Принцип действия ультразвука. Принцип действия ультразвукового датчика: подробный обзор технологии и применения

Как работает ультразвуковой датчик. Какие физические явления лежат в основе его работы. Где применяются ультразвуковые датчики в промышленности и быту. Каковы преимущества и недостатки этой технологии.

Физические основы работы ультразвукового датчика

Ультразвуковой датчик работает на основе принципа эхолокации, используя звуковые волны высокой частоты. Вот ключевые аспекты его функционирования:

• Датчик излучает короткие ультразвуковые импульсы частотой 20-400 кГц.
• Звуковые волны отражаются от объектов и возвращаются к датчику.
• Измеряется время между отправкой и получением сигнала.
• На основе скорости звука в среде вычисляется расстояние до объекта.

Ультразвуковые волны хорошо распространяются в воздухе, жидкостях и твердых телах, что обеспечивает широкий спектр применений этой технологии.

Конструкция и принцип работы ультразвукового датчика

Типичный ультразвуковой датчик состоит из следующих основных компонентов:

• Пьезоэлектрический преобразователь для генерации и приема ультразвуковых волн
• Акустическая линза для фокусировки звукового луча
• Электронная схема для обработки сигналов
• Корпус для защиты от внешних воздействий

Принцип работы датчика заключается в следующем:

1. Преобразователь генерирует короткий ультразвуковой импульс
2. Импульс распространяется в окружающей среде
3. При встрече с объектом часть энергии отражается обратно
4. Отраженный сигнал принимается преобразователем
5. Электронная схема измеряет время прохождения сигнала
6. На основе времени вычисляется расстояние до объекта

Области применения ультразвуковых датчиков

Благодаря своим уникальным свойствам, ультразвуковые датчики нашли применение во многих сферах:

Промышленность

• Измерение уровня жидкостей и сыпучих материалов в резервуарах
• Контроль заполнения емкостей
• Обнаружение препятствий для роботов и автоматизированных систем
• Измерение толщины материалов

Автомобильная промышленность

• Системы помощи при парковке
• Обнаружение препятствий для автопилотов
• Измерение дистанции между автомобилями

Медицина

• Ультразвуковая диагностика (УЗИ)
• Измерение кровотока
• Литотрипсия (дробление камней)

Преимущества и недостатки ультразвуковых датчиков

Ультразвуковые датчики обладают рядом достоинств и ограничений:

Преимущества:

• Бесконтактное измерение
• Нечувствительность к цвету и прозрачности объекта
• Работа в запыленной и загрязненной среде
• Возможность измерения в широком диапазоне расстояний
• Низкая стоимость по сравнению с оптическими датчиками

Недостатки:

• Зависимость от температуры и влажности окружающей среды
• Ограниченная точность измерений
• Наличие «мертвой зоны» вблизи датчика
• Возможные ложные срабатывания от посторонних ультразвуковых источников

Перспективы развития ультразвуковых технологий

Несмотря на то, что ультразвуковые датчики используются уже несколько десятилетий, эта технология продолжает активно развиваться. Основные направления совершенствования включают:

• Повышение точности и разрешающей способности измерений
• Уменьшение размеров датчиков
• Расширение диапазона рабочих частот
• Интеграция с системами искусственного интеллекта для улучшения распознавания объектов
• Разработка новых материалов для пьезоэлектрических преобразователей

Эти инновации открывают новые возможности применения ультразвуковых датчиков в различных областях, от промышленной автоматизации до медицинской диагностики.

Сравнение ультразвуковых датчиков с другими технологиями измерения расстояния

Ультразвуковые датчики — не единственный способ измерения расстояния. Рассмотрим, как они соотносятся с другими популярными технологиями:

Оптические датчики

Оптические датчики используют световые лучи для измерения расстояния. По сравнению с ультразвуковыми, они обладают:

• Более высокой точностью измерений
• Большей скоростью работы
• Меньшей зависимостью от внешних условий

Однако оптические датчики значительно дороже и могут давать сбои при работе с прозрачными или сильно отражающими поверхностями.

Радарные датчики

Радарные датчики используют радиоволны для определения расстояния. Их преимущества:

• Работа на больших расстояниях
• Высокая проникающая способность (могут «видеть» сквозь некоторые материалы)
• Нечувствительность к погодным условиям

Недостатки радарных датчиков — высокая стоимость и сложность в настройке.

Выбор типа датчика зависит от конкретной задачи, условий эксплуатации и бюджета. Ультразвуковые датчики часто оказываются оптимальным решением благодаря своей универсальности и соотношению цена/качество.

