tài liệu ôn thi y tế học

Nguyên lý hoạt động đầu dò dùng trong y tế: Quá trình làm việc của đầu dò siêu âm dùng trong y tế như sau: Tinh thể gốm của đầu dò được đặt xung điện áp siêu âm để tạo ra các xungcủa són

Câu 1 cấu tạo đầu dò và nguyên lý hoạt động của đầu dò dùng trong y tế? 1Câu 2 nguyên lý tạo ảnh bằng song siêu âm? Các phương pháp tạo ảnh ? 2Câu 3:Vẽ sơ đồ khối tổng quát máy x quang, phân tích các chức năng cơ bản của từng khối? 6Câu4:trình bầy cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bóng x quang?Phân loại? 8Câu 5: tại sao phải ổn định điện áp cho tóc đèn của bóng X-quang? Hãy trình bày một mạch ổn áp mà anh chị biết ? 10Câu 6 : Vẽ sơ đồ khối và nêu chức năng cơ bản của từng khối thiết bị ghi điện tim? 11Câu 7: Trình bày về các loại nhiễu có thể gặp khi đo tín hiệu điện tim và nêu cách khắc phục? 13Câu 8: Trình bày về mạch hiệu chỉnh tốc độ đọng cơ kéo giấy ghi trong thiết bị điện tim ? 15

Câu 1 cấu tạo đầu dò và nguyên lý hoạt động của đầu dò dùng trong

y tế?

-Cấu tạo: Dựa vào hiệu ứng áp điện, người ta sử dụng vật liệu áp điện để chế tạo

ra các loại đầu dò siêu âm Đầu dò vừa đóng vai trò của đầu phát sóng siêu âmvừa đóng vai trò của đầu thu sóng siêu âm, nghĩa là nó làm việc ở cả hai hiệuứng áp điện thuận và ngược

Tùy theo ứng dụng và yêu cầu là dùng trong y tế hay trong công nghiệp

mà người ta chế tạo loại đầu dò phù hợp

Trong kỹ thuật thu-phát sóng siêu âm, vật liệu thường dùng để chế tạo đầu dò

là gốm áp điện, thạch anh Trước kia thạch anh được sử dụng nhiều nhưng khigốm áp điện xuất hiện thì gốm được sử dụng rộng rãi vì nó có ưu điểm là hệ sốliên kết điện- cơ cao, dễ chế tạo các bộ biến đổi điện Û âm (đầu dò) với các hìnhdạng phức tạp và giá thành hạ

Nguyên lý hoạt động đầu dò dùng trong y tế:

Quá trình làm việc của đầu dò siêu âm dùng trong y tế như sau:

Tinh thể gốm của đầu dò được đặt xung điện áp siêu âm để tạo ra các xungcủa sóng siêu âm (tức sóng cơ học đàn hồi) lan truyền vào môi trường cần thăm

dò (hay kiểm tra) Sau mỗi xung siêu âm được phát vào môi trường thì đầu dò lạichuyển sang làm nhiệm vụ tiếp nhận sóng hồi âm (hay là sóng siêu âm phản xạ)

từ môi trường cần thăm dò Chu kỳ lặp lại của các chuỗi xung phụ thuộc vào

độ sâu tối đa của môi trường cần thăm dò

Chiều dày của tinh thể áp điện (gốm) sẽ quyết định tần số sóng siêu âm của đầu dò

Như vậy, nếu độ dày của tinh thể gốm càng nhỏ thì bước sóng của sóng siêu âmcàng ngắn và tần số sóng siêu âm phát ra càng cao

Với sự phát triển của công nghệ vật liệu tổng hợp, ngày nay người ta đã chế tạo được các đầu dò phát ra sóng siêu âm có một tần số và cả các đầu dò phát ra sóng

siêu âm có từ 2 đến 8 tần số Về mặt công nghệ việc này được thực hiện như sau: Người ta cắt tinh thể gốm áp điện thành những phần tử cực nhỏ có kích cỡ khác nhau (từ 100¸200mm) và sau đó lấp đầy các vết cắt bằng những vật liệu có trở kháng âm cực thấp

Câu 2 nguyên lý tạo ảnh bằng song siêu âm? Các phương pháp tạo ảnh ?

