Inhalt
- Wandler
- Kristalle
- Fokus
- Einstellungen
- Akustische Impedanz
- Schichten von Kristallen in Reihe
- Gel
- Image-Produktion
Ultraschall ist eine nichtinvasive Technik zur Überprüfung des Inneren von Objekten oder Körpern (Handout / Getty Images Sport / Getty Images)
Wandler
Ein Wandler ist ein Gerät, das eine Energieform in eine andere umwandelt. Die für das Ultraschallbild verwendete Kamera ist ein Wandler. Es wandelt Spannung in Schwingungen um und umgekehrt. Schwingungen sind mechanische Schallwellen, während Spannung potentielle elektrische Energie ist. Die Transducer bestehen aus mehreren Teilen, die integriert sind, um die Welle zu erzeugen, sie zum Körper zu übertragen und die Echos der Körperstrukturen zu erfassen.
Kristalle
Die Kristalle sind die Quelle der mechanischen Wellen der Wandler. Die Spannung wird an den Kristall angelegt, wodurch er schwingt, ein Merkmal, das als piezoelektrischer Effekt bezeichnet wird. Der Spannungsbetrag steuert die Frequenz der Vibration, die wiederum die gewünschte Frequenz der Schallwelle erzeugt. Blei-Zirkonat-Titanat ist ein künstliches Material, das üblicherweise für die Kristalle der Wandler verwendet wird.
Fokus
Der Kristall hat die Form einer kreisförmigen Linse. Die Schallemission wird vom Kristall mit gleichem Durchmesser projiziert und nimmt allmählich auf den halben Durchmesser ab. Dies ist der Fokus der Ausgabe. Nach dem Fokussieren nimmt der Durchmesser der Emission allmählich zu. Ultraschallwandler verwenden mehrere Kristalle, um ein zweidimensionales Bild zu erzeugen.
Einstellungen
Ultraschall wird zur Untersuchung spezifischer Strukturen verwendet, so dass der natürliche Fokus der Emission für eine ausreichende Abbildung nicht ausreicht. Der Fokus sollte für Strukturen aufgrund ihres Abstandes vom Schallkopf unterschiedlich sein. Linsen, gekrümmte Elemente und Spiegel können in Schallköpfen verwendet werden, um ihren Fokus zu erhöhen, und können nicht geändert werden. Der elektronische Fokus wird durch den Sonographen gesteuert, der die Maschineneinstellungen vornimmt. Das Ändern des Fokus bewirkt, dass der Wandler zu unterschiedlichen Zeitpunkten Spannung an verschiedene Kristalle anlegt. Diese Zeitdifferenz ändert den Fokus der Sendung.
Akustische Impedanz
Die akustische Impedanz wird durch die Dichte des Materials und die Geschwindigkeit der Schallwellen bestimmt, die durch das Material bestimmt werden, durch das sie sich bewegen. Wenn zwei Materialien unterschiedliche akustische Impedanzen haben, reflektiert der Klang die Struktur und erzeugt einen Messwert im Sonogramm. Der Unterschied in der akustischen Impedanz bestimmt, wie viel Schall reflektiert wird und wie viel vom Körper weiterhin übertragen wird. Die akustischen Impedanzen des Kristalls und der Luft sind sehr unterschiedlich, so dass keine Ultraschallübertragung über die Oberfläche des Wandlers erfolgt.
Schichten von Kristallen in Reihe
Um die akustische Impedanz zwischen dem Kristall und dem Körper zu minimieren, sind mehrere Schichten in Reihe zwischen dem Kristall und der Oberfläche des Wandlers angeordnet. Viele Schichten werden verwendet, beginnend mit einer Schicht mit einer akustischen Impedanz nahe der des Kristalls und mit einer Schicht, deren akustische Impedanz nahe an der Hautimpedanz liegt. Dies verringert die Reflexionen und ermöglicht die Ausbreitung von mehr Schall durch den Körper.
Gel
Ultraschallgel wird auf die Haut aufgetragen, um Luft zwischen dem Schallkopf und dem Körper zu entfernen. Dies beseitigt die Reflexion, die durch die akustische Impedanzdifferenz der Luft verursacht würde. Ultraschallgel hilft bei der Ausbreitung von Schallwellen im Körper.
Image-Produktion
Die Ultraschallwellen reflektieren das Gewebe. Diese Reflexionen werden Echos genannt und kommen durch das Ultraschallgel, die entsprechenden Schichten und den Kristall zurück. Vom Kristall aus werden Ultraschallwellen von mechanischer Energie in elektrische Energie oder Spannung umgewandelt. Diese Energie wird zur Umwandlung in ein digitales Bild an den Rest des Ultraschallsystems gesendet.