Схема ультразвукового аппарата: обобщенная структура, применение ультразвука в хирургии (стр. 1 из 2)

обобщенная структура, применение ультразвука в хирургии (стр. 1 из 2)

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

«Аппарат для ультразвуковой терапии: обобщенная структура, применение ультразвука в хирургии»

МИНСК, 2008

Аппарат для ультразвуковой терапии.

Аппарат предназначен для лечения акушерско-гинекологических заболеваний, но применяется также в оториноларингологии, стоматологии, дерматологии и в других областях медицины.

Основные технические данные аппарата: частота ультразвуковых колебаний 2,64 МГц ±0,1%; интенсивность ультразвуковых колебаний регулируется четырьмя ступенями 0,05; 0,2; 0,5 и 1,0 Вт/см²; эффективная площадь большого излучателя 2 см², малого — 0,5 см²; предусмотрен импульсный режим работы при длительности импульсов 2, 4 и 10 мс, частоте следования 50 Гц; питание от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 В ±10%; потребляемая мощность не более 50 ВА; по защите от поражения электрическим током аппарат выполнен по классу I; габаритные размеры 342×274×142 мм; масса (с комплектом) не более 10 кг.

Структурная схема аппарата УЗТ представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема аппарата УЗТ

Генератор высокочастотный создает немодулированные электрические колебания с частотой 2,64 МГц. Усиление мощности этих колебаний происходит в выходном усилителе, к которому подключается один из ультразвуковых излучателей, преобразующий электрические колебания в механические. Модулятор предназначен для получения импульсного режима при трех длительностях импульсов — 2, 4 и 10 мс и постоянной частоте следования — 50 Гц. Блок питания обеспечивает питание постоянным напряжением цепей модулятора и генератора.

Принципиальная электрическая схема аппарата приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Принципиальная электрическая схема аппарата УЗТ-31

Блоквысокочастотногогенератора (рисунок 3) включает в себя автогенератор, буферный каскад и усилитель.

Автогенератор (транзистор VT1) собран по осцилляторной схеме с кварцевой стабилизацией. С выхода автогенератора высокочастотное напряжение подается на буферный каскад, представляющий собой эмиттерный повторитель (транзистор VT3). В эмиттерной цепи повторителя включены контакты кнопочного переключателя S1, коммутирующие делитель на резисторе 9 и потенциометрах 10 — 13. Кнопки переключателя выведены на панель управления аппарата («Интенсивность, Вт/см²«). При нажатии одной из кнопок в эмиттерную цепь включается соответствующий потенциометр, с движка которого напряжение через разделительный конденсатор 11 подается на усилитель. С помощью потенциометров 10 — 13 производится регулировка интенсивности на каждой ступени при производстве аппарата или его ремонте.

Усилитель (транзистор VT4) имеет на выходе четырехполюсник (конденсаторы 13 — 17 и катушка индуктивности 3), согласующий выходное сопротивление транзистора VT4 со входным сопротивлением выходного усилителя.

В блоке генератора находится также оконечный каскад (транзистор VT2) импульсного модулятора. Каскад работает в ключевом режиме по параллельной схеме. При подаче на его вход прямоугольного импульса (через контакты 11 — 12 вилки X1) транзистор VT2 открывается, шунтируя вход буферного усилителя и создавая тем самым паузу в генерации ультразвуковых колебаний.

Рисунок 3 – Принципиальная электрическая схема высокочастотного генератора аппарата УЗТ-31

Обобщенная структура аппарата для ультразвуковой терапии.

Для проведения УЗ-процедуры очевидными являются наличие высокочастотного генератора ч пьезоэлектрических преобразователей, формирующих соответствующие ультразвуковые волны.

Проведение УЗ-процедуры возможно двумя основными способами:

1. При непосредственном контакте УЗ-излучателя с облучаемымучастком тела.

2. Косвенным контактом через иммерсионную жидкость, осуществляемым с помощью водяной панны или водяной подушки (пузыря из тонкой резины, наполненного водой).

При использовании первого способа необходимо исключить наличие воздушной прослойки между излучателем и поверхностью тела, поскольку даже тончайший слой воздуха приведет, практически, к полному отражению УЗ-волны от поверхности тела. Поэтому, перед сеансом поверхность кожи облучаемого участка тщательно смазывается вазелиновым маслом или специальной смазкой на основе парафинов.

При использовании косвенного контакта может использоваться как непрерывный, так и импульсный режим излучения, при неподвижном и подвижном излучателях.

При использовании водяной ванны можно производить облучение как прямым, так и наклонным лучом, что удобно при облучении суставов и участков тела с неровной поверхностью.

Аппараты УЗ-терапии могут быть стационарными и портативными. универсальными и специализированными. Типовая структура терапевтического ультразвукового аппарата представлена на рисунке 4.

Автогенератор АГ генерирует в непрерывном режиме колебания УЗ-частоты. Через модулятор М (управляемый ключ) У3-колебания передаются на предварительный усилитель ПУ со ступенчатой регулировкой коэффициента усиления и далее. через выходной усилитель, на излучатель ИЗ и индикатор ИНД, показывающий наличие переменного сигнала УЗ-частоты на выходе усилителя. Модулятор управляется генератором импульсов регулируемой длительности ГИ. Все регулировки осуществляются с помощью пульта управления снабженного процедурными часами ПЧиПУ, которые отключают блок питания БП по истечении установленного времени длительности процедуры.

Рисунок 4 – Структурная схема аппарата ультразвуковой терапии

Перед сеансом УЗ-терапии производят проверку исправности аппарата. Простейший способ проверки наличия генерации ультразвука состоит в том. что излучатель окунают в стакан с водой и. при наличии колебаний, наблюдают эффект дегазации (выделения пузырьков воздуха). С повышением интенсивности излучения газовыделение возрастает.

Периодически проводят проверку градуировки шкалы интенсивности генерируемого ультразвука. Для этой цели Используются специальные измерители мощности ультразвука, например, типа ИМУ-2 (3).

Для предохранения рук оператора от воздействия ультразвука, он должен работать в тонких нитяных перчатках, поверх которых надеты резиновые. Сохраняемый пол слоем резины слой воздуха отражает УЗ-колебания. предохраняя руки от воздействия ультразвука.

В таблице 1 приведены некоторые основные характеристики отечественных терапевтических УЗ-аппаратов.

Таблица 1 Характеристики отечественных терапевтических УЗ – аппаратов.

Интересным представляется воздействие ультразвуковыми волнами на биологически активные точки (БАТ) с целью достижения определенных терапевтических эффектов, называемое фонотерапией. Фонотерапия осуществляется с помощью терапевтических УЗ-аппаратов, позволяющих генерировать ультразвук малой интенсивности (0,05Вт/см в кв) и снабженных излучателями с малой площадью активной, поверхности (от 0,2 до 1см в кв), например, «ЛОР-3», «УЗТ-102», «УЗ-Т10» и др.

Применение ультразвука в хирургии.

Основная идея применения ультразвука в хирургии заключается в сообщении хирургическим инструментам ультразвуковых колебаний, что существенно увеличивает их эффективность, облегчает проведение операций и уменьшает травматические повреждения окружающих тканей. При этом выделяется несколько направлений: ультразвуковое резание мягких ткачей; ультразвуковая резка, сверление, трепанация, сварка и наплавка костной ткани: ультразвуковая эндартерэктомия (проведение восстановительных операций на пораженных атеросклерозом крупных сосудах).

Метод ультразвуковой резки мягких тканей основан на том, что на лезвие режущего инструмента, которому хирургом сообщается поступательное движение, накладываются продольные ультразвуковые колебания с частотой, лежащей в пределах 22 — 44кГц. с амплитудой не более 45мкм. Под действием УЗ-колебаннй. налагаемых на инструмент, скорость относительных продольных перемещении увеличивается, относительно поступательного перемещения лезвия, в несколько раз. При этом, за счет разрушении под воздействием кавитации клеточной структуры прилегающих к лезвия слоев ткани, сухое трение переходит в полусухое или даже жидкостное. Это приводит к существенному уменьшению как нормального, так и тангенциального усилия резания. Ультразвуковые колебания возбуждаются магнитострикторрм и с помощью концентратора передаются к режущему инструменту. Магнитостриктор изготовляют либо из ферритового броневого цилиндрического магнптопровода, в полость которого закладывается обмотка, либо набирается из Ш — образных пластин из никелевого сплава, на центральный стержень которых наматывается обмотка. При перемагннчивании материала возникает явление магнитострикции, вследствие которого продольные размеры стержней колеблются с частотой перемагничивающего тока. Чтобы избежать удвоения частоты механических колебаний сердечник магнитостриктора подмагничивается постоянным током практически до насыщения.

Аппарат для ультразвуковой терапии: обобщенная структура, применение ультразвука в хирургии (Реферат)

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

«Аппарат
для ультразвуковой терапии: обобщенная
структура, применение ультразвука в
хирургии«

МИНСК, 2008

Аппарат для ультразвуковой
терапии.

Аппарат предназначен для лечения
акушерско-гинекологических заболеваний,
но применяется также в оториноларингологии,
стоматологии, дерматологии и в других
областях медицины.

Основные технические
данные аппарата: частота ультразвуковых
колебаний 2,64 МГц ±0,1%; интенсивность
ультразвуковых колебаний регулируется
четырьмя ступенями 0,05; 0,2; 0,5 и 1,0 Вт/см²;
эффективная площадь большого излучателя
2 см²,
малого — 0,5 см²;
предусмотрен импульсный режим работы
при длительности импульсов 2, 4 и 10 мс,
частоте следования 50 Гц; питание от сети
переменного тока частотой 50 Гц напряжением
220 В ±10%; потребляемая мощность не более
50 ВА; по защите от поражения электрическим
током аппарат выполнен по классу I;
габаритные размеры 342×274×142 мм; масса (с
комплектом) не более 10 кг.

Структурная схема аппарата УЗТ
представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема
аппарата УЗТ

Генератор высокочастотный
создает немодулированные электрические
колебания с частотой 2,64 МГц. Усиление
мощности этих колебаний происходит в
выходном усилителе, к которому подключается
один из ультразвуковых излучателей,
преобразующий электрические колебания
в механические. Модулятор предназначен
для получения импульсного режима при
трех длительностях импульсов — 2, 4 и 10
мс и постоянной частоте следования —
50 Гц. Блок питания обеспечивает питание
постоянным напряжением цепей модулятора
и генератора.

Принципиальная электрическая
схема аппарата приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Принципиальная
электрическая схема аппарата УЗТ-31

Блок
высокочастотного
генератора
(рисунок 3) включает в себя автогенератор,
буферный каскад и усилитель.

Автогенератор
(транзистор VT1)
собран по осцилляторной схеме с кварцевой
стабилизацией. С выхода автогенератора
высокочастотное напряжение подается
на буферный каскад, представляющий
собой эмиттерный повторитель (транзистор
VT3).
В эмиттерной цепи повторителя включены
контакты кнопочного переключателя S1,
коммутирующие делитель на резисторе 9
и потенциометрах 10
— 13. Кнопки
переключателя выведены на панель
управления аппарата («Интенсивность,
Вт/см²«).
При нажатии одной из кнопок в эмиттерную
цепь включается соответствующий
потенциометр, с движка которого напряжение
через разделительный конденсатор 11
подается на усилитель. С помощью
потенциометров 10
— 13
производится регулировка интенсивности
на каждой ступени при производстве
аппарата или его ремонте.

Усилитель (транзистор
VT4)
имеет на выходе четырехполюсник
(конденсаторы 13
— 17 и
катушка индуктивности 3),
согласующий выходное сопротивление
транзистора VT4
со входным сопротивлением выходного
усилителя.

В блоке генератора
находится также оконечный каскад
(транзистор VT2)
импульсного модулятора. Каскад работает
в ключевом режиме по параллельной схеме.
При подаче на его вход прямоугольного
импульса (через контакты 11
— 12 вилки
X1)
транзистор VT2
открывается, шунтируя вход буферного
усилителя и создавая тем самым паузу в
генерации ультразвуковых колебаний.

Рисунок 3 – Принципиальная
электрическая схема высокочастотного
генератора аппарата УЗТ-31

Обобщенная структура аппарата
для ультразвуковой терапии.

Для проведения УЗ-процедуры
очевидными являются наличие высокочастотного
генератора ч пьезоэлектрических
преобразователей, формирующих
соответствующие ультразвуковые волны.

Проведение УЗ-процедуры возможно
двумя основными способами:

1. При непосредственном контакте
УЗ-излучателя с облучаемымучастком
тела.

2. Косвенным контактом через
иммерсионную жидкость, осуществляемым
с помощью водяной панны или водяной
подушки (пузыря из тонкой резины,
наполненного водой).

При использовании первого способа
необходимо исключить наличие воздушной
прослойки между излучателем и поверхностью
тела, поскольку даже тончайший слой
воздуха приведет, практически, к полному
отражению УЗ-волны от поверхности тела.
Поэтому, перед сеансом поверхность кожи
облучаемого участка тщательно смазывается
вазелиновым маслом или специальной
смазкой на основе парафинов.

При использовании косвенного
контакта может использоваться как
непрерывный, так и импульсный режим
излучения, при неподвижном и подвижном
излучателях.

При использовании водяной ванны
можно производить облучение как прямым,
так и наклонным лучом, что удобно при
облучении суставов и участков тела с
неровной поверхностью.

Аппараты УЗ-терапии могут быть
стационарными и портативными.
универсальными и специализированными.
Типовая структура терапевтического
ультразвукового аппарата представлена
на рисунке 4.

Автогенератор АГ
генерирует в непрерывном режиме колебания
УЗ-частоты. Через модулятор М (управляемый
ключ) У3-колебания передаются на
предварительный усилитель ПУ со
ступенчатой регулировкой коэффициента
усиления и далее. через выходной
усилитель, на излучатель ИЗ и индикатор
ИНД, показывающий наличие переменного
сигнала УЗ-частоты на выходе усилителя.
Модулятор управляется генератором
импульсов регулируемой длительности
ГИ. Все регулировки осуществляются с
помощью пульта управления снабженного
процедурными часами ПЧиПУ, которые
отключают блок питания БП по истечении
установленного времени длительности
процедуры.

Рисунок 4 – Структурная
схема аппарата ультразвуковой терапии

Перед сеансом УЗ-терапии производят
проверку исправности аппарата. Простейший
способ проверки наличия генерации
ультразвука состоит в том. что излучатель
окунают в стакан с водой и. при наличии
колебаний, наблюдают эффект дегазации
(выделения пузырьков воздуха). С повышением
интенсивности излучения газовыделение
возрастает.

Периодически проводят проверку
градуировки шкалы интенсивности
генерируемого ультразвука. Для этой
цели Используются специальные измерители
мощности ультразвука, например, типа
ИМУ-2 (3).

Для предохранения рук оператора
от воздействия ультразвука, он должен
работать в тонких нитяных перчатках,
поверх которых надеты резиновые.
Сохраняемый пол слоем резины слой
воздуха отражает УЗ-колебания. предохраняя
руки от воздействия ультразвука.

В таблице 1 приведены некоторые
основные характеристики отечественных
терапевтических УЗ-аппаратов.

Таблица 1 Характеристики
отечественных терапевтических УЗ –
аппаратов.

