Thuyết trình về máy siêu âm

Thuyết trình về máy siêu âmThuyết trình về máy siêu âmThuyết trình về máy siêu âmThuyết trình về máy siêu âmThuyết trình về máy siêu âmThuyết trình về máy siêu âmThuyết trình về máy siêu âmThuyết trình về máy siêu âm

BÀI TẬP GIỮA KỲ

BẢNG PHÂN CÔNG VIỆC

1. Đỗ Văn Tùng

(nhóm trưởng)

Tìm hiểu giới thiệu lời nói đầu của máy siêu

âm Doppler 3 chiều

2. Phạm Thị Anh Đào Tổng hợp các nội dung, bổ sung, trình bàybài tập và tìm tài liệu tham khảo

3. Nguyễn Thị Lan Anh Tìm hiểu ưu điểm của máy siêu âm Doppler3 chiều

TRƯỜNG CAO ĐẲNG Y TẾ BÌNH DƯƠNG

KHOA DƯỢC

ĐỀ TÀI: MÁY SIÊU ÂM (MÁY DOPPLER 3D)

 Giáo viên hướng dẫn: Thầy Võ Văn Ớn

 Nhóm sinh viên thực hiện:

 Giáo viên hướng dẫn: Thầy Võ Văn Ớn

 Nhóm sinh viên thực hiện: Lớp: CĐDLT 3B

1. Đào Thị Thanh Thủy

4. Vũ Thu Hiền Tìm hiểu cơ sở vật lý siêu âm

5. Nguyễn Thị Bạch Lễ Tìm nguyên lý hoạt động của máy siêu âmDoppler 3 chiều

6. Đàm Hoài Phương Tìm chỉ định và chống chỉ định điều trị củamáy siêu âm Doppler 3 chiều

7. Lê Tuấn Anh Tìm cơ sở vật lý siêu âm

8. Lê Thị Thúy Hằng Tìm nguyên lý hoạt động của máy siêu âmDoppler 3 chiều

9. Trần Thị Mộng Thu Tìm cấu tạo của máy siêu âm Doppler 3chiều

10. Phan Thị Mộng Quyên Tìm nhược điểm của máy siêu âm Doppler 3chiều

LỜI NÓI ĐẦU

hẩn đoán hình ảnh là ngành ứng dụng các kỹ thuật công nghệ vàochẩn đoán y khoa nhằm khảo sát các cơ quan nội tạng trong cơ thểcon người Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc không ngừngcủa khoa học kỹ thuật, chẩn đoán hình ảnh ngày càng có nhiều máy mốc hiện đại

và đang giữ một vai trò rất quan trọng đối với ngành phát triển và giữ vai tròquan trọng đối với ngành y học thế giới Điển hình là sự ra đời của nhiều phươngtiện chẩn đoán hình ảnh kỹ thuật cao như Dopper, CT, MRI, DSA Các phươngC

pháp này ngày càng phát triển và giữ vai trò quan trọng trong việc giúp bác sĩchẩn đoán bệnh chính xác hơn Ở Việt Nam ngành chẩn đoán hình ảnh cũngđang ngày càng lớn mạnh và khẳng định được tầm quan trọng của mình, đồngthời các bệnh viện cũng đã đầu tư các trang thiết bị hiện đại nhằm phục vụ tốthơn cho việc chẩn đoán và điều trị.

Siêu âm là kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh được đưa vào ứng dụng lâm sàng từnhững năm 1960 Kỹ thuật này sử dụng một đầu dò phát ra chùm sóng âm thanh

có tần số rất cao mà tai người không nghe thấy được gọi là sóng siêu âm Chùmsóng này sẽ đi xuyên vào cơ thể người và lan đến các cơ quan nội tạng bêntrong Sau đó, một phần chùm sóng âm này sẽ được phản hồi lại và thu nhận tạiđầu dò, chuyển tính hiệu về bộ phận xử lý (trong máy siêu âm) để cho ra hìnhảnh sống động về cơ quan đang được khảo sát Chùm sóng âm này không hề gâytổn thương cho các cơ quan mà nó đi xuyên qua Vì vậy, siêu âm là một phươngtiện chẩn đoán nhanh chóng, an toàn, không gây đau, không gây hại cho bệnhnhân và có chi phí thấp Do đó siêu âm gần như phương tiện chẩn đoán đượcnghĩ đến đầu tiên đối với bác sĩ lâm sàng