Nguyên lý tạo ảnh

- Đầu dò khi được kích thích bởi xung điện với độ rộng và cường độ có thểđiều chỉnh được thì sẽ phát ra các xung siêu âm lan truyền theo hướng củađầu dò vào môi trường cần thăm dò ở một vận tốc xác định bởi đặc tính củamôi trường (mật độ p và độ đàn hồi ).) Trên đường lan truyền sóng âm sẽgặp các mặt phân cách, các cấu trúc vật chất lạ gây ra sóng phản xạ và tán

xạ quay về đầu dò mang theo các thông tin của môi trường cần thăm dò vàđược thu nhận tại đây

- Thời gian sóng siêu âm đi tới và quay về từ mặt phản xạ sẽ xác định độsâu của mặt phản xạ:

d=c t

2

Trong đó: c – vận tốc lan truyền của sóng siêu âm

t/2 – thời gian để sóng siêu âm đi từ mặt phản hồi về đầu

dò d – khoảng cách từ đầu dò tới mặt phản xạ

- Độ lớn của biên độ sóng phản xạ phụ thuộc vào biên độ của sóng phát đi, góctới của sóng âm và trở kháng âm của mặt phản hồi Đầu dò sẽ biến đổi sóngphản xạ thành tín hiệu điện nhờ hiệu ứng áp điện thuận Tín hiệu điện nàymang thông tin về độ lớn, biên độ , thời gian tiếp nhận Các thông tin nàysau đó được xử lý và thể hiện thành hình ảnh trên màn hình

Các phương pháp tạo ảnh

- Tạo ảnh kiểu A

Ảnh kiểu A là ảnh một chiều không gian và một chiều thời gian Ảnh kiểu A

mô tả cấu trúc vật chất trên đường tín hiệu siêu âm đi qua Cách tạo ảnh này chỉ

áp dụng cho việc kiểm tra các môi trường

vật chất đơn giản như dò cá, đo độ sâu, dò

ổ mối, dò khuyết tật, kiểm tra tim mạch

+ Tín hiệu hồi âm được thể hiện bằng các xung hình tam giác trên dao động kýqua các hệ thống trục tung và trục hoành

Chiều cao của xung thể hiện độ lớn của biên độ tín hiệu phản xạ, vị trí của xungtrên màn hình cho biết khoảng cách từ đầu dò đến mặt phản hồi

Trên hình vẽ P1 và P2 là 2 xung phát siêu âm Quá trình phát xung siêu âm có tính chu kỳ, khoảng thời gian giữa hai xung phát thì đầu dò sẽ thu tín hiệu phản xạ.V1,V2,V3 là các mặt phản xạ sóng siêu âm, tức là các vật nằm trên đường truyền của tia siêu âm Khi gặp các vật này một phần sóng siêu âm sẽ phản xạ trở lại đầu dò còn một phần sóng siêu âm tiếp tục lan truyền đi cho tới khi gặp mặt phản xạ khác thì lại phản xạ trở lại Ở đầu dò, mà khi đã chuyển sang chế độ thu, vào các thời điểm khác nhau, ta nhận được các sóng siêu âm phản xạ từ các mặt phản xạ, có độ sâu khác nhau trên đường truyền Nhờ hiệu ứng áp điện thuận các sóng siêu âm phản xạ được chuyển thành các tín hiệu điện ở những thời điểm khác nhau và được thể hiện trên màn ảnh (monitor) của thiết bị siêu âm bằng các xung hình tam giác ở các vị trí khác nhau

Trên màn ảnh của thiết bị siêu âm có hệ trục tọa độ vuông góc XY, trục X là trục quét theo thời gian mà tốc

độ quét do máy qui định, còn

trục Y là trục xác định biên độ

sóng phản xạ Từ cách phát và

thu tín hiệu siêu âm phản xạ

đã nói ở trên ta thấy quãng

đường mà tia sóng siêu âm đi

được trong khoảng thời gian t là:

S = c.t

Trong đó: S – quãng đường đi được của sóng siêu âm trong khoảng thời gian t

c – vận tốc của sóng siêu âm trong môi trường được kiểm tra

t – khoảng thời gian từ khi xung phát từ đầu dò đi vào môi trường

cho đến khi xung phản xạ về đến đầu dò

- tạo ảnh kiểu B tĩnh:

Tạo ảnh kiểu này thì hình ảnh thu được được biểu diễn trên một mặtphẳng mà các biên độ của tín hiệu phản xạ, còn vị trí của chấm sáng tươngứng khoảng cách từ đầu dò đến mặt phản xạ Tạo ảnh kiểu B tĩnh được gọi làkiểu quét tay hay tạo ảnh thời gian không thực.tia siêu âm đi qua, nó mô tả cấutrúc của vật kiểm tra trong mặt phẳng đó thông qua cường độ sáng tối củanhững điểm ảnh

Ảnh được tạo kiểu B tĩnh là ảnh mà

trong đó tín hiệu phản hồi từ mỗi điểm trong

môi trường vật chất cần kiểm tra được thể hiện

bởi một chấm sáng có độ sáng tương ứng với

Ở phương pháp này, thay vì để đầu dò

đứng yên một chỗ, ta dịch chuyển đầu dò bằng

tay trên bề mặt tiếp xúc Biên độ của sóng phản

xạ được đưa qua một mạch so sánh để biến

thành một điểm trên màn hình tương ứng với

độ sáng của một chấm Ta thấy rằng dù biên

độ sóng phản xạ lớn hay nhỏ thì trên màn

hình ta chỉ có một điểm sáng với độ chói cố

định

Vì đầu dò di chuyển trên những đường cong

khác nhau nên đầu dò trong không gian được

xác định bằng hệ tạo đọ cực là hàm số cuả góc

lệch cũng như khoảng cách

Trong khi đó, ảnh được tạo ra trên màn hình được biểu diễn qua hệ toạ độ trực giao XY Vì vậy ở phương pháp này ta cần phải có bộ phận chuyển tọa độ để làm tương ứng giữa vật và ảnh

- Tạo ảnh kiểu B động (tạo ảnh bằng phương pháp có điều khiển)

Ở phương pháp tạo ảnh kiểu B tĩnh, do tốc độ di chuyển (quét) của đầu dòbằng tay là quá chậm so với tốc độ di chuyển của một số bộ phận trong cơ thể,nên hình ảnh trên màn hình không thể theo kịp với sự thay đổi của vật thể

Để có thể khắc phục nhược điểm này, thay vì di chuyển đầu dò bằng tay người

ta sẽ di chuyển đầu dò nhờ các mạch điều khiển Tùy thuộc cách điều khiểnngười ta chia ra làm 2 loại sau:

- Loại điều khiển điện tử cho đầu dò có nhiều phần tử áp điện, thường được gọi

là đầu dò tuyến tính

- Loại điều khiển điện cơ cho đầu dò chỉ có một phần tử áp điện, thường được gọi là

đầu dò rẻ quạt hay đầu dò điện

- Tạo ảnh kiểu B động tuyến tính

Đầu dò trong trường hợp này có nhiều phần tử áp điện được đặt liên tiếpnhau Khi làm việc người ta sẽ cho các phần tử áp điện lần lượt phát và thusóng siêu âm theo một chương trình đã được định trước để nhận được ảnh siêu

là dựa trên nguyên lý giao thoa của các chùm tia với độ lệch pha khác nhau

- Tạo ảnh kiểu B động rẻ quạt

Trong phương pháp tạo ảnh này đầu dò chỉ có một phần tử áp điện

Sự di chuyển của đầu dò được thực hiện bằng các dao động xung quanh một

vị trí cố định được gọi là tâm rẻ quạt Biên độ dao động được gọi là góc mởcủa rẻ quạt Góc mở càng rộng, tầm nhìn càng rộng thì độ phân giải của máycàng kém Ở phương pháp này thì chương trình thu phát sóng siêu âm cho mỗiloại đầu dò là cố định đối với mỗi loại máy, mỗi chủng loại đầu dò và cho mỗihãng Các chương trình này được nạp vào bộ nhớ ROM Việc điều khiển sựdao động của phần tử áp điện thường được thực hiện bằng động cơ điện nênđôi khi người ta gọi phương pháp này là phương pháp quét cơ điện

Câu 3:Vẽ sơ đồ khối tổng quát máy x quang, phân tích các chức năng cơ bản của từng khối?