Интересным
представляется воздействие ультразвуковыми
волнами на биологически активные точки
(БАТ) с целью достижения определенных
терапевтических эффектов, называемое
фонотерапией. Фонотерапия осуществляется
с помощью терапевтических УЗ-аппаратов,
позволяющих генерировать ультразвук
малой интенсивности (0,05Вт/см в кв) и
снабженных излучателями с малой площадью
активной, поверхности (от 0,2 до 1см в кв),
например, «ЛОР-3», «УЗТ-102»,
«УЗ-Т10» и др.

Cоздаем портативные аппараты УЗИ на базе современных аналоговых микросхем

7 октября 2015

Требования уменьшения габаритов и снижения стоимости приводят к пересмотру принципов построения современных аппаратов УЗИ. В статье рассматриваются последние достижения аналоговой интегральной технологии, которая позволяет создавать малогабаритные ультразвуковые системы, а также обсуждаются проблемы борьбы с шумами в наиболее компактном и современном оборудовании данного типа.

За последнее десятилетие в области медицинского ультразвукового оборудования произошла настоящая революция. Достижения аналоговой интегральной технологии позволили производителям значительно снизить как габариты, так и стоимость мощной медицинской техники. Те приборы, которые раньше весили несколько сот килограмм и требовали тележку для перевозки, теперь имеют размер, сопоставимый с размером ноутбука. Нет необходимости говорить о том, какое огромное значение это имело для медицинского персонала и для больных. В развитых странах снижение цены оборудования привело к снижению стоимости лечения. В развивающихся странах УЗИ стало доступным гораздо большему кругу больных, в том числе – проживающих в сельской местности. Таким образом, новые бюджетные и компактные устройства оказали значительное влияние на медицину. При этом перспективные технологии обещают еще больше преимуществ.

Стоит отметить, что путь совершенствования устройств ультразвуковой диагностики не так-то прост. Всегда существовали и будут существовать проблемы, которые необходимо решать, чтобы снизить габариты, уменьшить стоимость, увеличить производительность. В данной статье рассматриваются основные проблемы, возникающие перед разработчиками такого оборудования.

Высококачественная ультразвуковая диагностика и снижение габаритов

Для получения качественного изображения разработчики компактных систем пытаются разместить как можно больше ультразвуковых приемопередатчиков в ограниченном пространстве корпуса прибора. Это достаточно сложная задача. Так, например, в стандартных на сегодняшний день аппаратах число используемых трансиверов составляет 128 и даже более.

Рис. 1. Функциональная схема ультразвукового приемопередатчика

Типовая схема ультразвукового приемопередатчика показана на рисунке 1. Для получения ультразвукового изображения высоковольтный передатчик формирует синхронизированные высоковольтные импульсы. Эти импульсы возбуждают ультразвуковой преобразователь (пьезоэлемент), который генерирует направленные звуковые сигналы. Сигналы распространяются и, отражаясь от неоднородностей в теле пациента, принимаются тем же самым преобразователем. Далее они поступают в приемный тракт приемопередатчика.

Приемник содержит несколько функциональных блоков: ключ приема-передачи (transmit/receive switch, T/R), усилитель с низким уровнем шумов (low-noise amplifier, LNA), программируемый усилитель (variable-gain amplifier, VGA), антиалайзинговый фильтр (anti-alias filter, AAF) и аналогово-цифровой преобразователь (analog-to-digital converter, ADC). Для защиты от высоковольтных импульсов малошумящий фильтр подключен к преобразователю через приемопередающий ключ. Коэффициент усиления LNA для снижения чувствительности к шумам фиксирован. Программируемый усилитель VGA используется для компенсации затухания ультразвука в теле человека. Это позволяет согласовать входной сигнал с динамическим диапазоном АЦП. Наличие антиалайзингового фильтра AAF в приемном тракте необходимо для удаления высокочастотных шумовых составляющих, выходящих за границы анализируемого частотного спектра. Усиленные и оцифрованные отсчеты обрабатываются цифровой системой формирования потока для получения направленного и сформированного сигнала. Полученный сигнал используется для создания 2D-изображений или получения дополнительной информации о смещении спектра при работе с сигналами Доплера в импульсном режиме.

Приемник также содержит отдельный блок формирователя потока для работы с сигналами Доплера в полноволновом режиме (continuous-wave Doppler, CWD). Блок CWD расположен сразу после малошумящего усилителя LNA. Это связано с тем, что режим работы CWD очень требователен к динамическому диапазону входного сигнала, который выходит за границы возможностей блоков VGA/ADC. Для получения требуемого выходного потока данных необходимо смешать входной сигнал с частотным сигналом локальных генераторов и суммировать полученные результаты. По этой причине блок CWD должен включать высокодинамические микшеры и программируемые генераторы.

Вполне очевидно, что трансиверы обладают широкой функциональностью, и разместить 128 подобных устройств в форм-факторе персонального компьютера является непростой задачей. Производители электроники отвечают на него повышением уровня интеграции. В настоящее время несложно отыскать микросхемы с восемью приемниками, включающими LNA, VGA, AAF и ADC, и умещающимися в корпусе размерами 10×10 мм. Высоковольтные излучатели также выпускаются в четырех- и восьмиканальном исполнении с размерами корпуса 10×10 мм. Это повышение интеграции является чрезвычайно важным. Оно и сыграло ключевую роль в появлении современного поколения портативных систем. Однако, забегая вперед, стоит сказать, что это не предел возможностей интегральных технологий.

Рис. 2. Ультразвуковой приемопередатчик MAX2082

Микросхема MAX2082 содержит восемь приемопередатчиков (рисунок 2), и представляет собой яркий пример наиболее современных достижений в области ультразвуковых высокоинтегрированных решений. Микросхема включает в себя полноценный приемный тракт, приемопередающий ключ, развязывающие конденсаторы и трехуровневый датчик импульсов. Все это размещено в корпусе размером 10×23 мм. Такой приемопередатчик экономит занимаемую площадь, сокращает время на разработку, снижает общую стоимость системы.

Рис. 3. Реализация приемопередающего ключа требует девяти дискретных компонентов

Экономия занимаемой площади при использовании таких микросхем может быть значительной. Даже использование только одного интегрированного приемопередающего ключа уже экономит много места. Рассмотрим типовую и наиболее распространенную схему реализации такого ключа (рисунок 3). Как видно из рисунка, она требует девяти дискретных компонентов. Это значит, что в устройстве со ста двадцатью восемью каналами число дискретных компонентов, необходимых для создания только приемо-передающих ключей, перевалит за 1000!

Рис. 4. 128-канальная плата на базе восьмиканальных приемопередатчиков

Рисунок 4 демонстрирует печатную плату (ПП) 128-канального приемопередатчика на базе MAX2082. Плата имеет площадь менее 10 квадратных дюймов, что в два раза меньше, чем получается при использовании отдельных микросхем восьмиканальных приемников, восьмиканальных передатчиков и дискретных T/R-ключей.

Управление питанием приемопередатчика

Организация питания устройств с высокой степенью интеграции представляет сложную задачу. Во-первых, большинство ультразвуковых аппаратов является портативными и должно работать от аккумулятора без подзарядки, как минимум, в течение часа. Во-вторых, отвод тепла также является большой проблемой. Плотность расположения компонентов на ПП достаточно высока, а расстояние между ними мало, что приводит к недостатку места для воздушных потоков. Важно отметить, что ультразвуковые приемопередатчики вносят значительный вклад в общее энергопотребление системы, это требует повышенного внимания при проектировании.

За последние десять лет потребление ультразвуковых приемников сократилось вдвое. Сейчас не проблема найти интегральный приемник, имеющий LNA, VGA, AAF, АЦП, потребление которого – менее 150 мВт на канал. Кроме того, новое поколение ресиверов имеет гибкую систему управления питанием, позволяющую пользователю находить компромисс между потреблением и производительностью, использовать спящие режимы с быстрым пробуждением для экономии энергии в неактивном режиме.

Есть и другие перспективы улучшения свойств приемопередатчиков. Так, например, один ключ T/R потребляет до 80 мВт. Это связано с необходимостью протекания токов смещения через диоды для снижения их сопротивления и улучшения шумовых характеристик. А ведь эта мощность равна потреблению всех компонентов приемопередатчика вместе взятых! Новейшие интегральные T/R-ключи, например, MAX2082, имеют лучшие шумовые характеристики, потребляя при этом всего 15 мВт.

Баланс между шумовыми характеристиками и миниатюризацией

Повышение степени интеграции и снижение потребляемой мощности являются основной задачей при создании ультразвуковых систем. Однако не сразу становится очевидным, что эти проблемы напрямую связаны с миниатюризацией оборудования.

Снижение уровня шумов в рабочем частотном диапазоне

Ультразвуковые системы чрезвычайно чувствительны к кондуктивным и радиопомехам, возникающим на частотах 2…15 МГц. Входная чувствительность каждого канала может составлять всего 1 нВ/Гц. В 128-канальных приборах коэффициент усиления нежелательных сигналов может достигать 21 дБ в зависимости от величины задержки между работой каналов при формировании рабочего потока. В результате этого даже шум с малой плотностью 0,09 нВ/√Гц (в рабочем диапазоне частот) отчетливо виден и проявляется в виде артефактов на получаемом изображении. Такие артефакты являются общеизвестными, их часто называют «мерцающими огнями», они напоминают яркие вспышки в тех местах изображения, для которых установлен наиболее высокий коэффициент усиления. Существует большое количество источников кондуктивных и радиопомех, вызывающих такие шумы.

Разработчикам ультразвуковых схем необходимо затратить множество усилий, чтобы сформировать контуры заземления, а также физически оградить и экранировать чувствительные аналоговые элементы от шумных цифровых схем. К сожалению, инженерам, создающим портативные ультразвуковые приборы, в большинстве случаев недоступна такая роскошь, как физическое разделение чувствительных и шумных схем, а экранирование затруднено из-за ограниченного пространства и проблем с отводом тепла. В результате наличие шумов в рабочем диапазоне частот является практически неизбежным явлением, особенно в тех приборах, где в непосредственной близости находятся одноплатные компьютеры, которые необходимы для обсчитывания получаемых данных и вывода их на экран. Таким образом, необходимо уделять максимальное внимание вопросам заземления и экранирования на самых ранних этапах проектирования. Попытки изменить устройства с высокой степенью интеграции на более поздних этапах, когда создаются опытные прототипы, могут оказаться чрезвычайно сложными и затратными.

Минимизация аудиошумов

Рис. 5. Примеры влияния уровня шумов при анализе доплеровских сигналов

В ряде случаев акустический шум может быть источником еще более сложных проблем. При выполнении УЗИ движение крови определяется по небольшому Доплеровскому смещению отраженных и принятых волн. Любая низкочастотная модуляция излучаемого или принимаемого сигнала от неподвижных объектов вызывает шум, который может заглушать полезные сигналы или даже формировать ложные пики в рабочем спектре частот (рисунок 5). При работе с доплеровскими сигналами в импульсном режиме соотношение «сигнал/шум» в диапазоне смещения 1 кГц должно быть больше, чем 140 дБ/Гц относительно несущей. Для полноволнового режима CWD требования еще жестче – не менее 155 дБ/Гц относительно несущей.

Существует большое количество источников низкочастотного шума, но наиболее значимыми и распространенными среди них являются низкочастотные импульсные источники питания. Именно создаваемые ими помехи приносят больше всего вреда при использовании доплеровского эффекта. Их шум может вызывать дрожание частоты генераторов приемника и передатчика, которое, в свою очередь, приведет к сужению динамического диапазона или к появлению нежелательных пиков в спектре. Эти же шумы могут воздействовать на схему управления коэффициентом усиления VGA, что приведет к дополнительной модуляции принятого сигнала и, следовательно, к затенению полезного доплеровского сигнала.

Эффективным способом снижения уровня аудиошумов, вызванных источниками питания, остается активное управление потреблением. В традиционных крупногабаритных установках УЗИ для этих целей используют множество отдельных неэффективных линейных регуляторов, которые распределяют по всей системе. Очевидно, что в портативных приборах такой подход недоступен.

В результате разработчикам для повышения эффективности приходится применять распределенную систему импульсных регуляторов. К сожалению, при переключениях этот тип регуляторов создает значительные кондуктивные и радиопомехи, которые сложно контролировать даже при качественной разводке и фильтрации. Спектр доплеровского сигнала чувствителен к таким шумам. Обычно они приводят к появлению дополнительных тонов на частотной характеристике. Единственный способ борьбы с данным явлением состоит в синхронизации импульсных источников с рабочей частотой системы. В этом случае возникающие шумы легче вывести из рабочего диапазона. Таким образом, необходимо проявлять максимальную осторожность при использовании импульсных регуляторов в таких устройствах, чтобы минимизировать потребление и избежать негативного влияния.

Заключение

Разработка ультразвуковых систем является серьезной задачей для инженеров-разработчиков. Среди наиболее значимых проблем можно отметить ограничение пространства, обеспечение питания в условиях ограниченной занимаемой площади, возрастающие требования к производительности. Разработчикам следует разумно использовать новые микросхемы, которые сочетают в себе высокий уровень интеграции, малое потребление, необходимое быстродействие. При создании устройств необходимо знать о распространенных проблемах с шумами в компактных устройствах и уделить большое внимание системному проектированию, чтобы этих проблем избежать.

Трудности при создании новых портативных систем с лихвой искупаются преимуществами. Уже сейчас невооруженным глазом видно их положительное влияние на уровень здравоохранения во всем мире. Есть основания полагать, что эта тенденция сохранится, пока будут появляться новые более совершенные аналоговые интегральные схемы, доступные для разработчиков компактных медицинских приборов.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Наши информационные каналы

Ультразвуковая сварка:оборудование, схема, технология

Метод ультразвуковой сварки был разработан в XX веке. Он предназначен для создания неразъемных соединений различных материалов. Для сваривания детали сдавливают друг с другом и подвергают воздействию интенсивных ультразвуковых колебаний.

Ультразвуковая сварка

Таким способом можно сваривать термопластик и большинство металлов. По сравнению с другими способами сварки, ультразвуковые установки отличаются простотой конструкции, а сам процесс — низкой себестоимостью и трудоемкостью.

Принцип действия ультразвуковой сварки и классификация

С физической точки зрения, ультразвуковая сварка проходит в три стадии:

• нагрев изделий, активизация диффузии в зоне соприкосновения;
• образование молекулярных связей между вязкотекучими поверхностными слоями
• затвердевание (кристаллизация) и образование прочного шва.

Существует несколько классификаций ультразвуковой сварки ультразвуковой сварки.

По степени автоматизации различают:

• Ручная. Оператор контролирует параметры установки и ведет сварочный пистолет по линии шва.
• Механизированная. Параметры задаются оператором и поддерживаются установкой, детали подаются под излучатель.
• Автоматизированная. Применяется на массовом производстве. Участие человека исключается.

Схемы колебательных систем для сварки ультразвуком

По методу подведения энергии к рабочей зоне выделяют:

• односторонняя;
• двусторонняя.

По методу движения волновода классифицируют:

• Импульсная. Работа короткими импульсами за одно перемещение волновода.
• Непрерывная. Постоянное воздействие излучателя, волновод двигается с постоянной скоростью относительно материала.

По споосбу определения количества энергии, затрачиваемой на соединение, существуют:

• по времени воздействия;
• по величине осадки;
• по величине зазора;
• по кинетической сотавляющей.

В последнем случае количество энергии определяется предельной амплитудой смещания опоры.

