Har du någonsin fått ultraljud och undrat hur de fungerar?
I denna artikel går vi igenom hur ultraljud fungerar i detalj.
Många personer associerar ultraljud med graviditet, eftersom många läkare använder ultraljud för att undersöka barnen hos gravida kvinnor. Läkare använder också ultraljud för att diagnostisera orsaken till patientens smärta, svullnad eller andra symtom.
Ultraljud kan hjälpa läkare att hitta infektionskällan, ge värdefull information vid diagnos av hjärtsjukdomar och till och med bedöma skador efter hjärtinfarkt.Ultraljud är säkert, icke-invasiv och använder inte farlig strålning som gammaldags röntgen. Ultraljudsproceduren kräver liten eller ingen förberedelse och kan göras nästan när som helst.
Hur ultraljud fungerar
Ultraljud fungerar genom att studsa ljudvågor från ett objekt och lyssna för att ljudvågorna ska återvända. Att mäta dessa studsande ljudvågor kan hjälpa till att skapa en bild av hur objektet ser ut, eftersom ljudvågor som studsar på närliggande aspekter av objektet återkommer snabbare än de ljudvågor som studsar på objektets avlägsna funktioner.
Olika återvändande ljudvågor kan också ha olika stigningar och riktningar, beroende på om ljudvågen studsade av kurvan för ett inre organ, densiteten hos vätska eller tjock vävnad. Ultraljudsavbildning använder samma ekolodsprinciper som används av fladdermöss, fartyg och fiskare.
Ultraljud inom läkarindustrin fokuserar på att upptäcka förändringar i utseende, storlek, form eller kontur hos patientens organ, vävnader och kärl, eller används för att upptäcka tumörer eller andra onormala massor.
Under en medicinsk ultraljudundersökning använder ultraljudstekniken en handhållen givare för att både skicka ljudvågor in i kroppen och för att ta emot ekoljudsvågorna. När teknikern trycker givaren mot huden, skickar enheten små pulser av hörbara högfrekventa ljudvågor in i patientens kropp.
Dessa givare producerar ljudvågor vid frekvenser långt över tröskeln för mänsklig hörsel vid 20 KHz och högre; de flesta givare som används idag arbetar med mycket högre frekvenser inom megahertz (MHz). Dessa ljudvågor studsar av inre organ, vävnader och vätskor för att återvända till givaren, som registrerar små förändringar i det återvändande ljudets tonhöjd och riktning. En dator mäter och visar signaturvågorna för att skapa en realtidsbild på en bildskärm.
Teknikern kommer att fånga en eller flera bilder av rörliga bilder som stillbilder. Tekniker kan också spara korta videoslingor av bilderna. Doppler-ultraljud är en speciell tillämpning av ultraljudstekniken. Doppler mäter blodcellernas hastighet och riktning när de rör sig genom blodkärlen.
Diagnostiska ultraljud hjälper läkare att diagnostisera patienter genom att producera bilder av inre vätskor, vävnader och organ. Terapeutiska ultraljud använder kraften i ljudenergi för att interagera med kroppsvävnader på ett sätt som modifierar eller förstör vävnaden.
Ultraljudspecialister använder terapeutiska ultraljud för att flytta eller skjuta vävnad, värma vävnad, lösa upp blodproppar eller leverera läkemedel till specifika platser i patientens kropp.
Ultraljudspersonal kan också använda terapeutiska ultraljud med mycket högintensiva strålar för att förstöra sjuka eller onormala vävnader, såsom tumörer, utan behov av operation.
Ultraljudshistoria
Medan ultraljud är en avancerad medicinsk teknik idag, går dess rötter ända tillbaka till 1794, då fysiolog Lazzaro Spallanzani var den första personen som studerade ekolokalisering bland fladdermöss.
Denna ekolokalisering, som är användningen av ljudvågor för att lokalisera föremål, är grunden för ultraljudsfysik. År 1877 upptäckte bröderna Jacques och Pierre Currie piezoelektricitet, där de använde sonder för att avge och ta emot ljudvågor. År 1915 inspirerade Titanic-sjunkningen fysikern Paul Langevin att uppfinna en enhet som kunde upptäcka föremål vid havets botten. Han uppfann så småningom hydrofonen, nu erkänd som världens givare.
Läkare började använda ultraljud, även känd som sonografi, som en form av sjukgymnastik under 1920-talet till 1940-talet. Neurolog Karl Dussik började använda ultraljud för medicinsk diagnos i hopp om att upptäcka hjärntumörer 1942.
Läkare började sedan använda ultraljud för en mängd olika användningsområden, till exempel för att upptäcka gallsten och brösttumörer.
Vad är ultraljud?
Mänskliga öron kan höra ljudvågor som vibrerar i intervallet från cirka 20 gånger per sekund (ett djupt brusande ljud) till cirka 14 000 gånger per sekund (ett högt visslande). barn kan i allmänhet höra högre ljud än sina föräldrar, eftersom vår förmåga att höra höga frekvenser blir sämre när vi blir äldre.
Om vi talar mer vetenskapligt kan vi säga att de ljud vi kan uppfatta har en frekvens som sträcker sig från 20–20 000 hertz (Hz). En hertz är ett mått på hur ofta något vibrerar och 1 Hz är lika med en vibration varje sekund.
Den mänskliga rösten avger ljud från några hundra hertz till några tusen hertz.
Vi behöver speciella detektorer för att veta när jordbävningar har hänt, för vi kan inte alltid höra eller känna dem.) Ultraljudvågor har högre frekvenser än normala ljudvågor, men de har också kortare våglängder. Med andra ord är avståndet mellan en ultraljudsvåg som reser genom luften och den som följer bakom den mycket kortare än i en normal ljudvåg. Detta har en viktig praktisk effekt: ultraljudsvågor reflekterar tillbaka från saker mycket bättre än vanliga ljudvågor, och det gör dem verkligen användbara.
Mycket starkare ultraljudsvågor har mycket olika användningsområden. Om du har en smärtsam njursten, kan avfyra kraftfulla ultraljudsvågor från utsidan av din kropp få stenen att vibrera och gå sönder. Starka ultraljudsvågor används ibland också för att förstöra cancertumörer och hjärnskador (skadade områden i hjärnan). På liknande sätt kan ultraljudsvågor användas för att rengöra smycken, klockor, falska tänder och ett stort antal maskindelar som kan vara för svåra (eller oåtkomliga) att rengöra på andra sätt.
Ekolod
En annan populär användning för ultraljud är i fartyg, både för navigering och för att lokalisera föremål under vattnet. Ljud rör sig snabbare genom vatten än genom luft, vilket är till stor hjälp eftersom ljus knappast går genom vatten alls. De flesta vet att valar kan använda lågfrekvent ljud för att kommunicera över hela haven.
Ubåtar använder ett liknande trick med en typ av navigering som kallas ekolod (ljudnavigering och räckvidd), vilket är lite som en undervattensekvivalent av radar.
Genom att bestämma hur lång tid det tar för ekona att komma tillbaka, kan en ubåts navigatör ta reda på om det finns andra fartyg, ubåtar eller andra hinder i närheten. Sonar används också av fartyg för att beräkna hur djupt havet är (eller rita en karta över havsbotten) genom att skjuta ljudstrålar rakt nedåt. Denna teknik är känd som ekolod.
