật chất

Bản chất của Siêu âm:

 Âm thanh (Sound): Dao động sóng hình sin

có tần số từ 20Hz - 20.000Hz.

 < 20Hz gọi là Hạ âm (Infrasound),

 > 20KHz gọi Siêu thanh (Supersound) âm.

 > 1MHz Siêu âm (Ultrasound)

 Trong lĩnh vực Y tế người ta dùng sóng siêu

âm với tần số từ 2MHz đến 13MHz (1MHz =

10 6 Hz) tùy theo yêu cầu thăm khám.

Tính chất của Siêu âm

Sự lan truyền của sóng âm - Sự suy giảm và

hấp thu:

 môi trường có cấu trúc đồng nhất, sóng âm lan truyền theo đường thẳng, và bị mất năng lượng dần gọi là suy giảm.

 sự suy giảm theo luật nghịch đảo của bình phương khoảng cách.

 sự hấp thu sóng âm tạo nhiệt.

 vận tốc truyền âm phụ thuộc vào độ cứng, đàn hồi và tỷ trọng của vật chất,

- trong cơ thể người: mỡ 1450; nước 1480;

mô mềm 1540; xương 4100 m/s.

Deep Gain Compensation - DGC

Tính chất của Siêu âm

Tính chất của Siêu âm

Sự phản xạ hay phản hồi:

Sự phản xạ hay phản hồi:

 môi trường có cấu trúc không đồng nhất, một phần sóng âm sẽ phản hồi ở mặt phẳng thẳng góc với chùm sóng âm tạo nên âm dội hay âm vang (echo),

 phần còn lại sẽ lan truyền theo hướng của

chùm sóng âm phát ra.

 vậy, ở đường ranh giới giữa hai môi trường có trở kháng âm (acoustic impedance), ký hiệu

là Z,

Tính chất của Siêu âm

 Sự phản xạ hay phản hồi:

- Z khác nhau tùy thuộc cấu trúc của vật chất đặc biệt là số nguyên tử

- Sóng phản hồi sẽ thu nhận bởi đầu dò, sau

đó được xử lý trong máy và truyền ảnh lên màn hình (display), hoặc ghi lại trên phim, giấy in hoặc trên băng đĩa từ

- các sóng phản hồi không được thu nhận bởi đầu dò sẽ bị biến mất theo luật suy giảm.

Tính chất của Siêu âm

 Sự khúc xạ:

- sóng đi qua mặt phẳng phân cách với một góc nhỏ, chùm âm phát ra sẽ bị thụt lùi một khoảng so với chùm âm tới

- khúc xạ tạo ra ảnh giả (artifact).

Sự khúc xạ: khi chùm sóng âm

đi qua mặt phẳng phân cách của hai môi trường có vận tốc truyền

âm khác nhau, chùm sóng âm bị gập góc

Đầu dò (Transducer - Probe)

 làm nhiệm vụ vừa phát vừa thu sóng âm

phản hồi

 gồm một hoặc nhiều miếng gốm áp điện

(piezo-eletric), xếp thành một hay nhiễu dãy

 khi có dòng điện xoay chiều tần số cao khích thích vào miếng gốm này làm cho nó co giãn

và phát ra xung siêu âm

 khi miếng áp điện rung lên do sóng siêu âm dội trở về sẽ tạo ra sóng xung

Đầu dò (Transducer - Probe)

 sóng siêu âm lan truyền vào các mô trong cơ thể, gặp các mặt phẳng sẽ gặp các sóng âm dội trở về

 mỗi âm dội mà đầu dò thu nhận được sẽ

chuyển thành tín hiệu điện  điểm ảnh,

 từ điểm ảnh này sẽ được chuyển thành tín hiệu trên màn hình,

 tất cả chùm sóng âm quét tạo nên hình ảnh siêu âm.

Các loại đầu dò

Đầu dò quét cơ học:

 trong đầu dò có bộ chuyển

động, gắn với tinh thể gốm

áp điện hoặc một tấm

gương phản âm

 chức năng của bộ này

giống như một bộ đèn pha

Các loại đầu dò

Đầu dò quét điện tử:

Các loại đầu dò

Các loại đầu dò

Sóng xung ghi nhận

Các loại kỹ thuật siêu âm

 Siêu âm kiểu A (Amplitude):

- ghi lại sóng phản hồi bằng những xung

nhọn, vị trí tương ứng với chiều sâu và biên

đô tỷ lệ thuận với cường độ của âm vang

- kiểu A ít có giá trị về chẩn đoán

- dùng để kiểm tra sự chính xác của máy siêu âm.