По способу подачи энергии в рабочую зону различают следующие режимы ультразвуковой сварки:

• Контактная. Энергия распределяется равномерно по всему сечению детали. Позволяет сваривать детали до 1,5 толщиной. Применяется для сваривания внахлест мягких пластиков и пленок.
• Передаточная. В случае высоких значений модуля упругости колебания возбуждаются в нескольких точках. Волна распространяется внутри изделия и высвобождает свою энергию в зоне соединения. Используется для тавровых швов и соединений встык жестких пластиков.

Схема точечной ультразвуковой сварки

Схема установки для роликовой сварки ультразвуком

Способ подачи энергии колебаний в зону контакта заготовок определяется модулем упругости материала и коэффициентом затухания механических колебаний на ультразвуковых частотах.

Суть получения швов ультразвуком

Процесс сварки ультразвуком для пластиков и металлов имеет общие физические основы, но существенно различается по параметрам.

Для ультразвуковой сварки металлов требуется нагрев до высоких температур и приложение больших усилий сжатия. Для пластиков можно обойтись намного меньшими значениями этих параметров. Схема установки ультразвуковой сварки пластика также существенно проще.

Последовательность действий следующая

• Подключают генератор ультразвука.
• Ультразвук, проходя через конвертер, преобразуется в продольные механические колебания волновода.
• Волновод подсоединяется перпендикулярно плоскости шва и передает заготовкам колебательную энергию.
• Механическая энергия преобразуется в волновую, что обуславливает интенсивный нагрев области соприкосновения волновода и заготовки.
• В нагретом поверхностном слое возрастает текучесть.
• Динамическое усилие, прикладываемое со стороны излучателя, способствует нагреву зоны крнтакта.
• Статическое усилие, приложенное в том же направлении — перпендикулярно поверхности контакта, понуждает к образованию прочные связи.

Сварной шов после ультразвуковой сварки

Таким методом удается соединять ультразвуком даже разные по своему строению материалы, такие как металлические сплавы и пластики.

При этом разница в температурах плавления может быть многократной.

Преимущества

Анализируя особенности ультразвукового сварочного производства, нельзя не отметить следующие его достоинства:

• не требуется защитная газовая среда;
• нет нужды в тщательной механической зачистке зоны сварки;
• нет ограничений по форме деталей;
• экологичность и ничтожный объем выделяющихся вредных веществ;
• небольшие температуры нагрева по сравнению с другими способами;
• не требуются сварочные материалы;
• высокая производительность, сравнимая только с контактной сваркой — доли секунды.
• низкие затраты энергии.

Полученный шов имеет эстетичный внешний вид и редко нуждается в дополнительной обработке.

Недостатки

Существуют у способа и минусы:

• Размер заготовки ограничен 25-30 см. На больших расстояниях волны рассеиваются и поглощаются материалом.
• Невозможность сварки деталей большой толщины.
• Чувствительность к влажности.

Сочетание достоинств и недостатков метода позволяет применять его в самых различных производствах.

Воздействие ультразвука на материал деталей

Атомы твердых тел, как кристаллических, так и аморфных, расположены в определенном порядке, между ними установлены более или менее прочные связи, позволяющие телам сохранять свою форму. Атомы и молекулы способны колебаться относительно своего начального положения. Чем выше амплитуда этих колебаний, тем выше внутренняя энергия тела. Если амплитуда превышает определенный предел, установившиеся связи могут разорваться. Если к телу приложено усилие, не дающее ему потерять целостность, вместо разорванных связей возникают новые, этот процесс называют рекомбинацией.

Ультразвуковые волны высокой интенсивности, сообщая атомам тела большое количество энергии за короткое время, увеличивают амплитуду колебаний атомов и молекул в зоне воздействия. Связи между ними рвутся, и под приложенным давлением возникают новые, с частицами из поверхностных слоев второй заготовки. Так возникает чрезвычайно прочное соединение, превращающее детали в единое целое.

Работа с металлическими деталями

Высокой эффективностью отличается применение ультразвуковой сварки к деталям небольших размеров. Особенно удачно применяют метод в микроэлектронике и приборостроении.

Соединение металлов проходит при существенно более низких температурах, чем при использовании «горячих» сварочных технологий, таких, так электродуговая или газовая сварка. Это открывает широкие возможности для быстрого и надежного соединения компонентов, чувствительных к перегреву.

Кроме того, метод способен сварить пары металлов, с трудом соединяемые другими способами: Cu+Al, Al+ Ni и т.д.

Прочностные характеристики шва достигают 70% от значений для исходного сплава.

Метод также позволяет сваривать металл, пластик, керамику, композиты, стекло в любых комбинациях. Применим он и к тугоплавким сплавам.

Преимущества и недостатки при работе с пластиками

При работе с пластмассами существуют следующие достоинства метода:

• высокая производительность;
• низкая себестоимость операции;
• герметичность швов на толстостенных заготовках;
• отсутствие необходимости в подготовке поверхности;
• отсутствие перегрева;
• отсутствие электрических наводок и электромагнитного излучения;
• совместимость операции с другими операциями технологического процесса, напыления, разреза в других плоскостях и т.п.;
• универсальность по типам пластиков;
• отсутствие расходных материалов и химикатов.
• эстетичность и малозаметность шва.

Ультразвуковая сварка пластмасс

Выделяют и недостатки:

• Малая мощность излучателя заставляет подводить энергию с двух сторон.
• Сложность контроля качества шва.

Качество соединения стильно зависит от точности подбора и стабильности параметров установки во время работы.

Особенности сваривания полимеров с использованием ультразвука

Для соединения пластмасс ультразвуком используется специализированное оборудование. Его основные компоненты следующие:

• Рама, на которой закреплены все основные узлы и детали.
• Блок питания.
• Система управления.
• Генератор ультразвука
• Привод давления.
• Преобразователь колебаний.
• Сварочная головка.

В промышленных моделях существует также рабочий стол с механизмом подачи деталей.

Используемое оборудование

Учитывая высокую стоимость аппарата УЗ-сварки, многие домашние мастера подумывают о самостоятельном изготовлении установки. К сожалению, это не сварочный трансформатор и даже не выпрямитель, и для проектирования и создания аппарата потребуются серьезные знания и навыки в области акустики и электроники. Кроме того, для изготовления деталей излучателя и волновода нужны станки высокого класса точности, недоступные в домашних условиях.

Пресс для ультразвуковой сварки

Оборудование для ультразвуковой сварки разделяют на три категории:

• точеное;
• шовное;
• шовно–шаговое.

Диапазон мощности — 50 ватт до 2 киловатт, рабочая частота в районе 20-22 килогерц

Основной узел установки ультразвуковой сварки — генератор колебаний и преобразователь электрических колебаний в механические той же частоты.

Механические колебания ультразвукового генератора преобразуются магнитострикционным преобразователем. Для отведения излишнего тепла используется водяная система охлаждения

Волновой трансформатор согласует параметры взаимодействия преобразователя и волновода. Он повышает частоту колебаний на выходе волновода.

Волновод транспортирует энергетический поток к месту сваривания. На его рабочем окончании смонтирована сменная сварочная головка. Ее геометрические параметры выбирают, исходя из материала заготовки, его толщины и вида шва. Так, для приваривания выводов микросхем берут головку, заканчивающуюся тонким жалом.

Волновод

Опорная рама служит для размещения всех узлов и деталей. На ней также монтируется механизм перемещения заготовки или головки волновода.

Параметры сварочного оборудования

Чтобы получить прочный и долговечный шов, необходимо точно рассчитать и тщательно соблюдать параметры работы аппарата. Они зависят от типа материала заготовок, его толщины, требований к прочности шва. Точная настройка параметров для каждого нового изделия проводится в лабораторных условиях, с многократными испытаниями на разрушение соединения. Наилучшее сочетание параметров фиксируется и используется в производственном процессе.

К основным параметрам относят:

• Амплитуда колебаний. Определяет поток энергии и время операции.
• Усилие прижима. От него зависит прочность шва.
• Частота работы генератора.
• Статическое давление. Определяется амплитудой механических колебаний.
• Продолжительность и скважность импульсов. Также определяет продолжительность операции.

К вспомогательным параметрам относят температуру начального прогрева для заготовок большой толщины, возвышение сварной головки над заготовкой и некоторые другие.

Установка для точечной сварки ультразвуком

Выделение тепла при сварке ультразвуком

Тепло, выделяющееся при проведении сварочных работ, образуется вследствие пластических деформаций, а также механического трения свариваемых поверхностей. Температура нагрева не является неизменной, она определяется физико-механическими характеристиками: твердостью, теплоемкостью и теплопроводностью. Влияет также и пространственная конфигурация заготовок. Влияние этого тепла на протекание технологического процесса незначительно.

Возможности ультразвука

Использование ультразвука дает возможность прочно и долговечно соединять различные, даже сильно отличающиеся друг от друга материалы толщиной от нескольких микрон до нескольких миллиметров. При использовании ультразвука к минимуму сводятся искажения формы свариваемых заготовок.

Использование точечных швов дает возможность с высокой скоростью выполнить соединение на больших площадях. Шаг точек подбирается исходя из толщины заготовок и требований к прочности шва. В областях изделия, подвергающихся высоким напряжениям, шаг уменьшают. Применение роликовых насадок на излучатель позволяет выполнять сплошные герметичные швы любой конфигурации. Такие соединения применяются в упаковочных изделиях и надувных конструкциях.

Листовые и пленочные заготовки соединяют внахлест. Для заготовок в форме стрежней применяют тавровые швы.

Ограничены возможности метода по работе со сверхтонкими материалами. Вследствие высокой скорости работы, экологической безопасности и обеспечения нормальных условий труду персонала, популярность ультразвука продолжает расти.

Сферы использования ультразвуковой сварки

Области применения ультразвука для создания сварных соединений определяются исходя из характерных особенностей технологии:

• соединяемые материалы должны быть пластичными;
• их размеры ограничены, прежде всего — толщина;
• температура нагрева намного ниже, чем при использовании «горячих» сварочных технологий.

Применение ультразвуковой сварки в производстве стройматериалов

Использование ультразвуковой швейной машины

Технология проучила широкое распространение в следующих областях:

• приборостроение;
• электроника;
• производство пластиковых оболочек;
• выпуск пластмассовых изделий.

Применяется метод и в других отраслях для присоединения малогабаритных деталей к крупным.

Ограничения

Основное ограничение, накладываемое на применимость технологии – это размер свариваемых заготовок. Он ограничен 25-30 см. Это обуславливается малой мощностью генератора и высоким затуханием и рассеянием ультразвуковых колебаний в твердой среде. При прямом увеличении мощности и амплитуды колебаний потребуется непропорциональное увеличение размеров установки и потребляемой мощности. Это сведет на нет все экономические преимущества метода.

Кроме того, материалы, свариваемые ультразвуком, должны иметь минимальную влажность, причем ка на поверхности, таки по всему объему. Если этого невозможно добиться, то следует использовать другие технологии.

Процесс ультразвуковой сварки металла

Использование сваривания ультразвуком не имеет экономического смысла и для толстостенных изделий.

Ультразвуковой аппарат ЦМС — Справочник химика 21

    Ультразвуковой аппарат Частота 16 кГц интенсивность 2,5 Вт/см 0,25 1,25 10240 51600 4 4,2 [c.123]






    Кокорев Д. Т., Ю д а е в В. Ф., сб. Проблемы тепло-массопереноса . Изд. Энергия , 1970, стр. 136. К частотной зависимости дисперсности эмульсий, получаемой с помощью ультразвуковых аппаратов. [c.74]

    Высокочастотные аппараты. Ультразвуковой аппарат ЦМС-8М [c.904]

    Процесс пластификации, в частности гидроксида алюминия, заключается в расщеплении агрегатов частиц на первичные частицы, и влияние ультразвука на этот процесс связано с диспергирующим кавитационным эффектом. Применение ультразвуковых аппаратов для интенсификации пластификации гидроксидов обеспечивает снижение длительности операции с нескольких часов до нескольких минут. При этом существенно увеличивается время, в течение которого масса, обработанная в ультразвуковом поле, сохраняет реологические свойства, необходимые для эффективной жидкостной формовки. [c.182]

    Наибольшее применение для получения эмульсий получили ультразвуковые аппараты типа гидродинамических вибраторов, называемые жидкостными свистками (рис. 16). [c.33]

    На основе проведенных экспериментов был разработан и серийно выпускается ультразвуковой аппарат УПХА для интенсификации химических процессов. [c.305]

    Метод диспергирования связанного эластомера ультразвуковой энергией с последующим электронно-микроскопическим анализом позволяет провести уточнение структуры невулканизованной смеси. Вначале образцы связанного эластомера диспергируют в хлороформе в ванне ультразвукового аппарата. В зависимости от типа технического углерода и активности его поверхности для полного диспергирования образца требуется различное время. Анализ полученных образцов с помощью электронного микроскопа позволяет измерить средний диаметр агрегатов ТУ до и после высокотемпературной обработки (пиролиза). Разница в среднем диаметре агрегатов приписывается слою сильносвязанного эластомера. По толщине этого слоя и средней площади поверхности агрегата рассчитывается количество связанного эластомера, которое возрастает с увеличением структурности технического углерода и степени наполнения. [c.478]

    Гидродинамический роторно-щелевой ультразвуковой аппарат  [c.45]

    Ультразвуковой аппарат для сварки пластмасс [c.154]

    Экспериментальные исследования показали эффективность применения неоднородного электрического поля при разделении эмульсий типа нефть в воде [20] по сравнению с разделением в поле сил тяжести. Недостатки данного метода — сравнительно высокое потребление электроэнергии, а также образование на электродах установки пузырьков газов, экранизирующих электрическое поле. Это обусловливает применение на подобных установках ультразвуковых аппаратов для удаления пузырьков с поверхности электродов. [c.179]

    Поэтому везде, где это возможно, необходимо исключать образование пылящих продуктов путем добавления специальных ингибиторов пыления. Если это невозможно, необходимо применение обеспыливающих устройств (осадительные камеры, инерционные пылеулавливатели, центробежные обеспыливающие устройства, мокрые пылеулавливатели, механические фильтры и электрофильтры, ультразвуковые аппараты, обеспечивающие коагуляцию и укрупнение частиц пыли). [c.564]

    Из него суспензия крупнодисперсной двуокиси титана направляется в бак 3 для последующего измельчения в ультразвуковом аппарате и использования для приготовления новой партии мелкодисперсной суспензии двуокиси титана. [c.101]

    Книга отличается от первого издания 1961 г. тем, что в ней приведены описания схемы и технологические характеристики ряда новых ультразвуковых аппаратов, приборов и установок, разработанных и освоенных промышленностью в последние годы. В схемы и технические характеристики серийных установок и приборов внесены необходимые изменения и дополнения. Кроме того, кратко описаны наиболее интересные и перспективные схемы установок, используемых для исследовательских целей, а также были учтены основные замечания и пожелания читателей. [c.3]

    Диапазон частот ультразвуковых аппаратов для очистки обычно лежит в пределах 20—40 кгщ этот диапазон является оптимальным для различных видов ультразвуковой очистки. Иногда для очистки от легких загрязнений применяются более высокие частоты порядка 0,8—1,5 Мгц. [c.152]

    Излучатели ЦП-В и ЦП-Н могут применяться как отдельно для обработки жидкостей в потоке, так и в специальных ультразвуковых аппаратах. [c.168]

