kako radi ultrazvuk pokazuje kako zakoni fizike objašnjavaju pojave koje svakodnevno posmatramo. Kada razumemo sile, energiju, kretanje i talase, ono što deluje neobično postaje jasno i predvidivo.
Slika organa nastala pomoću odjeka
Medicinski ultrazvuk koristi mehaničke talase frekvencija viših od granice ljudskog sluha. Sonda naizmenično šalje kratke impulse u telo i prima njihove odjeke sa granica različitih tkiva.
Fizičko objašnjenje
Piezoelektrični kristali u sondi menjaju oblik kada se dovede napon i stvaraju ultrazvučni talas. Povratni talas deformiše kristal i proizvodi električni signal. Vreme povratka pokazuje dubinu, a jačina odjeka pomaže u razlikovanju tkiva.
Dubina reflektora: d = v·t/2; talasna veza: v = λ·f.
Veličine i jedinice:
d – dubina (m), v – brzina zvuka u tkivu (m/s), t – ukupno vreme odlaska i povratka (s), λ – talasna dužina (m), f – frekvencija (Hz).
Kako pojava nastaje – korak po korak
- Električni impuls pobuđuje piezoelektrične elemente sonde.
- Ultrazvuk prolazi kroz gel i ulazi u telo.
- Na granicama tkiva deo talasa se reflektuje nazad.
- Računar iz vremena i jačine odjeka gradi sliku, mnogo puta u sekundi.
Primer iz prakse
Ako se odjek vrati za određeno vreme, uređaj uzima u obzir da je talas prešao put do organa i nazad. Zato se u formuli proizvod brzine i vremena deli sa dva.
Od čega zavisi rezultat?
Rezolucija zavisi od frekvencije, dubine, fokusiranja snopa i kvaliteta kontakta. Viša frekvencija daje više detalja, ali se jače prigušuje i ne prodire jednako duboko.
Najčešća zabluda
Zabluda: Ultrazvuk je isto što i rendgensko zračenje.
Tačno objašnjenje: Ultrazvuk je mehanički talas i za prostiranje mu je potrebna sredina. X-zraci su elektromagnetno jonizujuće zračenje.
Bezbedan ogled ili posmatranje
Bez medicinske opreme možete napraviti odjek pljeskom u praznoj prostoriji ili tunelu i uočiti kašnjenje zvuka. Medicinske sonde i preglede koristi isključivo stručno osoblje.
Povezivanje sa školskim gradivom
Ultrazvuk povezuje zvučne talase, frekvenciju, talasnu dužinu, odbijanje, vreme prostiranja i piezoelektrični efekat.
Pitanja za proveru znanja
- Zašto se vreme u formuli za dubinu deli sa dva?
- Čemu služi gel na koži?
- Da li ultrazvuk može da se prostire kroz vakuum?
Odgovori
1) Talas prelazi put do prepreke i nazad. 2) Uklanja sloj vazduha i poboljšava prenos talasa između sonde i kože. 3) Ne.
Česta pitanja
Šta je Dopler ultrazvuk?
On koristi promenu frekvencije odjeka sa pokretnih krvnih ćelija da proceni smer i brzinu protoka krvi.
Zašto se kost i vazduh teško snimaju kroz ultrazvuk?
Na velikoj promeni akustičnih osobina mnogo energije se reflektuje, pa talas slabije prodire do dubljih struktura.
Zaključak
Ultrazvučna dijagnostika pretvara vreme povratka zvučnog odjeka u sliku. Isti zakoni talasa koji objašnjavaju eho omogućavaju lekarima da posmatraju organe u realnom vremenu.
Za dalje učenje pogledajte formule iz fizike i rešene zadatke na sajtu Fizičarenje.