2012-02-10 07:05:08
الايكو غرافي

تفاعل يحدث في الجسم لاشخاص لديهم حساسية لبعض المواد وقد تكون إحدى المواد غير الضارة لشخص غير مصاب بالحساسية سببا لحدوث أعراض تتراوح ما بين أعراض شديدة وخفيفة اذا تعرض لها شخص مصاب بالحساسية والاصابة بالحساسية تحدث للشخص في أي وقت تعاريف فيزيائية : الموجة : تبدلات كمية لما يدعى متبدلات الموجة تنتشر في وسط ما : مثلا موجة الماء في البحر يكون المتبدل فيها هو ارتفاعها وهي تنقل طاقة من مكان لآخر وليس مادة يمكن للموجة أن تنقل معلومات كما هو الحال في موجات الراديو والتلفزيون الصوت: هو نمط خاص من الموجات تدعى المتبدلات فيه بالمتبدلات الصوتية acoustic variable المتبدلات الصوتية تتضمن الضغط والكثافة والحرارة وحركة الجزيء الصوت هو موجات انضغاطية ميكانيكية طولانية تكون فيها اهتزاز الجزيئات موازي لمسار الانتشار ضمن الوسط الناقل : تهتز الجزيئات إلى الأمام والخلف كلما عبرت موجة الصوت وعليه يخضع الضغط والكثافة والحرارة لدورات من الزيادة والنقصان خلال عبور الصوت الصوت على خلاف موجات الأشعة السينية يحتاج لوسط ناقل فلا يمكنه أن يعبر في الفراغ طول الموجة : وهو المسافة بين ذروتين أو قمتين من المتبدلات المتعاقبة زمن الموجة : هو الزمن المستغرق لإتمام دورة واحدة . التواتر : وهو عدد الموجات في واحدة الزمن سرعة الصوت : لاعلاقة له بالتواتر ويتعلق بالوسط الناقل خصائص الوسط الناقل : قابلية الانضغاط COMPRESSIBILITY:تتناسب سرعة الصوت عكسا مع قابلية الإنضغاط :فكلما زادت قابلية الانضغاط نقصت السرعة وكلما نقصت قابلية الانضغاط زادت السرعة والصوت يتحرك ببطء في الغازات وبسرعة في المواد الصلبة ( تتعلق بالمسافة بين الجزيئات حيث تزداد في الغازات وتنقص في المواد الصلبة ) كثافة الوسط DENSITY:المادة الكثيفة تميل جزيئاتها أن تكون كبيرة الكتلة وعليه تكون عطالتها كبيرة وتواجه صعوبة في التحرك والتوقف وبما أن انتشار الصوت يتتطلب تحريك الجزيئات إلى الأمام والخلف بشكل دوري فإننا لانتوقع من المادة الكثيفة أن تنقل الصوت بنفس سرعة المادة القليلة الكثافة ملاحظة : النحاس أكثف من الألمنيوم لكنه ناقل بطئ للصوت نسبة للألمنيوم بسبب قابليته للانضغاط الزئبق رغم كثافته العالية ( أكثر من الماء بـ13.9 مرات ) ينقل الصوت مثل الماء تقريبا بسبب قابلية الماء للإنضغاط ( 13.4 أكثر من الزئبق ) الشدة INTENSITY: أو علو الصوت في المجال المسموع يتمثل بمطال وسعة الاهتزاز وعليه كلما زادة السعة كلما كانت شدة الصوت أكبر وأكثر علوا في المجال المسموع ولاعلاقة له بطول الموجة أو التواتر أو سرعة الانتشار تكون حزم الانضغاط أكثر كثافة في الموجات عالية الشدة شدة الصوت النسبية RELATIVE SOUND INTENSITY: واحدتها هي الـ DECIBEL (dB) وهي واحدة نسبية تعرف على أنها عشر الـBEL . الـBEL هو مقارنة نسبية لقوة الصوت من حزمتين مختلفتين يعبر عنه لوغاريتميا نسبة للأساس 10 لنتذكر أن لوغاريتم 10 هو 1 ولوغاريتم 1000 هو 3 ولوغاريتم 1 هو صفر ولوغاريتم 0.001 هو -3 فإذا كان شدة الصوت المرسل هي 10(Watts/CM2. ) وشدة الصوت المنعكس هو 0.001 تكون الشدة النسبية هي LOG 0.001/10=-4BEL =-40 dB الامواج فوق الصوتية و ترددات الصوت : Infrasound - 0-20 Hz Audible sound - 20 Hz to 20,000 Hz Ultrasound - >20,000 Hz (or 20 KHz) Medical ultrasound - 2.5 MHz to 15 MHz المجسات الصوتية TRANSDUCER: أدوات تقوم بتحويل الإشارة الكهربائية إلى طاقة صوتية والعكس صحيح يعتبر الـ piezoelectric crystal أهم عنصر في المجس خصائص الـpiezoelectric crystals: يؤدي تعرض بعض المواد إلى حقل كهربائي إلى تبدل في أبعادها الفيزيائية والعكس صحيح وتدعى هذه الظاهرة بـpiezoelectric effect تتألف المواد ذات الخاصية السابقة من عدة ” ثنائية قطب dipole ” متوضعة في نموذج فراغي معين يؤدي الحقل الكهربائي إلى إعادة اصطفاف هذه المزدوجات وبالتالي تغير أبعاد crystal معلومات عن piezoelectric materials: هناك نوعين من التبدل الحجمي لهما إما قطريا أو في سماكتها منها طبيعي مثل الكوارتز وحاليا هي صنعية المنشأ مثل lead zirconate titanate المعروفة اختصارا بـpzt ولإنتاجها نقوم بتسخين البلورات حتى درجة عالية حوالي 328 درجة مئوية ونقوم بتطبيق مجال كهربائي حتى نحصل على الاصطفاف المطلوب وبعدها تبرد إلى درجة حرارة الغرفة تحت تأثر المجال الكهربائي القوي وتصبح بذلك pzt و إن تعرضها لدرجة حرارة عالية يفقدها خاصيتها هذه تواتر رنين بلورات المجس crystals: كل مجس مصمم ليكون حساس تجاه بعض التواترات إن سماكة البلورة الصوتية يحدد تواترها الطبيعي ويدعى تواتر الرنين resonant frequency. ويعرف تواتر الرنين على أنه الذي ينتج طول موجة يساوي ضعف ثخانة البلورة وعلى ذلك تصمم البلورة بحيث تكون ثخانتها نصف طول الموجة المرجوة منها والتواتر الناتج عنها يدعى التواتر الأساسي للبلورة مثال : بلورةpzt -4 ( سرعة الصوت فيه 4000 م / ثا) ثخانتها 0.001 م تنتج تواتر أساسي قدره 2MHz وثخانة بلورة مجس 10 ميغا هرتز هو 0.2 مم يمكن للبلورات أن تجبر على الاهتزاز بأي تواتر ولكن تكون شدة الصوت في هذه الحالة أقل من التواتر الأساسي لذلك تبديل التواتر بشكل كبير يلزم تبديل المجس لكي نحصل على كفائة عالية لكل مجس هناك عامل نوعية Q FACTOR وزمن تخامد صوتي RING DOWN TIME يعبر الأول عن نقاء الصوت والثاني عن زمن استمرار الصوت بعد التحريض مجسات ذات Q عالي تعطي مجال ضيق من التواترات وبالعكس مجسات ذات Q منخفض تعطي مجال واسع من الترددات تفيد مجسات ذات Q عالي في الدوبلر وفي المرسلات وتفيد مجسات ذات Q منخفض في لB mode والمستقبلات توضع مخمدات خلف البلورات تمتص كافة الموجات الصوتية من خلف البلورات وتجبر الصوت على إتجاه وحيد وعادة تصنع المخمدات من التنغستين والمطاط سلوك الأمواج فوق الصوتية مع المادة : تشبه تفاعلات الأمواج فوق الصوتية مع المادة تفاعلات الضوء مع المادة و تتضمن : الانعكاس الانكسار الامتصاص الانعكاس REFLECTION: في الأشعة السينية تعتمد الموجودات في الفيلم على الأشعة النافذة وتسيء الأشعة المنعكسة المبعثرة إلى جودة الصورة في الأمواج فوق الصوتية لاتساهم الموجات النافذة في الصورة وتشكل الموجوات المنعكسة معظم الصورة تعتمد نسبة الحزمة الصوتية المنعكسة عند التداخل بين نسيجين ( INETRFACE) على الممانعة الصوتية للنسيجين وعلى زاوية الورود ( كلما زادت زاوية الورود قل الأنعكاس ) الممانعة الصوتية ACOUSTIC IMPEDANCE: تعتبر خاصة من خصائص المادة هي جداء ضرب الكثافة DENSITY بسرعة انتشار الصوت في المادة وواحدتها RAYL تتحدد كمية الموجات الصوتية