Ultralyd, fysiske prinsipper



Like dokumenter
Ultralyd, fysiske prinsipper

Ekkokardiografiske teknikker

Ultralyd teknisk bakgrunn. Ultralyd egenskaper: Lydhastighet: Refleksjon (Ekko) Pulsbølge generering i pizo-elektriske krystaller

Diagnostisk Ultralyd. Basiskunnskap DIAGNOSTISK ULTRALYD

Dopplerundersøkelser. Ekkokurs UiO Oslo universitetssykehus, Ullevål 2. mars 2009

Ultralyd i medisin. Page 1. Medisin for ikkemedisinere. Ultrasonic M-Mode (Motion Mode) Ultralyd i medisin

Fysikk & ultralyd Side 1

Medisin for ikkemedisinere

Vurdering av aortainsuffisiens med ekkokardiografi. Johannes Soma Overlege dr. med. Klinikk for Hjertemedisin St Olavs Hospital

TTE Alle teknikker og normal undersøkelse. Hva har vi til rådighet. The fine art of Echo. üm-mode. üfargedoppler üvevsdoppler.

Aorta og mitralinsuffisiens

Bedømmelse av trykket i det lille kretsløp

Ultralydteknikker. 1.0 Hovedprinsipper. Sverre Holm, Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

EKSAMEN VÅREN 2006 SENSORTEORI. Klasse OM2 og KJK2

Ultralyd. Teori og Apparatlære. Tor Skatvedt Egge Bilde- og intervensjonsklinikken Oslo universitetssykehus, Rikshospitalet

EKSAMEN VÅREN 2007 SENSORTEORI. Klasse OM2

TTE: Integrert bruk av alle teknikker

TFE4115 Ultralyd avbildning. Forelesning

Eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Torsdag 3. juni 2010

INF 1040 høsten 2009: Oppgavesett 8 Introduksjon til lyd (kapittel 9 og 10)

Refleksjon. Refleksjoner, direktivitet, Dopplerskift, diffraksjon og refraksjon. Sverre Holm INF3460

Infrastrukturdagene 2014

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ELEKTRONIKK OG TELEKOMMUNIKASJON

Vurdering av systolisk venstre ventrikkelfunksjon

Hjertesvikt ved Myokardinfarkt og Kardiomyopatier. Stig Urheim, Hjertemedisinsk avdeling Rikshospitalet

Forelesning for FYS3180 hydroakkustikk 2012 Ti 25 sept. 14:15 15:00. Hva driver vi med på avdeling for hydroakkustikk ved UiO

Klinisk ultralydforsking i Trondheim - Milepælar. Terje Skjærpe

K I F D G E L H C J. Sett inn batterier Bevegelsesføleren (G) lyser

Noninvasiv måling av minuttvolum

Transøsofagus ekkokardiografi

Standardrapport mal TTE

UTSETT EKSAMEN VÅREN 2006 SENSORTEORI. Klasse OM2 og KJK2

Refraksjon. Heron of Alexandria (1. C): Snells lov (1621):

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

Vurdering av systolisk venstre ventrikkelfunksjon

Kan vi måle stillhet?

Medisinsk ultralydavbildning

Potetplantemaskin i GB-serien

Dynamisk fokus: justeringar basert på ekko?

10 LCD DIGITALT FISKERIEKKOLODD. DF612 Brukermanual

Gir ny ultralydmetode bedre avbilding av lungeveneblodstrøm hos nyfødte?

EKKOKARDIOGRAFI. Generelle prinsipper. Ultralydbølger. Transduseren. Mai Tone Lønnebakken, Ola Gjesdal og Gunnar Smith

Helsebygg Midt-Norge Fase II. Anbudsgrupper. Utvalg Ansvar: UR-Utstyrsrådgiver Prioritet: 1-Kjøpes Anbudsgruppe: 120B-Utstyr til dyrestall II

Paramagnetisme. Ferromagnetisme. Spole. Diamagnetisme. Spole for å lage B 0. Induksjon

bildediagnostikk Sverre Holm

Medisinsk ultralydavbildning

De vikagste punktene i dag:

Orienterende støymålinger.