Để một máy X quang có thể làm việc và phát được tia thì cần phải có tối thiểu các khối như hình sau:

 Chức năng của từng khối:

- Nguồn cung cấp

Nguồn cung cấp cho máy X quang có thể được lấy từ một pha, hai pha hay

ba pha của lưới điện công nghiệp 220/380V với tần số là 50Hz hay 60Hz hoặccũng có thể dùng điện máy phát do máy diezen kéo Thông qua rơle đóngđiện vào hoặc bộ phận bảo vệ đầu vào, mạch phối hợp trở kháng đầu vào đểtránh xung điện khi máy có chế độ làm việc với dòng điện lớn

+ đối với chế dộ chiếu (soi): Ở chế độ làm việc đối với mạch soi, dòng điện

qua bóng X quang rất nhỏ (từ1-4 mA) và bóng X quang làm việc trong chế độ ở trên điểm bão hòa, vì vậy để điều chỉnh được dòng điện qua bóng phát tia X ta có thể thay đổi điện áp sợi đốt khi soi

+ đối với chế độ chụp: Công suất của mạch chụp vào cỡ vài chục KW và dòng

chụp cũng lớn gấp 10 đến 100 lần dòng khi soi, nhưng thời gian chụp lại xảy ra rất ngắn (từ 0,001s 8s)

chính vì vậy mà đối với chế độ chụp các hằng số phải được đặt trước khi chụp như:điện áp đặt lên bóng (KV), dòng điện chạy qua bóng (mA) mà các tham số này có thể điều chỉnh liên tục

- Khối điều khiển trung gian

Khối điều khiển trung gian bao gồm một số mạch điều khiển sau:

- Mạch điều khiển cấp điện áp cao áp cho bóng phát tia

- Mạch điều khiển dòng qua bóng đèn phát tia

- Mạch điều khiển cắt mạch chụp (thời gian chụp)

- Mạch làm chậm

- Mạch điều chỉnh cửa sổ bóng phát tia bằng cách điều khiển môtơ

đóng mở diaphram bóng phát tia dùng để điều chỉnh tia khi thay đổi kíchthước của phim cần chụp.

- Mạch điều khiển cassett chụp phim

+ Chụp cắt lớp theo mặt phẳng (tomo)

+ Chụp cắt lớp theo không gian

+ Chụp tự động và lưu giữ chương trình bằng máy tính để có thể gọi rabất kì lúc nào và phần nào mà máy đã nạp vào chương trình

- Khối mạch tạo cao áp:

Điện áp cung cấp cho sơ cấp máy biến áp cao áp có thể thay đổi được một cáchliên tục hay từng nấc, phụ thuộc vào từng loại máy, để có điện áp thứ cấp từ 40KVđến 120KV, mà điện áp thứ cấp này quyết định đến công suất phát tia của máy.Điện áp sơ cấp được thay đổi từ 3KV đến 5KV

+ Đối với chế độ soi

Ở chế độ này mạch thường làm việc với thời gian dài, có thể từ vài chục giây đến một, hai phút tùy thuộc vào chất lượng của hình ảnh và khả năng thăm khám

Để có một hình ảnh đẹp thì không nhất thiết phải có một điện áp cao đặt vào bóngphát tia mới cho hình ảnh rõ nét mà còn phải tùy thuộc vào các bộ phận của đốitượng chụp có kích thước dày hay mỏng để điều chỉnh điện áp đặt vào bóng pháttia tới giá trị thích hợp mới cho ta hình ảnh rõ nét được

+ Đối với chế dộ chụp

Ở chế độ này đòi hỏi máy phải làm việc với công suất lớn hơn chế độ soi từ 10 lần đến 100 lần Tuy nhiên thời gian chụp ảnh X quang lại rất ngắn cho nên các tham

số của máy khi chụp như: điện áp cao áp đặt trên bóng X quang, đòng diện chạy qua bóng X quang phải được đặt trước khi phát tia Sở dĩ như vậy vì với khoảng thời gian chụp rất ngắn ta không thể điều chỉnh kịp và không thể tránh được việc ảnh hưởng tới phim ảnh