    Для Д. жидкостей применяют след, устройства гомогенизаторы, в к-рых жидкая смесь продавливается под высоким давлением (до 35 МПа) через отверстия сечением ок. 10″ см или через узкий кольцевой зазор спец. клапана коллоидные мельницы, в к-рых жидкость диспергируется при прохождении через конич. зазор шириной до 25 мкм между статором и ротором, вращающимся с частотой порядка 2-10 об/мин смесители инжекционного типа и форсунки, работающие по принципу действия струйного насоса (см. Насосы), высокоскоростные мешалки турбинного, пропеллерного и др. типов (см. Перемешивание). Кроме того, Д. осуществляют с помощью акустич. и электрич. устройств. К акустич. устройствам относятся, напр., ультразвуковые свистки и сирены для эмульгирования, магнито-стрикц. преобразователи для получения суспензий, волновые концентраторы (в виде распылительной насадки) дпя генерирования аэрозолей (см. также Ультразвуковые аппараты). Действие ультразвуковых диспергаторов основано на явлении кавитации-образовании в жидкости заполненных газом каверн, или полостей при их захлопывании возникают ударные волны, приводящие к разрушению твердых тел и эмульгированию жидкости. Работа устройств для электрич. эмульгирования или распыливания основана на сообщении жидкости, точнее пов-сти жидкой диспергируемой фазы при ее истечении через спец. сопло либо разбрызгивающее приспособление избытка электрич. зарядов. Отталкивание одноименных зарядов в поверхностном слое приводит к снижению межфазной энергии, или поверхностного натяжения (см. Поверхностные тления), что способствует Д. [c.77]

    К числу М. п. относятся разделение материалов на фракции по размеру (крупности) частиц (см. Грохочение, Классификация, Обогащение полезных ископаемых) разрушение материалов до требуемых размеров (см. Измельчение) смешение материалов формообразование-формирование твердых частиц (гранул) с заданными св-вами (см. Гранулирование), каландрование, литье, прессование, экструзия пластмасс, резиновых смесей (см. Полимерных материалов переработка), Формование химических волокон, уплотнение материалов в однородные по размерам и массе заготовки правильной геом. формы (см. Таблетирование), заключение материалов в оболочки с получением капсул, обладающих требуемыми св-вами (см. Капсулирование) дозирование (см. Весы, Дозаторы, Питатели) транспортирование материалов (см. Пневмо- и гидротранспорт) упаковка конечных продуктов и т.д. О ср-вах мех. воздействий на твердые материалы см., напр.. Вибрационная техника. Ультразвуковые аппараты. [c.76]

    УЛЬТРАЗВУК в X и м и и (от лат. ultra — сверх, за пределами, по ту сторону). Воздействие ультразвука на хим. и физ.-хим. процессы, протисающие в жндкости, включает инициирование нек-рых хим. р-ций, изменение скорости, а иногда и направления р-ций, возникновение свечения жидкости (сонолюминесценция), создание в жидкости ударных волн, эмульгирование несмещивающихся жндкостей и коа-лесценцию эмульсий, диспергирование твердых тел и коагуляцию твердых частиц в жидкости, дегазацию жидкости и т.д. Науку, изучающую хим. и физ.-хим. эффекты, возникающие в звуковых полях, наз. звукохимией или сонохимией. Для осуществления технол. процессов используют ультразвуковые аппараты. [c.34]

    Кокорев Д. Т., Юдаев В. Ф., сб. Проблемы тепло-массопереноса , Изд. Энергия , 1970, стр. 136. К частотной зависимости дисперсности эмульсий, получаемой с помощью ультразвуковых аппаратов. Корецкий А. Ф., Глаголев Г. М., Коллоидн. ж., 32, Л 4, 625 (1970). [c.74]

    Конструкция промышленного ультразвукового аппарата для электрохимического окисления мангапата калия до перманганата (рис. IV.63) разработана А. П. Гиндисом и др. [59]. Аппарат представляет собой стальной сосуд 1 прямоугольной формы емкостью 800 л со сборником кристаллов 2 и крышкой 3. Для облегчения вывода кристаллов КМПО4 в сборник днище аппарата выполнено наклонным. На днище смонтировано восемь магнитострикционных излуча-телей 4 типа ПМС-6. В качестве анодов 5 применена фольга из нержа- [c.240]

    Основные параиетры гидроакустических ультразвуковых аппаратов [c.38]

    Результаты расчета указанных параметров (табл.4) показывают, что наилучшими удельными параметрами применительно к процессам производства смазочных материалов обладают вихревые аппараты. Удельная производительность их в десятки-сотни раз больше,чем змеевиковых и ультразвуковых аппаратов. Удельные энергозатраты на каждый килограмм получаемого продукта в 3 — 10 раз меньше, чем для зиеевиковых реакторов, и в 20 — 100 раз меньше, чем для ультразвуковых аппаратов. Удельная металлоемкость АВС также является наименьшей из всех рассматриваемых аппаратов. [c.61]

    Высокочастотные акустические аппараты (27), мат. I2X18h20T. Ультразвуковые ванны для очистки типа УЗВ, Т до70°С, со 20,5-7-23,5 кГц, V, дм /И7, кВт 42/2,5 82/5 163/10. Ультразвуковые аппараты типа ЦМС, Т до 100 °С, ю 8 кГц V, дм /ВГ, кВт 6,9/4,5. [c.137]

    Наряду с благородными газами для исследования регионарной вентиляции сравнительно широко используются также аэрозоли, получаемые на основе 99ттс-ОТРА (Taplin G.V. et al. — 1966 и др.). Микрокапли этого РФП после попадания в воздухоносные пути пациента осаждаются в них под действием силы тяжести. Время полувыведения аэрозолей из лёгких у здоровых людей составляет, в среднем, 53 минуты. У курильщиков клиренс ускорен — 28 минут, тогда как при некоторых инфекциях он составляет только 5 минут. Капли (создаваемые ультразвуковыми аппаратами) избранного раствора варьируют от 0,5 до 5 микрон. К сожалению, большинство этих капель осаждается на слизистой сравнительно больших ветвей бронхиального дерева, и лишь около [c.435]

    В эмульсии, полученной из эмульсола механическим перемешиванием, размеры частиц масла (дисперсной фазы) в воде (дисперсной среде) колеблются в пределах 1—5 мкм. Эмульсии с частицами размером 1 мкм и менее более устойчивы и обладают лучшими смазочно-охлаждающими свойствами. Такие эмульсии получают в ультразвуковых аппаратах гидродинамического или магнитнострикционного типов. [c.13]

    В советском павильоне были представлены ультразвуковые аппараты УПХА, предназначенные для процессов диспергирования и эмульгирования. В зависимости от технологических потребностей аппараты снабжаются магнитострикционными излучателями с частотой 8 и 16 кгц или пьезокерамическими излучателями с частотой 800 кгц. Аппараты состоят из магнитострнкционной колонны, бака с мешалкой, насоса и каркаса. Основной частью аппарата является магнитострикционная колонна, состоящая из магнитострикционных излучателей и рубашки охлаждения. Обрабатываемые компоненты загружают в бак и пос.пе предварительного смещения насосом подают в маг-нитострикционную колонну, где они подвергаются ультразвуковой обработке. Если степень диспергирования недостаточна, жидкость может подвергаться повторной обработке. Максимальная производительность аппарата УПХА 0,55 дм /сек. Потребляемая мощность 15 кет. [c.96]

    ОБРАБОТКА ДЕПАРАФИНИРУЕЛ ЫХ СУСПЕНЗИЙ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ РОТОРНО-ЩЕЛЕВОМ УЛЬТРАЗВУКОВОМ АППАРАТЕ [c.44]

    Сварочные ультразвуковые аппараты типа УТ и УЗСМ. Ультразвуковая точечная сварочная машина УТ-5 с электромагнитногрузовым приводом давления предназначена главным образом для сварки различных деталей толщиной до 0,6— [c.179]

Аппарат ультразвуковой левитации под управлением Aрдуино

Интересный проект имитирующий левитацию сделала группа самодельщиков с ником EDISON SCIENCE CORNER.
Устройство работает с использованием двух ультразвуковых датчиков направленны друг к другу.

Инструменты и материалы:
—Ардуино Уно;
-Ультразвуковой модуль HC-SR04;
-Модуль L298N;
-Макетная плата;
-Аккумулятор 7,4 В;
-Провода;
-Паяльное оборудование;

Шаг первый: как это работает
Чтобы понять, как работает акустическая левитация, сначала нужно немного узнать о гравитации, воздухе и звуке.* Во-первых, гравитация — это сила, заставляющая объекты притягиваться друг к другу. Огромный объект, такой как Земля, легко притягивает к себе объекты, находящиеся рядом, например, яблоки, свисающие с деревьев. Ученые не пришли к единому мнению, что именно вызывает силу притяжения, но они считают, что она существует повсюду во Вселенной.

Во-вторых, воздух — это жидкость, которая ведет себя практически так же, как жидкости. Как и жидкости, воздух состоит из микроскопических частиц, которые движутся относительно друг друга. Воздух также движется, как и вода — на самом деле, некоторые аэродинамические испытания проводятся под водой, а не в воздухе. Частицы в газах, как и те, что составляют воздух, просто находятся дальше друг от друга и движутся быстрее, чем частицы в жидкостях.

В-третьих, звук — это вибрация, которая распространяется через среду, например, газ, жидкость или твердый объект. Если ударить в колокольчик, он завибрирует в воздухе.

* В утверждении авторов есть спорные моменты, но это их личное мнение.
Акустический левитатор состоит из двух основных частей — преобразователя, который представляет собой вибрирующую поверхность, издающую звук, и отражателя. Часто преобразователь и отражатель имеют вогнутые поверхности, помогающие сфокусировать звук. Звуковая волна распространяется от преобразователя и отражается от отражателя. Свойства этой бегущей отражающей волны помогают ей «подвешивать» объекты в воздухе.

Когда звуковая волна отражается от поверхности, взаимодействие между ее сжатием и разрежением вызывает интерференцию. Сжатия, которые встречаются с другими сжатиями, усиливают друг друга, а сжатия, которые встречаются с разрежением, уравновешивают друг друга. Иногда отражение и интерференция могут образовывать стоячую волну. Кажется, что стоячие волны движутся вперед и назад или колеблются сегментами, а не перемещаются с места на место. Эта иллюзия неподвижности и дает название стоячим волнам.

Стоячие звуковые волны имеют определенные узлы или области минимального давления и пучности или области максимального давления. Узлы стоячей волны являются причиной акустической левитации.

Размещая отражатель на правильном расстоянии от преобразователя, акустический левитатор создает стоячую волну. Когда ориентация волны параллельна силе тяжести, части стоячей волны имеют постоянное давление вниз, а другие — постоянное давление вверх. Помещая между ними какой-то небольшой легкий предмет, мы и имеем эффект левитации.

Шаг второй: схема
Принцип работы схемы очень прост. Основным компонентами этого проекта является Arduino, драйвер двигателя L298 и ультразвуковой преобразователь, собранный из модуля ультразвукового датчика HCSR04. Как правило, ультразвуковой датчик передает акустическую волну на частоте от 25 кГц до 50 кГц. Эти ультразвуковые волны создают стоячие волны с узлами и пучностями.

Рабочая частота данного ультразвукового преобразователя составляет 40 кГц.
Итак, цель использования Arduino состоит в том, чтобы генерировать высокочастотный колебательный сигнал 40 кГц для ультразвукового датчика или преобразователя, и этот импульс подается на вход IC L293D драйвера двигателя (от контактов Arduino A0 и A1 ) для управления ультразвуковым преобразователем. В результате ультразвуковой преобразователь производит акустические звуковые волны.

Шаг третий: изготовление преобразователя
Сначала нужно демонтировать ультразвуковые датчики. Затем нужно снять защитный колпачок и нарастить провода.
Дальше отрезаем две пластинки от платы. Сверлим отверстие под винт. Ультразвуковые датчики размещаем на концах плат.

Положение ультразвуковых преобразователей очень важно. Они должны быть обращены друг к другу и они должны находиться на одной линии, чтобы ультразвуковые звуковые волны могли распространяться и пересекаться друг с другом в противоположных направлениях.

Шаг четвертый: сборка
Дальше нужно закачать на Ардуино код. Используя этот код с помощью таймера и функций прерывания генерируется сигнал 40 кГц на выходные контакты Arduino A0 и A1.
Код можно скачать здесь.
Собираем устройство согласно схемы.

Шаг пятый: работа аппарата и улучшения
Размещение датчика очень важно, поэтому нужно постараться установить его в правильном положении.
Мощность устройства небольшая и «работать» оно будет только с небольшими легкими предметами, например, бумагой или пенопластом.
Для питания устройства нужен ток не менее 2 А.

Устройство рабочее, а вот попытка сделать более мощный аппарат, для более тяжелых предметов, не удалась.
Работу устройства, а также его сборку можно посмотреть на видео.

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Ультразвуковые гомогенизаторы

ЛАБОРАТОРНЫЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ГОМОГЕНЗАТОРЫ — это аппараты для создания однородной и физически стабильной массы. Как правило, гомогенизация применяется к жидкостям, которые не растворяются друг в друге. Помимо этого, лабораторные гомогенизаторы могут применяться для смешивания жидкости и сухих веществ до достижения последними нужного размера частиц.  Плотность жидкостей может быть различной, следовательно, скорость расслаивания напрямую зависит от размера частиц. Для сохранения однородности длительный период времени эти частицы должны быть как можно мельче. Ультразвуковой гомогенизатор использует плотность ультразвука высокой мощности на поверхности зондов, чтобы воздействовать на небольшие количества жидкостей ультразвуком.

Применение у.з. гомогенизаторов

ВЧ-генератор преобразует сетевое напряжение частотой 50 или 60 Гц в напряжение высокой частоты 20 кГц. Переменное напряжение настраивается и сглаживается. Напряжение постоянного тока затем преобразуется в высокочастотное напряжение, следствием чего является постоянно высокая частота и, следовательно, также ультразвуковая мощность «прямой звук». Ультразвуковой преобразователь, оснащенный высокоэффективной ультразвуковой осциллирующей системой с пьезоэлектрическим измерительным преобразователем, преобразует электрическую энергию, вырабатываемую генератором, в механические колебания той же частоты (20 кГц).

Генерируемая амплитуда, таким образом, остается постоянной, используемая амплитуда пропорциональна частоте в системе AMPLICHRON независимо от загрузки. Стандартные и бустерные рога с зондами устанавливаются в ультразвуковой гомогенизатор. За счет этого увеличивается ультразвуковая амплитуда.

Для того чтобы купить гомогенизатор для этих целей, следует учесть требуемую производительность оборудования, и комплектацию. Цена гомогенизатора зависит от мощности аппарата, а также от выбранного оснащения. Ультразвуковые гомогенизаторы комплектуются зондами различной формы и размеров, сосудами для у.з. гомогенизации, боксами, штативами и т.д

Как работает ультразвуковой аппарат? • Техник по ультразвуку

Основные части ультразвукового аппарата и рабочего процесса Ультразвуковой сканер состоит из ряда компонентов, включая датчик-преобразователь, центральный процессор (ЦП), монитор, клавиатуру с ручками управления, дисковые устройства хранения, принтер и так далее.