Ультразвуковой метод измерения расхода

Диапазон частот от 20кГц до 1000 МГц.

         Для прохождения волны и её интерпретации необходимы приемник и передатчик, которые обладают пьезоэлектрическим эффектом. Таким эффектом обладают следующие материалы кварц, турмалин, тартрата калия, сульфата лития, титанат бария, цирконат титаната свинца. Помещая пьезоэлектрический кристалл в электрическое поле упругая деформация вызывает уменьшение или увеличение его длины в соответствии с величиной и направлением полярности поля.

Прикладывая напряжение, размеры пьезокерамических элементов изменяются. При механических воздействиях пьезокерамический элемент генерирует электрический ток.
Поэтому пьезокерамические элементы используются в качестве излучателей и приемников сигнала, т.е. как приемопередатчики.

1. Конструкция ультразвуковых расходомеров

         Преобразователь ультразвукового расходомера состоит из отрезка трубы, на котором установлены пьезоэлемента.
         Диаметр пьезоэлемента находится в пределах 5-20 милиметров, а его толщина выбирается в зависимости от частоты. В частотных и время-импульсных расходомерах для повешения точности измерений используют частоты 5-20 Мгц.. Обычно в жидкостях применяются частоты ( 50 кГц — 2 МГц. В газовых средах необходимо уменьшать частоты до сотен и десятков Кгц, это вызвано сложностью создания в газах интенсивных акустических колебаний, особенно высокой частоты.

Преобразователи сферического излучения

Данные конструкции применяются в трубах малого диаметра. В качестве преобразователей используются кольцевые пьезопреобразователи, которые создают сферическое излучение. В схеме А , каждый из двух пьезоэлементов по очереди излучает и принимает акустические колебани

Преобразователи с отражателями

Преобразователи с отражателями. Одна из лучших схем для защиты пьезопрезобрателей от условий агрессивной среды и механических примесей в жидкости. В данном случае волна подается от передатчиков-излучателей и, отражаясь от стенок отражателя, попадает на приемник Конструкция 2 А применяется в расходомерах фирмы Kamstrup диаметром до 40 мм.

Схемы с угловым вводом направленных акустических колебаний.

На рисунках А,В,С показаны однолучевые конструкции расходомеров. На рисунке А,D, E трубопровод снабжается особыми впадинами — карманами, в глубине которых находятся пьезоэлементы. Данные конструкции применяются для чистых и неагрессивных сред, так как возможно засорение данных полостей. Также вследствие свободных полостей возможно появление вихрей, влияющих на показание расходомера. Конструкция В лишена данных недостатков, за счет заполнения данных полостей металлом или органическим стеклом. В конструкции С , пьезоэлементы находятся снаружи трубопровода. Они передают акустические колебания через металлические стенки трубы и измеряемому веществу. Чувствительность сигнала гораздо хуже, из-за паразитных сигналов и помех, вызванных прохождением колебаний по стенке трубы. Для увеличения точности используется схемы с двумя, черемя, восьми парами преобразователей-излучателей рисунок D, E .

2.

Принцип действия ультразвуковых расходомеров

2.1. Принципы определения расхода основанные на зависимости от времени

         Метод основан на факте, что ультразвуковому сигналу, направленному против движения потока, для прохождения расстояния от излучателя до приемника требуется больше времени, чем сигналу, направленному по ходу движения потока.

Анимация для объяснения принципа определения расхода, основанного на зависимости от времени.
         Понимая, что определить время с помощью секундомеров невозможно для данного метода, так как временная разность находится в пределах нано или пикосекунд были реализованы следующие принципы интерпретации сигнала:
— Фазные
— Частотные
— Время импульсные

2.1.1. Фазный принцип определения расхода

         Фазовыми называют ультразвуковые расходомеры, основанные на зависимости фазовых сдвигов уз — колебаний, появляющихся на приемных пьезоэлементах. Данный принцип, также основан на разности времен прохождения этими колебаниями одного и того же расстояния по потоку движущейся жидкости или газа и против него. Частота и амплитуда импульсов совпадают в данных расходомерах. Но иногда в конструкциях применяются близкие частоты 6 МГц и 6.01 МГц. В фазовых расходомерах частота выбирается так, чтобы при максимальном расходе получить наибольшую разность фаз, которая может быть измерена фазометром

Сравнивания два сигнала, одинаковых по частоте и амплитуде получаем график, как на рисунке ниже. Из данного графика можно определить фазовый сдвиг одного сигнала относительно другого (Т), после чего определить время и соответственно поток.

