یکی از روش های پرکاربرد در کمک به تشخیص بیماری ها، در پزشکی، سونوگرافی فراصوتی است. سونوگرافی فراصوتی به نام های دیگری از قبیل اکو گرافی، صوت نگاری و پژواک نگاری نیز خوانده می شود. در سونوگرافی فراصوتی با بهره گیری از امواج ماوراء صوت به بررسی بافت های زیر جلدی، مانند عضلات، تاندون ها، مفاصل و اندام های داخلی بدن می پردازند. یکی دیگر از مصارف از سونوگرافی فراصوتی در دوران حاملگی است.
مدل های مختلف سونوگرافی فراصوتی
دستگاه های سونوگرافی فراصوتی دارای مدهای مختلفی است که در ذیل آمده است:
-مدل دامنه: این روش ساده ترین روش سونوگرافی فراصوتی است که مبدل فراصوت از جسم مورد نظر اسکن می شود و به اکوهای دریافتی بر اساس عمق رسم می شوند. از این روش برای از بین بردن تومور و سنگ در بدن استفاده می شود. با استفاده از امواج فراصوت محل تجمع این عوامل تخریب کننده بدست می آید.
-مدل روشنایی یا دوبعدی: در این روش دستگاه سونوگرافی فراصوتی، یک آرایه از امواج فراصوت یک قسمت از بدن که به صورت خطی اسکن شده است و بر روی صفحه دستگاه نقاطی روشن نمایش داده می شود که روشنایی این نقاط بستگی به اکوهای دریافتی دارند و یک تصویر دو بعدی از نقطه مورد نظر بدست می آید.
-مدل فاصله ثابت: در این روش اکوهایی که دریافت می شوند از سطحی که عمود بر سیگنال پرتو فراصوت ارسالی و در فاصله ثابت و مشخص از سیگنال فراصوت قرار گرفته است. در این حالت امواج فراصوت در عمق ناحیه مورد نظر به نمونه برداری می پردازد.
-مدل حرکتی: این مد برای قسمت های حرکتی بدن استفاده می شود. این روش با ارسال سریع پالس های فراصوتی و اسکن یک طرف از بافت مورد نظر اکوهای دریافتی را بر اساس زمان نشان می دهد. از این روش برای بررسی دریچه قلب و ماهیچه های بدن استفاده می شود.
مدل داپلر: از این روش برای اندازه گیری جریان خون و اندازه گیری سرعت استفاده می شود که دارای تصاویر متفاوتی نیز می باشد.
-مدل پالس معکوس: این روش برای تصویربرداری غیر خطی بسیار کاربرد دارد.
-مدل هارمونیک: در این روش با استفاده از روش فراصوت، فرکانس هایی با نفوذ بالا به داخل بدن ارسال می شوند.
سونوگرافی فراصوتی چیست؟
سونوگرافی فراصوتی، از امواج فراصوت یا اولتراسوند استفاده می کند. امواج فراصوت آرای فرکانسی بالاتر از ۲۰٫۰۰۰ هرتز است. امواج فراصوت مانند امواج صوتی در برخورد با یک چیز سخت بازتابش پیدا می کنند. در سونوگرافی فراصوتی، امواج فراصوت در نقطه ای از بدن که می خواهد از آنجا عکس برداری کند، تابانده می شود. این دستگاه در یک زمان کوتاه به اندازه ۲۰۰ ضربه موجی را به آن قسمت وارد می کند. این موج ها در آن قسمت از بدن نفوذ می کنند و در این مسیر به محیط هایی برخورد می کنند که چگالی های متفاوتی نیز دارند و قسمتی از موج ها با چگالی نسبی محیط بازتابش پیدا می کند. این امواج به یک دستگاه گیرنده می رسد و این دستگاه یک امواج الکتریک را بوجود می آورد و در یک اسیلوسکوپ نقاطی نورانی بوجود می آید. این نقاط تصاویری را می سازد که باعث می شود شکستگی، غده و حتی جنسیت یک جنین مشخص شود.
روش های تولید امواج اولتراسوند (فراصوت)
برای تولید امواج فراصوت به صورت مصنوعی می توان از مبدل های مغناطیسی که مگنتو استریکسیون (Magneto Strictive Transducer) نامیده می شوند استفاده کرد. بر روی مواد مغناطیسی استفاده شده در این روش، در میدان مغناطیسی تغییر طول اتفاق می افتد. این تغییر طول، خود باعث به وجود آمدن میدان مغناطیسی و در نتیجه امواج اولتراسوند خواهد شد. نکته مهم در این روش، شدت کم امواج تولید شده است، از این رو روش تولید امواج فراصوت به وسیله مبدل های مغناطیسی، بیشتر در فعالیت های آزمایشگاهی استفاده می شود و در پزشکی و سونوگرافی فراصوتی کاربرد کمتری دارد.
روش دیگر تولید امواج فراصوت استفاده از پیزو الکتریک ها می باشد. مواد پیزوالکتریک در دسته مبدل های الکتریکی قرار دارند و انرژی الکتریکی را از طریق ارتعاش به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. برای اولین بار در تاریخ از کوارتز برای تولید امواج اولتراسوند استفاده شد. هم اکنون نیز در امور مختلف کوارتز مورد استفاده قرار می گیرد. اما در مصارف پزشکی مثل سونوگرافی فراصوت از کریستال های سرامیکی استفاده می شود. کریستال ها بین پوشش فلزی از جنس یک رسانای الکتریکی(اغلب از جنس مس) قرار می گیرند. این کریستال ها به طور مصنوعی تولید می شوند.
مضرات سونوگرافی فراصوتی
استفاده از امواج فراصوت اغلب ایجاد ناراحتی در فرد نخواهد کرد اما در کنار تمام مزیت ها، خطراتی نیز در بر دارد. به همین دلیل لازم است افراد متخصص و آموزش دیده، از دستگاه های مجهز به امواج فراصوتی استفاده کنند. در ادامه به تعدادی از متداول ترین خطرات اشاره خواهیم کرد.
- سوختگی: اگر از امواج به صورت پیوسته و در یک محل بدون چرخش استفاده شود، سوختگی در بافت را در پی خواهد داشت، به همین دلیل باید امواج حرکت داده شوند.
- پارگی کروموزومی: استفاده طولانی مدت از امواج اولتراسوند با شدت خیلی بالا، باعث پارگی در رشته (DNA) می شود.
- ایجاد حفره: تمام محلول ها شامل مقدار قابل توجهی حباب های گاز غیر قابل دیدن هستند و دامنه بزرگ نوسان های امواج اولتراسوند در داخل محلول ها میتواند بر روی بافت ها تغییرات بیولوژیکی ایجاد کند (تغییراتی مانند پارگی در دیواره یاختهها و یا از هم گسستن مولکول های بزرگ).
- اگر بیماری قلبی داشته باشید و یا شرایط پزشکی خاصی دارید، پیشنهاد می شود پزشک خود را در جریان این امر قرار دهید تا وی در مورد استفاده کردن یا نکردن از امواج اولتراسوند تصمیم گیری کند.
عملکرد دستگاه های تصویربرداری و سونوگرافی فراصوتی
در یک سیستم فراصوت، پراب مخصوص، پالسهای مکانیکی را با فرکانسی در محدودهٔ فراصوت، منتشر می کند. قسمتی از امواج منتشر شده در بافت های بدن، با برخورد به مرزهای دو بافت با چگالی متفاوت، دچار بازتابش (اکو) می شوند. میزان این بازتابش به امپدانس انتشار امواج فراصوتیدر دو محیط بستگی دارد. اساس سونوگرافی فراصوتی و به طور کلی سیستم های تصویربرداری اولتراسوند، تشخیص تاخیرهای سیگنال های دریافتی و پالس های ارسال شده می باشد. در کاربردهای پزشکی، امواج فراصوت معمولا با فرکانس هایی در بازه یک مگاهرتز الی ۱۸ مگاهرتز، به کار گرفته می شوند.