- Khối mạch ổn áp sợi đốt

Dòng điện qua bóng X quang phụ thuộc nhiều vào điện áp nung sợi để làm nóng Katốt của bóng Vì mục đích ổn định dòng cho bóng khi giá trị dòng phát tia thay đổi người ta phải ổn định điện áp sợi đốt bóng phát tia

- Khối phát tia x

Là một bóng thủy tinh có độ chân không cao mà bên trong bóng có hai điện cực là anốt và katốt tương đối đặc biệt, chùm tia điện tử bắn phá anốt có động năng rất lớn để có thể tạo ra được tia X

Câu4:trình bầy cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bóng x quang? Phân loại?

 Cấu tạo của bóng phát tia X :

Là một bóng thủy tinh có độ chân không cao mà bên trong bóng có hai điện cực là anốt và katốt Thủy tinh để làm bóng có pha thêm chì để tránh tia phóng xạ ở

những chỗ không cần thiết Vỏ thủy tinh phải đồng nhất, chịu được áp suất và nhiệt

độ cao Ở những chỗ đưa dây dẫn nối với katốt và anốt ra ngoài vỏ bóng phải có

độ giãn nở vì nhiệt đồng nhất với độ giãn nở của kim loại làm dây dẫn ra để cho bóng luôn luôn kín ở các nhiệt độ làm việc Áp suất trong bóng vào khoảng (10-6 ÷10-7) mmHg

 Katốt bóng phát tia X

Nguồn bức xạ điện tử trong bóng phát tia X thường là katốt được nung trực tiếp

và được chế tạo dưới dạng lò xo xoắn từ dây Vonfram với điện áp nung sợi từ (20

÷ 30) V và dòng điện nung từ (3 ÷ 6) A tùy theo từng loại

 Anốt bóng phát tia

Là một khối kim loại bằng đồng được đặt nghiêng một góc 700 so với mặt

phẳng đứng, trên bề mặt anốt được gắn một gương phản xạ bằng Vonfram Khicác điện tử bay đến đập vào anốt chúng sẽ trao năng lượng của mình cho anốt và chủ yếu được tỏa ra dưới dạng nhiệt làm cho anốt nóng lên, do đó nhiệt độ của anốtrất cao

 Nguyên lý làm việc

Để cho một bóng X quang làm việc cần phải có các điều kiện:

- Giữa anốt và katốt phải có điện trường gia tốc cho điện tử

- Có nguồn phát xạ nhiệt điện tử

Khi catốt được nung nóng sẽ trở thành nơi phát xạ điện tử Khả năng bức

xạ điện tử phụ thuộc vào nhiệt độ, mà trực tiếp là dòng sợi đốt và diện tích bề mặt của catốt Các điện tử phát xạ khỏi bề mặt catốt sẽ tạo thành một đám mâyđiện tử bao quanh catốt và được gọi là điện tích không gian

Sau khi catốt bóng phát tia đã được nung nóng và phát xạ điện tử, nếu ta đặt giữa anốt và katốt một điện áp dương cao thì các điện tử sẽ chuyển động về phía anốt tạo nên dòng điện qua bóng phát tia Vận tốc của điện tử trong bóng được xác định bằng công thức:

V=5.931×10^5× √Ua (cm/s)

Khi điện áp anốt Ua càng lớn thì vận tốc V của điện tử càng lớn và do đó động năng của điện tử nhận được Ee=mV2/2 cũng càng lớn

Khi đến anốt, vận tốc của điện tử gần đạt tới giá trị cực đại và khi đập vào bề mặt anốt động năng của điện tử bị triệt tiêu và biến thành năng lượng bức xạ:

Qua biểu thức trên ta thấy khi điện áp giữa anốt và katốt tăng thì bước sóng của tia Rowngen giảm xuống và ngược lại

* Phân loại theo công suất của bóng:

- Bóng X quang có công suất lớn;

- Bóng X quang có công suất trung bình;

- Bóng X quang có công suất nhỏ

* Phân loại theo cấu trúc của anốt

- Bóng X quang có anốt cố định

- Bóng X quang có anốt quay