Siêu âm là âm thanh có tần số cao hơn tần số tối đa mà tai người nghe

thấy được Tần số tối đa này tùy vào từng người, nhưng thông thường nó vào cỡ

20000 Hz Ngược lại với siêu âm, các âm thanh có tần số thấp hơn ngưỡng ngheđược bởi tai người (thường vào khoảng 20 Hz) là hạ âm

Siêu âm có thể lan truyền trong nhiều môi trường tương tự như môitrường lan truyền của âm thanh, như không khí, các chất lỏng và rắn, và với tốc

độ bằng tốc độ âm thanh Do cùng tốc độ lan truyền, trong khi có tần số caohơn, bước sóng của siêu âm ngắn hơn bước sóng của âm thanh Nhờ bước sóngngắn, độ phân giải của ảnh chụp siêu âm thường đủ để phân biệt các vật thể ởkích thước cỡcentimét hoặc milimét Do đó siêu âm được ứng dụng trong chẩnđoán hình ảnh y khoa (siêu âm y khoa) [1] hoặc chụp ảnh bên trong các cấu trúc

cơ khí trong kiểm tra không phá hủy Nhờ khả năng không bị nhận biết đượcbởi người, sóng siêu âm còn được dùng trong các ứng dụng quan trắc khác, như

để đo khoảng cách hay vận tốc Ngoài ra còn có nhiều ứng dụng siêu âm khácnhư làm sạch bằng siêu âm, hàn siêu âm, ứng dụng siêu âm trong hóa học, sinhhọc,

Siêu âm có thể được tạo ra từ một số loại loa, từ dao động của tinh thể ápđiện.Trong tự nhiên, nhiều loài động vật có thể tạo ra hoặc cảm nhận được siêu

âm, ví dụ như dơi là loài có thị giác kém phát triển nhưng tạo ra và cảm nhậnsiêu âm để xác định các vật thể trong không gian xung quanh

Cá voi, cá heo dùng siêu âm để liên lạc và định vị đối tượng xungquanh.Một số loài như cá voi trắng vùng Amazon tự chỉnh cường độ phát, khibắt mồi thì dùng siêu âm mạnh để gây tê liệt cá

Siêu âm y khoa là một phương tiện thường được dùng để chẩn đoán các bệnh

nội khoa và sản khoa Đó là một kỹ thuật dùng sóng siêu âm có tần số cao tạo rahình ảnh y học về cấu trúc bên trong cơ thể con người Nhờ đó bác sĩ có thể xemđược, chẳng hạn trong trường hợp phụ nữ có thai, sự phát triển của bào thai, haychẩn đoán bệnh

