الموجات فوق الصوتية

الموجات فوق الصوتية هي تقنية تشخيصية تستخدم الموجات فوق الصوتية. ويمكن استخدامها في "تنفيذ" الموجات فوق الصوتية البسيطة ، أو دمجها مع التصوير المقطعي المحوسب للحصول على صور لأجزاء الجسم (التصوير المقطعي بالصدى) ، أو للحصول على معلومات وصور تدفق الدم ( Echocolordoppler).

مقالات متعمقة

مبدأ التشغيل

في الفيزياء ، الموجات فوق الصوتية هي موجات ميكانيكية طولية مرنة تتميز بأطوال موجية قصيرة وترددات عالية. للموجات خصائص نموذجية:

• لا يحملوا أي شيء
• يتخطون العقبات
• يجمعون تأثيراتهم دون تعديل بعضهم البعض.

يتكون الصوت والضوء من موجات.
تتميز الموجات بحركة تذبذبية ينتقل فيها ضغط عنصر ما إلى العناصر المجاورة ومن هذه العناصر إلى العناصر الأخرى ، حتى ينتشر إلى النظام بأكمله. هذه الحركة ، الناتجة عن "اقتران الحركات الفردية ، هي نوع من الحركة الجماعية ، بسبب وجود روابط مرنة بين مكونات النظام. تؤدي إلى انتشار الاضطراب ، دون أي نقل للمادة ، في أي اتجاه داخل النظام نفسه ، وتسمى هذه الحركة الجماعية الموجة ، ويحدث انتشار الموجات فوق الصوتية في المادة على شكل حركة موجية تولد نطاقات متناوبة من الانضغاط والخلخلة للجزيئات التي تشكل الوسط.
فكر فقط في الوقت الذي يتم فيه إلقاء حجر في بركة وستفهم مفهوم الموجة.

يُفهم الطول الموجي على أنه المسافة بين نقطتين متتاليتين في الطور ، أي لهما ، في نفس اللحظة ، سعة واتجاه حركة متطابقتين. ووحدة قياسه هي المتر ، بما في ذلك أجزائه الفرعية. نطاق الأطوال د "الموجة المستخدمة في الموجات فوق الصوتية ما بين 1.5 و 0.1 نانومتر (نانومتر ، أي واحد من المليار من المتر).
يُعرّف التردد بأنه عدد التذبذبات أو الدورات الكاملة التي تحدثها الجسيمات في وحدة زمنية ويتم قياسها بالهرتز (Hz). يتراوح نطاق التردد المستخدم في الموجات فوق الصوتية بين 1 و 10-20 ميغا هرتز (MHz ، أي واحد مليون هرتز) وأحيانًا أكبر من 20 ميجا هرتز ، وهذه الترددات غير مسموعة للأذن البشرية.
تنتشر الموجات بسرعة معينة ، والتي تعتمد على مرونة وكثافة الوسط الذي تمر عبره. يتم الحصول على سرعة انتشار الموجة من خلال ناتج ترددها من خلال طولها الموجي (vel = freq x length d "wave).

للتكاثر ، تحتاج الموجات فوق الصوتية إلى ركيزة (جسم الإنسان على سبيل المثال) ، والتي تغير بشكل عابر القوى المرنة لتماسك الجسيمات. اعتمادًا على الركيزة ، وبالتالي اعتمادًا على كثافتها وقوى التماسك لجزيئاتها ، ستكون هناك سرعة انتشار مختلفة للموجة بداخلها.
يتم تعريف المقاومة الصوتية على أنها المقاومة الجوهرية للمادة التي يتم عبورها بالموجات فوق الصوتية. إنه يؤثر على سرعة انتشارها في المادة ويتناسب طرديًا مع كثافة الوسط مضروبًا في سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الوسط نفسه (IA = كثافة vel x). جميع أنسجة الجسم المختلفة لها معاوقة مختلفة ، وهذا هو المبدأ الذي تقوم عليه تقنية الموجات فوق الصوتية.
على سبيل المثال ، يتمتع الهواء والماء بمقاومة صوتية منخفضة ودهون الكبد والعضلات وسيط والعظام والصلب مرتفعان للغاية. علاوة على ذلك ، بفضل هذه الخاصية للأنسجة ، يمكن لجهاز الموجات فوق الصوتية أحيانًا رؤية الأشياء التي لا يراها التصوير المقطعي المحوسب (CT) ، مثل مرض الكبد الدهني ، أي تراكم الدهون في خلايا الكبد (خلايا الكبد) ، والأورام الدموية من كدمة (تسرب الدم) وأنواع أخرى من تجمعات السوائل أو الصلبة المعزولة.

