Понятия и свойства ультразвука

Безболезненность и безопасность эхографии для организма человека дают возможность проводить исследование многократно и получать данные о патологическом процессе и динамике.
При помощи ультразвуковой эхолокации можно увидеть внутренние органы, которые не удается рассмотреть при рентгеновском исследовании или удается - только после введения в них специальных контрастах веществ. Например, можно увидеть поджелудочную железу и печень и определить не только их очертание и размеры, но и состояние ткани.
Специалист отличит, имеется ли у больного воспалительный процесс в этих органах, киста или абсцесс. Без введения контрастных веществ он может увидеть желчный пузырь, убедиться, есть в нем камни или нет, оценить изменения его стенок и функциональное состояние, проверить, имеются ли в желчных протоках камни, препятствующие оттоку желчи из печени.
Метод ультразвуковой эхолокации позволяет исследовать почки, мочевой пузырь, мочевыводящие пути. Ценную информацию он дает также травматологам. При помощи ультразвукового остеометра можно выявить не только переломы и трещины костей, но и минимальные изменения костных структур при функциональном нарушении плотности костной ткани - остеопорозе. Эхография помогает выявить внутреннее кровотечение и кровоизлияние при закрытых травмах груди и живота.
При этом при выпотевании жидкости в брюшную или плевральную полость ультразвук позволяет получить важные данные о количестве и локализации экссудата, а при закупорке крупных кровеносных сосудов - о местонахождении и величине тромбов и эмболов. [1, c 22]
Офтальмологам он может помочь точно определить рефракцию глаза и длину его оси, «увидеть» глазное дно, скрытое помутневшим хрусталиком или бельмом на роговице.
Хотя ультразвук в медицине используется для исследования многих внутренних органов, но только ультразвуковое исследование мозга и сердца выделены в отдельные дисциплины: эхоэнцефалографию и эхокардиографию.
Итак, ультразвук в медицине нашел очень широкое применение, также ультразвук сегодня широко применяется в промышленности, в научных исследованиях, и с каждым годом находит все новые формы применения.

3. Сканирование в ультразвуковой томографии

Термин «сканирование» широко используется в различных отраслях техники и имеет много значений. Это и обзор воздушного пространства радиолокационным лучом, и исследование распределения радиоактивных источников в некоторой среде, и получение копий документов, и перемещение ультразвукового преобразователя по поверхности объекта контроля (ОК), и многое другое.
Ультразвуковая промышленная томография, основанная на импульсном эхо-методе, отличается от традиционной ультразвуковой дефектоскопии двумя главными чертами: способом обзора пространства внутри ОК и способом представления результатов контроля. Если в традиционной аппаратуре используется исключительно механическое сканирование внутренней структуры ОК узконаправленным пучком ультразвука, то в томографической аппаратуре используются три вида сканирования: [7, c 104]
-механическое сканирование - перемещением по поверхности объекта ультразвукового преобразователя с широкой диаграммой направленности с вводом в аппаратуру данных о координатах текущего положения преобразователя;
-электронное сканирование - физически сформированным пучком ультразвука фазированной антенной решетки;
-виртуальное сканирование, осуществляемое вычислительным путем с использованием набора сигналов, полученных при зондировании ОК элементами ультразвуковой антенной решетки.
Конечно, возможны и применяются также различные сочетания этих способов обзора пространства.
Второе отличие томографической аппаратуры от традиционной - это предоставление оператору результатов контроля в виде изображений внутренней структуры материала контролируемого объекта. Чаще всего используются двумерные изображения плоских сечений ОК (томограммы), но уже есть разработки приборов с трехмерным (объемным) представлением внутреннего строения объекта. [11]
При механическом сканировании излучение и прием ультразвуковых сигналов выполняется периодически при разных положениях преобразователя на поверхности ОК. Вследствие широкой диаграммы направленности преобразователя облучение интересующей оператора области в ОК и прием сигналов из нее происходят под разными ракурсами.
Электронное сканирование пространства пучком ультразвука выполняется с помощью групповой коммутации элементов антенной решетки зондирующих сигналов и последующим одновременным приемом сигналов всей выделенной коммутатором группой активных элементов. Для этого в аппаратуре имеется несколько генераторов и столько же приемно-усилительных трактов.
Способ виртуального сканирования внутренней структуры ОК, который постепенно начинают применять зарубежные разработчики аппаратуры, включает в себя два практически независимых процесса: процесс зондирования объекта с приемом ультразвуковых сигналов и преобразованием их в цифровую форму и процесс реконструкции изображения из набора принятых сигналов. В зависимости от конкретного