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

I. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MÁY SIÊU ÂM 8

1. Tổng quan nguyên lý hoạt động của máy siêu âm

2. Nguyên lý hoạt động chung

3. Tổng kết nguyên lý hoạt động cơ bản của siêu âm

4. Các hệ thống Doppler

II. CƠ SỞ VẬT LÝ SIÊU ÂM 13

1. Cơ sở vật lý

2. Một số tính chất vật lý của siêu âm

3. Quá trình lan truyền sóng âm trong cơ thể

4. Sự hấp phụ năng lượng siêu âm của tổ chức và an toàn siêu âm

5. Các kỹ thuật siêu âm

III. CẤU TẠO HOẠT ĐỘNG MÁY SIÊU ÂM 26

1. Cấu tạo máy siêu âm

2. Phân loại máy siêu âm

3. Ứng dụng của siêu âm Doppler

IV. ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM MÁY SIÊU ÂM 39

1. Ưu điểm của máy siêu âm

2. Nhược điểm của máy siêu âm

V. CHỈ ĐỊNH VÀ CHỐNG CHỈ ĐỊNH ĐIỀU TRỊ SIÊU ÂM 43

1. Chỉ định điều trị siêu âm

2. Chống chỉ định điều trị siêu âm

NỘI DUNG CỦA MÁY SIÊU ÂM DOPPLER 3 CHIỀU

Hình 1: Máy siêu âm

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động tạo hình máy siêu âm Doppler 3D

1. Tổng quan nguyên lý hoạt động của siêu âm

- Siêu âm là một phương pháp khảo sát hình ảnh học bằng cách cho một phầncủa cơ thể tiếp xúc với sóng âm có tần số cao (siêu âm) để tạo ra hình ảnh bêntrong cơ thể Siêu âm không sử dụng các phóng xạ ion hóa (như X quang) Dohình ảnh siêu âm được ghi nhận theo thời gian thực nên nó có thể cho thấy hìnhảnh cấu trúc và sự chuyển động của các bộ phận bên trong cơ thể kể cả hình ảnh

- Siêu âm là một khảo sát y học không xâm lấn (không gây chảy máu) giúpcho các bác sĩ có thể chẩn đoán và điều trị bệnh

- Siêu âm quy ước tạo ra những hình ảnh các lát cắt mỏng và phẳng của cơthể Những tiến bộ trong kỹ thuật siêu âm bao gồm siêu âm 3 chiều (siêu âm 3D)

có khả năng tái tạo lại dữ liệu thu nhận được từ sóng âm thành hình ảnh 3 chiều

Siêu âm Doppler cũng có thể là một phần của quá trình khám siêu âm.

- Siêu âm Doppler là một kỹ thuật siêu âm đặc biệt giúp đánh giá dòng máuchảy trong các mạch máu, bao gồm các động mạch và tĩnh mạch chính của cơthể ở bụng, cánh tay, chân, và cổ

2. Nguyên lý hoạt động chung

- Siêu âm dựa trên cùng một nguyên tắc hoạt động của hệ thống định vị ở loàidơi, các tàu thuyền Khi sóng âm va vào một vật thể, nó sẽ bị dội trở lại, hoặcphản âm trở lại Bằng cách đo những sóng dội này, người ta có thể xác định được

độ xa cũng như kích thước, hình dạng và mật độ (vật thể có tính chất rắn, haychứa đầy dịch, hoặc cả hai) của vật thể

- Trong siêu âm, đầu dò vừa phát sóng âm vừa ghi nhận sóng dội trở lại Khiđầu dò được ấn vào da, nó sẽ truyền những xung nhỏ của các sóng âm có tần sốcao không nghe được đi vào cơ thể Khi sóng âm dội lại từ các nội tạng bêntrong cơ thể, dịch và mô, một microphone rất nhạy cảm của đầu dò sẽ ghi nhậnlại những thay đổi nhỏ trong cao độ và hướng của âm Những tín hiệu sóng này

sẽ được đo đạc ngay lập tức và thể hiện bằng máy vi tính bằng cách tạo ra nhữnghình ảnh theo thời gian thực ở màn hình Một hoặc nhiều khung hình sẽ đượcchụp lại làm hình tĩnh

- Siêu âm Doppler, một ứng dụng đặc biệt của siêu âm, dùng để đo hướng vàvận tốc của các tế bào máu khi chúng di chuyển trong mạch máu Sự chuyểnđộng của các tế bào máu gây ra sự thay đổi về cao độ của sóng âm phản hồi lại(được gọi là hiệu ứng Doppler) Máy vi tính sẽ thu thập và xử lý những sóng âm

này để tạo ra biểu đồ hoặc hình màu thể hiện dòng chảy của máu trong các mạchmáu.