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 2

part of Aker Deck Machinery - Erfaring med bruk av elektriske vinsjer på skip vinsjeron department 2009 Aker Solutions

Bård Myhre SINTEF IKT. Innføringskurs i RFID februar 2008

EFFEKTIV BRUK AV VIDEO I TRENING OG FORSKNING

FYS 2150.ØVELSE 15 POLARISASJON

Kombisensor Bruksanvisning

SEITRON TRÅDLØS ROMTERMOSTAT. Drift og vedlikehold

8. VIDEO UT 9. Betjeningsknapper 10. STRØM-indikator 11. PAL-indikator 12. Kanalvalgbryter 13. VIDEO INN. A. Meny B. Zoom C.

2 SKINNER I SPORVEKSLER...

Eskeland Electronics AS

Lysmåling i Ensjøveien

Fysikk 3FY AA6227. Elever og privatister. 26. mai Videregående kurs II Studieretning for allmenne, økonomiske og administrative fag

Kom igang: En enkel innføring i bruk av en håndholdt spektrum analysator.

AXAI I/O-W FRLSZH -D V -RE -1-NO GG S D

BS06 BRUKSANVISNING DIGITAL LYDNIVÅMÅLER TRT-BA-BS06-TC-001-NO

Per Kristoffersen Overlege, Radiologisk avdeling Helse Bergen HF, HUS

MAT 1001, Høsten 2009 Oblig 2, Løsningsforslag

Funk-universalsender Art. Nr.:

Undergrunnskartlegging Georadar (GPR) i anvendelse. Tobias Jokisch

Historikk Gustaf Fagerberg AB 1980 Fagerberg Norge AS 2001 Indutrade som eier

Lydproduksjon. t.no. ww ww.hin. Forelesning 9 Signalbehandling (processing) og effekter MMT205 - F9 1

Kontrastekkokardiografi. Mai Tone Lønnebakken Professor, overlege, PhD, FESC Hjerteavd. HUS og K2 UiB

Fysikkdag for Sørreisa sentralskole. Lys og elektronikk. Presentert av: Fysikk 1. Teknologi og forskningslære. Physics SL/HL (IB)

TEST & MÅLEINSTRUMENTER

D i e l e ktri ku m (i s o l a s j o n s s to ff) L a d n i n g i e t e l e ktri s k fe l t. E l e ktri s ke fe l tl i n j e r

Ultralydsensor. Introduksjon. Litt om ultralydsensorer. Arduino. Skrevet av: Martin Ertsås & Morten Minde Neergaard

Løsningsforslag til ukeoppgave 12

Prosjekt i digital signalbehandling og akustikk Inf3460 Shabnam Pirnia våren 2009 Prosjekt : Ultralyd dopplermåling av strømningshastighet

Oblig 11 - Uke 15 Oppg 1,3,6,7,9,10,12,13,15,16,17,19

Begrep. Protoner - eller Hvordan få et MR-signal? Kommunikasjon. Hoveddeler. Eksempel: Hydrogen. Hvordan få et signal?

Personlig verneutstyr Europeiske standarder

AERODYNAMIKK I ALPINT

Strømforsyningen har følgende nøkkeldata:

Strømmåling med Aquapro 400 khz i perioden

EKSAMEN I EMNE TDT4230 VISUALISERING LØRDAG 10. DESEMBER 2005 KL

LEKKASJESØKING PÅ VANNLEDNINGER MED TRYKK. Hvordan lokalisere lekkasjer

EKSAMEN. Les gjennom alle oppgavene før du begynner. Husk at det ikke er gitt at oppgavene står sortert etter økende vanskelighetsgrad.

Øvelsen går ut på å bestemme lydhastiheten i luft ved å undersøke stående bølger i et rør. Figur 2.1: Kundts rør med lydkilde og lydmåler.

Ukonvensjonell bruk av NDT

Løsningsforslag. e n. n=0. 3 n 2 2n 1. n=1

Hemodynamikk. Stein Samstad. Avdeling for hjertemedisin Institutt for sirkulasjon og bildediagnostikk

Nødlyssentralen har følgende nøkkeldata:

AST1010 En kosmisk reise

Cim 777LF (Low Flow) Ventilen er produsert i messing i henhold til standard EN CW602N-M. Nominelt trykk: PN25 Brukstemperatur: -10 to 120 C

Perikards blader: Viscerale blad Parietale blad

Ultralyd av GI traktus -Metodikk og normalfunn

RAPPORT. Sammendrag. Skien Kommune ved Ole Andreas Meen. Skien kulturskole AKU 01. Kravspesifikasjon for ny kulturskole.

