Доплерография в акушерстве - Медведев М.В.
ISBN 5-900770-05-2
Чтобы разобраться во всех этих показателях и цифрах всем врачам ультразвуковой диагностики необходимо иметь четкое представление об основных физических характеристиках ультразвуковой волны и о ее возможных повреждающих биоэффектах (прежде всего,
о кавитации и о локальном повышении температуры тканей), знать современные документы, регламентирующие использование ультразвуковой диагностической техники и, естественно, уметь использовать на практике тот комплекс мер, которые сводят к минимуму потенциальный риск, возникающий при использовании современного ультразвукового оборудования.
Физические характеристики ультразвуковой волны
Давление
Ультразвук проходит через ткани организма как волна давления, то есть в виде колебаний частиц среды, параллельных направлению распространения волны. Известно, что изменение давления, создаваемого пьезоэлементом, приводит частицы среды в движение. Последние, колеблясь вокруг точки покоя, передают механическую энергию давле-
ОГЛАВЛЕНИЕ
7
1
глава
импульса
Рис. 1. Изменение амплитуды удаления во времени в ультразвуковом импульсе.
ния на располагающие рядом новые частицы. Иными словами, давление (рис. 1) колеблется вокруг среднего значения, чередуясь фазами компрессии (сдавления) и декомпрессии (разряжения) окружающих тканей. Наиболее точно ультразвуковой импульс характеризуют пиковое положительное давление (Р+) и пиковое отрицательное давление (Р-), которые являются точками максимальной экскурсии от давления покоя (Ро). Единицей давление является Паскаль (Ра). Диапазон показателей давления в диагностическом поле составляет от 0,5 до 5 МРа (1 МРа = 106Ра = 10 atm) [4]. Этот параметр в большей мере связан с механическими, нетепловыми эффектами воздействия ультразвука (например, с кавитацией).
Частота
Частота ультразвуковой волны представляет собой количество циклов в секунду (Гц). Для медицинского ультразвука частоты находятся в диапазоне 1 -20 МГц, где 1 МГц равен
1 млн. циклов в секунду. При расчете частоты ультразвуковой волны удобнее учитывать количество пересечений акустическим давлением уровня Ро. Эту частоту не следует путать с частотой повторения импульсов (PRF), которая представляет собой число “очередей” импульсов за одну секунду. При Постоянно-Волновой Допплерографии (ПВД) ультразвуковые волны представляет собой непрерывную серию ультразвуковых импульсов;
при Импульсной Допплерографии (ИД) - короткую "очередь” ультразвуковых импульсов (обычно от 4 до 40 циклов).
Время
Необходимо различать “время экспозиции” и “время активного действия”. За “время экспозиции” обычно принимается общий отрезок времени, когда ультразвуковой луч проходит через данный объем ткани. Однако, для импульсного луча “время экспозиции” может быть использовано достаточно условно. Более правильно учитывать “время активного действия”,так как энергия из преобразователя, имеющая импульсный характер, воздействует на ткани только в течение определенной доли общего “времени экспозиции” (продолжительность импульса, деленная на интервал времени между импульсами).
Мощность
Общая акустическая мощность или выходная акустическая мощность (ВАМ) представляет энергию, которая испускается трансдьюсером в единицу времени (обычно это 1 секунда). Единицей мощности является
1 Ватт (Джоуль/Сек).
Интенсивность
Интенсивность представляет собой энергию, пересекающую единицу площади (обычно это 1 см2). Единицей интенсивности ультразвукового поля является 1 Вт/см2. Ультразвуковое поле может быть описано целым рядом различных вариантов интенсивности - Ispta, Isptp, Isata и др. (рис. 2).
Isptp - (spatial peak - temporal peak или «пиковая пространственная - пиковая во времени интенсивность») представляет собой максимальную локальную интенсивность в момент самой высокой амплитуды давления в акустическом поле. Імах (“максимальная ультразвуковая интенсивность”) определяется как средняя интенсивность за время половины наибольшего цикла ультразвукового импульса. Isppa — средняя интенсивность одного импульса (spatial peak -peak average или “пиковая пространственная - средняя за импульс”). Ispta (spatial
8
НАЧАЛО ГЛАВЫ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Современная оценка безопасности допплерографических исследований
SPPA
время
pulse
Рис. 2. Различные характеристики ультразвукового поля. Уровни интенсивности и временные показатели сделаны приблизительно и нарисованы без пропорции.
peak - temporal average или “пиковая пространственная - средняя во времени”) - средняя интенсивность за время tPRF. Эта величина наиболее часто используется для описания интенсивности ультразвука и, в частности, для оценки безопасности Допплеровских исследований. Isata (spatial average - temporal average или “средняя пространственная — средняя во времени”) используется для обозначения средней интенсивности всех импульсов в течение времени, необходимого для того, чтобы закончить одно полное сканирование (т.е. равное частоте кадра). Это самое низкое из вышеупомянутых значений интенсивности.