3. Tổng kết nguyên lý hoạt động cơ bản của máy siêu âm

Dưới đây là những bước cơ bản mà máy siêu âm Doppler 3D hoạt động để tạo rahình ảnh siêu âm mà chúng ta thường thấy trong thực hành lâm sàng hằng ngày.Đây chỉ là bài viết đầu tiên trong loạt bài phổ biến kiến thức cơ bản dành chongười mới bắt đầu làm quen với siêu âm nên sẽ chỉ là những trình bày rất tómlược Trong những bài kế tiếp sẽ đi sâu vào phân tích từng chi tiết:

1 Đầu dò của máy sẽ phóng ra một chùm sóng âm có tần số cao (sóng siêu âm)

đi vào cơ thể

2 Trên đường đi của mình, sóng âm sẽ chạm vào các đường ranh giới giữa cácloại mô khác nhau (ví dụ như giữa dịch và mô mềm, giữa mô mềm và xương)

3 Một số sóng âm sẽ dội ngược trở lại đầu dò, số còn lại sẽ tiếp tục tiến vào sâuhơn nữa cho đến khi chúng gặp các đường ranh giới khác nằm sâu hơn và bị dộingược trở lại đầu dò

4 Những sóng dội ngược này sẽ được đầu dò ghi nhận và chuyển vào máy vitính

5 Dựa vào 2 thông số là vận tốc của sóng âm truyền đi trong mô (1,540 m/s) vàthời gian mà mỗi sóng dội lại quay về đầu dò, máy vi tính sẽ tính toán ra khoảng

cách giữa đầu dò đến đường ranh giới của mô hoặc cơ quan mà từ đó sóng âm bịdội lại.

6 Máy sẽ hiển thị những thông tin này lên màn hình tùy theo từng chế độ: cácchế độ một chiều như A-mode, B-mode, M-mode hoặc chế độ 2 chiều với thờigian thực

4 Các hệ thống Doppler

• Doppler liên tục (continuous wave-CW):

- Với đầu dò có hai tinh thể, một có chức năng phát sóng liên tục và một cóchức năng nhận sóng phản hồi liên tục

- Khi chùm sóng âm xuyên qua hai mạch máu cạnh nhau (hai động mạchhoặc một động mạch và một tĩnh mạch) thì tốc độ ghi được là tốc độ trung bìnhcủa các tốc độ ở hai mạch máu

• Doppler xung (pulsed wave-PW):

- Phát sóng dạng xung được dùng trong Doppler xung (pulsed wave-PW) vớiđầu dò có một tinh thể vừa có chức năng phát và nhận sóng phản hồi

- Sóng âm được phát đi theo từng chuỗi xung dọc theo huớng quét của đầu

dò, song chỉ những xung phản hồi từ vị trí đặt cửa sổ (gate, sample volume) làđược ghi nhận và xử lý

• Doppler kép (duplex sonography):

- Sự kết hợp hình ảnh siêu âm ba chiều (cung cấp thông tin về cấu trúc giảiphẫu, vị trí đặt cửa sổ, góc α và Doppler xung (cung cấp thông tin về dòng

chảy) đuợc gọi là Duplex sonography

• Doppler màu (color Doppler):

- Ðó là tín hiệu Doppler xung được mã hóa màu sắc phủ lên hình siêu âm bachiều

- Nhưng trong khi ở Doppler xung chỉ có 1 vị trí đặt cửa sổ (gate), thì ở đây

có rất nhiều vị trí đặt cửa sổ ở kế cận nhau trên vùng khảo sát

- Thông tin Doppler thu nhận được từ mỗi vị trí đặt cửa sổ được phân tích đểxác định hướng dòng chảy và tốc độ trung bình

- Những thông tin này được chuyển đổi thành tín hiệu màu chồng lên hìnhảnh siêu âm ba chiều

- Thông thuờng thì trên mỗi đường tạo ảnh có khoảng 32 đến 128 vị trí lấymẫu, do vậy dể có được thông tin chính xác, ta không nên để hộp màu (colorbox, sample volume) quá lớn