المنعكسة بالفارق بين الممانعة الصوتية لكل من النسيجين وكلما كان الفارق أكبر ازدادت نسبة الانعكاس عند الحافة بين النسيج والهواء ينعكس أكثر من 99.9 % من الموجات بسبب الفارق بين ممانعتهما وهذا يتغلب عليه باستخدام الحمام المائي أو الـ GEL R=[{Z2-Z1}/Z2+Z1}]2 *100 الانكسار REFRACTION: عندما يعبر الصوت من وسط إلى آخر فإن تواتره يبقى على حاله ويتغير فقط طول الموجة بسبب تغير سرعة انتشار الصوت في الوسط الجديد تغير طول الموجة يؤدي إلى انحراف مسار الموجة الأصلية الامتصاص: يحدث امتصاص الأمواج فوق الصوتية في السوائل نتيجة معاكسة قوى الاحتكاك بين الجزيئات لحركة الجزيئات تتحول الطاقة الممتصة من جراء ذلك إلى حرارة هناك ثلاث عوامل تحدد كمية الامتصاص : لزوجة الوسط الناقل زمن استرخاء المادة تواتر حزمة الصوت في اللزوجة : تتناقص حرية الجزيئات ويزداد الاحتكاك وهذا يؤدي إلى تناقص شدة الصوت وتحول الطاقة إلى حرارة أقل امتصاص يحدث في السوائل وأعلى امتصاص يحدث في العظم زمن الاسترخاء : هو الزمن الذي تحتاجه الجزيئات كي تعود إلى وضعها السابق بعد الانزياح وهو ثابت لكل مادة في حالة المواد ذات زمن الاسترخاء القصير تعود الجزيئات إلى موقعها الأصلي قبل أن تأتي الموجة التالية بينما في زمن الاسترخاء الطويل تبقى الجزيئات غير قادرة على العودة تماما قبل الموجة التالية بحيث تسر الجزيئات بعكس الموجة التالية وعليه نحتاج إلى مزيد من الطاقة لعكس مسار الجزيء وعليه مكزيد من الطاقة ينقلب إلى حرارة هناك علاقة خطية بين الامتصاص وتواتر الأمواج فوق الصوت مضاعفة التواتر تؤدي إلى مضاعفة الامتصاص وينقص الشدة بمقدار النصف في التواترات المنخفضة يكون هناك مزيد من الوقت للمواد ذات زمن الاسترخاء الطويل والتواترات العالية تسبب احتكاك أكبر في المواد اللزجة. Pulsed ultrasound: كل ماذكر سابقا يتعلق بالأمواج المستمرة continuous waves ولكن في التصوير الطبي يستخدم الأمواج النبضية تواتر تكررالنبضاتpulse repetition frequency يمثل عدد النبضات في ثانية واحدة و واحدته هي الـHz والـKHz كلما زاد التواتر انخفضت مدة النبضة ونقص طول النبضة الفراغي طرائق عرض الأمواج فوق الصوتية : A Mode : تظهر في الأصداء الصوتية كنتوءات تبرز من خط قاعدي باعتبار أن سرعة الصوت في الأنسجة الرخوة هو 1540 م/ ثا فالصوت يحتاج إلى 6.5 ميكرو ثانية لكي يقطع 1 سم وعلية فالصدى العائد بعد 13 ميكرو ثانية إنما يعود من مسافة 1 سم ( ذهابا وإيابا ) B Mode: تسجل فيه الأصداء العائدة حسب بعدها وتكون شدة نصوعها brightness متناسبة مع سعة الصدى amplitude M mode: ينزاح خط الـ B Mode أفقيا عبر الشاشة بسرعة مناسبة وبهذا يعطي معلومات عن سرعة الأصداء تجاه أو بيعيدا عن المجس القوة الفاصلة والتحديد Resolution: هي قدرة الحزمة الصوتية على التمييز بين جسمين منفصلين بعمقين مختلفين حيث يسمى axial resolution أو بين جسمين متجاورين ويسمى lateral resolution في الحالة الأولى axial resolution تتعلق القوة الفاصلة المحورية بطول النبضة الفراغي وكلما قصر طول النبضة الفراغي زادت القدرة على التمييز وهذا يحدث في حالة ازدياد تواتر المجس في الحالة الثانية lateral resolution تتحسن القدرة الفاصلة الجانبية عندما نضييق عرض الحزمة وهو ما يتم عن طريق التبئير focusing