Самым важным компонентом является датчик преобразователя. Этот зонд генерирует звуковые волны, используемые в ультразвуке, и принимает их эхо. Это достигается за счет использования научного явления, называемого пьезоэлектрическим эффектом, также известного как эффект электричества давления.Впервые обнаруженный в 1880 году Пьером и Жаком Кюри, этот эффект заставляет кристаллы кварца, содержащиеся в ультразвуковом зонде, быстро вибрировать и излучать звуковые волны, которые являются волнами механического давления, когда к ним прикладывается электрический ток. Этот же эффект также заставляет кристаллы испускать электрические токи, когда отраженные звуковые волны от ультразвукового теста отражаются обратно к ним. Таким образом кристаллы кварца в ультразвуковом зонде могут как посылать, так и принимать ультразвуковые волны. В датчиках используется звукопоглощающий материал, чтобы они не отражали звуковые эхо, а также в них используются акустические линзы для фокусировки и направления звуковых волн.

Специалист по ультразвуковой диагностике наносит ультразвуковой гель на основе минерального масла на кожу пациента перед проведением ультразвукового сканирования. Ультразвуковые волны плохо проходят через воздух, и гель позволяет звуковым волнам передаваться от датчика через гель непосредственно на кожу пациента. Линейные датчики выдают высокие частоты и генерируют изображения с высоким разрешением, но не проникают глубоко в тело. Абдоминальные или криволинейные датчики проникают глубже и имеют большую площадь основания для захвата более крупных структур.Зонды с фазированной решеткой или сердечные зонды имеют небольшое поле, которое может проходить между ребрами и, таким образом, избегать появления теней от ребер на изображениях этой области.

Зонды

легко подключаются к центральному процессору или главному компьютеру ультразвукового аппарата. Центральный процессор передает электрические токи, которые заставляют зонд излучать звуковые волны. ЦП также анализирует электрические импульсы, которые подает зонд в ответ на возвращающиеся отраженные волны. Затем он преобразует эти данные в изображения, которые затем можно просмотреть на соответствующем мониторе, сохранить на диске или распечатать.Ультразвуковые сканеры также включают ручки управления, кнопки и другие командные функции на ЦП, которые позволяют сонографисту вносить коррективы, сохранять изображения и выполнять другие задачи.

До сих пор вы должны знать, как работает ультразвуковой аппарат. Ультразвуковые аппараты — широко используемые диагностические инструменты. Вам интересно, вредно ли ультразвуковое исследование для вашего тела?

УЛЬТРАЗВУК ВРЕДНО

УЗИ

УЗИ диагностическое. Диагностический ультразвук может неинвазивно визуализировать внутренние органы внутри тела.Однако он не подходит для визуализации костей или любых тканей, содержащих воздух, например легких. При некоторых условиях ультразвук может отображать кости (например, у плода или у маленьких детей) или легкие и слизистую оболочку легких, когда они заполнены или частично заполнены жидкостью. Одно из наиболее распространенных применений ультразвука — во время беременности для наблюдения за ростом и развитием плода, но есть и много других применений, включая визуализацию сердца, кровеносных сосудов, глаз, щитовидной железы, мозга, груди, органов брюшной полости, кожи, и мышцы.Ультразвуковые изображения отображаются в 2D, 3D или 4D (3D в движении).

Ультразвуковой датчик (датчик) помещается над сонной артерией (вверху). Цветное ультразвуковое изображение (внизу слева) показывает кровоток (красный цвет на изображении) в сонной артерии. Изображение формы волны (внизу справа) показывает звук текущей крови в сонной артерии.

Ультразвук функциональный. Функциональные применения ультразвука включают допплеровский и цветной допплеровский ультразвук для измерения и визуализации кровотока в сосудах тела или сердца.Он также может измерять скорость кровотока и направление движения. Это делается с помощью карт с цветовой кодировкой, называемых цветным доплеровским картированием. Ультразвуковая допплерография обычно используется для определения того, блокирует ли накопление бляшек внутри сонных артерий приток крови к мозгу.

Другой функциональной формой ультразвука является эластография, метод измерения и отображения относительной жесткости тканей, который можно использовать для дифференциации опухоли от здоровой ткани. Эта информация может быть отображена в виде цветных карт относительной жесткости; черно-белые карты, отображающие высококонтрастные изображения опухолей по сравнению с анатомическими изображениями; или карты с цветовой кодировкой, которые накладываются на анатомическое изображение.Эластографию можно использовать для проверки фиброза печени, состояния, при котором чрезмерное количество рубцовой ткани накапливается в печени из-за воспаления.

Ультразвук также является важным методом визуализации вмешательств на теле. Например, игольная биопсия под контролем ультразвука помогает врачам увидеть положение иглы, когда она направляется к выбранной цели, такой как образование или опухоль в груди. Кроме того, ультразвук используется для визуализации в реальном времени местоположения кончика катетера, когда он вводится в кровеносный сосуд и проводится по длине сосуда.Его также можно использовать для малоинвазивной хирургии, чтобы направлять хирурга изображениями внутренней части тела в реальном времени.

Лечебное или интервенционное ультразвуковое исследование. Терапевтический ультразвук обеспечивает высокий уровень акустической мощности, которая может быть направлена ​​на определенные цели с целью нагревания, абляции или разрушения ткани. Один из видов терапевтического ультразвука использует высокоинтенсивные звуковые лучи, которые имеют направленное действие, и называется высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком (HIFU).HIFU исследуется как метод модификации или разрушения больных или аномальных тканей внутри тела (например, опухолей) без необходимости вскрывать или разрывать кожу или вызывать повреждение окружающих тканей. Либо ультразвук, либо МРТ используются для идентификации и нацеливания на ткань, подлежащую лечению, направления и контроля лечения в режиме реального времени, а также подтверждения эффективности лечения. HIFU в настоящее время одобрен FDA для лечения миомы матки, для облегчения боли от метастазов в кости и совсем недавно для удаления ткани простаты.HIFU также исследуется как способ закрыть раны и остановить кровотечение, разрушить тромбы в кровеносных сосудах и временно открыть гематоэнцефалический барьер, чтобы лекарства могли проходить.

Прикроватное УЗИ | Стэнфордская медицина 25

Добро пожаловать в видеоролик Stanford Medicine 25 о введении в ультразвуковое исследование.

Привет, меня зовут доктор Джон Куглер, и это вводный курс по лечению прикроватных ультразвуковых исследований в рамках серии Stanford 25. Сегодня наша цель — научить вас пользоваться имеющимися здесь ультразвуковыми аппаратами, такими как Sonosite Model S и Sonosite M-Turbo.Наша цель состоит в том, чтобы вы научились правильно выбирать датчик в зависимости от того, какой экзамен вы делаете, и как использовать то, что мы называем, knobology — использовать кнопки, которые доступны на машинах, чтобы дать вам наилучшее возможное экзамен можно.

Хорошо, приступим к выбору пробника. Первый зонд, который я вам здесь покажу, называется линейным зондом. Это будет зонд, к которому вы захотите дотянуться, если вы выполняете процедуры. Причина в том, что здесь используются высокочастотные ультразвуковые лучи, которые не дают вам большой глубины.Вы можете проникнуть внутрь тела не более чем на шесть сантиметров, но это дает вам очень-очень высокое разрешение, чтобы увидеть мелкие структуры, поэтому, когда вы ищете вены для катетера центральной венозной линии, это именно тот зонд, который вы хотите использовать.

Что вам действительно нужно знать об этом, так это то, что у него есть индикатор зонда сбоку, который будет соответствовать точке на экране и сообщит вам, в какой вашей ориентации. Следующая программа, которую я хочу вам показать, называется абдоминальным зондом.Это то, что многие называют криволинейным датчиком (техническое название).

Это даст вам гораздо более широкую глубину резкости, потому что он имеет очень широкую зону покрытия и имеет очень низкочастотные ультразвуковые лучи, которые дают вам большую глубину, чтобы вы могли видеть до 30 сантиметров в тело. Это будет отличный зонд, если вы хотите посмотреть на печень, если вы хотите посмотреть на почки или если вы хотите посмотреть на другие структуры в брюшной полости.

Последний зонд, который мы используем во внутренней медицине, — это зонд с фазированной решеткой, или другие люди называют его сердечным зондом.Причина, по которой мы называем это так, заключается в том, что он действительно хорош для проведения целевой эхокардиографии. Причина в том, что он занимает мало места. Это позволяет ультразвуковому лучу эффективно проходить между ребрами и давать вам вид на сердце без какой-либо тени от ребер. Это отличный зонд для эхо. Вы также можете заглянуть в брюшную полость с его помощью, но он даст вам меньшее поле, чем криволинейный зонд. Он также отлично подходит для оценки размеров плеврального выпота, потому что вы снова можете посмотреть между ребрами, чтобы оценить размер.

После того, как вы выбрали зонд, вам необходимо убедиться, что вы знаете, как правильно его прикрепить. Прямо сейчас линейный зонд на месте, и если мы хотим отключить его для сердечного зонда, вы собираетесь поднять эту планку здесь, на задней части тренажера. Я собираюсь его покрутить. Выходит сразу — очень просто.

Возьмите наш новый зонд, мы поместим его вот так, закрепим, и все.

Машина Sonosite Model S доступна в отделении b3 в комнате 9.Это кнопка включения / выключения — очень простая. Вставьте машину внутрь и нажмите кнопку, чтобы включить ее. На самом деле у него есть батарея, поэтому вам не всегда нужно ее подключать. Что касается кнопок, с которыми вы должны быть знакомы, давайте просто начнем с автоматического усиления.

Эта кнопка на самом деле очень полезна — как только вы подключите зонд, она будет работать. Здесь вам может потребоваться вручную отрегулировать усиление, но обычно простое нажатие на автоматическое усиление сбрасывает его и дает хорошее качество.Усиление здесь по существу сделает экран более белым. Он усиливает сигнал. Иногда это нужно делать вручную. Отрегулируйте это, чтобы сделать изображение максимально четким.

Другая кнопка, которую вам нужно знать очень хорошо, — это глубина. Это то, что вам, вероятно, придется подбирать для каждого пациента. По сути, это дает вам больше глубины, когда вы вращаете его, и вы можете видеть числа, идущие вверх здесь, в углу. Они установлены в сантиметрах. По сути, вы хотите убедиться, что все, что вас больше всего интересует, находится в центре экрана.Это даст вам лучшее разрешение.

Вы хотите настроить глубину так, чтобы изображение попадало в эту область. Другие кнопки, с которыми вы должны быть здесь знакомы, — это стоп-кадр. Итак, если вы смотрите на что-то и хотите провести измерение, вы можете нажать кнопку «заморозить», чтобы провести измерения, и кнопку «Сохранить», если вы хотите сохранить цикл, чтобы просмотреть его позже. На самом деле с помощью только этих нескольких кнопок вы сможете позаботиться почти обо всем, что вам нужно сделать.

Sonosite M-turbo — это аппарат, который вы найдете в отделении интенсивной терапии и в отделении неотложной помощи здесь, в Стэнфорде.Для этой машины вы найдете кнопку включения / выключения прямо здесь. Он открывается как ноутбук, а затем просто для просмотра тех же кнопок, которые мы видели на модели S. Вы найдете здесь кнопку автоматического усиления, а затем здесь, в углу, ручную регулировку усиления. Усиление, если мы хотим увеличить это, мы увидим, что мы собираемся увеличить сигнал и будем делать меньше сигнала для других кнопок. Опять же, вы должны знать о кнопке глубины, а не о циферблате. У вас действительно есть кнопка, поэтому я хочу увеличить глубину резкости.Опять же, я просто нажимаю, и это становится глубже, а это наоборот. Если я хочу заморозить, у него есть хорошая большая кнопка замораживания, которую я могу нажать, а затем, если я хочу запустить ее снова, я просто снова нажимаю кнопку замораживания. Здесь, в углу, находится ваша кнопка «Сохранить». Опять же очень легко помечается.

Это еще одна презентация Stanford 25 Medicine.

Ознакомьтесь с компонентами ультразвукового аппарата

Ознакомьтесь с компонентами ультразвукового аппарата

от JGuerra на 9.24.2019

Ультразвуковой аппарат — это сложный инструмент, который врачи и медицинские работники используют для диагностики пациентов. Чаще всего ультразвук используется для дородового ухода и кардиологии, но он также помогает при обнаружении раковых образований и камней в почках. Короче говоря, это бесценный инструмент для спасения жизней.

Технология, которую использует ультразвуковой аппарат, сложна и постоянно развивается. Отдельные компоненты ультразвукового аппарата не сложны, но вместе они выполняют сложную работу, спасающую жизнь.

Компоненты ультразвукового аппарата

Датчик датчика

Это самая важная часть машины. Ультразвуковой линейный датчик отвечает за отправку и прием звуковых волн, создающих изображение. Это достигается за счет пьезоэлектрического эффекта — явления, которое заставляет кристаллы кварца внутри зонда быстро вибрировать и излучать звуковые волны. Это делается с помощью приложения электрического тока. Затем эти волны отражаются от объектов и отражаются на зонд.После того, как зонд отправляет волны, внешний процессор объединяет и усиливает их. Затем этот сигнал отправляется в ЦП.

Центральный процессор (ЦП)

ЦП — это мозг ультразвукового аппарата: он сообщает зонду, что и как делать. Он также обрабатывает и интерпретирует электрические сигналы зонда, используя сложную формулу для преобразования их в изображение. Затем он отправляет это изображение на монитор для изучения врачом или специалистом по УЗИ.

Дисплей

Дисплей на машине такой же, как на любом другом компьютерном мониторе.Он принимает данные, которые ЦП проанализировал и интерпретировал, и показывает результирующее изображение отсканированной области. Затем врач проанализирует изображение, чтобы поставить диагноз пациенту, если он увидит что-нибудь необычное. Дисплей также помогает сонографисту убедиться, что он сканирует нужную область тела.

Клавиатура с ручками управления

Клавиатура предназначена для ввода информации и данных в компьютер. Обычно это информация о пациенте, такая как его имя, рост и вес, а также почему они здесь.Важно записать эту информацию, чтобы результаты не попали не тому пациенту — это может привести к ошибочному диагнозу и побудить пациента получать лекарства и лечение, в которых он не нуждается. Ручки управления помогают специалистам настроить изображение на экране, чтобы сделать его четким.

Принтер

Принтер позволяет технику сделать бумажную копию ультразвукового изображения. Врач или техник могут использовать бумажную копию для более внимательного изучения, но чаще всего они передают изображение возбужденным родителям, чтобы они могли сфотографировать своего ребенка.Врач может добавить любые дополнительные изображения в файл пациента для использования в дальнейшем.

УЗИ Аппарат Основы — Кнобология, датчики и режимы

Правильное выполнение ультразвукового исследования на месте требует понимания ультразвуковых регуляторов, аппарата и оборудования. Но у вас могут возникнуть проблемы с поиском ресурса, который позволит вам легко научиться понимать и использовать ультразвуковой аппарат.

В этом посте я рассмотрю наиболее распространенные ультразвуковые Knobology (ручки / кнопки), зонды , режимы , движения , ориентации и плоскости , которые вам понадобятся для правильного сканирования.Изучив эти основы ультразвука, вы сможете получить основы того, как использовать любой ультразвуковой аппарат, с которым вы можете столкнуться!