- Với đầu dò convex, ở vùng xa đầu dò, các vị trí lấy mẫu sẽ thưa ra do sựphân kỳ của chùm tia siêu âm, do vậy sẽ có những vị trí không có thông tinDoppler Ðể khắc phục hiện tuợng này máy sẽ làm phép tính trung bình của 2 vịtrí lấy mẫu cạnh nhau dể tạo thông tin Doppler cho vùng khuyết chen giữa

- Dòng chảy huớng về đầu dò được mã hóa màu đỏ; nguợc lại, chạy xa đầu dòđược mã hóa màu xanh

• Doppler năng lượng (power Doppler):

- Doppler màu đánh giá tốt sự hiện diện và chiều của dòng chảy, tuy vậy nókhông thể đánh giá được các mạch máu nhỏ li ti (mao mạch) Do đó không thểđánh giá tốt sự tuới máu tại các mô.

- Doppler năng lượng ra đời, chỉ khảo sát độ lớn của tín hiệu Doppler màkhông quan tâm đến chiều của dòng chảy

- Với Doppler màu, trong hộp màu (color box,sample volume) hiện diện đồngthời các vector vận tốc nguợc huớng nhau, do vậy giá trị trung bình của vận tốc

sẽ nhỏ di, thậm chí bị triệt tiêu

- Với Doppler năng lượng thì hoàn toàn không phụ thuộc vào các vector vậntốc, do vậy nó có độ nhạy cao hơn nhiều so với Doppler màu, đồng thời nó cũng

dễ có sảo ảnh do chuyển dộng

- Khác với Doppler xung thể hiện tất cả các biên độ, Doppler năng lượng chỉthể hiện biên dộ trung bình (MEAN amplitude) và cho màu hồng trên hình thu

được bất kể dòng máu đến hay đi xa đầu dò

- Với Doppler năng lượng, màu được mã hóa để biểu hiện cóhay không códòng chảy Nó không cho biết huớng của dòng chảy

II CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA SIÊU ÂM

1 Cơ sở vật lý

- Cơ chế phát sóng âm: Sóng âm được tạo ra do chuyển đổi năng lượng từđiện thành các sóng xung tương tự như phát xạ tia X, phát ra từ các đầu dò, có

cấu trúc cơ bản là gốm áp điện (piezo-electric) Sóng âm thanh chỉ truyền quavật chất mà không truyền qua được chân không, vì không có hiện tượng rung.

- Một trong những đặc điểm cơ bản nhất là tần số sóng âm phụ thuộc vào bảnchất của vật có độ rung khác nhau Đơn vị đo tần số là Hertz, tức là số chu kỳdao động trong một giây

- Bản chất của Siêu âm: để hiểu được siêu âm ta phải hiểu âm thanh, đó lànhững dao động sóng hình sin có tần số từ 20Hz - 20.000Hz nếu sóng âm tần sốthấp < 20Hz gọi là Hạ âm, > 20.000Hz gọi Siêu âm Trong lĩnh vực Y tế người tadùng sóng âm với tần số từ 2 MHz đến 20 MHz (1 MHz = 109Hz) tùy theo yêucầu thăm khám

Tính chất của Siêu âm:

+ Sự lan tuyền của sóng âm - Sự suy giảm và hấp thu:

Trong môi trường có cấu trúc đồng nhất, sóng âm lan truyền theo đườngthẳng, và bị mất năng lượng dần gọi là suy giảm Sự suy giảm theo luật nghịchđạo của bình phương khoảng cách Sự hấp thu quan trọng của năng lượng âmgặp vật chất tạo nhiệt Tuy nhiên sự mất năng lượng trong siêu âm không giốngbức xạ tia X, vì ở đây còn có hiệu ứng quang từ hoặc hiệu ứng Compton Vậntốc truyền sóng âm phụ thuộc vào độ cứng và tỷ trọng của môi trường vật chấtxuyên qua, trong cơ thể người: mỡ 1450; nước 1480; mô mềm 1540; xương