2.1.2 Частотный принцип определения расхода

         Суть их работы в следующем: синтезатор частоты подбирает такое значение частоты ультразвукового сигнала, чтобы по направлению потока укладывалось целое число волн ультразвуковых колебаний. Затем направление излучения реверсируется, и подбирается значение частоты, которое обеспечивает целое число волн против потока. Величина расхода в этом случае пропорциональна разности частот сигналов по потоку и против него. Частотные расходомеры в сравнении с импульсными и фазовыми более устойчивы к загрязнению измеряемой среды, так как прекращают измерение только тогда, когда достигнут результат, а не когда закончилось время импульса.

2.1.3 Время — импульсный принцип определения расхода

         Для определения времени прохождения импульса по потоку, генератор подает импульс на пьезоэлемент П1, который посылает в жидкость затухающие колебания. В момент передачи звуковых колебаний включается зарядное устройство, которое начинает вырабатывать напряжение. В момент прихода сигнала на пьезоэлемент П2 зарядное устрйтсво отключается. Максимальное значение напряжение пропорционально времени прохождения ультразвуковой волны по потоку жидкости. Таким же образом за время прохода ультразвукового импульса против потока от П2 к П1 вырабатывается напряжение, пропорциональное времени. Разность напряжений измеряется устройством.

2.2 Ультразвуковые расходомеры с колебаниями, перпендикулярными движению.

         Данные расходомеры отличаются от ранее рассмотренных тем, что в них не используются акустические колебания, направленные по потоку и против него. В данных расходомерах звуковые колебания направлены перпендикулярно потоку. При этом происходит измерение степени отклонения луча, зависящего от скорости и химического состава измеряемого вещества, направленного перпендикулярно потоку. При этом лишь один пьезоэлемент (И) излучает акустические колебания. Регистрируются эти колебания одним или двумя пьезоэлементами (П1, П2).

         При скорости = 0 здесь выходной сигнал равен нулю, благодаря равенству акустической энергии, поступающей на пьезоэлементы П1 и П2, включенных навстречу друг другу. При движении жидкости правый приемный пьезоэлемент (П2) по сравнению с левым (П2) получает большее излучение . Рассматриваемые расходомеры просты по устройству. В данном методе точность измерения расхода ограничена малой чувствительностью самого метода.

2.3. Ультразвуковые расходомеры, основанные на эффекте Доплера

         Метод Допплера использует эффект изменения частоты звука, отражающегося от движущихся частиц.

Датчик расходомера излучает сигнал, направленный в поток жидкости. Этот сигнал отражается присутствующими в жидкости твёрдыми частицами или газовыми пузырьками. Частота отраженного сигнала отличается от исходной из-за движения жидкости (эффект Доплера). Контроллер расходомера измеряет сдвиг частоты и определяет значение скорости жидкости, которое используется для расчета расхода.

Отраженный от движущихся частиц УЗ сигнал, с помощью быстрого преобразования Фурье – БПФ (Fast Fourier Transform – FFT) трансформируется из временной области в частотную.

         Поскольку спектр отраженного сигнала достаточно широк, то находится усредненная частота. Далее вычисляется разница частоты исходного сигнала (сигнала передатчика) и полученной усредненной частоты отраженных сигналов. Эта разница частот в дальнейшем используется для определения скорости движения потока и, затем, для вычисления расхода.
         По сравнению с другими ультразвуковыми расходомерами допплеровские имеют наименьшую точность ввиду того, что выходной сигнал представляет целый спектр частот, возникающих вследствие сдвига исходной частоты не одной частицей — отражателем, а рядом частиц, имеющих различные скорости.

Поэтому относительная погрешность измерения расхода обычно не менее 2-3 %.
         Допплеровские ультразвуковые расходомеры находят все более широкое распространение. Они применяются главным образом для измерения расхода различных гидросмесей, в том числе пульп, суспензий и эмульсий, содержащих частицы, отличающиеся по плотности от окружающего вещества. Но и естественных неоднородностей (в том числе газовых пузырей), имеющихся в различных жидкостях, бывает достаточно для проявления эффекта Допплера. При их отсутствии рекомендуется вдувать в поток воздух или газ через трубку с отверстиями 0,25-0,5 мм на расстоянии перед преобразователем расхода. Расход вдуваемого газа составляет 0,005 0,1 % от расхода измеряемого вещества.