В этом посте в основном рассматриваются настройки, датчики, кнопки и функции ультразвукового аппарата. Я также написал еще один пост о простом способе изучения ультразвуковой физики и артефактов, к которому вы можете получить доступ, щелкнув ЗДЕСЬ.

Выбор подходящего ультразвукового датчика (преобразователь )

Выбор подходящего ультразвукового датчика в зависимости от приложения

Единственный наиболее важный фактор, который определит, сможете ли вы получить правильные ультразвуковые изображения, — это выбор правильного ультразвукового датчика или датчика.Как и во всем остальном, что вы делаете, для правильных ситуаций понадобится правильный инструмент. Например, если вы использовали линейный зонд с большим разрешением, но с минимальной глубиной, вы не сможете визуализировать многое, если вообще какое-либо сердце.

Поэтому, прежде чем начать сканирование, всегда задавайте себе следующие вопросы, чтобы выбрать свой ультразвуковой датчик:

• Для чего я использую ультразвуковой аппарат?
• Насколько глубоки структуры, которые я пытаюсь визуализировать?
• Какой размер места мне нужен?
• Это процедура?
• Включает ли это полость (тазовый, перитонзиллярный абсцесс)

В этом посте мы рассмотрим 4 наиболее распространенных ультразвуковых датчика Point of Care, с которыми вы будете сталкиваться (линейные, криволинейные, фазированные, внутриполостные).В таблице ниже указано, когда вам следует подумать об использовании каждого типа ультразвукового датчика.

У каждого ультразвукового датчика есть свои плюсы и минусы. Обычно наиболее важными факторами, которые необходимо принять во внимание, являются разрешение, глубина проникновения и размер занимаемой площади. Вот рисунок, показывающий, как глубина проникновения и разрешение зависят от частоты преобразователя.

Ультразвуковой датчик «След» относится к области на датчике, которая контактирует с кожей пациента для получения ультразвукового изображения.Он расположен на самом кончике зонда и обычно имеет мягкое «резиновое» ощущение. В зависимости от приложения вам может потребоваться меньшая или большая занимаемая площадь. Что касается ширины отпечатка от наибольшего к наименьшему, он идет: Криволинейный> Линейный> Фазированный массив.

На изображениях ниже показаны относительные размеры и следы 3 наиболее часто используемых ультразвуковых датчиков (линейных, криволинейных и фазированных):

Самые распространенные ультразвуковые датчики бок о бок

Отпечатки ультразвуковых зондов разного размера

Линейный ультразвуковой датчик

Линейный ультразвуковой датчик — это высокочастотный преобразователь (5–15 МГц), который обеспечивает наилучшее разрешение из всех датчиков, но позволяет видеть только поверхностные структуры.Общее практическое правило заключается в том, что если вы собираетесь проводить ультразвуковое исследование на предмет размером менее 8 см , используйте линейный датчик. Все, что превышает 8 см, вы не сможете увидеть.

Линейный датчик даст вам прямоугольное поле зрения, соответствующее его линейной площади:

Линейный ультразвуковой зонд

Криволинейный ультразвуковой датчик

Криволинейный ультразвуковой датчик имеет частотный диапазон 2–5 МГц. Он считается низкочастотным пробником и имеет большую / большую площадь основания, что обеспечивает лучшее разрешение по горизонтали (по сравнению с пробником с фазированной решеткой).Криволинейный ультразвуковой датчик часто используется для ультразвуковых исследований брюшной полости и таза. Тем не менее, его также можно использовать для ультразвуковых исследований сердца и грудной клетки, но он ограничен из-за большой площади основания и трудностей со сканированием между реберными промежутками.

Вот как выглядит криволинейный зонд и как ультразвуковое изображение будет отображаться на экране. Обратите внимание на изогнутый характер ультразвукового изображения.

Криволинейный ультразвуковой зонд

Ультразвуковой датчик с фазированной решеткой (сектором)

Преобразователь с фазированной решеткой (или секторной решеткой) обычно называют «сердечным датчиком» и имеет частотный диапазон от 1 до 5 МГц.Он имеет такой же частотный диапазон, что и криволинейный датчик, но имеет меньшую площадь и плоскую поверхность.

Преимущество этого зонда состоит в том, что пьезоэлектрические кристаллы многослойны и упакованы в центре зонда, что облегчает попадание между небольшими пространствами, такими как ребра (обратите внимание на чрезвычайно маленький точечный след на ультразвуковом изображении ниже).

Это идеальный зонд для сканирования сердца, однако он может выполнять все те же функции, что и криволинейный зонд (с меньшим поперечным разрешением).

Ультразвуковой зонд с фазированной решеткой

Внутриполостный ультразвуковой датчик

Внутриполостный зонд имеет криволинейный след с широким обзором, но имеет гораздо более высокую частоту (8–13 МГц), чем криволинейный ультразвуковой зонд. Разрешение изображения внутриполостного зонда исключительное, но, как и линейный зонд, он должен быть рядом с интересующей структурой, поскольку он имеет такую ​​высокую частоту / разрешение, но плохое проникновение.

Чаще всего внутриполостный ультразвуковой зонд POCUS применяется для интраорального (перитонзиллярный абсцесс) и трансвагинального применения (ранняя беременность, перекрут яичника, киста яичника, миома, внематочная беременность и т. Д.).Перед сканированием обязательно надевайте стерильную крышку внутриполостного зонда (презерватив или перчатку).

Внутриполостный зонд

Внутриполостный зонд — УЗИ органов малого таза

Универсальные портативные ультразвуковые датчики:

Только что описанные ультразвуковые датчики предназначены для традиционных тележек.

Однако теперь есть портативные устройства, которые подключаются к вашему смартфону и могут имитировать несколько типов датчиков одним нажатием кнопки. Ультразвуковой прибор Butterfly является примером этого (см. Ниже).По моему опыту, площадь основания немного больше, чем у фазированной решетки, а вес зонда примерно в 2-3 раза больше, чем у типичной фазированной решетки. Этот увеличенный вес объясняется процессором и аккумулятором.

Ультразвуковые зонды бок о бок с портативным устройством Butterfly

Нравится это сообщение?
Подпишитесь на обновления POCUS 101!

Движение и манипуляции ультразвуковым датчиком

Обращение с ультразвуковым датчиком и правильное движение необходимы для получения оптимальных ультразвуковых изображений.Традиционно существует 4 основных движения, которые выполняются при сканировании с помощью ультразвука: скольжение, качание, наклон (веер), поворот. Еще одна техника, которую можно считать «пятым» кардинальным движением, — это компрессия.

Вот видео , быстрое 45-секундное видео , которое мы сделали для вас, которое показывает все основные ультразвуковые движения:

Очень важно, чтобы вы овладели каждой из этих техник манипуляции / перемещения ультразвукового преобразователя.Большинство опытных сонографистов думают, какая манипуляция или комбинация движений даст им желаемое изображение. В своем сознании они знают, как каждая манипуляция с датчиком должна изменять их изображение. С осознанной практикой вы тоже сможете это сделать!

POCUS 101 Совет : Для учащихся, действительно пытающихся улучшить, я всегда предлагаю, когда вы видите неоптимальное изображение, подумайте про себя, какую следующую лучшую манипуляцию с преобразователем вы можете выполнить, чтобы получить оптимальное изображение.Слишком часто учащиеся пробуют случайную комбинацию движений датчика, не думая сначала, как должно выглядеть изображение, прежде чем манипулировать датчиком.

СКОЛЬЖЕНИЕ Ультразвуковой датчик

Скольжение включает в себя перемещение всего датчика в определенном направлении для поиска лучшего окна визуализации. Обычно это используется, чтобы найти лучшее окно, перейти к разным участкам тела или проследить за определенной структурой (например, за сосудом).

Ультразвуковое движение — скольжение

Ультразвуковое движение — скольжение (иллюстрация)

(Примечание редактора: в недавней литературе предполагается, что термин «скольжение» должен обозначать движение вдоль длинной оси зонда, а «качание» подразумевает движение вдоль короткой оси зонда.Однако я обнаружил, что это смущает учащихся больше, чем просто общий термин «скольжение», охватывающий любое движение зонда из исходного положения. Также иногда, когда вы скользите, вы перемещаетесь не просто по короткой или длинной оси зонда, а по их комбинации. Однако я хотел бы упомянуть это различие на случай, если вы с ним столкнетесь)

НАКЛОН (ВЕНТИЛЯЦИЯ) Ультразвуковой датчик

Наклон ультразвукового зонда включает перемещение преобразователя из стороны в сторону вдоль короткой оси зонда.Его также обычно называют «веером». Наклон позволяет визуализировать несколько изображений поперечного сечения интересующей конструкции. Вы можете применить эту технику к таким структурам, как сердце, почки, мочевой пузырь, сосуды и т. Д.

Ультразвуковое движение — наклон / веер

Ультразвуковое движение — наклон / веер (иллюстрация

ВРАЩЕНИЕ ультразвуковой датчик

Вращение ультразвукового датчика включает поворот датчика по часовой стрелке или против часовой стрелки вдоль его центральной оси.Вращение чаще всего используется для переключения между длинной и короткой осью определенной структуры, такой как сосуд, сердце, почка и т. Д.

В приведенном ниже примере мы переходим от короткой оси к длинной оси плечевой артерии путем поворота по часовой стрелке на 90 градусов:

Ультразвуковое движение — вращение

Ультразвуковое движение — вращение

ROCKING Ультразвуковой датчик

Покачивание ультразвукового датчика включает «раскачивание» ультразвукового датчика либо по направлению к индикатору датчика, либо от него по длинной оси.

Качалка позволяет помочь центру площадью тн. Это также называется движением «в плоскости», потому что изображение остается в плоскости на протяжении всей манипуляции.

Вот пример покачивания ультразвукового зонда:

Ультразвуковое движение — качание

Ультразвуковое движение — качание

СЖАТИЕ с ультразвуковым датчиком

Сжатие ультразвуковым датчиком включает в себя давление на датчик снизу для оценки сжимаемости интересующей структуры или органа.Чаще всего используется для оценки тромбоза глубоких вен, дифференциации между артерией и веной и оценки аппендицита (несжимаемый).

Вот пример компрессии плечевой артерии и вены:

Ультразвуковое движение — сжатие

Положение индикатора (маркер ориентации)

Ультразвук ЗОНД Индикатор (маркер ориентации) Положение

«Индикатор датчика» на ультразвуковом датчике может быть идентифицирован как маркер ориентации (гребень, углубление, бороздка или выступ) на одной стороне датчика.Это соответствует индикатору или маркеру ориентации на ультразвуковом изображении.

Маркер ориентации индикатора на ультразвуковом датчике

Ультразвук ИЗОБРАЖЕНИЕ Положение индикатора (маркер ориентации)

В общем, почти для всех стандартных приложений и процедур положение маркера ориентации индикатора будет на ЛЕВОЙ стороне экрана. В кардиологическом режиме маркер ориентации индикатора будет на ПРАВОЙ стороне экрана.

Маркер ориентации индикатора — Стандартный

Маркер ориентации индикатора — сердечный

Плоскости / ориентация ультразвукового изображения

Рентгенологически тело разделено на три отдельные плоскости: сагиттальная , корональная и поперечная .Любая комбинация этих движений считается « косой ».

Сагиттальная плоскость

Параллельно длинной оси корпуса и разделяет корпус слева направо.

Поперечная плоскость

Перпендикулярно длинной оси тела и отделяет тело сверху (верхнее) до низа (нижнее).

Корональная плоскость

Параллельно длинной оси тела и разделяет тело спереди (спереди) на спину (сзади).

Косая плоскость

Наклонные плоскости визуализации относятся к любой плоскости, в которой используется комбинация этих плоскостей.

Короткая ось и ориентация длинной оси:

Цилиндрические и некруглые конструкции можно дополнительно описать с помощью терминов «короткая или длинная ось».

Длинная ось : плоскость, параллельная максимальной длине конструкции.

Короткая ось : плоскость, перпендикулярная длинной оси конструкции.

Эти виды можно получить, поворачивая на 90 градусов друг относительно друга. Эти термины полезны в таких структурах, как сосудистые и сердечные приложения. Кроме того, это полезно при принятии решения о выполнении процедуры по короткой оси или по длинной оси.

Ниже мы вращаемся между короткой осью и длинной осью плечевой артерии, используя поворот на 90 градусов по часовой стрелке.

Переход от короткой оси артерии к длинной

Вот пример длинной оси и короткой оси сердца.Парастернальная короткая ось получается путем поворота на 90 градусов по часовой стрелке из вида парастернальной длинной оси.

Парастернальная ДЛИННАЯ Ось сердца

Парастернальная КОРОТКАЯ Ось сердца

Нравится это сообщение?
Подпишитесь на обновления POCUS 101!

Ультразвуковая ручка и настройки: пошаговый подход

Начало использования ультразвукового аппарата может показаться действительно пугающим, поскольку на нем так много ручек и кнопок!

Хорошая новость заключается в том, что все ультразвуковые аппараты имеют одинаковые базовые настройки, и как только вы их разберете, вы можете с легкостью начать использовать любое ультразвуковое устройство.

Я бы посоветовал подходить к любому ультразвуковому аппарату в следующем порядке, используя пошаговый подход, описанный ниже. Я обнаружил, что если делать это в таком порядке, вы не забудете оптимизировать базовые настройки ультразвука, которые могут значительно улучшить качество вашего изображения.

Knobology Step 1 : Кнопка включения

Да, самая важная кнопка — это кнопка включения! Достаточно просто!

Это интересный факт: кнопки включения и выключения были получены из двоичной системы счисления, где «0» означал ВЫКЛ, а «1» — ВКЛ.Таким образом, чтобы создать универсальный символ для Power, «0» и «1» были объединены в следующий символ:

Универсальный символ кнопки включения / выключения питания

Этот символ мощности относится почти ко всем ультразвуковым устройствам. Просто ищите его, когда хотите включить машину.

Кнопка питания ультразвука

Knobology Step 2: Переключитесь на правильный ультразвуковой датчик / датчик

Если вы прочитали начало этого поста, вы уже должны знать, какой ультразвуковой датчик вам нужно использовать в зависимости от приложения, которое вы выполняете.Поэтому после включения ультразвукового аппарата следующим наиболее важным шагом будет переключение на правильный ультразвуковой датчик, который вам понадобится.

Это кажется здравым смыслом, но я видел, как многие учащиеся просто хотели вмешаться и начать сканирование с неправильным датчиком. К сожалению, понимание всех ультразвуковых регуляторов не будет иметь большого значения, если для начала у вас будет неправильный ультразвуковой датчик!

На каждой машине будет возможность переключаться между датчиками.

Кнопки переключателя ультразвукового датчика

( Примечание редактора: для бабочки.На самом деле вам не нужно переключаться между датчиками, потому что это устройство «все в одном». Когда вы переключаете предустановку приложения, она автоматически моделирует правильные настройки датчика для вас )

Knobology Шаг 3: Предварительная установка приложения

После переключения на правильный ультразвуковой датчик следующим шагом является выбор правильной предустановки приложения для этого датчика.

У каждого датчика будет свой список предустановок приложений в зависимости от его частоты и занимаемой площади.Производители ультразвуковых устройств создадут предварительные настройки приложений, которые имеют смысл для этих конкретных датчиков.

Подумайте о выборе предустановки приложения для ультразвуковых исследований, как о том, как вы выбираете правильную предустановку для своей камеры наведения и съемки. Вы бы использовали разные настройки для дневного режима и для светового режима. Камера поможет настроить параметры для оптимизации для этих конкретных условий.