Radarmåling ved Avaldsnes

MJK Automation A/S. MJK fremstiller instrumenter for:

BRUKERMANUAL Digispiller

Transkript:

Ultralyd, fysiske prinsipper Reidar Bjørnerheim Hjertemedisinsk avdeling Oslo niversitetssykehs, Ullevål R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 1

Ultralyd Definisjon: > 20.000 Hz I praksis: >1,5 MHz Egenskaper: retningsdirigeres i stråle følger lover om reflektering og refraksjon reflekteres av objekter med liten størrelse Konflikt: Resolsjon (oppløsning) Penetrasjon R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 2

Lydgenerering Piezoelektriske krystaller endrer dimensjon nder elektrisk stimlering Elektrisitet trykkbølge (1/1000 av tid) Trykkbølge elektrisitet (999/1000 av tid) R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 3

Problemer med ltralyd formidles dårlig gjennom gass/lft reflekteres fllstendig av tette sbstanser (bein, kalsim, metall m.m.) mltiple overganger gass/vev spesielt vanskelig, pga. stor akstisk mismatch R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 4

Energitap i like materialer (lyd 2 MHz) Materiale Energihalveringsdistanse (cm) Vann 380 Blod 15 Bløtvev (nntatt mskel) 5-1 Mskel 1-0,6 Bein 0,7-0,2 Lft 0,08 Lnge 0,05 R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 5

Lydbølge (trykkbølge) Max trykk Bølgelengde Amplityde Sykls Min. trykk R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 6

Ultralyd reflekteres og avbøyes b c a Medim 1 Medim 2 R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 7

Ulik reflektering fra like materialer Speclar echoes (speil-refleksjon) Scattered echoes (spredd fra små objekter med svak reflektivitet) R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 8

Ulike typer ltralyd-elementer Singel element Mltippel element (fasestyrt) Singel stort element R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 9

Retningsdirigering av ltralydstråle Mltippel element (fasestyrt) R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 10

Foksering av ltralydstråle akstisk linse krvatr av transdceroverflate elektronisk (phased array, fasestyrt) matrix-probe (fasestyrt i to plan) Nærfelt Fjernfelt R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 11

Utbredning av ltralyd R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 12

Freqency dependent properties of ltrasond Increased freqency: Improved x-y resoltion Redced penetration Solving a problem: Transmit at a given freqency, receive at twice this freqency (Octave imaging, Second harmonic imaging) R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 13

Ultralyd, fysiske egenskaper v = F λ ( 1540 m/s ) Penetrasjon: Oppløsning: Lateraloppløsning: Radialoppløsning (langs strålen): K λ K / λ Ca. 5 Ca. 3 λ λ v = hastighet F = frekvens λ = bølgelengde K= konstant R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 14

Image resoltion of ltrasond Vis ibility of objects (2-D res oltion): Appr. 3 wavelengths radially Appr. 5 wavelengths laterally Wavelength = Velocity Freqency 1540 m/s 7.5 MHz = 0.2 mm 7.5 MHz: Vis ible object: 0.6 mm radially, 1 mm laterally 2.5 MHz: Vis ible object: 1.8 mm radially, 3 mm laterally Higher freqencies increas e image res oltion R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 15

Problems in ltrasond imaging side lobes reverberations shadowing near field cltter R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 16

Mange mligheter for feiltolkning Virkelig Hdoverflate Ser t som R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 17

Eksempel på sidelober LV Ao LA Artefakt i aortaroten? R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 18

Sidelober og reverberasjon R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 19

Ekko-skygge R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 20

Aortaventil Eksempel på: Sidelober Skygger R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 21

Bildekontroll på maskinen Gain Power Reject 2 1 R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 22

Different presentations of ltrasond data A: amplitde mode B: brightness mode (mltiple B-mode 2 D) M: moving mode R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 23

