Samenvatting & oefenvragen echo-fysica & anatomie
Inhoud
- Ultrageluid & beeldoptimalisatie
- Tranducers
- Signaalbewerking
- Weergave-modi
- Anatomie
- Oefenvragen
,Ultrageluid & beeldoptimalisatie
In de medische echografie wordt gebruik gemaakt van ultrageluid dat ver boven de
menselijke gehoorgrens (20 Hz tot 20 kHz) ligt.
De vleermuis zendt namelijk korte geluidspulsjes met een frequentie tussen de 25 en de 120
kHz uit. De geluidssnelheid in lucht is ongeveer 330 meter per seconde. Ook de dolfijn maakt
gebruik van ultrageluid (+ 200 kHz). De geluidssnelheid in water is, ongeveer 1480 meter per
seconde. Het geluid verplaatst zich immers met een grotere snelheid door water dan door
lucht. De geluidssnelheid in het menselijk lichaam bevindt zich zo rond de 1540 meter per
seconde, min of meer vergelijkbaar met dat van water. Omdat er in de medische echografie
op relatief korte afstanden metingen worden verricht, dienen de schakeltijden (tussen
zenden en ontvangen) zeer kort te zijn. Tegenwoordig is er een heel scala aan transducers
verkrijgbaar, die geluidspulsen produceren tussen de 1 en de 50 MHz.
Transversale golfbeweging
De trillingsrichting van de afzonderlijke watermoleculen staat loodrecht
(transversaal) op de voortplantingsrichting van de golf.
Longitudinale golfbeweging
De trillingsrichting van de luchtmoleculen, die het geluid overbrengen, heeft dezelfde
richting waarin de geluidsgolf zich voortbeweegt. Er vertoont zich een golfpatroon met
opeenvolgende verdichtingen en verdunningen. Geluidsgolven in gassen en vloeistoffen zijn
puur longitudinaal van karakter. In vaste stoffen zijn de geluidsgolven echter zowel
longitudinaal als transversaal.
Trillingsfrequentie = trilling per seconde.
Trillingstijd = de duur van 1 trilling
Voortplantingssnelheid = snelheid van de golf
Golflengte = lengte van de golf
Hieruit blijkt:
Hoe hoger de trillingsfrequentie, hoe korter de golflengte
Hoe hoger de voortplantingssnelheid, hoe langer de golflengte
De snelheid waarmee de longitudinale golf zich voortbeweegt is afhankelijk van het
materiaal waarin het zich bevindt. Niet elk materiaal laat zich even gemakkelijk
, samendrukken. Compressibiliteit (samendrukbaarheid) is medebepalend voor de
voortplantingssnelheid van het geluid:
Hoe minder samendrukbaarheid het materiaal is, hoe sneller het geluid. (lage
voortplantingssnelheid)
Hoe hoger de samendrukbaarheid, hoe langzamer het geluid. (hoge voortplantingssnelheid)
Ook de dichtheid is bepalend voor de voortplantingssnelheid van de geluidsgolf.
Hoe groter de dichtheid, hoe lager de geluidsnelheid.
Hoe lager de dichtheid, hoe hoger de geluidssnelheid.
In de echografie wordt de informatie verkregen uit de gereflecteerde geluidsgolven. Hoeveel
geluid er wordt teruggekaatst hangt af van de akoestische impedantie.
Akoestische impedantie = Hangt af van de dichtheid en de geluidsnelheid.
Akoestische impedantie = Geluidssnelheid x Dichtheid
Wanneer twee verschillende media met gelijke akoestische impedanties aan elkaar grenzen,
zal er op het grensvlak geen terugkaatsing plaatsvinden. Twee media met een groot verschil
in akoestische impedantie zullen op het grensvlak juist sterke echosignalen geven. We
spreken van reflectie wanneer er op een grensvlak tussen twee media meer dan 1% van het
signaal wordt weerkaatst. Dit geeft heldere echo's op het beeld. Verstrooiing (een
verstrooier) van het echosignaal treedt op bij een reflectie van minder dan 0,01%. Dit levert
nauwelijks echo's. We hebben in de echografie dus constant te maken met reflectie en
refractie. Om gladde grensvlakken goed af te beelden, moeten deze dus loodrecht getroffen
worden. Wanneer dat niet gebeurt, is er sprake van anisotrope. Het reflecterende grensvlak
wordt daarbij niet weergegeven en de achtergelegen structuren beelden zich echo-armer af.
Ruwe grensvlakken geven vaak minder heldere echo's. Ruwe grensvlakken zijn, ook wanneer
ze niet loodrecht getroffen worden, echter wel altijd zichtbaar.
De geluidsintensiteit wordt bepaald door de amplitude van de trillende moleculen. Een
grotere amplitude betekent dus een grotere geluidsintensiteit. De uitgezonden geluidsgolf
wordt, door het afstaan van energie (warmte) aan de omgeving, verzwakt. Hoogfrequente
geluidsgolven worden meer verzwakt dan laagfrequente geluidsgolven. Bij een
trillingsfrequentie van 1 MHz wordt in het lichaam per centimeter het uitgezonden
geluidssignaal met ongeveer 1 dB verzwakt. Er gaat in dit geval dus per centimeter 10% van
het signaal, door de overdracht van energie, verloren. Bij een trillingsfrequentie van 2 MHz is
dat ongeveer 20% en bij 3 MHz 30% etc. Een kleinere intensiteit kan dus dieper.
