Ultrassom

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Ultrassom

  1. 1. 30/07/2013 1 Paulo R. Fonseca – prfonseca@gmail.com Aplicações Ondas & Som Modo A Modo B Modo M Doppler Artefatos http://29.media.tumblr.com/tumblr_l9kpb75Zex1qzhehpo1_500.jpg
  2. 2. 30/07/2013 2
  3. 3. 30/07/2013 3  Guia de biópsias  Fisioterapia
  4. 4. 30/07/2013 4  Classificação:  Origem ▪ Mecânica: perturbação de um meio material ▪ Eletromagnética: cargas elétricas oscilantes (vácuo)
  5. 5. 30/07/2013 5  Classificação:  Direção de oscilação ▪ Transversal: direção de oscilação é perpendicular à direção de propagação ▪ Longitudinal: oscilação ocorre na mesma direção da propagação  Classificação:  Tipo de energia transmitida ▪ Sonora ▪ Térmica ▪ ...
  6. 6. 30/07/2013 6  Comprimento de onda (λ)  Amplitude (A)  Freqüência (Hz)  Intensidade (Watts/cm2)  Período (T)
  7. 7. 30/07/2013 7
  8. 8. 30/07/2013 8  Densidade (r)  Velocidade de propagação  v = λ · f  Impedância acústica  Z = r · v  Densidade x Compressibilidade
  9. 9. 30/07/2013 9
  10. 10. 30/07/2013 10  Energia transportada pela onda  classifica um som em forte ou fraco At E I  2 4 r P I   A intensidade do som pode ser expressa em função da amplitude do deslocamento horizontal dos elementos de volume de ar. )( 2 2  r A v I  e Zv r Impedância Acústica
  11. 11. 30/07/2013 11  Sensação auditiva não varia linearmente com a energia transportada  dB: decibel  I: intensidade  I0: limiar de audibilidade 10-12(W/m2)
  12. 12. 30/07/2013 12
  13. 13. 30/07/2013 13 Cristal PZT Material Amortecedor Camada de interposição Transdudor
  14. 14. 30/07/2013 14
  15. 15. 30/07/2013 15
  16. 16. 30/07/2013 16  O transdutor é projetado para ter resposta máxima a uma certa freqüência  Determinado pela espessura  Quando menor espessura  menor o comprimento de onda  maior a freqüência  Freqüência ressonante de um cristal de PZT-4 com 1mm de espessura  Sabe-se que a velocidade do som nesse material é 4000 m/s  Considerando que a oscilação é máxima quando a onda incidente é igual ao dobro da espessura do cristal  2 x 10-3 = 2.10-3  v=fl  f=4000 /2.10-3 =2.106=2 MHz
  17. 17. 30/07/2013 17  Combinação de vários sensores em  Linha  Matriz  Anel  Geometria depende da aplicação
  18. 18. 30/07/2013 18  Tipicamente n.º > 256 elementos  1 mm x 10 mm  Imagem retangular  Direcionamento (focalização) obtido  Eletronicamente  Com auxílio de lentes
  19. 19. 30/07/2013 19
  20. 20. 30/07/2013 20 Freqüência 2-10 MHz Velocidade de Propagação 1400 – 1700 m/s Freqüência de repetição do pulso 2-10 KHz Ciclos por pulso 1-3 Duração do pulso 0,5-3 ms Comprimento espacial do pulso 0,1-1 mm Intensidade espacial máxima 0,01-100 mW/cm2 Coeficiente de atenuação 1-5 dB/cm
  21. 21. 30/07/2013 21 Construtiva A = A1 + A2 Destrutiva A = A1 – A2
  22. 22. 30/07/2013 22
  23. 23. 30/07/2013 23
  24. 24. 30/07/2013 24  X’=r2/l  X’ = “profundidade” da zona de Fresnel  r = raio do transdutor  l = comprimento de onda
  25. 25. 30/07/2013 25      2 2 2 4 ZbZa ZaZb T ZbZa ZbZa R      Lembrar: Uso do gel
  26. 26. 30/07/2013 26
  27. 27. 30/07/2013 27  A agulha da biópsia
  28. 28. 30/07/2013 28  Quando o feixe de ultra-som muda de um meio para outro  a velocidade muda  mudança no comprimento de onda  frequência é a mesma  Ocorrência de artefatos
  29. 29. 30/07/2013 29  É o coef. de atenuação x eII   0 Approximate Attenuation Coefficient Values forVarious Materials Material Coefficient (dB/cm MHz) Water 0.002 Fat 0.66 Soft tissue (average) 0.9 Muscle (average) 2.0 Air 12.0 Bone 20.0 Lung 40.0 Pulse Amplitude Loss Produced by a Reflection Interface Amplitude Loss (dB) Ideal reflector 0.0 Tissue-air -0.01 Bone-soft tissue -3.8 Fat-Muscle -20.0 Tissue-water -26.0 Muscle-blood -30.0
  30. 30. 30/07/2013 30
  31. 31. 30/07/2013 31
  32. 32. 30/07/2013 32
  33. 33. 30/07/2013 33
  34. 34. 30/07/2013 34
  35. 35. 30/07/2013 35  Utilizado em ecoencefalografia  Associado com o modo B para exatidão de profundidade
  36. 36. 30/07/2013 36
  37. 37. 30/07/2013 37 Computador Amplitude Profundidade Ganho =+  Localização das estruturas de interesse  Imagem estática e de tempo real
  38. 38. 30/07/2013 38
  39. 39. 30/07/2013 39  Ecocardiografia
  40. 40. 30/07/2013 40
  41. 41. 30/07/2013 41  Mecânica  Cristal oscilatório e girante em meio aquoso  Eletrônico  rede de cristais com aplicação de pulsos controlados eletronicamente  Eletrônico e mecânico  Para a geração de imagens em 3D
  42. 42. 30/07/2013 42
  43. 43. 30/07/2013 43
  44. 44. 30/07/2013 44  Time gain compensator  Delay  Intensidade  Coarse gain  Reject  Near gain  Far gain  Enhancement
  45. 45. 30/07/2013 45
  46. 46. 30/07/2013 46
  47. 47. 30/07/2013 47 Frequência Profundidade da imagem Largura do feixe Resolução Lateral Comp. Espacial do pulso Resolução axial Ciclos por pulso Resolução axial Frequência Resolução axial
  48. 48. 30/07/2013 48           f ap vv v ff           f af vv v ff
  49. 49. 30/07/2013 49  Identificação de estruturas móveis  Caracterização do fluxo sanguíneo v fV f cos2 
  50. 50. 30/07/2013 50
  51. 51. 30/07/2013 51
  52. 52. 30/07/2013 52 Usando contraste de microbolhas
  53. 53. 30/07/2013 53
  54. 54. 30/07/2013 54
  55. 55. 30/07/2013 55
  56. 56. 30/07/2013 56
  57. 57. 30/07/2013 57
  58. 58. 30/07/2013 58
  59. 59. 30/07/2013 59  Feixe com energia >100 mW/cm2 produz efeitos  Térmicos: ▪ aumento da temperatura ▪ tratamento de patologias musculares, tendinosas ou ósteo-articulares  Não-térmicos: ▪ Micromassagem ▪ Aumento da permeabilidade da membrana celular
  60. 60. 30/07/2013 60  Efeito térmico - esse efeito tem permitido o seu uso para o tratamento de patologias musculares, tendinosas ou ósteo-articulares. 2ML DURANTE 10 S DURANTE 30 S Líquido T(0C) Gelatina 1 Água 2 Álcool 3,5 Glicerina 10 Parafina 10 Ácido esteárico 36 Cera 44 Líquido T(0C) Ágar 0 Albumina 2 Fígado 9 Cérebro 9,5 Gema de ovo 11 Gordura 25
  61. 61. 30/07/2013 61  Micromassagem  Oriundo das oscilações provocadas pelo feixe ultra- sônico  movimentação dos tecidos aumenta a circulação de fluidos intra e extracelulares  facilitando a retirada de catabólicos e a oferta de nutrientes.  Aumento da permeabilidade da membrana celular  Feixe é capaz de alterar os potenciais de membrana  aumento da condutância da membrana ao potássio
  62. 62. 30/07/2013 62  Vasoconstrição ou vasodilatação arteriolar  feixes pulsados  (4-10W/cm2)  costrição arteriolar ou vasodilatação ▪ abrir capilares em zonas de isquemia crônica.  Cavitação e efeitos pressóricos.
  63. 63. 30/07/2013 63  “Ultra-som: princípios físicos e formação de imagem” – Prof. Dr. Marcos Fontes IBB/Unesp  “Princípios Físicos e Formação de Imagem em Ultra-Som” – Profa. Dra. Diana R. Pina Miranda – FMB/Unesp  “Basic Physics of ultrasound imaging” – John E. Aldrich (Crit. Care Med 2007 Vol 35 n.º 5)

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