Ekkokardiografi M-mode tidsoppløselighet lineær dimensjon 2-dimensjonal ekko (brightness, B-mode) tverrsnitt-form bevegelse areal R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 24

Parasternal langakse R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 25

M-mode R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 26

M-mode av mitralringen Alternativ: Vevsdoppler R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 27

Doppler-prinsippet (1842) Stasjonær lydkilde: Bølgelengde og frekvens høres konstant Lydkilde som beveger seg mot lytter: Bølgelengde oppfattes kortere og frekvens høyere enn det som sendes t Lydkilde som beveger seg fra lytter: Bølgelengde oppfattes lenger og frekvens lavere enn det som sendes t R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 28

Doppler-prinsippet Lydkilde i bevegelse Frekvens Frekvens R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 29

Doppler-skift: (f d ) = f r - f t Sender Mottar ) ) ) ) f t ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) f r ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ))))))))))))))))))))))))))) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Stasjonært objekt f t = f r Objektet beveger seg mot proben f t > f r Objektet beveger seg fra proben f t < f r R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 30

Doppler-prinsippet i ltralyd Stasjonær integrert lydkilde og sensor Lytter til reflektert lyd fra objekter i bevegelse filtersetting bestemmer om man lytter til langsom bevegelse (vevsdoppler) eller rask bevegelse (blodstrøm) R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 31

Tisse Doppler Imaging R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 32

Doppler Typer Plset (måler i et definert målepnkt, eventelt flere pnkter langs strålen) Kontinerlig (måler langs en stråle) Farge 2-D (visaliserer flow)( mltippel plset ) Farge-M-mode Hva måles? Hastighet Hva tledes? Trykk-gradienter Flow R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 33

Kontinerlig Doppler Sender Mottar ) ) ) ) f t ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) f r ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ))))))))))))))))))))))))))) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Stasjonært objekt f t = f r Objektet beveger seg mot proben f t > f r Objektet beveger seg fra proben f t < f r R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 34

Doppler-probe, ødelagt krystallgrppe R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 35

Sammenheng mellom Doppler-frekvens (Doppler-skift), hastighet og ltralydfrekvens Doppler freqency, FD (khz) 16 12 8 4 0 f d =2f 0 (v co s Q / c ) 5 MHz 2 MHz f 0 = 1 MHz 0 1 2 3 4 5 6 v co s Q (m/s ) Man måler lettere høye hastigheter med lav tsendt frekvens f 0 (dvs. 2 MHz) Hatle & Angelsen 1985 R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 36

Plset Doppler f t ) ) ) ) f t ) ) ) ) ) ) ) ) f r (((( f r (((( R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 37

Begrensning for plset Doppler Begrenset evne til å måle høye hastigheter Øvre grense: Nyqist limit Nyqist limit = PRF / 2» lyden må rekke inn til riktig dybde og t igjen før neste pls Nyqist grense avhengig av PRF (plse repetition freqency) Dybde til observasjonsområdet Ultralydfrekvens R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 38

Flow i LVOT, pas. med AI Plset Doppler Aliasing R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 39

Flow i LVOT, pas. med AI Plset Doppler, Aliasing Kontinerlig Doppler, ikke aliasing R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 40

Den modifiserte Bernolli-likningen Målt Doppler hastighet kan omregnes til trykk-gradient med likningen gradient = 4 (v 22 - v 12 ) Fortsetninger ikke viskøst energitap ikke treghets energitap ingen trykkgjenvinning ingen lokale trykkgradienter R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 41

Ekkokardiografi, hjelpemidler Kontrastmidler Mikroskopiske lftbobler i bæresbstans Sbstans som koker i kontakt med blod Fysiologisk saltvann som ristes Oppladning ønskes i blod eller i vev, krever like egenskaper R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 42

Ultralyd, oppsmmering Non-invasiv Informasjon om strktr og fnksjon Krever ikke kontrast/medikamenter Men kan sppleres (stress-ekko, kontrast etc.) Mobilt Rimelig (tstyrsavskrivning, probefornying) Utøveravhengig kvalitet R Bjørnerheim, Ekkokrs 2009 43