3. Применение

Ультразвуковой расходомер жидкости находит применение во многих отраслях промышленности, а также в научных исследованиях:
— Нефтедобыча и переработка
-Тепло и электрогенерация
-Водоочистка
-Коммунальное хозяйство
-Противопожарные системы
-Измерение скорости потоков подземных вод
         Экономичность и простота монтажа способствуют росту популярности ультразвуковых расходомеров. Они постепенно вытесняют механические счетчики за счет более высокой точности измерений и простоты обслуживания.
         Расходомеры с накладными датчиками используются для экспресс анализа потока без остановки технологического процесса.
         В настоящее время начинает прослеживаться тенденция к переходу от механических индивидуальных теплосчетчиков к ультразвуковым.

4. Преимущества и недостатки ультразвуковых расходомеров

Преимущества:
+ высочайшая точность
+ отсутствие вращающихся частей
+ широкий диапазон рабочих температур
+ Низкие потери давления
+ возможность измерения как жидких, так и газообразных продуктов
+ наличие врезных и накладных моделей
+ стабильность показаний
+ высокая надежность
+ Низкое потребление электричества, в результате чего производятся модели питаемые от батареек, повышенной емкости.
Недостатки:
— Высокие требования к однородности среды (чувствительность к наличию пузырьков воздуха в воде)
— Зависимость измерения от температуры воды
— подверженность электромагнитным помехам
— Грамотная настройка расходомера для конкретной цели
Решение проблемы :
         Для устранения Зависимость измерения от температуры воды в тело расходомера погружается термосопротивление, после обработки сигналов микропроцессором происходит коррекция потока по температуре. Для снижения зависимости от однородности среды используется поправка по методу Доплера. Для защиты от электромагнитных помех достаточно сделать выравнивание потенциалов между трубопроводами и расходомером. Данные принципы используется в расходомерах компании KAMSTRUP серии ULTRAFLOW® 54 (H), что делает данные расходомеры лидерами среди всех типов расходомеров для измерения тепла и холода.

5. Какого производителя выбрать

         Из выше изложенного становится понятно, что ультразвуковые расходомеры достаточно сложное изделие, требующее высокоточных расчетов и грамотного производственного процесса. Основная сложность изготовления данных расходомеров — это правильная интерпретация сигнала и точное расстояние между пьезоэлементами.
         Наша компания не рекомендует сомнительные ультразвуковые расходомеры Китайского производства. При выборе лучше остановиться на зарубежных расходомерах фирм:
kamstup (только для жидкостей)
krone (газ и жидкость)
panametrics(газ и жидкость)
endress+hauser
siemens
или на отечественных расходомерах научно-произведственных предприятий.

Механизм лечебного действия ультразвука и ультразвуковой терапии в косметологии

Механизм действия ультразвука обусловлен тремя факторами: механическим, термическим и физико-химическим.

Механический фактор

Механический фактор связан с фазами сжатия и разрежения вещества при прохождении ультразвуковых колебаний с переменным акустическим давлением. Последнее составляет в мышечной ткани 2 атм при частоте 1 МГц и интенсивности мощности 1 Вт\см².

Это приводит к своеобразному микромассажу клеток и тканей.

Вследствие этого изменяется функциональное состояние клеток: повышается проницаемость клеточных мембран, усиливаются процессы диффузии и осмоса, изменяется кислотно-щелочное равновесие, пространственное взаимоотношение субмикроскопических структур в клетке.

Товары, которые упоминаются в статье

Заочное обучение «Ультразвук в косметологии» с сертификатом

6 500 

УЗ чистка и фонофорез

2 500 
1 500 

Противовоспалительный аппаратный гель для жирной кожи с цинком SEBO ULTRA

от 848  В наличии

Аппаратный гель от морщин с эффектом заполнения FILLER EFFECT

от 1 600  В наличии

Гель биоревитализант увлажняющий с низкомолекулярной ГК HYAL ULTRA

от 1 128  В наличии

Лифтинг-гель аппаратный с эластином (микротоки, фонофорез, ионофорез, RF-лифтинг) LIFTING ULTRA

от 1 128  В наличии

Контактный токопроводящий гель для миостимуляции, микротоков, ультразвука CONTACT ULTRA

от 408  В наличии

Липолитический аппаратный гель c L-карнитином и кофеином LIPO SLIM

1 816  В наличии

REVITAL BIO, гель-концентрат 2,5 % ГК для неинвазивной биоревитализации

2 480  В наличии

Так, активация мембранных энзимов и деполимеризация гиалуроновой кислоты способствует уменьшению и рассасыванию отёков.