Выбор правильной предустановки приложения аналогичен тому, что он автоматически выбирает идеальную частоту, глубину и усиление для этого приложения (т.е. сердечная vs брюшная). Это дает вам отличную отправную точку для дальнейшей тонкой настройки вашего изображения с помощью других регуляторов / кнопок (глубина, усиление, фокус, TGC и т. Д.). Кроме того, по умолчанию УЗИ всегда запускается в B-режиме или режиме «оттенки серого».

Кнопки предварительной настройки ультразвука

Knobology Шаг 4: Глубина

Теперь предварительная установка приложения обычно дает вам приличное изображение, когда вы помещаете ультразвуковой датчик на пациента.Однако есть некоторые настройки ультразвука, которые, возможно, придется отрегулировать для дальнейшей оптимизации настроек ультразвука.

Первая из этих настроек ультразвука, которую вы должны отрегулировать, — это глубина. Настройка глубины ультразвука просто определяет, насколько глубоко вы хотите, чтобы ультразвуковой аппарат мог сканировать.

Практическое правило — использовать столько глубины, сколько необходимо, чтобы увидеть интересующую вас структуру. Часто для начинающих пользователей их глубина будет слишком высокой, и в нижней части экрана будет много ненужных «ультразвуковых данных».

В правой части экрана будут точки или линии, соответствующие глубине в сантиметрах. Это также может дать вам оценку глубины ваших структур. Когда вы УВЕЛИЧИВАете настройку глубины на вашей машине, вы увидите, как увеличиваются числа в правой части экрана, чтобы соответствовать глубине проникновения.

Ультразвуковой маркер глубины (в данном примере 4 см)

Вот пример увеличения глубины ультразвука для визуализации более глубокой структуры:

Увеличение глубины ультразвука

И наоборот, если вы уменьшите глубину, вы будете визуализировать более поверхностные структуры.Вот пример уменьшения глубины:

Уменьшение глубины ультразвука

Knobology Step 5: Усиление (общее)

После оптимизации глубины следующая настройка ультразвука, которую вы должны изменить, — это усиление.

Усиление ультразвука просто означает, насколько ярким или темным должно быть ваше изображение. Он увеличивает или уменьшает силу возвращающихся ультразвуковых сигналов, которые вы визуализируете на экране.

Кнопка общего усиления ультразвука

Все ультразвуковые аппараты имеют настройку «Общее» усиление, которая при увеличении или уменьшении сделает все ультразвуковое изображение ярче или темнее.Это удобно использовать, когда все изображение слишком темное (недостаточное) или слишком яркое (избыточное).

Полученное ультразвуковое изображение

Захваченное ультразвуковое изображение

Ультразвуковое изображение с оптимальным усилением

(Примечание редактора: что касается этого раздела, мы имеем в виду усиление в настройке B-режима / шкалы серого. Вы также можете изменить усиление в своих доплеровских режимах, которые мы обсудим в следующем разделе «Расширенные режимы». И наконец. , на некоторых машинах есть кнопка «Автоусиление», которую я редко использую, потому что считаю, что она обычно подчеркивает ваше изображение.)

Knobology Step 6: Коэффициент усиления ближнего / дальнего поля и компенсация временного усиления (TGC)

Большинство ультразвуковых аппаратов имеют настройки, позволяющие точно настраивать и регулировать усиление на определенной глубине вашего ультразвукового изображения в оттенках серого. Они будут называться усилением ближнего / дальнего поля или компенсацией временного усиления (TGC).

Коэффициент усиления ближнего и дальнего поля (сонозит)

Обычно используемые аппараты Sonosite M-Turbo или Edge позволяют регулировать усиление «ближнего поля» и «дальнего поля» ваших ультразвуковых изображений.Ближнее поле относится к верхней половине ультразвукового экрана, а дальнее поле относится к нижней половине ультразвукового экрана. Общее усиление называется просто «усилением» и находится в нижнем левом углу кнопок устройства Sonosite.

Усиление ближнего и дальнего поля — Сонозит

Компенсация временного выигрыша (TGC)

Большинство других ультразвуковых аппаратов позволяют дополнительно регулировать усиление в еще более определенных областях вашего ультразвукового экрана. Эта настройка ультразвука называется «Компенсация временного усиления» или TGC.

Регулировка компенсации временного усиления (TGC) позволяет регулировать усиление практически на любой глубине ультразвукового изображения, а не только в ближнем и дальнем полях. Верхние ряды компенсации временного усиления управляют усилением ближнего поля, а нижние ряды управляют усилением дальнего поля.

Компенсация выигрыша во времени (TGC)

Вот пример уменьшения TGC в середине изображения с соответствующим отсутствием эхо-сигналов в середине ультразвукового экрана.

Уменьшение TGC в середине ультразвукового изображения

Knobology Step 7: Focus

Последняя настройка ультразвука, которую вы можете использовать для оптимизации изображения, — это регулировка фокуса.Когда вы настраиваете фокус, вы просто концентрируете ультразвуковые волны на определенной глубине изображения, чтобы максимизировать разрешение на этой глубине.

Некоторые машины, такие как SonoSite, не позволяют регулировать фокусировку, так как машина имеет встроенную автофокусировку.

Однако, если аппарат позволяет вам настроить фокусировку, очень важно поместить курсор фокусировки на глубину интересующей области. Обычно фокус обозначается маленькой стрелкой (или песочными часами), наложенной на отметки глубины.

Глубина фокусировки ультразвука

Knobology Step 8: F r e e z e , M e a s u r e ( C a l i p e r ) , I m a g e / V i d e o C a p t u r e

Если вы прошли предыдущие шаги, то у вас должно получиться действительно хорошее и оптимизированное изображение.Вот лишь некоторые другие кнопки, с которыми вы можете столкнуться и которые могут быть полезны, если вам нужно заморозить, измерить или сделать снимок УЗИ.

Заморозить

Как и полагается в мире, кнопка «заморозить» останавливает кадр для вас, чтобы у вас было время рассмотреть его более подробно. Ультразвуковой аппарат обычно хранит данные за 10–30 секунд, и вы также можете прокрутить назад, чтобы увидеть предыдущие кадры.

Штангенциркуль (мера)

Штангенциркуль

— важная особенность ультразвуковых аппаратов, позволяющая измерять расстояние до конкретных интересующих структур.

Захват изображения / видео

Все ультразвуковые аппараты позволят вам сохранить изображение и / или видеоклип вашего ультразвукового сканирования. Это важно, если вы пытаетесь архивировать, выставлять счета или использовать какие-либо ультразвуковые изображения / видео в качестве учебных файлов.

Видео пример стоп-кадра, измерения, захвата изображения:

Ниже приведено короткое видео, демонстрирующее, как использовать все эти функции (замораживание, измерение, захват изображения) путем измерения диаметра выходного тракта левого желудочка (LVOT).Вы можете использовать этот же метод для измерения любой другой интересующей структуры.

Нравится это сообщение?
Подпишитесь на обновления POCUS 101!

Основные режимы ультразвукового исследования (B-режим и M-режим)

Теперь это может показаться сложным, если подумать обо всех доступных режимах ультразвука. В этом разделе самые распространенные и базовые режимы УЗИ: B-режим и M-режим .В следующем разделе я расскажу о более сложных доплеровских режимах.

Я бы посоветовал, если вы только начинаете, сфокусироваться на B-режиме (оттенки серого) и действительно хорошо научиться получать высококачественные 2D-изображения. После того, как вы почувствуете себя комфортно с B-режимом, начните добавлять и изучать другие более продвинутые доплеровские режимы. Вы всегда можете вернуться к этому посту в качестве справки, когда будете готовы использовать другие режимы!

Основные режимы ультразвука — режим B и M

B-Mode (режим яркости) или 2D режим

B-Mode (режим яркости) в ультразвуке — это настройка, которая создает двумерное (2D) изображение в оттенках серого на вашем ультразвуковом экране и является наиболее часто используемым режимом.Его также обычно называют 2D-режимом.

B-режим — это единственный наиболее важный режим, который вам необходимо освоить, чтобы хорошо владеть ультразвуком на месте (POCUS). Все остальные режимы зависят от получения хорошего изображения в B-режиме (2D). К счастью, мы уже обсудили наиболее распространенные настройки ультразвука для B-режима в разделе «Ручка ультразвуковой диагностики» выше.

Кнопки для возврата в B-режим / 2D могут быть:

• B (только буква) — Машины GE
• 2D (Sonosite и Philips)

POCUS 101 Совет : Иногда вы можете находиться в другом режиме или настройках ультразвукового аппарата и можете задаться вопросом, как просто сбросить настройки настройки.Обычно нажатие кнопки B-режима или 2D на ультразвуковом аппарате сбрасывает все и возвращает вас к простой настройке B-режима.

M-Mode (Режим движения)

Ультразвук M-режим определяется как отображение движения в зависимости от времени ультразвукового изображения в B-режиме вдоль выбранной линии. Движение представлено осью Y, а время — осью X. Общие приложения для M-режима включают в себя рассмотрение разделения перегородки точки E при сканировании сердца или расчет частоты сердечных сокращений плода для акушерства.Вы также можете использовать M-режим в УЗИ легких, чтобы оценить скольжение легких и исключить пневмоторакс.

Ниже приведен пример сравнения M-режима (левая сторона экрана) и B-режима (правая сторона экрана) при просмотре скольжения легких. M-режим просто берет «фрагмент» вашего изображения в B-режиме, где находится линия курсора, и переводит этот «фрагмент» с течением времени. Он игнорирует все остальное при сканировании в B-режиме, за исключением того места, где находится эта строка курсора. По оси Y вы можете увидеть, как структуры (подкожная ткань, мышцы и плевральная линия) соотносятся между изображениями в M-режиме и B-режиме.Вы также можете увидеть относительное движение этих структур во времени (ось X).

Вот шаги для получения изображения в M-режиме:

• M-режим Шаг 1: Получение 2D-изображения и центральной структуры изображения
• M-mode Шаг 2: Нажмите кнопку M-режима, чтобы появилась линия курсора M-режима
• M-mode Шаг 3: Поместите M-режим линия курсора -режима вдоль интересующей структуры
• M-режим Шаг 4: Нажмите кнопку M-режима еще раз, чтобы активировать M-режим
• M-mode Шаг 5: Нажмите кнопку Freeze
• M-mode Шаг 6: Прокрутите к желаемому изображению
• M-режим Шаг 7: Нажмите кнопку измерения
• M-mode Шаг 8: Измерьте интересующую область

Вот также видео выполнения 8 шагов M-режима для измерения сердечного E- точечное септальное разделение (EPSS):

Вот еще один пример использования М-режима для поиска скольжения легких и пневмоторакса на УЗИ:

Расширенные ультразвуковые режимы (Допплер)

Помимо B-режима и M-режима у вас будут другие расширенные ультразвуковые режимы, которые включают «Допплер.Вот изображение всех доступных режимов УЗИ:

Все режимы ультразвука

Первоначально эти доплеровские режимы могут показаться запутанными, но на самом деле все настройки допплера предназначены просто для определения скорости, движущейся либо к, либо от вашего зонда (посмотрите наш предыдущий пост по Doppler Physics ЗДЕСЬ). Понимание этого — первый шаг к овладению ультразвуковым допплером.

Уравнение доплеровского сдвига

Все доплеровские сигналы (независимо от того, какой доплеровский режим вы используете) рассчитываются с использованием уравнения доплеровского сдвига.Ниже приведен рисунок, на котором подробно показано, как используется доплеровский сдвиг и как угол озвучивания чрезвычайно важен в том, что датчик определит как скорость потока / движения. Для любого типа Доплера вы хотите, чтобы поток / движение направлялись прямо к вашему датчику (ноль градусов). По мере того, как вы приближаетесь к углу 90 градусов, ультразвуковой аппарат не обнаруживает потока.

Уравнение доплеровского сдвига

( Примечание редактора: в качестве примера я использую скорость кровотока ).Но те же принципы применимы, если вы измеряете движение мышц с помощью тканевого допплера .

Итак, самое важное, что вы можете сделать для улучшения своей техники в любом доплеровском режиме, — это убедиться, что движение / скорость того, что вы измеряете, как можно больше параллельны ультразвуковому датчику (ноль градусов). Все, что выше 25-30 градусов, приведет к значительному занижению ваших измерений. А если вы перпендикулярны, косинус 90 градусов = 0, и ультразвуковой допплер не покажет потока или движения.

Режим цветного допплера

Наиболее распространенным доплеровским режимом, который вы будете использовать, является цветной допплер. Этот режим позволяет вам видеть движение крови в артериях и венах с синими и красными узорами на экране УЗИ.

Распространенный вопрос, который возникает при использовании цветного допплера: Что означают цвета на УЗИ? Ответ: КРАСНЫЙ означает поток НАПРАВЛЕНИЕ к ультразвуковому датчику, а СИНИЙ означает, что поток идет ВДАЛЕ от ультразвукового датчика.Заблуждение, что красный цвет — артериальный, а синий — венозный. На самом деле это просто зависит от направления кровотока относительно угла вашего ультразвукового луча.

Легкий способ запомнить это — использовать мнемонику BART: Blue AWAY, Red TOWARDS.

Принципы цветного ультразвукового допплера с использованием BART (синий прочь, красный навстречу)

Шаги цветного допплера:

• Color Doppler Шаг 1: Активация Color Doppler
• Color Doppler Шаг 2: Регулировка области Color Doppler
• Color Doppler Шаг 3: Регулировка шкалы Color Doppler
• Color Doppler Шаг 4: Регулировка усиления Color Doppler

Steps Color Doppler Steps

Вот видео, демонстрирующее все эти шаги для цветного допплера:

Режим энергетического допплера

Существует режим, схожий с цветным допплером, который вы можете встретить, называемый энергетическим допплером.Этот режим не отображается как красный или синий на экране, а использует только один желтый цвет, обозначающий амплитуду потока. Таким образом, вы не можете определить, идет ли поток к датчику или от него, учитывая, что он имеет только один цвет. Он более чувствителен, чем цветной допплер, и используется для обнаружения состояний с низким потоком, таких как венозный кровоток в щитовидной железе или яичках.

Установка ультразвукового допплера

Нравится это сообщение?
Подпишитесь на обновления POCUS 101!

«Другие» режимы Доплера

Теперь некоторые учащиеся могут подумать, что «другие режимы допплера», такие как импульсная волна , непрерывная волна и тканевый допплер , являются очень продвинутыми настройками.Однако те же принципы цветового доплера применимы и к этим другим режимам Доплера. Ультразвуковой датчик просто обнаруживает поток или движение ВПЕРЕД или В ОТНОШЕНИИ от него. Если поток / движение направлено к датчику, будет положительное отклонение, а если оно будет от датчика, будет отрицательное отклонение.

Вот иллюстрация, которая суммирует эти доплеровские режимы:

Импульсно-волновой (PW) доплеровский режим

Импульсно-волновой (PW) Допплер позволяет измерять скорость кровотока (в одной точке).Уникальным аспектом импульсно-волнового допплера является то, что вы можете указать ультразвуковому аппарату, где именно вы хотите, чтобы аппарат измерял скорость, используя Sample Gate . Обычно это видно по двум горизонтальным линиям вдоль курсора. вы можете переместить курсор и вентиль для отбора проб и поместить его именно там, где вы хотите измерить скорость кровотока.