Timed gain compensation
Inhoud
- Ultrageluid & beeldoptimalisatie
- Tranducers
- Signaalbewerking
- Weergave-modi
- Anatomie
- Oefenvragen
,Ultrageluid & beeldoptimalisatie
In de medische echografie wordt gebruik gemaakt van ultrageluid dat ver boven de
menselijke gehoorgrens (20 Hz tot 20 kHz) ligt.
De vleermuis zendt namelijk korte geluidspulsjes met een frequentie tussen de 25 en de 120
kHz uit. De geluidssnelheid in lucht is ongeveer 330 meter per seconde. Ook de dolfijn maakt
gebruik van ultrageluid (+ 200 kHz). De geluidssnelheid in water is, ongeveer 1480 meter per
seconde. Het geluid verplaatst zich immers met een grotere snelheid door water dan door
lucht. De geluidssnelheid in het menselijk lichaam bevindt zich zo rond de 1540 meter per
seconde, min of meer vergelijkbaar met dat van water. Omdat er in de medische echografie
op relatief korte afstanden metingen worden verricht, dienen de schakeltijden (tussen
zenden en ontvangen) zeer kort te zijn. Tegenwoordig is er een heel scala aan transducers
verkrijgbaar, die geluidspulsen produceren tussen de 1 en de 50 MHz.
Transversale golfbeweging
De trillingsrichting van de afzonderlijke watermoleculen staat loodrecht
(transversaal) op de voortplantingsrichting van de golf.
Longitudinale golfbeweging
De trillingsrichting van de luchtmoleculen, die het geluid overbrengen, heeft dezelfde
richting waarin de geluidsgolf zich voortbeweegt. Er vertoont zich een golfpatroon met
opeenvolgende verdichtingen en verdunningen. Geluidsgolven in gassen en vloeistoffen zijn
puur longitudinaal van karakter. In vaste stoffen zijn de geluidsgolven echter zowel
longitudinaal als transversaal.
Trillingsfrequentie = trilling per seconde.
Trillingstijd = de duur van 1 trilling
Voortplantingssnelheid = snelheid van de golf
Golflengte = lengte van de golf
Hieruit blijkt:
Hoe hoger de trillingsfrequentie, hoe korter de golflengte
Hoe hoger de voortplantingssnelheid, hoe langer de golflengte
De snelheid waarmee de longitudinale golf zich voortbeweegt is afhankelijk van het
materiaal waarin het zich bevindt. Niet elk materiaal laat zich even gemakkelijk
, samendrukken. Compressibiliteit (samendrukbaarheid) is medebepalend voor de
voortplantingssnelheid van het geluid:
Hoe minder samendrukbaarheid het materiaal is, hoe sneller het geluid. (lage
voortplantingssnelheid)
Hoe hoger de samendrukbaarheid, hoe langzamer het geluid. (hoge voortplantingssnelheid)
Ook de dichtheid is bepalend voor de voortplantingssnelheid van de geluidsgolf.
Hoe groter de dichtheid, hoe lager de geluidsnelheid.
Hoe lager de dichtheid, hoe hoger de geluidssnelheid.
In de echografie wordt de informatie verkregen uit de gereflecteerde geluidsgolven. Hoeveel
geluid er wordt teruggekaatst hangt af van de akoestische impedantie.
Akoestische impedantie = Hangt af van de dichtheid en de geluidsnelheid.
Akoestische impedantie = Geluidssnelheid x Dichtheid
Wanneer twee verschillende media met gelijke akoestische impedanties aan elkaar grenzen,
zal er op het grensvlak geen terugkaatsing plaatsvinden. Twee media met een groot verschil
in akoestische impedantie zullen op het grensvlak juist sterke echosignalen geven. We
spreken van reflectie wanneer er op een grensvlak tussen twee media meer dan 1% van het
signaal wordt weerkaatst. Dit geeft heldere echo's op het beeld. Verstrooiing (een
verstrooier) van het echosignaal treedt op bij een reflectie van minder dan 0,01%. Dit levert
nauwelijks echo's. We hebben in de echografie dus constant te maken met reflectie en
refractie. Om gladde grensvlakken goed af te beelden, moeten deze dus loodrecht getroffen
worden. Wanneer dat niet gebeurt, is er sprake van anisotrope. Het reflecterende grensvlak
wordt daarbij niet weergegeven en de achtergelegen structuren beelden zich echo-armer af.
Ruwe grensvlakken geven vaak minder heldere echo's. Ruwe grensvlakken zijn, ook wanneer
ze niet loodrecht getroffen worden, echter wel altijd zichtbaar.
De geluidsintensiteit wordt bepaald door de amplitude van de trillende moleculen. Een
grotere amplitude betekent dus een grotere geluidsintensiteit. De uitgezonden geluidsgolf
wordt, door het afstaan van energie (warmte) aan de omgeving, verzwakt. Hoogfrequente
geluidsgolven worden meer verzwakt dan laagfrequente geluidsgolven. Bij een
trillingsfrequentie van 1 MHz wordt in het lichaam per centimeter het uitgezonden
geluidssignaal met ongeveer 1 dB verzwakt. Er gaat in dit geval dus per centimeter 10% van
het signaal, door de overdracht van energie, verloren. Bij een trillingsfrequentie van 2 MHz is
dat ongeveer 20% en bij 3 MHz 30% etc. Een kleinere intensiteit kan dus dieper.
Timed gain compensation