4100 m/s

+ Sự phản xạ hay phản hồi:

Trong môi trường có cấu trúc không đồng nhất, một phần sóng âm sẽ phảnhồi 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 Nhưvậy, ở đường ranh giới giữa hai môi trường có trở kháng âm (acousticimpedance), ký hiệu là Z, 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 trongmáy và truyền ảnh lên màn hình (display), hoặc ghi lại trên phim, giấy in hoặctrên băng đĩa từ Tất nhiên các sóng phản hồi không được thu nhận bởi đầu dò sẽ

bị biến mất theo luật suy giảm

+ Sự khúc xạ, nhiễu âm:

Khi chùm 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 còn gọi là nhiễu âm Chính điềunày sẽ tạo ra ảnh giả

2 Một số tính chất của siêu âm

- Siêu âm là một loại dao động cơ học được truyền đi trong một môi trườngvật chất nhất định Năng lượng cơ học này tác động vào các phân tử vật chất củamôi trường làm cho chúng dao động khỏi vị trí cân bằng, mặt khác do tương tác

mà các phân tử bên cạnh nó cũng chụi ảnh hưởng và dao động theo, tạo thànhsóng lan truyền cho tới khi hết năng lượng chính vì vậy siêu âm không thểtruyền ở môi trường chân không như các sóng điện từ

- Âm thanh được chia thành 3 loại dựa theo tần số Những âm thanh có tần sốdới 16 Hz mà tai người không thể nghe được là hạ âm, như sóng địa chấn Cácsóng âm có dải tần từ 16 Hz đến 20.000 Hz được gọi là âm nghe được, còn siêu

âm có tần số trên 20.000 Hz như vậy về bản chất siêu âm cũng không có gì khácvới các dao động cơ học khác và nó cũng được đặc trưng bởi một số đại lượngvật lý như: tần số, biên độ , chu kỳ

- Chu kỳ là khoảng thời gian thực hiện một nén và dãn Đơn vị th ường đượctính bằng đơn vị đo thời gian( s, ms )

- Biên độ là khoảng cách lớn nhất giữa 2 đỉnh cao nhất và thấp nhất

- Tần số ( f ) là số chu kỳ giao động trong 1 giây, đơn vị đo là Hz

- Bớc sóng(λ) là độ dài của 1 chu kỳ giao động Bớc sóng thường được đobằng đơn vị đo chiều dài như mm, cm

- Tốc độ siêu âm ( c ) là quãng đường mà chùm tia siêu âm đi được trong 1

đơn vị thời gian, thường được đo bằng m/s Tốc độ siêu âm không phụ thuộc vàocông suất của máy phát mà phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền âm.Những môi trường có mật độ phân tử cao, tính đàn hồi lớn siêu âm truyền tốc độcao và ngợc lại những môi trường có mật độ phân tử thấp tốc độ sẽ nhỏ Ví dụ x-ương từ 2700- 4100 m/s; tổ chức mỡ 1460-1470 m/s; gan 1540-1580 m/s; phổi650-1160 m/s; cơ 1545-1630m/s; nớc1480m/s Trong siêu âm chẩn đoán người

ta thường lấy giá trị trung bình của tốc độ siêu âm trong cơ thể là 1540m/s Giữatốc độ truyền âm, bớc sóng và tần số có mối liên hệ qua phương trình sau:

C = λ F

- Năng lượng siêu âm ( P ) biểu thị mức năng lượng mà chùm tia siêu âm

truyền vào cơ thể Giá trị này phụ thuộc vào nguồn phát , trong siêu âm chẩnđoán để đảm bảo an toàn các máy thường phát với mức năng lượng thấp vàokhoảng 1mw đến 10mw Tuy nhiên trong các kiểu siêu âm thì siêu âm Dopplerthường có mức năng lượng cao hơn.ở các máy siêu âm hiện đại người sử dụng

có thể chủ động thay đổi mức phát năng lượng để nâng cao hơn tính an toàn chobệnh nhân, nhất là đối với thai nhi và trẻ em