См. Примеры цифр ниже:

Однако самым большим ограничением импульсного допплера является ограничение максимальной скорости, которую вы можете определить.Все, что превышает этот предел (так называемый предел Найквиста), вызовет псевдоним сигнала. В общем, вы не хотите использовать импульсно-волновой допплер для любых приложений, требующих измерения скорости выше 200 см / с.

Вот почему вы не можете использовать этот режим для приложений с очень высокой скоростью, таких как сильная регургитация или стеноз сердечных клапанов. Вот пример наложения спектров при доплеровском режиме пульсовой волны:

Ультразвуковое наложение с импульсной волной

Обычно допплеры пульсовой волны используются для измерения сердечного выброса (LVOT VTI) или диастолической дисфункции.

Вот шаги по правильному использованию импульсно-волнового допплера после получения 2D-изображения:

• PW Doppler Шаг 1: Нажмите кнопку Импульсно-волнового допплера, чтобы появилась линия курсора PW
• PW Doppler Шаг 2: Поместите строб PW образца в интересующую область
• PW Doppler Шаг 3: Нажмите кнопку PW еще раз, чтобы активировать режим импульсно-волнового доплера
• PW Doppler Шаг 4: Отрегулируйте PW Gain, Baseline и Scale
• PW Doppler Step 7: Отрегулируйте скорость развертки (сколько секунд отображается на оси X, см. Видео ниже, например)
• PW Doppler Step 8: Нажмите кнопку стоп-кадра
• PW Doppler Шаг 9: Прокрутите до нужного изображения
• PW Doppler Шаг 10: Нажмите кнопку измерения
• PW Doppler Шаг 11: Измерьте интересующую область

Вот видео, демонстрирующее все это Шаги импульсно-волнового допплера для расчета интеграла скорости и времени выходного тракта левого желудочка:

Также вот видео о том, как использовать допплер пульсовой волны для измерения диастолической дисфункции:

Непрерывный волновой (CW) доплеровский режим

Непрерывный волновой допплер очень похож на пульсово-волновой допплер, за исключением того, что он не является псевдонимом и может обнаруживать очень высокие скорости (более 1000 см / с).Таким образом, непрерывно-волновой допплер является оптимальным выбором для измерения высокоскоростных приложений, таких как клапанный стеноз и регургитация.

В отличие от импульсно-волнового допплера, у которого есть строб дискретизации для измерения одной точки вдоль курсора, непрерывный волновой доплер измеряет все точки вдоль курсора. Следовательно, вы увидите максимальную скорость потока, обнаруженную вдоль линии курсора. Это плюсы и минусы. Это профессионально, потому что у вас нет наложения спектров и вы можете обнаруживать высокие скорости, но это недостаток, потому что вы точно не знаете, откуда эта скорость исходит на курсоре.Кроме того, если вдоль линии курсора есть две скорости, вы не сможете отличить более низкую скорость от сигнала более высокой скорости, поскольку сигнал с высокой скоростью будет маскировать сигнал с низкой скоростью.

Действия по выполнению непрерывного волнового допплера аналогичны импульсному волновому доплеровскому режиму, за исключением того, что не имеет значения, где вы помещаете строб отсчета. Он будет измерять скорости по всей строке курсора.

Шаги к выполнению непрерывно-волнового доплера:

• CW Doppler Шаг 1: Нажмите кнопку Continuous Wave Doppler, чтобы появилась линия курсора CW
• CW Doppler Шаг 2: Поместите курсор CW в область интереса (где вы поместите строб образца, не имеет значения)
• CW Doppler Шаг 3: Нажмите кнопку CW еще раз, чтобы активировать режим непрерывного доплера
• CW Doppler Шаг 4: Отрегулируйте усиление CW, базовую линию и масштаб
• CW Doppler Шаг 7: Отрегулируйте скорость развертки (при необходимости)
• CW Doppler Шаг 8 : Нажмите кнопку стоп-кадра
• CW Doppler Шаг 9: Прокрутите до нужного изображения
• CW Doppler Шаг 10: Нажмите кнопку измерения
• CW Doppler Шаг 11: Измерьте интересующую область

Вот пример измерения трикуспидальной регургитации ( TR) с использованием непрерывного волнового доплера.Обратите внимание, как CW Doppler может измерить высокую скорость этой TR-струи (344 см / с).

Трикуспидальная регургитация — непрерывно-волновой допплер

Режим тканевой доплеровской визуализации (TDI)

Теперь давайте рассмотрим, как использовать тканевый доплер.

Хорошая новость заключается в том, что все принципы импульсно-волнового допплера применимы и к тканевому допплеру. Фактически, тканевый допплер — это просто еще одна форма импульсно-волнового допплера, которая позволяет измерять гораздо более медленные скорости движения ткани / мышцы (от 1 см / с до 20 см / с) по сравнению с импульсным допплером, который измеряет большую более высокая скорость крови (30 см / с — 200 см / с).

Доступ к функции тканевого допплера зависит от аппарата, но обычно для этого достаточно просто нажать ручку / кнопку с надписью «TDI» (Тканевая допплеровская визуализация), когда вы находитесь в режиме импульсно-волнового допплера.

Вот шаги по использованию тканевой доплеровской визуализации:

• TDI Doppler Шаг 1: Нажмите кнопку импульсно-волнового доплеровского режима
• TDI Doppler Шаг 2: Поместите пробный вентиль в область интереса
• TDI Doppler Шаг 3: Нажмите кнопку TDI, чтобы активировать режим TDI
• TDI Doppler Шаг 4: Отрегулируйте TDI Gain, Baseline и Scale
• TDI Doppler Шаг 5: Отрегулируйте шкалу TDI (при необходимости)
• TDI Doppler Шаг 6: Отрегулируйте скорость развертки
• TDI Doppler Шаг 7: Нажмите кнопку фиксации
• TDI Doppler Step 8: Прокрутите до желаемого изображения
• TDI Doppler Шаг 9: Нажмите кнопку измерения
• TDI Doppler Шаг 10: Измерьте область интереса

Вот пошаговое видео о том, как использовать тканевый допплер путем измерения медиального e ‘для оценки диастолической функции:

Другие настройки ультразвукового допплера: настенный фильтр, рулевое управление, коррекция угла

Когда вы находитесь в одной из этих настроек Доплера, вы сможете дополнительно оптимизировать свое изображение, настроив следующие ультразвуковые кнопки / ручки:

1. Настенный фильтр : уменьшает низкоскоростные сигналы.Используется для минимизации количества артефактов на ваших доплеровских изображениях
2. Steer : позволяет управлять окном цветового допплера, когда вы не можете получить оптимальный угол
3. Угловая коррекция : используется для импульсной волны для коррекции угла ваш образец ворот, когда вы не можете получить оптимальный угол

В этом видео объясняется, как использовать все три из этих настроек ультразвука:

Краткое описание ультразвуковой ручки

Надеюсь, этот пост оказался для вас полезным! Вот видео, в котором кратко описаны наиболее часто используемые ультразвуковые ручки, датчики и режимы:

Список литературы

1. Технический бюллетень АИУМ.Манипуляции с преобразователем. Американский институт ультразвука в медицине. Журнал ультразвука в медицине: официальный журнал Американского института ультразвука в медицине 1999
2. Bahner, D., Blickendorf, J., Bockbrader, M., Adkins, E., Vira, A., Boulger, C. , Панчал, A. (2016). Язык манипуляции с датчиком Журнал ультразвука в медицине 35 (1), 183–188. https://dx.doi.org/10.7863/ultra.15.02036
3. Ransingh. Обучение периоперационному врачу ультразвуковому обследованию на месте (POCUS).2018. https://doi.org/10.1017/9781316822548.013
4. Дело любезно предоставлено доктором Балинтом Боцем, Radiopaedia.org. Из корпуса rID: 64786

Как работает ультразвуковой преобразователь?

Ультразвук — это неинвазивная медицинская процедура, при которой звуковые волны используются для
создавать изображения того, что происходит внутри тела пациента. Ультразвуковой преобразователь — это устройство на
сердце системы, которое производит звуковые волны и принимает эхо, используемое
для генерации данных.

Что
такое ультразвуковой преобразователь?

Ультразвуковой преобразователь — это портативное устройство, которое техник или
врач двигается по телу пациента или над ним. Шнур соединяет его с
компьютер. Устройство отправляет звуковые волны и принимает эхо, когда они отражаются.
от тканей тела и органов пациента. Эти эхо используются
компьютер для создания образа.

Преобразователи

бывают разных размеров и форм для использования в
разные части тела.Некоторые размещаются на части тела или поверх нее. Другие
предназначены для введения в отверстие, например, во влагалище или прямую кишку, поэтому они
можно приблизиться к органу для более детального просмотра.

основной принцип ультразвука

Ультразвук или сонография основаны на том же базовом принципе, что и
летучие мыши. Ультразвуковой аппарат измеряет эхо, отражающееся обратно на датчик.
от тела пациента для формирования изображения. Летучие мыши «слышат» эхо и измеряют
их, чтобы определить, как далеко находится объект, вызвавший эхо.Они используют
то, что называется «эхолокацией», чтобы летать по ночам, не натыкаясь на
что-нибудь.

В датчике преобразователя находятся пьезоэлектрические кристаллы, которые меняют форму при
на них подается электрический ток. Вибрации или изменения формы
создавать звуковые волны, которые движутся наружу. Когда они направлены на человеческое тело,
они проходят прямо через кожу во внутреннюю анатомию.

Поскольку волны сталкиваются с тканями с разными характеристиками и
плотности, они производят эхо, которое отражается обратно на кристаллы.Это случилось
более тысячи раз в секунду. Возвращаемые эхо преобразуются в
электрические сигналы, и компьютер использует их как точки яркости на
изображение, соответствующее анатомическому положению и силе отражающего
эхо.

Преобразователь содержит большой массив кристаллов, которые позволяют ему производить
серия линий изображения, которые вместе образуют законченный кадр изображения, называемый
сонограмма. Все кристаллы
многократно активируется много раз таким образом, что весь кадр изображения
формируется около 20 раз в секунду.Это означает, что движение в реальном времени
отображается на ультразвуковом изображении.

Поскольку изображения снимаются в реальном времени, они могут показать, как кровь
движение по сосудам и движение внутреннего органа. Вот почему
они полезны во время беременности, так как с их помощью можно наблюдать за структурой
и движение плода. Они особенно полезны, когда дело доходит до просмотра
граница раздела между твердыми и заполненными пространствами
жидкость. Поле зрения зависит от формы зонда и частоты
излучаемых звуковых волн определяет глубину, на которую они проникают.

использование и преимущества

Техник или врач, работающий с устройством, может устанавливать и изменять
длительность и частота импульсов.

Гель наносится на кожу пациента, чтобы предотвратить любые
искажение звуковых волн. Это проводящая среда, которая образует плотный
соединение между датчиком и кожей и снижает статическое электричество.

Лицо, использующее датчик, должно быть обучено работе с датчиком.
устройства и разбираться в анатомии человека, чтобы получить наилучшие результаты.Когда он является
выполненный правильно, он может определить форму, размер и консистенцию органов
и мягкие ткани.

Тот факт, что преобразователи не используют излучение, означает, что они не несут
риски, связанные с рентгеновскими лучами. Они также обеспечивают лучшее изображение мягких тканей.
чем видно на рентгеновском снимке.

Мы склонны связывать УЗИ с мониторингом состояния плода во время
беременность, но у него есть много других применений. Его можно использовать для обнаружения изменений в
появление органов, тканей и сосудов или аномальных масс, так что это отличный
диагностический инструмент.Это может даже помочь обеспечить визуализацию в реальном времени во время
такие процедуры, как биопсия.

Ультразвук Допплера измеряет движение клеток крови по сосудам.
и может помочь врачу увидеть закупорку, сгустки крови и сужение
сосуды. Эхокардиограмма используется для просмотра изображений сердца. Сосудистый
датчик обычно используется для сонных артерий и вен. Брюшной
датчик используется в таких органах, как желудок, почки, селезенка и печень. А
сердечный преобразователь, как правило, является самым маленьким типом; за которыми следуют сосудистые и
затем абдоминальный датчик, занимающий большую площадь.Трансвагинальный
преобразователи длинные и тонкие с маленькой головкой.

Двумерный
(2-D), трехмерное (3-D) и даже четырехмерное (4-D) ультразвуковое исследование
Теперь это возможно, с 4-D ультразвуком, предлагающим движущееся изображение.

СРАВНЕНИЕ ТРЕХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ЗОНДОВ / ДАТЧИКОВ

Acuson, SonoSite и Philips — ведущие производители ультразвуковых устройств.
оборудование. Все ультразвуковые датчики / преобразователи в следующей таблице имеют
различное использование.

Acuson работает с конца 1970-х годов и в конечном итоге
приобретена компанией Siemens, которая продолжает поддерживать преобразователи Acuson. Ультразвуковой датчик / датчик Acuson 4V1 имеет высокое разрешение и функции Hanafy.
линзовая технология. Это обеспечивает тонкую толщину ломтиков с однородностью по всей длине.
вид и отличный контраст и разрешение.

Стенд SonoSite
за долговечность своей продукции и ультразвуковой сканер SonoSite C60e
Зонд / преобразователь не исключение.

Модель Philips
X6-1 Ультразвуковой датчик / преобразователь использует технологию xMATRIX Pure Wave, которая
обеспечивает замечательную четкость просмотра и полное исследование. Это упрощает экзамены
для врачей и пациентов, что позволяет быстро и легко получать объем и
поддержка нескольких возможностей опроса.

Преобразователи

различаются по матрице (
array — это способ группировки пьезоэлектрических кристаллов внутри). Как видно ниже, датчик Philips имеет
фазированная решетка на 9212 элементов.В линейном последовательном массиве кристаллы
рядом и создайте одну линию развертки. В фазированной решетке каждый кристалл
возможность производить несколько строк развертки.

Ультразвуковой датчик (преобразователь) / NDK

Ультразвуковой датчик — очень важный датчик, который генерирует акустические сигналы, а также обнаруживает возвращенные сигналы.На характеристики и качество изображения ультразвукового сканера сильно влияют характеристики и структура (пьезоэлектрический материал, согласующий слой и акустическая линза) зонда.
NDK предлагает широкий ассортимент пробников для многих приложений и разрабатывает специальные (OEM) пробники в соответствии с требованиями заказчика.
Кроме того, сертификат «ISO13485: 2016», который является международным стандартом системы менеджмента качества в приобретаемых медицинских устройствах, позволяет нам поставлять безопасные, безопасные и высококачественные продукты для медицинских устройств.

Основное приложение

Производство по индивидуальному заказу …

Индивидуальные преобразователи, основанные на многолетнем опыте и проверенных результатах, с прошлыми разработками более 1500 видов преобразователей.

Стандартный продукт

Изделие для 2D-обработки изображений

Изделие для 3D-изображений

Частота и разрешение

Высокочастотный зонд позволяет получать четкие изображения с хорошим разрешением.
Однако изображение глубокой части будет нечетким из-за короткой длины волны.
Между тем разрешение изображения низкочастотного зонда низкое, но ультразвуковая волна может достигать глубокой части. Глубина сканирования и разрешение в основном определяются частотой зонда.

Технические характеристики, описанные на этом сайте, могут быть изменены без предварительного уведомления с целью улучшения.

Верх страницы

.