При большой интенсивности ультразвука (больше 1 Вт\см²) за счёт эффекта кавитации проявляется его разрушительное действие, которое может вызывать разрывы молекул, простейших одноклеточных и микроорганизмов, а также некоторых тканей (например, ультразвуковая липосакция).

Термический фактор

При увеличении интенсивности ультразвука на границе неоднородных биологических сред образуются сильно затухающие сдвиговые (поперечные) волны и выделяется значительное количество тепла. Из-за значительного поглощения энергии ультразвуковых колебаний в тканях происходит повышение температуры.

При этом может повышаться температура кожи, мышц и других тканей живого организма на 1-3 С°. Наибольшее количество тепла выделяется не в толще однородных тканей, а на границе раздела тканей с различными акустическими свойствами – богатых коллагеном поверхностных слоях кожи, связках, рубцах и так далее. Повышение температуры тканей на 1 С° уже хорошо ощущается пациентом. Наибольшее количество тепла ощущается на суставах и рубцах.

Слабое прогревание соединительной ткани повышает её эластичность. Повышение температуры в тканях способствует расширению кровеносных и лимфатических сосудов, что приводит к увеличению объёмного кровотока в тканях, повышению степени их оксигенации и интенсивности метаболизма. В результате проявляется противовоспалительное и рассасывающее действие ультразвука.

Физико-химический фактор

Ультразвуковые колебания вызывают сложные физико-химические реакции в тканях. Они ускоряют перемещение биологических молекул в клетках, что увеличивает вероятность их участия в метаболических процессах. Этому же способствует разрыв слабых межмолекулярных связей, переход ионов и биологически активных соединений в свободное состояние.

В последующем активируются механизмы неспецифической иммунологической резистентности организма за счёт повышения связывания биологически активных веществ (кининов, гистамина) белками крови и расщепления их ферментами.

Ультразвуковые волны ускоряют синтез коллагена фибробластами и образование грануляционной ткани в пролиферативную и репаративную фазу воспаления. Образующиеся под воздействием ультразвука коллагеновые и эластиновые волокна формирующихся рубцов обладают повышенной прочностью и эластичностью. Под влиянием ультразвука происходит повышение ферментной активности клеток, что активизирует регенерацию поврежденных тканей.

Ультразвук повышает физиологическую лабильность нервных центров и периферических нервных проводников, устраняет спазм гладкомышечных элементов кожи и сосудов.

Ультразвук активизирует ретикулярную формацию, гипоталамо-гипофизарную систему и высшие центры парасимпатической нервной системы. Происходящее при этом восстановление метаболизма катехоламинов усиливает адаптационно-трофические процессы в организме.

Оцените материал:

Средний рейтинг: 4.6 / 5

Наталия Баховец

Автор статьи: кандидат медицинских наук, физиотерапевт, косметолог, аспирант кафедры физиотерапии СПбГМА им. И.М. Мечникова, автор многочисленных книг и методических пособий по аппаратной косметологии, руководитель и методолог учебного центра АЮНА.

КАК РАБОТАЕТ УЛЬТРАЗВУК? — Mayfair Diagnostics

Home КАК РАБОТАЕТ УЛЬТРАЗВУК?

Ультразвуковая визуализация использует высокочастотные звуковые волны для создания изображения внутренней части вашего тела. Это очень хороший осмотр мягких тканей тела, и часто это первый шаг в определении причины ваших симптомов.

Ультразвуковая визуализация, также известная как сонография, использует небольшой преобразователь (зонд) как для передачи звуковых волн в тело, так и для записи волн, которые отражаются обратно. Звуковые волны проникают в исследуемую область до тех пор, пока не достигнут границы между тканями, например, между жидкостью и мягкими тканями или между мягкими тканями и костью. На этих границах одни звуковые волны отражаются обратно к зонду, а другие проходят дальше, пока не достигнут другой границы и не отражаются обратно. Поскольку скорость, направление и расстояние прохождения звуковых волн различаются в зависимости от границы, с которой они сталкиваются, компьютер может интерпретировать эту информацию как двумерное изображение на экране.

Форма и интенсивность эха зависят от того, как область поглощает звуковые волны. Например, большинство волн проходят через кисту, заполненную жидкостью, и посылают обратно очень мало или слабые эхо-сигналы, которые выглядят черными на экране дисплея. С другой стороны, волны будут отражаться от солидной опухоли, создавая узор эха, который компьютер будет интерпретировать как более светлое изображение. Воздух и кости также отражают звуковые волны.

Ультразвук существует уже более шестидесяти лет и считается безопасным, поскольку не имеет известных рисков и не использует радиацию. Это одно из наиболее часто назначаемых визуализирующих исследований, поскольку оно универсально, портативно, относительно недорого, неинвазивно и может предоставить информацию о проблемной области в режиме реального времени.

ЧТО МОЖЕТ ОБНАРУЖИТЬ УЛЬТРАЗВУК?

Ультразвук имеет множество применений, несмотря на то, что чаще всего он ассоциируется с беременностью. Его можно заказать для исследования боли, отека или других симптомов.

Например, УЗИ может помочь определить состав новообразования, отличив кисту от опухоли. Киста представляет собой мешок, заполненный жидкостью, которая в большинстве случаев является доброкачественной. Опухоль представляет собой участок сложной ткани, который может быть как доброкачественным, так и злокачественным. Ультразвук обычно помогает дифференцировать доброкачественные и злокачественные опухоли на основе формы, расположения и ряда других сонографических характеристик. И кисты, и опухоли могут быть обнаружены в коже, тканях, органах и костях.

Ультразвук является стандартной частью дородовой помощи, предоставляя изображения плода или информацию о жизнеспособности и росте эмбриона.

УЗИ брюшной полости может помочь проверить наличие камней в почках, желчных камней, заболевания печени и причину болей в животе. Делается несколько неподвижных изображений, чтобы представить расположение, текстуру и кровоток каждого органа.

Ультразвук также очень хорошо подходит для исследования хрящей, мышц, сухожилий и связок, чтобы оценить суставы на наличие жидкости или воспаления. Эти исследования, называемые УЗИ опорно-двигательного аппарата (MSK), часто назначают при проблемах с суставами, таких как симптомы в лодыжке, локте, колене, плече или запястье. Для этих исследований динамический характер ультразвука является преимуществом для точной диагностики, поскольку мы можем оценить исследуемую область во время ее движения и наблюдать, как пациент выполняет действие, вызывающее симптомы. УЗИ МСК может быть запрошено отдельно или в сочетании с рентгеном, чтобы исключить перелом.

КАК СДЕЛАТЬ УЛЬТРАЗВУК?

Ультразвуковая визуализация покрывается планами медицинского страхования Альберты и Саскачевана. Это помогает практикующим врачам ставить диагноз и информировать решения о лечении. После того, как ваш врач определил необходимость УЗИ, кабинет вашего врача может записать вас на прием или предоставить вам номер телефона, по которому можно записаться на прием.

Некоторые ультразвуковые исследования требуют предварительной подготовки. Вам будут предоставлены инструкции по подготовке перед экзаменом, или вы можете посетить наш веб-сайт для получения дополнительной информации о вашем конкретном экзамене.

Например, для УЗИ брюшной полости вас попросят воздержаться от пищи и ничего не есть и не пить (кроме воды) в течение шести часов до исследования. На некоторые акушерские УЗИ необходимо приходить с полным мочевым пузырем.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ПОСЛЕ ЭКЗАМЕНА?

Ваши снимки будут рассмотрены специалистом-радиологом, который составит отчет, который будет отправлен вашему врачу в течение 24 часов, а в случае срочных запросов – раньше. Mayfair Diagnostics принадлежит и управляется более чем 50 рентгенологами, прошедшими стажировку во многих ключевых областях, таких как нейрорадиология, исследование тела, сердца, опорно-двигательного аппарата и т. д. Это позволяет квалифицированному рентгенологу провести экспертную оценку ваших изображений.

Ваши изображения будут загружены в провинциальную систему архивирования и передачи изображений (PACS) — эта технология обеспечивает электронное хранение и удобный доступ к вашим медицинским изображениям из различных источников, таких как ваш врач, специалисты, больницы и поликлиники.

Ваш врач рассмотрит ваши изображения и отчет радиолога и обсудит с вами следующие шаги, такие как план лечения или необходимость дополнительных диагностических изображений или лабораторных анализов для обеспечения точного диагноза.

Mayfair Diagnostics имеет 12 отделений в Калгари, которые предоставляют услуги УЗИ, а также одно отделение в Кокрейне и одно в Реджайне. Для получения дополнительной информации посетите нашу страницу услуг или позвоните по бесплатному номеру 1-866-611-2665.

 

ССЫЛКИ

Американское онкологическое общество (2015 г.) «Ультразвук для лечения рака». www.cancer.org . По состоянию на 3 марта 2020 г.

