Ultrasound: Ultrasonic waves: Quelle est la raison physique pour éviter un espace d'air entre le transducteur et le patient? comment ca peut etre evite?

Jae Won Joh, dork médical endormi

Commençons par établir comment fonctionne un appareil à ultrasons, de cette manière, nous pouvons comprendre pourquoi le mécanisme peut tomber en panne, puis le réparer.

Votre sonde à ultrasons typique est structurée comme suit:

Crédit photo: Physique médicale - Ultrasons

PROJECTION

Tout d'abord, le cristal piézoélectrique convertit le courant électrique en ondes sonores qui sont projetées depuis le nez à des fréquences allant de 2 millions à 20 millions de hertz (Hz). Le son est une série d'ondes de pression qui nécessitent un milieu pour se propager. La densité et la rigidité d'un milieu donné déterminent le comportement de ces ondes pendant le processus de propagation.

Les vagues voyagent très rapidement à travers les solides, ce qui en fait un excellent support. On estime que les ondes acoustiques traversent les tissus humains à environ 1540 mètres / seconde. La principale raison pour laquelle l'onde cesse de se propager est due à l'absorption de l'énergie par le milieu; En gros, l'énergie sonore est convertie en énergie thermique et se dissipe.

Dans les liquides / gels, les ondes se déplacent assez bien car la densité / rigidité est suffisante pour permettre la propagation, mais pas assez pour avoir autant d'absorption qu'un solide. Vous aurez de la réfraction et de la dispersion, mais cela ne suffit pas pour être problématique.

Les ondes sonores ont tendance à se disperser et à se disperser immédiatement lorsqu'elles se propagent dans les gaz, car elles rebondissent de manière totalement imprévisible sur toutes les particules de gaz à relativement haute énergie.

ACCUEIL

Deuxièmement, la sonde à ultrasons change immédiatement de mode et écoute les réflexions des ondes propagées. Elle prend en compte toutes les données et effectue des calculs mathématiques sophistiqués pour les convertir en une image 2D numérique à l'écran. Sur la base de la densité / rigidité du support donné, le retour de la sonde diffère considérablement.

Un support solide fournit un motif de réflexion agréable et prévisible qui envoie directement un segment correct des ondes sonores à la sonde.

Un milieu liquide / gel n'a pas beaucoup de réflexion, mais en raison de son manque de résistance, il n'empêche pas les ondes de le traverser non plus. Ainsi, s'il existe un milieu liquide entre la sonde à ultrasons et un solide, elle permet à la fois la propagation et la réflexion à travers elle sans trop modifier les ondes. Gardez cela à l'esprit, c'est la clé!

Un média aérien diffuse tellement les ondes que l’échographe n’est pas en mesure de faire la part belle aux informations qu’il reçoit, c’est pourquoi l’écran affiche un gris brumeux lorsqu'il est présenté avec l’air, la sonde reçoit des signaux, oui , mais c'est fondamentalement des ordures ininterprétables.

Idéalement, si la surface de la peau était complètement lisse, nous pourrions placer la sonde directement sur un patient et l'utiliser comme tel, mais malheureusement, la peau n'est pas parfaitement lisse (bosses, cheveux, texture inégale, etc.). ne pas bien sceller contre la surface de la sonde. Cela se traduit par des tonnes de petites poches d'air qui font des ravages sur la capacité de la machine à interpréter les signaux qu'elle reçoit.

Ergo, on fait gicler du gel entre la sonde et le patient:

Ce que fait le gel, c'est de fournir un scellant simple entre la peau et la sonde, ce qui permet la propagation / réflexion des ondes (voir ci-dessus) tout en minimisant les effets de diffusion des poches d'air. Cela permet une image beaucoup plus claire.

Maintenant, rappelez-vous ce que vous avez lu ci-dessus concernant les liquides. Il y a en fait deux hacks (un peu absurdes mais utiles) que vous pouvez utiliser si nécessaire:

Technique d'immersion Il suffit de placer la partie du corps souhaitée à scanner dans un bain d'eau. Couvrez la sonde à ultrasons avec quelque chose (à condition que ce soit une pellicule étanche et étanche, ça marchera; j’ai déjà utilisé un gant en latex jetable auparavant) pour ne pas endommager l’eau et détruire un équipement de 10 000 $, Utilisez la sonde directement dans l'eau. Pour de meilleurs résultats, pulvérisez du gel sur le nez de la sonde avant de la couvrir.

Technique de la vessie Obtenez un gant en latex et créez un ballon d'eau de fortune. Ne laissez pas de bulles d'air à l'intérieur! Demandez à quelqu'un de presser / maintenir ce ballon d'eau doucement sur la surface à scanner, puis poussez doucement la sonde sur le côté opposé à la surface. Cela vous permet de créer une fenêtre acoustique "; cette méthode est particulièrement utile pour un balayage plus superficiel. NE PAS APPUYER DUREMENT POUR FAIRE FACE AU BALLON.

Si vous devez faire l'une des opérations ci-dessus, faites très attention: la noyade de votre sonde dans l'eau a tendance à nuire à la sonde et pourrait endommager des équipements très coûteux. Faites donc très attention!

Marissa Richards, travaille chez Dunkin "Donuts
Répondu le 26 janvier 2018

La raison la plus importante pour laquelle un technologue en échographie doit utiliser le gel de couplage est de réduire la quantité d'impédance entre le transducteur et la peau. Bien qu'il existe des poches d'air qui provoquent des perturbations lors du balayage, le son se propage dans l'air. En fait, il peut traverser n'importe quel gaz, liquide ou solide. Les ondes sonores ne peuvent que passer dans le vide. L'impédance est la différence de vitesse de propagation du son à une limite entre deux matériaux. L'impédance des transducteurs est d'environ 20 fois celle de la peau, par conséquent, la quasi-totalité du signal est atténuée par diffusion, réflexion ou absorption et l'image est perdue. Le gel agit comme une barrière qui réduit la différence d'impédance de sorte que l'onde puisse voyager sans perdre autant de puissance et d'amplitude.

Richard Tabassi, 12 ans en imagerie médicale, doctorat en physique médicale et moléculaire
Résolu le 31 décembre 2017 · L'auteur a 593 réponses et 922k réponses vues

La fréquence sonore utilisée en ultrasons ne se propage pas dans l'air. L'énergie se dissipe rapidement et l'énergie n'est donc pas transférée dans les tissus, pas plus que les ondes affaiblies ne reviennent des tissus reçus par les détecteurs électriques pizio.

La solution est simple, utiliser un milieu qui conduit l'énergie acoustique efficacement dans les tissus et permet aux ondes sonores acoustiques de retour d'atteindre les détecteurs. Ceci est accompli avec des gels à ultrasons sur mesure, avec des propriétés composées pour maximiser le transfert d'énergie avec une viscosité qui favorise l'adhésion à la sonde et à la région d'intérêt.

Alan Meyers, ME Electrical Engineering, Institut polytechnique de Rensselaer (1975)
Résolu le 28 janvier 2018 · L’auteur a 81 réponses et 11.8k réponses vues

L'imagerie par ultrasons est basée sur la réflexion des ultrasons sur le transducteur. Les ultrasons sont réfléchis quand ils touchent une limite. La limite se produit lorsqu'il y a un changement d'impédance du matériau traversé par les ultrasons. Cela peut être dû à un changement de température du matériau ou à un changement de matériau. Si l'ultrason frappe une bulle d'air, il reflète la plus grande partie de l'énergie ultrasonore et l'image montre peu ou plus de profondeur. Le gel empêche les bulles d'air entre le transducteur et le corps.

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