- Cường độ sóng âm là mức năng lượng do sóng âm tạo nên trên 1 đơn vịdiện tích Thường được đo bằng đơn vị W/cm2 Cường độ sóng âm sẽ suy giảmdần trên đường truyền nhng tần số của nó không thay đổi Người ta còn tính c-ường độ sóng âm tương đối đo bằng dB Khác với cường độ sóng âm, đại lượngnày là một giá trị tương đối, nó cho biết sự khác nhau về cường độ siêu âm tại 2

vị trí trong không gian

Hình 3: Sơ đồ minh hoạ cách tính các chu kỳ, biên độ, bớc sóng, tần số siêu âm

3 Quá trình lan truyền sóng âm trong cơ thể

a) Trong môi trường đồng nhất

- Là môi trường có cấu trúc giống nhau, đặc trưng cho mỗi một môi trường làmột hệ số mật độ môi trường (ρ) Khi chiếu một chùm tia siêu âm vào một môitrường đồng nhất, nó sẽ xuyên qua với một năng lượng giảm dần cho tới khi hếtnăng lượng Sở dĩ có sự suy giảm năng lượng trên đường truyền là do có sự t-ương tác giữa siêu âm và các phần tử nhỏ của cơ thể gây ra hiệu ứng toả nhiệt vàtạo vi bọt, tuy nhiên do siêu âm chẩn đoán sử dụng công suất thấp nên chúng takhông cảm thấy sự tăng nhiệt độ này trong quá trình thăm khám Mỗi một môitrường có hệ số hấp phụ siêu âm (α) khác nhau, nên mức độ suy giảm siêu âmcũng khác nhau Ngoài ra độ suy giảm siêu âm còn phụ thuộc vào nhiệt độ củamôi trường và tần số của chùm tia siêu âm, khi tần số càng cao mức độ suy giảmcàng nhanh nên độ xuyên sâu càng kém Trong siêu âm hệ số (α) thường đượctính bằng đơn vị dB/ cm ở tần số 1MHz Một số tổ chức, cơ quan trong cơ thể có

hệ số hấp phụ như sau: Phổi 41; xương sọ 20; cơ 3,3 ; thận 1; gan 0,94; não 0,85;

mỡ 0,65; máu 0,18; nớc 0,0022 Ví dụ khi chiếu chùm tia siêu âm với tần số 1MHz qua 1 cm thận cường độ siêu âm sẽ bị giảm đi 1 dB Tương tự như vậychùm tia siêu âm sẽ bị giảm năng lượng nhiều khi chiếu qua phổi, xương và hầu

như không thay đổi khi xuyên qua máu và nớc Trong thực hành lâm sàng mức

độ suy giảm siêu âm còn cao hơn nữa vì thông thường chúng ta sử dụng đầu dò

có tần số lớn hơn 1 MHz, tuy nhiên nếu nói chính xác mối quan hệ giữa tần số

và hệ số hấp phụ không hoàn toàn tuyến tính, nhng trong giải tần số của siêu âmchẩn đoán thông thường, chúng ta có thể coi gần như tuyến tính nghĩa là khi tần

số tăng lên 2MHz thì hệ số hấp phụ tăng lên gần gấp đôi Do đó muốn nâng cao

độ xuyên sâu để thăm khám các bộ phận ở xa đầu dò người thầy thuốc buộc phảigiảm tần số nguồn phát hoặc tăng năng lượng của chùm tia siêu âm, nhng đểđảm bảo tính an toàn cho bệnh nhân điều kiện thứ 2 thường không thể thực hiệnđược

b) Trong môi trường không đồng nhất.

