Dió Mihály, Kovács Norbert, Szekrényesi Csaba, Zombory Péter

Biofizika és orvostechnika alapjai

2., átdolgozott kiadás


IV.5.4.5. Dopplerelvű készülékek

A doppler jelenség lényege, hogy egy hangforrástól az érzékelőhöz eljutott hang frekvenciája módosul, ha a hangforrás és az érzékelő (vagy néha a közvetítő közeg) egymáshoz képest mozog. Általában a hangforrás szokott mozogni, mint abban a hétköznapi esetben is, amikor egy autó motorzaját közeledéskor magasabb frekvenciájúnak, távolodáskor mélyebb hangúnak halljuk. A jelenség szempontjából hangforrásként viselkedik a rábocsátott hangot visszaverő szekunder hangforrás is, echó esetén. Így a mozgó felületekről visszaverődő (reflektálódó) vagy mozgó közegben terjedő hang is frekvenciamódosulást szenved. A frekvencia ódosulás mértéke a mozgás sebességétől függ az összefüggés szerint, ahol fdop a frekvenciamódosulás értéke, f0 a forrásfrekvencia, v a mozgás sebessége, c a közvetítő közeg hangterjedési sebessége, α a mozgás iránya és a forrás/megfigyelő iránya közötti szögeltérés. A jelenség legjellemzőbben akkor jelentkezik, ha a megfigyelő a mozgás irányvonalában van. A frekvenciaeltérésből a mozgás sebessége meghatározható.
Ez a módszer használatos a kardiológiában a szívizomzat és az egyes szívbillentyűk mozgásának regisztrálására, a szülészetben a magzati életjelenségek kimutatására, vagy akár a vér áramlási sebességének meghatározására.
 
IV.5.4.5.A. „CW” üzemmód
A „Continous Wave” vagyis „folyamatos hullámú” dopplerüzemmódban a készülékek a vizsgált irányba folyamatosan sugároznak ultrahangot, amelynek visszaverődését is folyamatosan érzékelik. A frekvenciamódosulás a hanghullámok által bejárt út mentén bárhol bekövetkező mozgás hatására megjelenik. Így a dopplerhatást létrehozó mozgó szövetek helyzetének csak az iránya és mozgásuk sebessége határozható meg.
 
IV.5.4.5.B. „PW” módú készülékek
A „Pulse Wave” vagyis „pulzus hullámú” dopplerüzemmódban a készülékek csak egy rövid ultrahangimpulzust bocsátanak ki meghatározott irányba. A kisugárzás időpillanatához képest a készülékkel beállítva a vétel időtartamának kezdeti és végpontjait, csak az abból a távolsági tartományból érkező echókat választjuk ki, amelyek az oda-vissza útnak megfelelő időszakban érkeznek vissza. Így az echóválasz frekvenciaeltérései csak a kijelölt irányban és távolsági tartományban észlelhető mozgások sebességét jellemzik. Ezen a módon a kis térbeli vonalszakasz mentén jelenlévő mozgások vizsgálhatók, akár a szív vagy egy ér belsejében is. Ez az üzemmód jellemzően a komplex készülékek részszolgáltatása.
 
IV.69. ábra. A PW módusú dopplervizsgálat elve
 
IV.5.4.5.C. A sebességek jellemzése
Az ultrahang az útja során több különböző sebességű mozgással is találkozhat – akár egyszerre többel, pl. vérben vagy a szív szöveteiben –, ami sok, különböző frekvenciájú dopplereltérést okoz.
A szervezet tevékenysége során létrejött mozgások miatt keletkező dopplermódosulás nagyságrendje jellemzően a 100 Hz és a 10 kHz tartományába esik. Egyszerűbb technikai megoldásokkal ez a frekvenciatartomány közvetlenül hallgathatóvá tehető. A hallott hang általában sistergésszerű, ami a több különböző sebességek egyidejű jelenlétéből adódik. A sistergés hangmagassága a sebesség nagyságára jellemző, a hang fütty vagy sistergés jellege a sebességek azonosságát vagy többféleségét jelzi. A közel azonos frekvenciák összege füttyszerű, a különbözőké sistergésszerű hangként jelentkezik. Fontos, hogy a hallott hang nem a testben keletkező hangok felerősítése mikrofon jelleggel, hanem a nem hallható ultrahangok dopplereltérésének hallhatóvá tett hangja.
A korszerű készülékek az összetett mozgásokra jellemző dopplerfrekvenciákat képesek megkülönböztetni, és grafikonszerűen ábrázolni, úgy, hogy minden sebesség, amely az adott pillanatban érzékelhető volt, egy pontot kap a spektrum dopplerképben. A pillanatonkénti sebességek nagyságának görbéje vékony, ha a szövetek vagy vértestecskék jellemzően hasonló sebességgel mozogtak (lamináris áramlás), és vastagodik, ha a sebességek az adott pillanatokban erősebben különböztek (turbulens áramlás). A IV.70. ábra bal oldalán egy artéria belsejében mért sebesség grafikonja látható, melynek jelzőpontjai függőlegesen 20 cm/s-ot, vízszintesen 1 másodpercet jelölnek. A mozgás lamináris, iránya időnként ellentétes (negatív tartomány). A sebesség valós értékeléshez a B módusú ábra segítségével az ultrahangnyaláb irányához képest az áramlás feltételezett tengelyének vonalát (angle) be kell jelölni a cosα-ból adódó korrekció miatt.
 
 
A szolgáltatásaiban nagyteljesítményű dopplerkészülékek képesek arra, hogy egy B módusú kép kijelölt síktartományának minden egyes elemi pontjában dopplerelemzést végezzenek, és az eredményt pontonként a képben színként kijelezzék. A Color Doppler szolgáltatás az adott pontot kékre színezi, ha az ott észlelhető mozgás iránya a transducertől távolodó, és pirosra, ha közeledő. A mozgás nagyságát a szín erősödő világossága jelzi. További információként az alapszínhez több-kevesebb sárga színt is adhatnak, amely a színt a narancs vagy a zöld irányba tolja és jellemezhet mozgó mennyiséget, turbulenciát, intenzitást. Az ábrán a jobb oldalon lévő B módú képen a rögzített pillanatban kék szín mutatja az érszakaszban áramló vér sebességét. Bal szélen függőleges sávban egy pirosból kékbe áttűnő sebesség/színskála látható. A módszerrel a mozgások folyamatosan is megfigyelhetők, folyamatosan színezve a B módú metszeti képet.
 

Biofizika és orvostechnika alapjai

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2025

ISBN: 978 963 664 096 5

Napjaink gyógyászata számos orvostechnikai eszközt használ. A könyvben ezek közül a néhány leggyakoribb és legfontosabb műszercsoport működési alapjait, használatának szempontjait és lehetőségeit mutatjuk be. Ilyen tájékozottság a diplomás egészségügyi dolgozóktól is elvárható. A könyv nyelvezete közérthető, így az oktatásban az alapozó ismeretek átadására alkalmas. Mindemellett ajánlhatjuk érdeklődő laikusok számára is. A szerzők gyakorlott oktatók, akik a területen több diplomával és gyakorlati ismeretekkel rendelkeznek és jártasok az orvostechnikai szabályozás, a kórházi felhasználás és a szervizelés területén is.

Hivatkozás: https://mersz.hu/dio-kovacs-szekrenyesi-zombory-biofizika-es-orvostechnika-alapjai//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave