Акустическая тень

Поскольку эхопозитивные включения могут возникать на разных внутренних структурах, то общая картина патологического состояния зависит от степени поражения того или иного органа. Симптомы гиперэхогенного образования имеют ряд схожих признаков:

• Хроническое воспаление: общая слабость, головные боли, повышенная температура тела.
• Потеря мышечной массы и нарушение сна.
• Неврологические нарушения: головокружение, повышенная раздражительность.

Локальные симптомы полностью зависят от того, какой орган имеет эхоположительное включение:

• Легкие – учащенное дыхание, отдышка, специфический цианоз.
• Печень – болезненные ощущения в правом подреберье, рвота и тошнота, задержка жидкости.
• Почки – изменение цвета мочи, неприятный запах изо рта, симптомы почечной недостаточности.
• Предстательная железа – нарушение мочеиспускания, эректильная дисфункция.
• Щитовидная железа – дефицит тиреоидных гормонов, сонливость и общая слабость, увеличение органа.
• Сердечно-сосудистая системы – боли в области сердечной мышцы, нарушения сердечного ритма, цианоз или посинение конечностей, губ, ушей.

Ориентируясь на вышеописанную симптоматику и результаты УЗИ, врач назначает комплекс дополнительных исследований и составляет план терапии.

Первые признаки

В некоторых случаях эхопозитивные включения могут выступать первыми признаками злокачественных процессов. Патологическое состояние сопровождается прогрессирующей симптоматикой со стороны пораженных органов и систем. Для подтверждения онкологии необходима биопсия и ряд других диагностических процедур. Если онкомаркеры не выявлены, то показано наблюдение за состоянием пациента и эхо структурами.

Гиперэхогенное образование в печени

Очень часто на ультразвуковом исследовании опухоль проявляется как гиперэхогенное образование. В печени оно может указывать на раковые поражения или метастазирование из других органов. После такого заключения УЗД, пациента направляют на гистологическую верификацию.

Гиперэхогенность в печени чаще всего указывает на гемангиому. Величина данного новообразования зависит от его разновидности. Капиллярные поражения около 3 см, а кавернозные могут превышать 20 см. Согласно медицинской статистике с данной проблемой чаще сталкиваются женщины. При этом ее точные причины неизвестны, но ученные связывают появление уплотнений с гормональным фоном. Также, известен ряд случаев, когда опухоли выявляли у пациентов детского возраста. Это может указывать на генетическую предрасположенность.

Признаки образования в печени могут и не проявляться. Если оно быстро разрастается, то симптомы становятся ярко выраженными. Больной жалуется на приступы тошноты и рвоты, боли в боку. Лечение зависит от размеров опухоли. Если она меньше 5 см, то показано только врачебное наблюдение. Но если уплотнение мешает нормальной работе соседних органов или его размеры больше 5 см, то проводится хирургическая операция.

Гиперэхогенное образование в почке

Во время ультразвукового исследования надпочечников и почек в них могут быть выявлены участки ткани с высокой акустической плотностью и измененной внутренней структурой. Гиперэхогенное образование в почке – это бесклеточные микроструктуры, представленные скоплениями кальцификатов, белково-липидными отложениями или фиброзно-склеротическими участками. На экране аппарата УЗИ такой участок выглядит более светлым в сравнении с остальными почечными тканями.

Виды эхопозитивных включений в почке:

• Объемные образования с акустической тенью – наблюдаются при крупных камнях и макрокальцификатах, склеротизированных участках из-за длительного воспалительного процесса.
• Новообразование без акустической тени – в большинстве случаев указывает на атеросклеротические изменения сосудов, песок, кистозные полости, доброкачественные или злокачественные опухоли, мелкие конкременты или жировую клетчатку почечного синуса.
• Яркие точечные включения без акустической тени – свидетельствуют о наличии псаммомных телец или микрокальцификатов. Наблюдаются при злокачественных и диффузно-склерозирующих опухолях.

На УЗИ могут встречаться комбинированные варианты вышеописанных уплотнений в различных комбинациях. Появление таких тканей может указывать на почечнокаменную болезнь, кровоизлияния, кистообразные выросты, рубцы, онкологические опухоли, воспалительные процессы.

После ультразвукового исследования пациента направляют на дополнительную диагностику для уточнения диагноза. Проводится комплекс лабораторных исследований крови на онкомаркеры, мочи, рентгенография и МРТ. Если патология имеет сложный характер, то показана биопсия. Лечение полностью зависит от вида уплотнения. Если это камни, то больному назначают мочегонные препараты. Доброкачественные новообразования и кисты удаляют с помощью частичного иссечения. При злокачественных опухолях показано полное удаление почки и длительный курс химиотерапии.

Гиперэхогенное образование в желчном пузыре

Участок органа или ткани с высокой плотностью для ультразвуковых волн – это гиперэхогенное образование. В желчном пузыре такое уплотнение может указывать на:

• Камни – плотные фокусы в просвете пузыря с акустической тенью. Образование подвижно при глубоком дыхании или любых движениях, но встречаются и фиксированные конкременты.
• Желчный сладж – это скопление осадка желчи на дне органа. Она имеет высокую эхогенность и не дает акустической тени, может менять форму при движениях тела. В некоторых случаях желчь может быть настолько вязкой, что по своей структуре становится схожей с печенью. Больному назначают дополнительные исследования желчного и прием желчегонных препаратов.
• Холестериновый полип – новообразование, произрастающее из стенок органа с высокой плотностью. Имеет небольшой диаметр около 2-4 мм, широкое основание и ровный контур.

Кроме вышеописанных причин, уплотнение может быть злокачественным или указывать на метастазы из других органов.

Гиперэхогенное образование щитовидной железы

Плохая экологическая обстановка, ионизирующее излучение, эндокринные заболевания, дефицит йода в организме и ряд других факторов могут вызвать гиперэхогенное образование щитовидной железы. В большинстве случаев уплотнение представляет собой узелок, который может разрастаться и делиться. Иногда даже повышенные стрессовые ситуации и наследственность провоцируют эхопозитивные включения.

Ткани щитовидки с повышенность плотностью могут быть связаны с такими состояниями: аденома железы, кальцинаты, папиллярный рак без инкапсуляции, хрящевые кольца трахеи и другое. Эхогенность не всегда проявляется на ранних этапах. Чаще всего патология дает о себе знать тогда, когда уплотнение достигает больших размеров.

Признаки тканей с высокой акустической плотность:

• Повышенная слабость и постоянное чувство сонливости.
• Проблемы с желудочно-кишечным трактом.
• Приливы холода и жары.
• Ухудшение состояния волос и ногтей.
• Резкие изменения веса.
• Раздражительность и частые смены настроения.

Разрастание узловых образований сопровождается увеличением железы, постоянной отдышкой и затрудненным дыханием. Нарушается голос, появляются хрипы и боли при глотании, дискомфорт в горле.

Для уточнения причин новообразования и его вида, пациенту назначают комплекс всесторонних исследований. Кроме УЗИ необходимо сдать анализ на гормоны, общий анализ крови, рентген грудной клетки и многое другое. Если есть подозрения на онкологию, то показана тонкоигольная биопсия.

Лечение зависит от течения болезни, количества уплотнений, их размеров и особенностей организма больного. Если это единичный узелок менее 1 см, то назначается регулярное наблюдение у врача. Если узел доставляет дискомфорт, то для его лечения применяют различные методики подавления активности щитовидки. Это может быть лазерная деструкция, применение радиоактивного йода, этаноловая склеротерапия и другое. Хирургическое вмешательство возможно в том случае, если опухоль имеет большие размеры, вызывает болезненные ощущения и мешает дышать.

Гиперэхогенное образование в матке

Если во время ультразвукового исследования у женщины было выявлено гиперэхогенное образование в матке, то это может указывать на такие состояния:

• В середине менструального цикла центральная часть тканей эндометрия становится гиперэхогенной с темным ободком. Во время месячных «ободок» светлеет и увеличивается в толщине.


• Уплотнение может указывать на образование в полости органа, к примеру, на полипы или миому, но не на беременность.
• После аборта в матке могут оставаться скелеты плода, которые кальцинируются и определяются как гиперэхогенность. Очень часто у таких женщин диагностируют вторичное бесплодие, а менструации очень обильные.
• При хроническом эндометрите или после хирургического выскабливания на УЗИ видны уплотнения акустического типа и пузырьки воздуха.
• Запущенная миома матки – это еще одна возможная причина ткани с высокой плотностью для ультразвуковых волн. В миоме могут быть кальцинаты с дистальной тенью. Если новообразование множественно, то нарушается нормальный контур и смещается полость органа.
• Кальцифицированные участки указывают на миоматозные узлы в маточной полости. Такое возможно после внутриматочных хирургических вмешательств или недавней родовой деятельности.

Для выявления каждого из вышеописанных состояний, пациентке назначают комплекс дополнительных исследований. После чего может быть назначено лечение или наблюдение у врача.

Гиперэхогенное образование шейки матки

Участок с усиленной плотностью, то есть гиперэхогенное образование шейки матки может быть полипом или сгустком крови, не вышедшим после менструации. Для дифференциации данных состояний проводится ультразвуковое исследование на 5-10 день цикла. Если эхопозитивные структуры выявлены в мышечных тканях органа, то это может выступать признаком миомы, липомы или опухоли. В этом случае матка увеличивается в размерах и меняет свои контуры.

Фокусы повышенной акустической плотности в толще миометрия наблюдаются у женщин с сахарным диабетом в период менопаузы или после выскабливания эндометрия. В последнем случае, светлые участки на УЗИ указывают на рубцевание стенок органа или остатки плодного яйца.

Гиперэхогенное образование молочной железы

С проблемой опухолевых поражений груди может столкнуться каждая женщина. Гиперэхогенное образование молочной железы требует дополнительных исследований, так как может выступать признаком серьезных патологий. Эхоструктура опухоли бывает разной и зависит от ряда факторов: кальцинаты, фиброз, участки омертвения.

Молочная железа состоит из стромы и паренхимы. Последняя состоит из протоков и ацинусов. Строма поддерживает грудь, то есть выступает соединительной тканью, которая связывает жировую ткань и паренхиму. Наличие включений в данных тканях чаще всего связано с такими заболеваниями:

1. Карцинома – имеет нечеткие контуры, акустическую тень и неравномерную структуру.
2. Кистозное образование – уплотненный участок с правильными и четкими контурами.
3. Атипичное кистозное образование – имеет толстые стенки, которые на УЗИ выглядят ярким пятном с сильным разрастанием внутри.

Особое внимание дополнительным диагностическим исследованиям необходимо уделить в том случае, если уплотнение сопровождается такими симптомами: боли в груди не связанные с менструальным циклом, травмы, изменение плотности или втяжение соска, асимметрия, увеличение подмышечных лимфоузлов. В некоторых случаях эхопозитивные включения связаны со злокачественными заболеваниями.

Гиперэхогенное образование в мочевом пузыре

Во время ультразвукового исследования органов малого таза может быть выявлено гиперэхогенное образование в мочевом пузыре. Данное явление чаще всего связано с конкрементами или пристеночными полипами. Полипы менее эхогенны, но могут достигать 8-10 мм. Камни имеют большую плотность и акустическую тень, их размеры варьируются от множественных мелких включений, до больших образований. Для дифференциации данных состояний пациента просят менять свое положение. Полипы остаются на месте, в том время как камни подвижны.

Особое внимание необходимо обратить на структуры мочевого пузыря, которые сопровождаются такими симптомами:

• Частые позывы к мочеиспусканию.
• Болезненные мочеиспускания.
• Примеси крови и осадка в моче.
• Задержка мочи.
• Резкие болезненные ощущения внизу живота.

При наличии вышеописанной симптоматики необходимо провести дополнительные исследования, по результатам которых пройти адекватную терапию.

Гиперэхогенное образование в яичнике

Если во время ультразвуковой диагностики была выявлена область с высокой плотностью, которая не позволяет проходить УЗ волнам, то это указывает на гиперэхогенное образование. В яичнике оно встречается также часто, как в матке или других органах.

Уплотнение может быть отложением солей кальция, доброкачественной или злокачественной опухолью. В любом случае оно требует регулярного наблюдения. Если в процессе динамического мониторинга наблюдается увеличение новообразования, то пациентке назначают ряд дополнительных исследований, одно из которых анализ крови на онкомаркер СА 125 и консультация онколога.

Эхо-плотность в яичнике может указывать на дермоидную кисту, в состав которой входят элементы костей, жира и волос. В этом случае показано хирургическое вмешательство и удаление подобного включения.

Гиперэхогенное образование в сердце

Повышенная яркость определенного участка сердечной мышцы на ультразвуковом исследовании – это гиперэхогенное образование. В сердце его очень часто диагностируют у будущего ребенка на 32-34 неделе беременности. Фокус повышенной плотности не является пороком развития, а просто отображает характер УЗД. Данное явление может указывать на отложение солей кальция в одной из мышц органа, что никак не влияет на его работу.

Эхопозитивные уплотнения требуют наблюдения, так как в динамике УЗИ могут исчезать. В некоторых случаях включение указывает на хромосомные заболевания, к примеру, синдром Дауна. Но данный маркер относится к малым маркерам данного синдрома, поэтому его наличие очень редко подтверждает болезнь и не требует дополнительных исследований.

Гиперэхогенное образование в простате

Основная причина гиперэхогенного образования в простате – это воспалительные поражения железы. Если во время ультразвукового исследования были выявлены включения с высокой плотностью, то это повод сдать дополнительные анализы. Прежде всего, это бактериологический посев секрета простаты, мазок из уретры на инфекции.

Яркие светлые включения простаты на мониторе УЗ аппарата могут указывать на новообразования из фосфора и кальция. Их размер находится в пределах 2-20 мм. Кальцинаты предстательной железы характеризуются особой формой. Камни могут указывать на доброкачественную гиперплазию или хронический простатит. В большинстве случаев ткани с высокой плотностью выявляют у мужчин старше 50 лет.

Кальцинаты в предстательной железы связаны со многими факторами, рассмотрим их:

• Отсутствие полноценных половых отношений в течение длительного периода времени.
• Сидячая работа и малоподвижный образ жизни.
• Гиподинамия.
• Частые запоры.
• Хронические инфекционные поражения организма.
• Неправильное питание с преобладанием жирной пищи.
• Регулярные переохлаждения организма.

Гиперэхогенность данной природы не требует лечения и не сопровождается болезненной симптоматикой. Основное противопоказание при отложении кальциевых солей в простате – это массаж данного органа. Это связано с высоким риском травмы и застоя простатического секрета. Если кальцинаты возникли на фоне хронического простита, по проводится хирургическая операция.

Гиперэхогенное образование в поджелудочной железе

Во время ультразвукового исследования внутренних органов, особое внимание уделяется их эхогенности. Она позволяет оценить плотность и состояние исследуемых органов. Гиперэхогенное образование в поджелудочной железе указывает на сбои в работе органа. Эхоструктуры могут быть связаны с воспалительными процессами. Поджелудочная железа отвечает за процессы пищеварения и обмена веществ. Она обладает эндокринными и экзокринными функциями, осуществляет внешне и внутрисекреторную деятельность. Изменение состояния ее тканей может вызвать серьезные нарушения в организме.

Основные причины эхопозитивности поджелудочной железы:

• Панкреатит
• Опухолевые новообразования
• Повышенное газообразование
• Кальцификация тканей
• Некротические изменения тканей паренхимы
• Фиброзные и фибрознокистозные изменения
• Сахарный диабет
• Липоматоз

Уплотнения могут возникать из-за реактивного воспаления при многих инфекционных заболеваниях, из-за употребляемой пищи или смены образа жизни. В этом случае наблюдается умеренная эхогенность. Локальное повышение эхогенности чаще всего связано с кальцификатами, псевдокистами (жидкостные образования, возникающие из-за панкреатита), метастатическими опухолями и фиброзными участками.

Лечение полностью зависит от причины патологического состояния и общего самочувствия. Если высокая акустическая плотность тканей связана с острым панкреатитом, то больному назначают препараты для снижения выработки соленой кислоты в ЖКТ и угнетения ферментативной активности поджелудочной. При липоматозе показана диета с пониженным количеством животных жиров. Если появление включений связано с камнями в протоках, фиброзом или кальцинатами, то назначается диета и рассматривается вопрос хирургического вмешательства.

Гиперэхогенные образования в селезенке

Если во время ультразвукового исследования были выявлены мелкие гиперэхогенные образования в селезенке, то в большинстве случаев – это кальцинаты. Более крупные включения, треугольной формы и с четкими контурами – это селезеночные инфаркты и застарелые травмы. Ни первые, ни вторые не требуют лечения.

Если образования имеют неоднородную структуру, нечеткие границы и акустическую тень, то это указывает на абсцессы и метастазы злокачественных опухолей. Селезенка очень часто страдает от метастазирования из других органов. На УЗИ метастазы выглядит яркими включениями с неравномерным контуром. Ткани с высокой плотностью могут указывать и на доброкачественные поражения: липома, гемангиома.

Гиперэхогенные образования в таламусах

Таламус – это большое парное скопление серого вещества в боковых стенках промежуточного мозга. Гиперэхогенные образования в таламусах выявляют у 4% людей с органическими поражениями нервной системы. В большинстве случаев они указывают на опухолевые поражения. Данная патология занимает пятое место среди онкологии другой локализации, уступая новообразованиям в матке, легких, органах ЖКТ.

Уплотнения в таламусах встречают у пациентов любого возраста, но чаще всего в пубертатном периоде и в возрасте 45-50 лет. Точная причина патологических включений не известна. Ученые предполагают, что они связаны с поздним активным развитием клеток, которые раннее были спящими. Также не стоит забывать об экзогенных и эндогенных факторах: инфекции, гормональные нарушения, травмы.

Симптоматика патологических уплотнений основана от гистоструктуре опухоли. Больные сталкиваются с повышением внутричерепного давления, которое провоцирует головные боли и головокружение, приступы рвоты, изменение костей черепа, поражение черепных нервов и психики. Лечение данных состояний зависит от возраста пациента, особенностей его организма и объема гиперэхогенного уплотнения.

ilive.com.ua

Как распространяется и отражается звук

Подробности

Категория: Акустика

Опубликовано 17.09.2014 05:06

Просмотров: 7176

Если звуковая волна не встречает препятствий на своём пути, она распространяется равномерно по всем направлениям. Но и не всякое препятствие становится преградой для неё.

Встретив препятствие на своём пути, звук может огибать его, отражаться, преломляться или поглощаться.

Дифракция звука

Мы можем разговаривать с человеком, стоящим за углом здания, за деревом или за забором, хотя и не видим его. Мы слышим его, потому что звук способен огибать эти предметы и приникать в область, находящуюся за ними.

Способность волны огибать препятствие называется дифракцией.

Дифракция возможна, когда длина звуковой волны превышает размер препятствия. Звуковые волны низкой частоты имеют довольно большую длину. Например, при частоте 100 Гц она равна 3,37 м. С уменьшением частоты длина становится ещё больше. Поэтому звуковая волна с лёгкостью огибает объекты, соизмеримые с ней. Деревья в парке совершенно не мешают нам слышать звук, потому что диаметры их стволов значительно меньше длины звуковой волны.

Благодаря дифракции, звуковые волны проникают через щели и отверстия в препятствии и распространяются за ними.

Расположим на пути звуковой волны плоский экран с отверстием.

В случае, когда длина звуковой волны ƛ намного превышает диаметр отверстия D, или эти величины примерно равны, то позади отверстия звук достигнет всех точек области, которая находится за экраном (область звуковой тени). Фронт выходящей волны будет выглядеть как полусфера.

Если же ƛ лишь немного меньше диаметра щели, то основная часть волны распространяется прямо, а небольшая часть незначительно расходится в стороны. А в случае, когда ƛ намного меньше D, вся волна пойдёт в прямом направлении.

Отражение звука

В случае попадания звуковой волны на границу раздела двух сред, возможны разные варианты её дальнейшего распространения. Звук может отразиться от поверхности раздела, может перейти в другую среду без изменения направления, а может преломиться, то есть перейти, изменив своё направление.

Предположим, на пути звуковой волны появилось препятствие, размер которого намного больше длины волны, например, отвесная скала. Как поведёт себя звук? Так как обогнуть это препятствие он не может, то он отразится от него. За препятствием находится зона акустической тени.

Отражённый от препятствия звук называется эхом.

Характер отражения звуковой волны может быть разным. Он зависит от формы отражающей поверхности.

Отражением называют изменение направления звуковой волны на границе раздела двух разных сред. При отражении волна возвращается в среду, из которой она пришла.

Если поверхность плоская, звук отражается от неё подобно тому, как отражается луч света в зеркале.

Отражённые от вогнутой поверхности звуковые лучи фокусируются в одной точке.

Выпуклая поверхность звук рассеивает.

Эффект рассеивания дают выпуклые колонны, крупные лепные украшения, люстры и т.д.

Звук не переходит из одной среды в другую, а отражается от неё, если плотности сред значительно отличаются. Так, звук, появившийся в воде, не переходит в воздух. Отражаясь от границы раздела, он остаётся в воде. Человек, стоящий на берегу реки, не услышит этот звук. Это объясняется большой разницей волновых сопротивлений воды и воздуха. В акустике волновое сопротивление равно произведению плотности среды на скорость звука в ней. Так как волновое сопротивление газов значительно меньше волновых сопротивлений жидкостей и твёрдых тел, то попадая на границу воздуха и воды, звуковая волна отражается.

Рыбы в воде не слышат звук, появляющийся над поверхностью воды, но хорошо различают звук, источником которого является тело, вибрирующее в воде.

Преломление звука

Изменение направления распространения звука называется преломлением. Это явление возникает, когда звук переходит из одной среды в другую, и скорости его распространения в этих средах различны.

Отношение синуса угла падения к синусу угла отражения равно отношению скоростей распространения звука в средах.

где i – угол падения,

r – угол отражения,

v₁ – скорость распространения звука в первой среде,

v₂  – скорость распространения звука во второй среде,

n – показатель преломления.

Преломление звука называют рефракцией.

Если звуковая волна падает не перпендикулярно поверхности, а под углом, отличным от 90^о, то преломлённая волна отклонится от направления падающей волны.

Рефракция звука может наблюдаться не только на границе раздела сред. Звуковые волны могут менять своё направление в неоднородной среде – атмосфере, океане.

В атмосфере причиной рефракции служат изменения температуры воздуха, скорость и направление перемещения воздушных масс. А в океане она появляется из-за неоднородности свойств воды – разного гидростатического давления на разных глубинах, разной температуры и разной солёности.

Поглощение звука

При встрече звуковой волны с поверхностью, часть её энергии поглощается. А какое количество энергии может поглотить среда, можно определить, зная коэффициент поглощения звука. Этот коэффициент показывает, какую часть энергии звуковых колебаний поглощает 1 м² препятствия. Он имеет значение от 0 до 1.

Единицу измерения звукопоглощения называют сэбин. Своё название она получила по имени американского физика Уоллеса Клемента Сэбина, основателя архитектурной акустики. 1 сэбин – это энергия, которую поглощает 1 м² поверхности, коэффициент поглощения которой равен 1. То есть, такая поверхность должна поглощать абсолютно всю энергию звуковой волны.

ency.info

Явления акустической тени

Объяснение явления акустической тени связано с понятием дифракции звука. Дифракцией называется огибание волнами препятствия. Дифракция анализируется с помощью принципа Гюйгенса. Степень такого огибания зависит от соотношения между длиной волны и размером препятствия или отверстия. Поскольку длина звуковой волны во много раз больше, чем световой, дифракция звуковых волн менее удивляет нас, нежели дифракция света. Так, можно разговаривать с кем-то стоящим за углом здания, хотя он и не виден. Звуковая волна с легкостью огибает угол, тогда как свет из-за малости своей длины волны дает резкие тени. Рассмотрим дифракцию плоской звуковой волны, падающей на твердый плоский экран с отверстием. Для определения формы волнового фронта по другую сторону экрана нужно знать соотношение между длиной волны l и диаметром отверстия D. Если эти величины примерно одинаковы или l намного больше D, то получается полная дифракция: волновой фронт выходящей волны будет сферическим, а волна достигнет всех точек за экраном. Если же l несколько меньше D, то выходящая волна будет распространяться преимущественно в прямом направлении. И наконец, если l намного меньше D, то вся ее энергия будет распространяться по прямой. Дифракция наблюдается и тогда, когда на пути звука оказывается какое-либо препятствие. Если размеры препятствия намного больше длины волны, то звук отражается, а позади препятствия формируется зона акустической тени. Когда размеры препятствия сравнимы с длиной волны или меньше ее, звук дифрагирует в какой-то мере во всех направлениях.

Зона молчания может возникать, когда температура воздуха понижается с увеличением высоты. Звуковые волны, идущие от источника звука, отклоняются вверх вследствие рефракции. В зону молчания под преломленными звуковыми лучами звук не проникает. Акустическую тень может вызвать рефракция, обусловленная градиентом температуры. Если скорость звука в неоднородной среде непрерывно меняется от точки к точке, то рефракция также меняется. Поскольку скорость звука и в воздухе, и в воде зависит от температуры, при наличии градиента температуры звуковые волны могут изменять направление своего движения. В атмосфере и океане из-за горизонтальной стратификации обычно наблюдаются вертикальные градиенты температуры. Поэтому вследствие изменений скорости звука по вертикали, обусловленных температурными градиентами, звуковая волна может отклоняться либо вверх, либо вниз. Рассмотрим случай, когда в каком-то месте вблизи поверхности Земли воздух теплее, чем в более высоких слоях. Тогда с увеличением высоты температура воздуха здесь понижается, а вместе с ней уменьшается и скорость звука. Звук, излучаемый источником вблизи поверхности Земли, вследствие рефракции будет уходить вверх. Это показано на рис. 1, где изображены звуковые «лучи». Отклонение лучей звука, показанное на рис. 1, в общей форме описывается законом Снеллиуса. Если через θ, как и раньше, обозначить угол между вертикалью и направлением излучения, то обобщенный закон Снеллиуса имеет вид равенства sin(θ)/v=const, относящегося к любой точке луча. Таким образом, если луч переходит в область, где скорость v уменьшается, то угол θ тоже должен уменьшаться. Поэтому звуковые лучи всегда отклоняются в направлении уменьшения скорости звука. Из рис. 1 видно, что существует область, расположенная на некотором удалении от источника, куда звуковые лучи вообще не проникают — зона молчания. Вполне возможно, что где-то на высоте, большей, чем показано на рис. 1, из-за градиента температуры скорость звука увеличивается с высотой. В таком случае первоначально отклонившаяся вверх звуковая волна здесь отклонится к поверхности Земли на большом удалении. Так бывает, когда в атмосфере образуется слой температурной инверсии, в результате чего оказывается возможным прием сверхдальних звуковых сигналов. При этом качество приема в удаленных точках бывает даже лучше, чем вблизи.

Зона молчания

В акустике — область, в к-рой звук удалённых мощных источников (взрывы, вулканич. извержения и т. п.) не слышен, в то время как на ещё больших расстояниях он снова появляется («зона аномальной слышимости»). 3. м. обычно имеет на земной поверхности форму неправильного кольца, окружающего источник звука. Одновременно наблюдаются одна-две, иногда три 3. м., разделённые зонами аномальной слышимости. Внутр. радиус первой 3. м. обычно равен 20-80 км, иногда он достигает 150 км; внеш. радиус простирается до 150-400 км. <Причиной образования 3. м. является рефракция звука в атмосфере. Т. к. темп-pa в ниж. слоях атмосферы убывает с высотой (вплоть до минус 50-75 °С на высоте 15-20 км), звуковые лучи отклоняются вверх, что приводит к прекращению слышимости на поверхности Земли. Повышение темп-ры до плюс 50-70 °С в слое, лежащем на высоте 40-60 км, приводит к тому, что лучи загибаются книзу и, огибая сверху 3. м., возвращаются на земную поверхность, образуя зону аномальной слышимости. Вторая и третья зоны аномальной слышимости возникают вследствие одно- и двухкратного отражения звуковых лучей от земной поверхности. Для зон аномальной слышимости характерно запаздывание прихода звука по времени на 10- 30% по сравнению со случаем нормального распространения звука вдоль земной поверхности; это запаздывание обусловлено большей длиной искривлённого луча по сравнению с прямым путём вдоль поверхности и меньшей скоростью звука в холодном воздухе. Ветер изменяет форму лучей, уничтожая симметрию в условиях распространения звука, что может привести к значит. искажению кольцеобразной формы 3. м. и даже разомкнуть кольцо, ограничив зону аномальной слышимости некоторым сектором. Изучение 3.. м. впервые привело к мысли о наличии слоя с повышенной темп-рой на высоте ок. 40 км. Исследование аномального распространения звука — один из методов определения температур в ср. атмосфере.

Зона акустической тени

Зона акустической тени — пространственная область в толще воды, в пределах которой невозможна регистрация звуковых волн от источника без отражения, рассеяния и дифракции звука на неоднородностях. зоны акустической тени возникают при тех же условиях, что и зоны акустической освещенности, но находятся между ними. Наличие звуковой энергии в зоне акустической тени обусловлено отражением звука дном, поверхностью водоёма. При этом наблюдаются большие потери, поэтому интенсивность звука в зоне акустической тени очень мала. В зоне акустической тени обнаружение объектов при помощи гидролокатора весьма затруднено, так как в эти зоны не попадают прямые звуковые лучи. Подобное явление наблюдается часто и при распространении звука в других средах.

wiki.wargaming.net

Ультразвуковая диагностика — визуальная методика, использующая звуковые волны высокой частоты. Частоты колеблются от 2 до 10 МГц, причем наивысшая частота, слышимая для человеческого восприятия, это 20 кГц.

Ультразвуковой датчик содержит один или более кристаллов с пьезоэлектрическими свойствами. Если кристалл поместить в электрическое поле, он деформируется и производит звуковые волны характерной частоты. Это явление называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. Пульсирующий электрический ток, проходя через кристаллы датчика, производит короткие импульсы звуковых высокочастотных волн, сигнал от которых длится микросекунды.

Если датчик находится в контакте с поверхностью тела, звуковые волны проходят через ткани. Различные ткани имеют разную сопротивляемость звуку, т.е. обладают акустическим сопротивлением. Средняя скорость прохождения звуковых волн сквозь мягкие ткани — около 1540 м/с; сквозь кость — около 4000 м/с; сквозь воздух — приблизительно 300 м/с. Там, где звуковые волны встречают препятствия между двумя обладающими разным акустическим сопротивлением тканями, часть звуковой волны отражается. Если разница в показателях сопротивления велика (например, мягкая ткань — воздух или мягкая ткань — кость), отражается большая часть звуковой волны, а оставшаяся проходит в более глубокие слои. Если разница в сопротивлении небольшая, отражается лишь небольшая часть, а большая часть звука проходит в более глубокие слои ткани. Если препятствие перпендикулярно первоначальному звуковому лучу, эхо отражения вернется назад к источнику. Ткани, расположенные под углом к звуковому лучу, вызывают рассеянное отражение. Таким образом, сила эхо зависит от разницы сопротивлений на границе сред, а также от угла, под которым ткань находится по отношению к лучу. По мере прохождения звукового луча через ткани он постепенно ослабевает, благодаря совместному влиянию отражения, рассеяния и поглощения.

Отраженный звук выявляется тем же кристаллом. Интервалы между импульсами испускаемого ультразвука достаточно велики, чтобы позволить уловить и проанализировать отраженные эхо-волны перед посылкой следующего импульса. Возвращающиеся эхо-волны вызывают механическую деформацию кристалла и электрические сигналы посылаются благодаря пьезо-электрическому эффекту. Эти сигналы анализируются в соответствии с силой и глубиной отражения, а затем выводятся на экран.

Типы режимов изображения

А-режим изображения (по амплитуде)

Это самая простая разновидность изображения. Используется единственный луч ультразвука, а отраженные волны выглядят как пики на горизонтальной линии. Высота каждого пика показывает силу эхо, в то время как горизонтальная ось отображает глубину отражающей структуры.

Этот тип изображения в настоящее время мало используется, так как дает лишь весьма ограниченную информацию о границах органов.

В-режим изображения (по насыщенности цвета)

Используются множественные ультразвуковые лучи ультразвука, причем анализируется эхо от каждого луча. Возвратные эхо-волны представлены на экране в виде точек, и изображение на экране представляет собой положение отражающей структуры внутри тела. Интенсивность эхо показана яркостью точек на экране. Таким образом достигается двумерный образ, представляющий собой срез через тело, и он выводится на экран. На первых порах работы в В-режиме можно было получать лишь самые сильные эхо-волны. В результате, края структур визуализировались, в то время как внутренний состав — в виде смутных очертаний. В 1970-х прогресс технологии позволил продемонстрировать широкий диапазон цветовых тонов. Теперь мы можем наблюдать видеоизображения как малых эховолн, отражающихся от внутренних структур органа, так и мощных эховолн, отраженных от границ органа. Этот процесс называется «серым изображением» (изображением по серой шкале).

Первоначально сложные В-сканы (статические изображения и полученные ручным способом) получали, укрепляя датчик на руке оператора. Изображение получалось при последовательном движении по поверхности тела. Это обеспечивало большое поле зрения, однако отнимало много времени; к тому же, требовало небольшой помощи пациента. Получаемый образ был статичным. При пользовании этим методом подвижные структуры видны неясно.

Статичное В-сканирование теперь вытеснено сканированием «по реальному времени». По этому типу сканирования множество звуковых лучей последовательно испускаются либо линейным рядом кристаллов, либо единственным движущимся кристаллом. Поперечно-секционное изображение формируется и очень быстро выводится на экран, а затем многократно обрабатывается, что позволяет увидеть движение структур тела. В настоящее время эта методика применяется наиболее часто в ультразвуковой диагностике для медицинских и ветеринарных целей.

 М-режим изображения (движущийся тип)

При этом типе используется единственный ультразвуковой луч, а возвратные сигналы представлены серией точек вдоль вертикальной линии. Положение точки на этой линии показывает глубину отражающих структур, а насыщенность точки цветом выявляет силу эхо-волны. Эта линия постоянно меняется по мере разворачивания экрана в горизонтальное положение. Полученное изображение представляет движение структур вдоль линии. Особенную ценность представляет данная методика в кардиологии. Некоторые датчики настроены лишь на М-режим и испускают единственный звуковой луч. Таким образом, большую ценность в ветеринарии представляют датчики «реального времени», воспроизводящие поперечно-секционные изображения, что позволяет избрать единственную линию сканирования и вывести, когда потребуется, на экран в М-режиме.

 Характеристики датчиков:

 Кристалл

 Толщина кристалла определяет частоту генерируемого звука. Диаметр кристалла варьируется в зависимости от цели, для которой предназначен датчик. Чем больше диаметр кристалла для данной частоты, тем более он может быть сфокусирован. Это позволяет достичь более четкой разрешающей способности, однако при этом датчик становится более громоздким.

Звуковой луч

Кристалл датчика производит звук определенной частоты. Чем выше частота звука, тем выше разрешающая способность, однако тем больше и ослабление сигнала в тканях. Поэтому в случае крайней необходимости для усиления разрешающей способности в ущерб глубокому проникновению в ткани нужно выбирать высокочастотный датчик (например, 7,5-10 МГц для ультразвуковой диагностики глаза). Когда же более важна глубина проникновения в ткани, следует выбрать низкочастотный датчик (например, 3,5-5 МГц для обзора внутренних органов грудной и брюшной полости больших собак).

Прежние случаи использования ультразвука в клинике показали, что фокусировка ультразвукового луча очень важна, поскольку не сфокусированный луч быстро рассеивается, в результате чего разрешающая способность падает. Фокальная зона датчика — это та часть звукового луча, где фокусировка, и следовательно, разрешающая способность, оптимальны. В ближайшем к звуковому лучу поле, или в зоне Фреснела, могут возникать признаки общей диффракции. За пределами фокальной зоны луч начинает быстро рассеиваться, уменьшая разрешающую способность. Эта зона называется зоной Франкофера. Вывод для клинического использования таков: важно помещать объект в пределах фокальной зоны, в случае необходимости подбирая датчик и адаптируя сканирующую методику к конкретной структуре. Для увеличения расстояния между поверхностью кожи и датчиком можно использовать буфер — и таким образом поместить интересующий орган в фокальную зону. Буфер должен быть из звукопроницаемого материала, не должен ослаблять луч; например, это может быть емкость с водой или блок полу затвердевшего геля. Он может составлять часть датчика или быть самостоятельной структурой.

В настоящее время становятся популярными кольцевые датчики. В них кристалл разделен на концентрические кольца различной толщины. Воспроизводится звук разной частоты, и луч может быть сфокусирован в тканях на большей глубине, чем это возможно с другими системами.

 Тип датчика

В настоящее время существует два основных типа ультразвуковых датчиков:

1) Линейные датчики

Эти датчики обычно имеют от 60 до 256 кристаллов, соединенных в линейном порядке. Кристаллы издают звуковую волну поочередно, малыми группами, создавая прямоугольное поле обзора. Для улучшения разрешающей способности можно использовать электронную фокусировку. Главное преимущество этого типа датчиков состоит в том, что они дают большое поле обзора, даже в непосредственной близости к сканирующей поверхности, чем облегчают распознавание структур и анатомической связи между ними. Главный недостаток — эти датчики требуют относительно большой площади контакта с поверхностью тела пациента. Датчики такого типа первоначально использовались в гуманном акушерстве, и они настолько громоздки, что практически неприменимы для диагностики мелких животных. Линейные датчики последних разработок специально для ветеринарных целей — гораздо меньших размеров, и проблема, таким образом, сведена к минимуму.

Некоторые линейные датчики имеют вогнутую сканирующую поверхность. Это дает слегка дивергированное (отклоненное) поле зрения, но преимущества и недостатки этих изогнутых линейных датчиков почти аналогичны таковым у плоских линейных датчиков.

2) Конвексные датчики

 Эти датчики дают веерное поле обзора. Тупоугольное поле обзора позволяет увидеть большее число структур, однако имеет меньшую разрешающую способность, чем «веер» с малыми углами.

а) Механические секторные сканеры имеют малое количество кристаллов, которые механически движутся, производя веерной формы луч. Это достигается благодаря монтировке малого количества кристаллов на движущееся колесо, либо колебательным движениям единственного кристалла.

б) Фазные конвексные датчики используют фиксированный ряд кристаллов, которые испускают ультразвуковой луч через поле веерной формы.

Секторные сканеры в целом предпочтительнее за счет малого размера и легкости управления; к тому же им достаточно малой площади соприкосновения с кожей. Однако у них малое поле обзора, что создает затруднения в идентификации и установлении связи между структурами организма. Ближнее поле обзора в особенности плохо просматривается. Однако при диагностике малых животных секторные трансдукторы в целом предпочтительнее: они более маневренны.

Фазные конвексные датчики несомненно технически лучше механических: выше разрешающая способность; нет подверженных износу движущихся частей; при соприкосновении с кожей они не производят вибрации. Однако при этом они выше по стоимости.

Подготовка пациента

 Применять анастезию для ультразвукового обследования небольших животных приходится редко. Однако бывает полезно применение седативных средств, если животное нервничает или агрессивно. Однако при обследовании сердца лучше избегать применения седативных препаратов, поскольку они изменяют частоту сердечных сокращений и подвижность органов.

В зависимости от того, какой орган обследуется, необходимо выбирать соответствующее «акустическое окно». Другими словами, предстоит выбрать область кожи, которая находится над рассматриваемым органом, и избежать при этом под-лежащих участков кости и газо-содержащих структур. Кость и газ в лучшем случае будут ухудшать изображение, а в худшем — полностью заблокируют прохождение звукового луча.

Очень важно тщательно подготовить к осмотру сканируемую область. Для оптимального качества изображения следует обеспечить наилучший контакт аппарата и кожи. В большинстве случаев подготовка включает осторожное удаление шерсти с области сканирования, хотя в некоторых случаях можно ограничиться сдвигом шерсти в сторону (у длинношерстных собак и кошек). Затем кожа тщательно очищается медицинским спиртом от грязи и кожного жира, после чего кожа покрывается коммерческим акустическим гелем (количество определяется на глаз). Это делается для улучшения контакта между кожей и аппаратом. Можно использовать альтернативы коммерческому гелю, например, жидкий парафин или пищевое масло; однако важно придерживаться гарантийных сроков использования этих веществ.

Когда область сканирования подготовлена, датчик помещается на кожу — и сканирование можно начинать.

Принципы интерпретации изображения

 На ранних стадиях развития ультразвука временами давались изображения белыми на черном фоне, временами — наоборот. Оба способа можно найти в литературе. Сейчас принято работать с белым, на черном фоне, изображением.

Для описания приняты некоторые термины:

Гиперэхогенная структура

Яркие пятна белого на черном фоне (в эхогенная структура современном варианте). Эти пятна показывают поверхности с высокой отража ющей способностью: кость, газ, коллаген.

Гипоэхогенная структура

 Разбросанные пятна темно-серого (в современном варианте). Представляют собой отражение от мягких тканей (полупроводимость-полуотражение эховолны).

Анэхогенная структура

 Отсутствие эхо; черное на современных эхопрозрачная структура; снимках). Представляет собой полноссонопрозрачная; транссон тью проводящую звук среду, т.е. жидкость.

Кость и газ препятствуют прохождению звука. В случае границы мягкая ткань-газ отражается около 99% звука. На границе мягкая ткань-кость отражается около 30% звука, но оставшийся сильно поглощается. Таким образом, в обоих случаях от поверхности исходит сильная эхо-волна, но структуры под поверхность не видны.