في الموجات فوق الصوتية ، يتم إنشاء الموجات فوق الصوتية تأثير كهرضغطية تردد عالي. نعني بالتأثير الكهروإجهادي الخاصية ، التي تمتلكها بعض بلورات الكوارتز أو بعض أنواع السيراميك ، للاهتزاز بتردد عالٍ إذا كان متصلاً بجهد كهربائي ، وبالتالي إذا عبره تيار كهربائي متناوب. يتم احتواء هذه البلورات داخل مسبار الموجات فوق الصوتية الموضوعة على اتصال مع جلد أو أنسجة الشخص ، والذي يسمى محول الطاقة ، والذي يقوم بالتالي بإصدار حزم من الموجات فوق الصوتية التي تعبر الأجسام لفحصها وتخضع لـ "توهين له علاقة مباشرة بالانبعاث" تردد محول الطاقة. لذلك ، كلما زاد تردد الموجات فوق الصوتية ، زاد تغلغلها في الأنسجة ، مع دقة أعلى للصور. لدراسة أعضاء البطن ، عادة ما يتم استخدام ترددات العمل بين 3 و 5 ميغا هيرتز ، في حين أن الترددات الأعلى ، أكبر من 7.5 ميغا هيرتز ، مع قدرة حل أكبر ، تستخدم لتقييم الأنسجة السطحية (الغدة الدرقية ، الثدي ، كيس الصفن ، إلخ.).
تسمى نقاط المرور بين الأقمشة ذات المعاوقة الصوتية المختلفة بالواجهات. عندما تلتقي الموجات فوق الصوتية بواجهة ، تأتي الحزمة جزئيًا لا ارادي (العودة) وجزئيا منكسر (أي تمتصه الأنسجة الأساسية). تسمى الحزمة المنعكسة أيضًا صدى ؛ يعود ، في مرحلة العودة ، إلى محول الطاقة حيث يثير بلورة المسبار الذي يولد تيارًا كهربائيًا. بمعنى آخر ، يحول التأثير الكهرضغطية الموجات فوق الصوتية إلى إشارات كهربائية تتم معالجتها بعد ذلك بواسطة الكمبيوتر وتحويلها إلى صورة على الفيديو في الوقت الفعلي.
لذلك من الممكن ، من خلال تحليل خصائص الموجات فوق الصوتية المنعكسة ، الحصول على معلومات مفيدة للتمييز بين الهياكل ذات الكثافة المختلفة. تتناسب طاقة الانعكاس طرديًا مع الاختلاف في المعاوقة الصوتية بين سطحين ، وبالنسبة للاختلافات المهمة ، مثل المرور بين الهواء والجلد ، يمكن أن تخضع حزمة الموجات فوق الصوتية للانعكاس الكلي ؛ لهذا لا بد من استخدام المواد الجيلاتينية بين المسبار والجلد ، وذلك بهدف التخلص من الهواء.

طرق التنفيذ

يمكن إجراء الموجات فوق الصوتية بثلاث طرق مختلفة:

الوضع A (وضع السعة = تشكيلات الاتساع): يحل محله الوضع B حاليًا. مع الوضع A ، يتم تقديم كل صدى على أنه انحراف لخط الأساس (الذي يعبر عن الوقت الذي تستغرقه الموجة المنعكسة للعودة إلى نظام الاستقبال ، أي المسافة بين الواجهة التي تسببت في الانعكاس والمسبار) ، مثل "الذروة" التي يتوافق اتساعها مع شدة الإشارة التي ولّدتها ، وهي أبسط طريقة لتمثيل إشارة الموجات فوق الصوتية وهي من النوع أحادي البعد (أي أنها تقدم تحليلًا في بُعد واحد فقط). يعطي معلومات فقط عن طبيعة الهيكل قيد الفحص (سائل أو صلب). لا يزال يتم استخدام الوضع A ، ولكن فقط في طب العيون وطب الأعصاب.

TM-Mode (Time Motion Mode): حيث يتم إثراء بيانات الوضع A بالبيانات الديناميكية. يتم الحصول على صورة ثنائية الأبعاد يتم فيها تمثيل كل صدى بنقطة مضيئة. تتحرك النقاط أفقياً بالنسبة لتحركات الهياكل. إذا كانت الواجهات ثابتة ، فستظل النقاط المضيئة ثابتة أيضًا. إنه مشابه لـ A-Mode ، لكن مع اختلاف أن حركة الصدى تُسجل أيضًا. لا تزال هذه الطريقة مستخدمة في أمراض القلب ، خاصةً لتوضيح حركية الصمام.

B-Mode (وضع السطوع أو تعديل السطوع): هو صورة كلاسيكية بالتصوير المقطعي بالصدى (أي جزء من الجسم) للتمثيل على شاشة تلفزيون للأصداء القادمة من الهياكل قيد الفحص. يتم إنشاء الصورة عن طريق تحويل الموجات المنعكسة إلى إشارات يتناسب سطوعها (ظلال الرمادي) مع "شدة الصدى" ؛ العلاقات المكانية بين الأصداء المختلفة "تبني" على الشاشة صورة مقطع العضو قيد الفحص كما يقدم صورًا ثنائية الأبعاد.

أدى إدخال التدرج الرمادي (ظلال مختلفة من اللون الرمادي لتمثيل أصداء ذات سعة مختلفة) إلى تحسين جودة صورة الموجات فوق الصوتية. وهكذا يتم تمثيل جميع الهياكل الجسدية بدرجات تتراوح من الأسود إلى الأبيض. تشير النقاط البيضاء إلى وجود "صورة تسمى". مفرط الصدى (على سبيل المثال عملية حسابية) ، بينما النقاط السوداء "للصورة" ناقص الصدى (على سبيل المثال السوائل).

وفقًا لتقنية المسح ، يمكن أن تكون الموجات فوق الصوتية B-Mode ثابتة (أو يدوية) أو ديناميكية (في الوقت الفعلي). مع الموجات فوق الصوتية في الوقت الحقيقي ، يتم إعادة بناء الصورة باستمرار (على الأقل 16 عملية مسح كاملة في الثانية) في حالة ديناميكية ، مما يوفر تمثيل مستمر في الوقت الحقيقي.

متابعة: تطبيقات "الموجات فوق الصوتية"