Бразье, Ю. (2017 г.) «Как работает ультразвуковое сканирование?» www.medicalnewstoday.com . По состоянию на 3 марта 2020 г.

Freudenrich, C.C. (2001) «Как работает ультразвук». Физический университет Торонто . По состоянию на 3 марта 2020 г.

Льюис, Т. (2013) «5 увлекательных фактов об УЗИ плода». Живая наука . www.livescience.com. По состоянию на 3 марта 2020 г.

Персонал клиники Мэйо (2022 г.) «УЗИ брюшной полости». www.mayoclinic.org . По состоянию на 3 марта 2020 г.

О’Киф Осборн, К. (2018 г.) «В чем разница между кистами и опухолями?» www.healthline.com . По состоянию на 3 марта 2020 г.

Радиологическое общество Северной Америки (2020 г.) «Общее ультразвуковое исследование». www.radiologyinfo.org . По состоянию на 3 марта 2020 г.

USG — применение и принцип работы

• УЗИ
  • Как работает УЗИ?
  • Вреден ли ультразвук?
  • Почему для УЗИ используют гель?
• Аппаратная часть УЗИ
  • Доступные датчики УЗИ:
• Виды УЗИ
  • А-скан (Амплитудный)
  • М-скан (Движение)
  • B-скан (яркость)
  • 3D/4D сканирование
• Ультразвуковая допплерография
  • Что такое эффект Доплера?
  • Ультразвуковая допплерография
  • Для чего проводится ультразвуковая допплерография?
• Как вы готовитесь к УЗИ?
  • Для абдоминального исследования:
  • Для исследования мочевыводящих путей, предстательной железы или половых органов:
  • Для гинекологического (трансвагинального) или УЗИ предстательной железы (трансректального):

УЗИ

Как работает УЗИ?

Ультразвук — это неинвазивный метод визуализации мягких тканей в режиме реального времени. Он использует ультразвуковых волны, измеренных с использованием МГц, созданных в результате обратного пьезоэлектрического эффекта (электричества давления). Характерной особенностью ультразвукового исследования является невозможность визуализации костей и наполненных воздухом структур (например, легких) из-за распространения звуковых волн.

Ультразвук работает за счет отражения луча (звуковых волн высокого тона) на границе двух материалов (отдельные ткани имеют разную плотность). Отраженная волна регистрируется и анализируется по интенсивности (амплитуда) и времени восстановления (определение местоположения ткани). Это позволяет оценить размер, форму и строение органов.

Вреден ли ультразвук?

В настоящее время не обнаружено вредного воздействия ультразвуковых волн на организм человека, поэтому ультразвук считается безопасный тест даже для беременных. Возможность наблюдения за беременностью и раннее выявление аномалий плода перевешивают теоретические риски этого исследования.

Почему для УЗИ используется гель?

Когда зонд преобразователя (часть, которая посылает и принимает звуковые волны) прикладывается к коже пациента, между двумя соприкасающимися поверхностями все еще присутствуют небольшие пузырьки воздуха, которые могут привести к артефактам (искажениям) изображения. Наносимый гель предназначен для избавления от пузырьков и, таким образом, обеспечивает лучшую проводимость ультразвуковых волн и, как следствие, лучшее качество изображения.

Однако бывают (как правило, экстренные) случаи, когда используется иммерсионный тест, когда ультразвук проводится в водяной бане для устранения пузырьков воздуха. Другой вид исследования, при котором гель не используется, — это интраоперационное ультразвуковое исследование, при котором врач перемещает стерильный датчик непосредственно по поверхности органа. Этот тип теста используется для поиска камней в желчных протоках или почках, а также для оценки развития рака.

Аппаратная часть УЗИ

Доступные ультразвуковые преобразователи:

• линейный датчик — благодаря коллинеарно расположенным пьезоэлектрическим элементам позволяет врачам получать максимально точное, но относительно неглубокое прямоугольное изображение. Чаще всего применяется при исследовании поверхностных органов.
• секторный (фазированный) датчик — Точка луча расширяется при изменении применяемой частоты. Изображение имеет более низкое разрешение по сравнению с линейным датчиком. Одним из преимуществ, особенно используемых в кардиологии, является узкая зона излучения луча, что позволяет проводить ультразвуковое исследование сердца через межреберные промежутки.
• Конвексный (изогнутый) датчик — позволяет выполнять измерения с гораздо более широким полем зрения, чем у линейного датчика, и с лучшим разрешением, чем у секторного датчика. Сторона сканирования имеет форму веера. Изогнутые зонды являются наиболее часто используемым типом.
• матричный зонд — позволяет получать 3D изображение в режиме реального времени.

