Echipamente de ultrasunete

ECHIPAMENTE DE ULTRASUNETE

La fiecare echipament de ultrasunete folosit pentru diagnosticul medical, partea cea mai importanta o constituie sistemul de emisie - receptie.

Sistemul de baza este compus dintr-un generator de unde ultrasonore, un traductor (sonda ecografica), un receptor si un display (monitor tv.)

Fig. 1 Schema bloc a unui echipament pentru producerea si receptia ultrasunetelor (ecograf)

1 GENERATORUL

Generatorul produce oscilatii de o anumita forma si durata care excita traductorul (fig. 2).

Impulsurile electrice "Tx" produse de generator la emisie sunt convertite pentru o perioada scurta de timp prin intermediul traductorului in oscilatii ultrasonore avand putere sa penetreze tesuturile.

Acolo unde impedantele acustice "Z" difera apar reflexii (ecouri) care sunt receptionate de acelasi traductor. Daca unda ultrasonora cade perpendicular pe suprafata de separare a tesuturilor reflexia va fi maxima, respectiv ecourile vor avea o amplitudine mare. Impulsurile "Tx" au in general forma sinusoidala si amplitudinea maxima de +/- 80 V. Durata unui grup de impulsuri (burst) la emisie trebuie sa fie aproximativ de 1ms (microsecunda). Durata scurta a impulsurilor de emisie va da posibilitatea sistemului sa aiba o buna rezolutie axiala. Un grup de emisie "Tx" cuprinde trei sinusoide unde de mare importanta este amplitudinea acestora. Amplitudinea mare a impulsurilor de emisie genereaza ecouri mari lipsite de zgomote, rezultand o imagine mult mai clara.

Fig. 2 Impulsurile ultrasonore generate la emisie.

Amplitudinea impulsurilor de emisie nu poate depasi o anumita valoare din motive de securitate a sonografistului si a pacientului, precum si siguranta in exploatare a traductorului. Cristalul piezoelectric, la amplitudini mai mari da 80 V se poate distruge (sparge) sau poate avea loc o saturare a acestuia care duce la scaderea rezolutiei axiale.

3 RECEPTORUL

Receptorul reprezinta sistemul care prelucreaza toate semnalele receptionate (ecouri) si include: amplificatoare de semnal, filtre de limitare a zgomotelor si a ecourilor foarte mari, sisteme de compresie logaritmica, detectie si integrare a semnalelor receptionate (ecouri). Semnalele furnizate de receptor, prelucrate pentru a obtine o imagine lipsita de zgomote si perturbatii, sunt transmise la display (monitor tv.) pentru afisare.

4 MODURI DE AFISARE

4.1 Modul "A" sau "amplitudine"

Modul "A" este primul si cel mai simplu mod de afisare cunoscut in ecografie. Pe display sunt afisate ecouri sub forma de impulsuri avand amplitudini diferite in timp.

Acolo unde exista tesuturi sau suprafete de separatie cu impedante acustice diferite, apar reflexii ale undelor ultrasonore (ecouri). Daca diferentele intre impedantele acustice sunt mari, amplitudinea impulsurilor pe display este mare. Modul "A" poate fi folosit in special pentru masurarea distantelor dintre doua suprafete de separatie (fig. 3).

Fig. 3 Ecografia in modul "A"

Se observa ca ecourile apar numai la zona de separatie a doua medii (suprafete) de impedante acustice diferite. Se pot masura cu precizie cele doua distante, D1 si D2 ale celor doua medii (fig. 3). modul "A" poate fi folosit pentru diferentierea tesuturilor comparand intre ele amplitudinea impulsurilor reflectate. În fig. 4 este reprezentata o imagine ecografica in modul "A" unde traductorul este in contact cu un vas cu apa distilata.

Apa distilata are coeficientul de absorbtie mic, respectiv factorul de injumatatire "h" mare. Datorita acestui fapt fascicolul de ultrasunete se propaga foarte bine. Se observa ca apar doua impulsuri, I1 si I2 , avand amplitudinea "A". Impulsul I1 apare la suprafata de separatie R1, aer - apa distilata (Z0 = Z1) si impulsul I2 la suprafata de separatie R2, apa distilat - aer (Z1 = Z0). Distanta "D", care poate fi masurata cu precizie pe display, reprezinta diametrul vasului.

Fig. 4 Ecografia in modul "A"

Daca in vasul cu apa distilata se introduce o bagheta metalica apar doua impulsuri suplimentare, I3 si I4 avand amplitudinea "A". Distanta dintre cele doua impulsuri reprezinta diametrul baghetei metalice.

În cazul in care bagheta metalica este deplasata pe orizontala in vasul cu apa, impulsurile I3 si I4 se vor deplasa pe display la stanga si la dreapta, functie de pozitia acesteia in apa (fig. 6). vom spune ca avem o imagine in timp real a miscarii baghetei metalice.

Fig. 5 Modul "A" static

Fig. 6 Modul "A" in timp real.

În practica medicala, aplicatia cea mai importanta in modul "A" este in oftalmologie pentru localizarea cu precizie a oricarui corp strain din ochi, dezlipire de retina sau cataractei. De asemenea, ecografia in modul "A" are aplicatie in O.R.L. pentru a pune in evidenta sinuzitele. Tinand cont de dimensiunea si pozitia acestor organe (situate la suprafata), frecventa de lucru a sondei se va alege cat mai mare (10 MHz; 13 MHz; 15 MHz).

4.2 Modul "B" sau "2D"

Ecografia in modul "B" (Brightness) se obtine prin transformarea amplitudinii semnalului reflectat (ecou) in puncte luminoase pe ecranul display-ului. Intensitatea sau stralucirea punctului luminos este proportionala cu amplitudinea undei reflectate. Cu cat amplitudinea ecourilor este mai mare cu atat stralucirea punctului luminos este mai mare (fig. 7). Fiecare punct luminos pe ecran corespunde cu pozitia sau locul de unde ecoul a fost reflectat. Se obtine in acest fel o linie formata din mai multe puncte luminoase care se numeste linie acustica reala. Daca exista mai multe linii acustice reale se obtine o reprezentare in doua dimensiuni, "2D", sau o sectiune in plan printr-un organ sau tesut. În practica, liniile acustice se obtin fie prin folosirea unei sonde ecografice care contine mai multe cristale piezoelectrice (sondele liniare si convexe), fie prin folosirea unuia sau a trei cristale actionate de un motor electric. Cand se foloseste o sonda cu trei cristale, acestea efectueaza o miscare de rotatie in jurul pozitiei de echilibru. În cazul sondelor cu un singur cristal acesta efectueaza o miscare de scanare cu un unghi maxim de 90 de grade. Se obtine in acest fel o imagine sectoriala in timp real sau R.T. (real time). În fig. 8 sunt reprezentate imagini in modul "B" obtinute de la un traductor care oscileaza sub un unghi "a" aflat in contact cu un vas plin cu apa.

Fig. 8 Reprezentarea obtinerii imaginilor in modul "B".

În cazul a din fig. 8, pe monitor se obtin mai multe puncte luminoase care reprezinta o sectiune transversala prin peretii vasului vazut sub un unghi "a". În cazul b din fig. 8, pe monitor se obtine sectiunea transversala a sferei metalice reprezentata de mai multe puncte luminoase. În ultimul caz (fig. 8 c), sfera metalica efectueaza o miscare in jurul pozitiei de echilibru. Pe monitor, aceasta miscare poate fi observata in timp real (R.T.). prin ecografia in modul "B" (2D) se pot obtine sectiuni transversale, longitudinale, oblice printr-un organ sau tesut.