Жидкость полностью анэхогенна, хотя присутствующие в ней частицы могут отражать волну. Мягкие ткани видны на экране как различные оттенки серого в зависимости от их клеточного сложения, а также типа и числа внутренних поверхностей. Коллаген известен как потенциальный источник внутренних эхо-волн. У жира более разнообразная ультрасонографическая картина, но чаще всего — эхогенная. Можно оценивать эхо-текстуру по размеру, плотности и распределению внутренних эхо-волн.

 Обычные артефакты (ложные изображения) 

Очень важно уметь распознавать обычно встречающиеся артефакты, с тем, чтобы избежать ошибочной интерпретации.

 Акустическая тень

Как уже упоминалось, кость и газ препятствуют прохождению звука, что выражается в интенсивно-эхогенной линии на поверхности этих структур. Это — феномен акустической тени. Знание этого эффекта может пригодиться в идентификации мелких камней в почках, мочевом пузыре или желчном пузыре.

Акустическая тень может также выявляться от округлых наполненных жидкостью структур (например, желчного пузыря) в результате рефракции звукового луча.

Акустическое усилие

 Звуковые волны беспрепятственно проходят через жидкость, так что часто под жидкостью обнаруживается особенно яркая область. Это — феномен акустического усиления. Знание этого феномена может быть полезным в подтверждении жидкостной природы сканируемой области на изображении.

Реверберации (Многократное отражение)

 Реверберация наблюдается на поверхностях с высокой отражающей способностью. Сильная эхо-волна возвращается на датчик, где отражается и повторно входит в ткани. Это может происходить несколько раз. В результате наблюдаются множественные изображения, параллельные первоначальной поверхности и под ней. Этот тип артефакта особенно часто наблюдается на границе мягкой ткани или жидкости с газом. Его нечасто встретишь на границе мягкая ткань-кость, поскольку кость хорошо абсорбирует звук.

Еще один особый артефакт — «хвост кометы», названный так по целому потоку ревербераций за пределами рассматриваемой поверхности.

 Артефакт зеркального изображения

Данный артефакт также встречается на поверхностях с высокой отражающей способностью. В этом случае множественные внутренние реверберации наблюдаются между поверхностью и другими тканями, а именно, некоторые эхо-волны запаздывают в возвращении к датчику и оказываются как бы происходящими за пределами рассматриваемой области. В ветеринарной ультрасонографии есть два момента, когда обычно встречается подобный артефакт. Поверхность диафрагма-легкие очень хорошо отражает, и за пределами диафрагмы может быть видно зеркальное отражение печени. Важно распознать это как артефакт, а не трактовать как патологическое нарушение целостности диафрагмы. Поверхность перикард-легкие также имеет высокую отражающую способность, вследствие чего иногда видно зеркальное отражение сердца.

 Ультрасонография по Депплеру

Простая ультрасонография по Депплеру несколько лет использовалась в ветеринарии как средство диагностики беременности. В последнее время в этой области был достигнут огромный прогресс, что позволило сильно расширить пределы использования методики Допплера.

Допплеровская ультрасонография позволяет измерять скорость кровотока в сосудах и отделах сердца. Определив скорость кровотока, можно выяснить тип кровотока (ламинарный или турбулентный) и оценить градиент давления.

Звуковые волны высокой частоты проходят в ткани тела. Когда в соответствии с перемещением датчика движется отражающая поверхность, происходят изменения в длине волн и, соответственно, изменение частоты отраженной волны. Изменение частот определяется частотой издаваемого звука, скоростью отражения и скоростью прохождения звука в тканях. Изменение по Допплеру, встречающееся в клинической практике, обычно находится в диапазоне частот 100Гц-11кГц, представляя собой диапазон скорости 10-100 см/сек.

Когда движение отражателя не параллельно звуковому лучу, рассматривается только векторный компонент в этом направлении. Это дает сдвиг частот, соответствующий скорости меньшей, нежели действующая скорость, просто в силу изменения угла наклона. Таким образом, угол звукового луча также должен учитываться в подсчетах.

Постоянная Допплеровская волна

Кристалл датчика испускает постоянный звуковой луч. Другой трансдуктор улавливает эхо-волны, сравнивая частоты. Сдвиг частот может быть отражен графически и/или на слух. Эти системы позволяют измерять широкий диапазон скоростей, однако не обеспечивают информацией по поводу того, издает ли какой-либо движущийся предмет сигнал.

 Пульсирующая волна Допплера

Ультразвук передается датчиком импульсами, и возвратное эхо улавливается тем же датчиком. Задержка связана с глубиной отражающей структуры, поэтому становится возможным определение источника сдвига по Допплеру. Однако пульсирующая трансмиссия ограничивает максимум скорости, который может быть измерен.

 Двойное Допплеровское изображение

Эта методика сочетает пульсирующую волну Допплера с двумерным изображением «реального времени», позволяя точно определить местонахождение исследуемого органа. Большинство систем используют два датчика в пределах единой пробы изображения. Поперечно-секционное изображение и графическое изображение по Допплеру одновременно выводятся на экран.

Цветовой поток Депплера

Данная система позволяет получить информацию о скорости всего поперечно-секционного изображения. Эта информация добавляется к двумерному изображению как цвет, причем цвет и его насыщенность отображают направление и предел колебаний скорости. Такая методика несет в себе огромный потенциал, поскольку обеспечивает как функциональной, так и анатомической информацией; однако такое оборудование в настоящее время чрезвычайно дорого.

 Биологическая безопасность ультразвуковой диагностики

Влияние ультразвуковой диагностики на живые ткани широко исследовано. Ультразвуком давно пользуются в человеческой медицине, в частности, более 10 лет — в акушерстве; обоснованных данных по неблагоприятным медицинским последствиям не публиковались. Давние данные о повреждениях хромосом человеческих лейкоцитов после ультразвукового обследования не подтвердились. Известно, что ультразвук высокой интенсивности может повредить ДНК «in vitro» и нарушить рост клетки. Однако в ультрасонографии пользуются пульсирующей волной, так что общее время экспозиций тела и его тканей невелико. В настоящее время считается, что диагностический ультразвук биологически безопасен и не несет неблагоприятных клинических эффектов.

biobloc.ru

Еще полезно почитать про Почки:

Аппарат для диализа Дилатация это что такое Экскреторная функция почек Карбункул почки это