Виды УЗИ

А-скан (амплитуда)

Показывает зарегистрированный сигнал (эхо) при переходе между различными центрами на графике в зависимости от расстояния. Ткани в этом случае имеют разный акустический импеданс, т.е. звуковая волна распространяется к ним в разной степени. Этот вид УЗИ используется в офтальмологии и оптометрии.

М-скан (Движение)

Изображение записывает изменение положения амплитуды эхосигнала (записанного с одного направления) с течением времени. Текущая амплитуда преобразуется в яркость точек изображения. Следующие строки отображаются рядом друг с другом по вертикали. Этот тип УЗИ используется в кардиологии для визуализации движений сердца.

B-скан (яркость)

B-сканирование является наиболее распространенной формой УЗИ. Он представляет собой двухмерное (2D) поперечное сечение, где амплитуда записанного сигнала преобразуется в яркость данного пикселя.

3D/4D сканирование

Это составное компьютерное наложение многочисленных 2D-сканов (B-сканов), полученных для отдельных поперечных сечений. Метод получения 3D-изображения зависит от типа используемого зонда, некоторые из них требуют анализа серии поперечных сечений, другие позволяют вести запись в реальном времени. Например, 3D- и 4D-сканирование во время беременности показывает внешние части ребенка (то есть кожу), а не внутренние части. 3D- и 4D-сканирование во время беременности может показать, как ребенок улыбается или зевает. 3D-сканы — это неподвижные изображения, тогда как 4D-сканы — это движущиеся 3D-изображения.

Ультразвуковая допплерография

Что такое эффект Доплера?

Эффект Доплера состоит из разности частот между длиной волны или частотой, посылаемой источником, и той, которая регистрируется получателем, когда получатель или источник перемещаются относительно друг друга. В случае звуковых волн масштаб этого эффекта зависит от скорости реципиента и источника относительно среды, в которой распространяются волны.

Наглядным примером этого эффекта является мужчина, стоящий на тротуаре, когда проезжает машина скорой помощи. В зависимости от скорости машины скорой помощи и направления, в котором она движется, человек получает разную частоту звука.

Ультразвуковая допплерография

Классическое ультразвуковое исследование основано на измерении эха, согласно которому сканируемая часть тела не может изменить свое положение во время теста, поскольку любое движение может привести к появлению во время сканирования предметов, которых на самом деле нет. Напротив, ультразвуковая допплерография, использующая дисперсию звуковой волны на движущемся объекте (например, на движущихся клетках крови), позволяет получить информацию о скорости, с которой движется этот объект.

Ультразвуковая допплерография чаще всего используется в кардиологии, где исследуются кровеносные сосуды, а результаты обычно получают с помощью УЗИ М-сканирования или В-сканирования. Изображение часто отмечено быстро движущимися объектами, один красный, а другой синий. Статические элементы остаются в оттенках серого.

Наблюдая за артериями и венами с помощью этой методики, можно рассчитать максимальное значение скорости, объем крови, протекающей по сосуду в единицу времени, или распределение скорости клеток крови (в заданном направлении) в сердечном цикле ( от конца одного удара сердца до другого).

Какова цель ультразвуковой допплерографии?

• обнаружение атеросклеротического сужения сонных артерий, кровоснабжающих головной мозг,
• выявление сужения и закупорки артерий нижних конечностей,
• обследование нижних вен на наличие тромбоза или клапанной недостаточности,
• диагностика других периферических сосудов, таких как почечные и висцеральные артерии.

Как вы готовитесь к УЗИ?

В первую очередь следует следовать указаниям врача, но часто, в зависимости от вида обследования, можно начать подготовку, соблюдая приведенные ниже правила.

Для абдоминального исследования:

• вы должны есть легкоусвояемую пищу накануне,
• можно принять лекарство, которое удалит воздух из желудочно-кишечного тракта (текущий газ в кишечнике может помешать правильному выполнению теста — т.е. образуются артефакты),
• не жевать жвачку и не курить,
• на УЗИ следует приходить натощак , можно пить негазированную воду в небольших количествах.

Для исследования мочевыводящих путей, предстательной железы или репродуктивных органов:

• обследование следует начинать с полного мочевого пузыря — тогда вы сможете правильно его визуализировать — для этого выпейте большое количество воды (около 1 литра) минимум за час до исследования.