- Cơ thể người là một môi trường không đồng nhất, bao gồm nhiều cơ quan,

tổ chức có cấu trúc khác nhau Khi chùm tia siêu âm truyền tới biên giới của haimôi trường có độ trở kháng âm khác nhau, một phần sẽ đi theo hớng ban đầu vàtiếp tục đi vào môi trường tiếp theo, một phần sẽ bị phản xạ trở lại, mức độ phản

xạ nhiều hay ít phụ thuộc vào độ chênh lệch trở kháng giữa hai môi trường Trởkháng âm (z) là một đại lượng vật lý biểu thị cho khả năng cản trở của môi tr-ường , chống lại không cho siêu âm xuyên qua, nó phụ thuộc vào mật độ và tốc

độ truyền âm của môi trường:

Z = ρ C

Trong đó:

c : tốc độ siêu âm trong cơ thể

- Như vậy khi chùm tia siêu âm đi qua tổ chức xương vào mô mền có 43%năng lượng bị phản xạ trở lại và chỉ có 57% năng lượng tiếp tục đi qua Tương tựnhư vậy nếu bề mặt phân cách là không khí và mô mền thì R= 0,998, hay hệ sốtruyền âm chỉ còn 1- 0,998 = 0,002 hay =0,2% Do đó khi thực hành chúng taphải tạo môi trường chất lỏng ( gel siêu âm ) giữa đầu dò và cơ thể để chùm tiasiêu âm có thể xuyên vào trong cơ thể, mà không bị phản xạ trở lại

- Những ví dụ mà chúng ta mô tả trên là xét trong điều kiện chùm tia siêu âm

nhau của cơ thể Nhng trên thực tế phức tạp hơn và ta có hiện tượng phản xạtoàn phần hoặc hiện tượng sóng âm chỉ trợt trên bề mặt phân cách hai môitrường, hiện tượng này hay gặp khi trên đường đi của chùm tia siêu âm có cáccấu trúc hình cầu.

- Ngoài ra khi mặt phẳng phân cách giữa 2 môi trường không phẳng thì ngoàihiện tượng phản xạ và xuyên qua còn có hiện tượng tán xạ siêu âm , lúc này cómột phần rất nhỏ sóng siêu âm đi theo các hớng khác nhau và chỉ có rất ít cácsóng này trở về được đầu dò Hiện tượng tán xạ siêu âm thường gặp khi siêu âmgặp các cáu trúc nhỏ có đường kính nhỏ hơn bớc sóng (ϕ<<λ).Nhưng nhờ có tán

xạ siêu âm mà ta có thể đánh giá được sự đồng đều của nhu mô, tổ chức trong cơthể

Hình 4: Sơ đồ của chùm tia siêu âm trong cơ thể người với các môi trường

có độ trở kháng khác nhau.

4 Sự hấp phụ năng lượng siêu âm của tổ chức và an toàn siêu âm

- Trong quá trình sóng siêu âm đi qua các tổ chức của cơ thể, năng lượng của

nó giảm dần, sở dĩ như vậy là do một phần đã bị phản xạ trở lại, một phần dotương tác với môi trường chuyển thành nhiệt năng và gây biến đổi cấu trúc củamôi trường Nếu ta gọi P(d) là biên độ áp âm ở vị trí d, P(0) là biên độ áp âm banđầu thì:

P(d) = P(0) E-α.f.d

E: Hệ số suy giảm siêu âm

f: tần số sóng siêu âm

d : khoảng cách đo so với ban đầu

- Theo phương trình trên ta thấy sự suy giảm của năng lượng siêu âm tỷ lệthuận với khoảng cách thăm dò, hệ số hấp phụ siêu âm của tổ chức và tần số đầu

dò, đây là một khó khăn cho việc phát triển kỹ thuật siêu âm vì với tần số caohình ảnh sẽ có độ nét cao, nhng độ xuyên sâu kém nên không thể thăm dò đượccác vị trí ở xa đầu dò

- Từ đây chúng ta có khái niệm khoảng cách giảm năng lượng 1/2 , là khoảng