Các loại kỹ thuật siêu âm

Siêu âm kiểu B hay 2 chiều (2D-bidimention):

 mỗi sóng xung kiểu A được ghi lại một điểm sáng,

 sáng nhiều hay ít tùy cường độ của âm dội

 đầu dò di chuyển trên da bệnh nhân, cho

phép ghi lại cấu trúc âm của các mô trong cơ thể nằm trên mặt phẳng quét của chùm tia,

 gọi là phương pháp siêu âm cắt lớp,

 hình thu được từ các âm dội sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ và chuyển thành tín hiệu trên màn truyền bằng các chấm trắng đen, xám.

Điểm ảnh=pixel, ma trận=matrix, khối ảnh=voxel

Các loại kỹ thuật siêu âm

 Siêu âm kiểu Động (Dynamic):

- là kiểu 2D với tốc độ quét nhanh, tạo nên

ảnh theo thời gian thực (real time).

- kiểu Động so với kiểu B tựa như điện ảnh so với chụp ảnh.

Các loại kỹ thuật siêu âm

 Siêu âm kiểu TM (Time Motion):

- âm dội sẽ ghi lại theo kiểu A, nhưng chuyển động theo thời gian,

- do đó cấu trúc đứng yên trên màn hình là một đường thẳng,

- cấu trúc chuyển động tạo nên đường cong ngoằn nghèo tùy theo sự chuyển động của cơ quan thăm khám Siêu âm kiểu này thường dùng để khám tim.

Các loại kỹ thuật siêu âm

Các loại kỹ thuật siêu âm

- Dùng hiệu ứng Doppler của siêu âm để đo tốc độ tuần hoàn, xác định hướng của dòng chảy và đánh giá lưu lượng máu

- Có 3 loại Doppler: D liên tục, D xung, D

màu, D phối hợp: DUPLEX= B+Doppler hoặc B+TM TRIPPLEX= B+Doppler+TM

- Mã hóa các dòng chảy của siêu âm đó là siêu

âm màu, siêu âm năng lượng, siêu âm tổ chức

- siêu âm 3,4 chiều rất tiện cho việc thăm

khám Tim-Mạch, sản khoa…

Siêu âm kiểu Doppler

Siêu âm kiểu Hòa âm mô

(TISSUE HARMONIC IMAGING)

 Trong siêu âm thường tần số thu thường thấp hơn tần số phát

 Trong siêu âm hòa mô tần số thu gấp đôi tần

số phát, vd: tần số đầu dò phát ra là 3.0 MHz thì tần số thu là 6.0 MHz

 Là kĩ thuật siêu âm giúp cải thiện những hạn chế về độ đâm xuyên và độ phân giải  nâng cao chất lượng hình ảnh siêu âm.

 Rất hữu ích để đánh giá các tổn thương dạng kén, chứa mô tăng âm như mỡ, vôi hoặc

không khí.

Dạng phổ tần số truyền và nhận

• Tần số ban đầu (f) được phát

ra từ bề mặt đầu dò và suy giảm tuyến tính khi qua cơ thể

• Tần số hòa âm (2f) gia tăng gấp đôi trước khi bị suy giảm theo chiều sâu của cơ thể

• Hình ảnh hòa âm mô chỉ sử dụng tần số 2f sau khi lọc bỏ các tần số nhận khác (f, 3f )

TISSUE HARMONIC IMAGING

Siêu âm đàn hồi mô

(Ultrasound Elastography)

Siêu âm đàn hồi mô

(Ultrasound Elastography)

không xâm lấn, để phát hiện hoặc phân loại u

triển có độ cứng cao hơn từ 5-28 so với mô

bình thường chung quanh

biến dạng ít hơn mô chung quanh

sức căng trên hình ảnh được hiểu một cách đơn giản dưới dạng phân bố các module của Young.

Siêu âm đàn hồi mô

(Ultrasound Elastography)

 Hình ảnh siêu âm đàn hồi mô được sử dụng phổ cập hơn các kỹ thuật đàn hồi cộng hưởng

từ hoặc cắt lớp vì rẽ, nhanh và cơ động hơn

 Siêu âm đàn hồi mô được sử dụng để đo độ cứng của gan trong cơ thể (FibroScan,

Echosens, Pháp)

 Là một phương pháp không xâm lấn thay thế

để làm sinh thiết gan Sự tương quan giữa độ đàn hồi gan và điểm số các xơ (hoặc xơ gan) được hiển thị

Siêu âm đàn hồi mô

(Ultrasound Elastography)

Siêu âm đàn hồi mô

(Ultrasound Elastography)

Siêu âm đàn hồi mô

(Ultrasound Elastography)

Quá trình phát triển siêu âm

Tạo ảnh siêu âm

Theo nguyên tắc vật lý, ứng dụng các tính chất của siêu âm để tạo ảnh:

cách,

trên màn hình quang âm cực (photocathode),

siêu âm.

Tạo ảnh siêu âm

 Ta có thể vừa xem ảnh siêu âm qua màn

Các mặt cắt siêu âm

Các mặt cắt siêu âm

Cầm đầu dò

Cầm đầu dò

Cầm đầu dò

Cầm đầu dò

Cầm đầu dò