...
Ultraääni on nimensä mukaisesti korkeataajuistakorkeataajuista, ihmisen kuuloalueen (>20 kHz) ylittävää ääniaaltoa eli mekaanista värähtelyä, joka tarvitsee väliaineen (kiinteä, neste tai kaasu) edetäkseen. Lääketieteessä käytetty ultraäänen taajuusalue on pääsääntöisesti 1-30 MHz. Ultraääntä käytetään kuvaamaan etenkin pehmeitä kudoksia, esimerkiksi luiden kuvaamiseen ultraääni ei sovellu. Ultraääni on turvallinen menetelmä ja usein helposti saatavilla. Laitteet ovat pitkälle kehitettyjä ja valikoimista löytyy myös pieniä ja kannettavia laitteita. Kuvantamisen lisäksi ultraääntä käytetään esimerkiksi hammaskiven poistoon ja isojen molekyylien hajottamiseen. (Saarakkala 2013, Soimakallio jne 2005.)
...
Ultraääni vaimenee kudoksissa sekä absorption että sironnan vuoksi. Vaimeneminen kasvaa voimakkaasti ultraäänitaajuuden funktiona:
Syvällä sijaitsevien kudosten, kuten vatsan alueen elimien kuvaaminen ona , on tarkasti vaikeaa, sillä niiden kuvaamiseen ei voida käyttää korkeita taajuuksia.
...
3.Takaisin samalle anturille heijastuneet ultraäänipulssit siirtyvät laitteeseen, joka muodostaa signaaleista kuvaa käyttäen hyödykseen esimerkiksi Fourierin muunnosta (kts...)matemaattisia menetelmiä. Kuvan muodostukseen käytetään monia aaltoja ja anturia liikuttamalla voidaan kuvaa muodostaa eri suunnista. (Saarakkala 2013, Soimakallio jne 2005.)
...
Ultraäänilaite koostuu pääosin ultraääntä lähettävästä ja vastaanottavasta anturista, anturin virityspulsseja synnyttävästä, kellolla varustetusta lähetinyksiköstä, palaavan kaiun vahvistus- ja jatkokäsittelyelektroniikasta sekä näytöstä. Kello määrittää ultraäänipulssin toistoajan ja ohjaa näin pulssien lähetystä ja vastaanottoa. Palaavien kaikujen synnyttämä signaali on heikko, joten sitä täytyy vahvistaa, ottaen huomioon syvällä syntyvien kaikujen voimakkaampi vaimentuminen. Vahvistaminen on tehtävä siis syvyyden mukaan. Lisäksi kaikusignaaleja tulee useimmiten suodattaa häiriöiden ja kohinan vuoksi ja skaalata sopivaksi ennen näytöllä näyttämistä. (Soimakallio jne 2005.)
Kuva 1. Ultraäänilaite, GE Healthcare
Ultraäänilaitteet voivat näyttää kuvan eri muodoissa näytöllä. Itse kuvan muodostuminen vaatii sen, että kaikuja kerätään koko kuva-alueelta. Vanhin tapa on A-kuvaus (amplitudikuvaus), joka on yksiulotteinen menetelmä. Tässä heijastusten amplitudeja esitetään kudossyvyyden funktiona (Kuva 2, keskellä). Tätä tapaa enää harvemmin löytyy uusista laitteista. (Saarakkala 2013, Soimakallio jne. 2005.)
Nykyään yleisin tapa muodostaa kuva on B-kuvaus (brightness, kirkkauskuvaus), jossa kaiut sijoitetaan syntypaikkaa vastaavalle kohdalle ja kaikujen voimakkuudet esitetään eri harmaan sävyinä (Kuva2, oikealla). Pystyakseli (aksiaalinen) kuvaa syvyyttä ja vaaka-akseli (lateraalinen) sivusuuntaista etäisyyttä. Tiheät ja jäykät kudokset heijastavat hyvin ääntä - näkyvät vaaleina. Nestepitoiset (esimerkiksi virtsarakko) heijastavat ääntä huonosti, näkyvät puolestaan lähes mustina. Luun pinta, paksut kalvot ja kaasut heijastavat äänen täydellisesti takaisin, joten niiden taakse ei pysty ultraäänellä näkemään. Lääketieteessä käytettävä ultraääni ei kulje kaasuissa, joten esimerkiksi ilmatäytteistä vatsaa on vaikea kuvata ultraäänellä. B-kuva modostetaan käyttämällä erilaisia antureita (Kuva 2), joiden yksittäiset kiteet tai kideryhmät lähettävät ja vastaanottavat äänen ja muodostavat siten oman juovan kuvaan. (Saarakkala 2013, Soimakallio jne. 2005.)
Kuva 12. Ultraäänikuva (B-kuvaus) munanjohtimen raskaudesta (Terveyskirjasto 2008)
M-näyttö (motion, liike) näyttää akustisten rajapintojen paikat reaaliaikaisesti ja harmaasävytettyinä. Tämä kuvausmenetelmä tuo hyvin esiin rajapintojen liikkeen, jolloin on mahdollista esimerkiksi visualisoida sydämen läpän liikettä. (Saarakkala 2013, Soimakallio jne. 2005.)
Kuva 2Kuva 3. Ultraäänikuvan muodostuksen periaate (Saarakkala 2013)
A-kuvassa on esitetty yhdessä kuvalinjassa vastaanotetut kaiut.
...
Dopplertutkimus perustuu nimensä mukaisesti dopplerilmiöön, jolla tarkoitetaan ääniaallon taajuuden muutosta aaltojen lähteen ja havaitsijan siirtyessä toisiinsa nähden, vertaa esimerkiksi hälytyajoneuvon ääni. Tämän tekniikan avulla on mahdollista mitata veren virtausnopeutta ja virtauksen suuntaa. Virtausnopeutta määritettäessä tekniikka perustuu siihen, että ultraäänianturin lähettämän ja vastaanottaman äänen taajusero riippuu verisolujen liikenopeudesta. Jos veren virtausnopeus on laminaarista (tasaista) , syntyy tietty virtausta vastaava taajuusmuunnos. Virtauksen muuttuessa turbulentiksi (pyörteiseksi) , sisältää saatu dopplersignaali useita taajuuksia. Veren virtaus suorissa suonissa ja sydämessä on normaalisti laminaarista. Dopplerkuvantamisessa saatu signaali riippuu voimakkaasti anturin ja virtauksen välisestä kulmasta, minkä vuoksi yli 20 asteen kulma tulee korjata matemaattisesti eikä yli 60 asteen kulmia tulisi lainkaan käyttää. (Saarakkala 2013, Soimakallio jne. 2005.)
Dopplertutkimuksia on kahdenlaisia: jatkuvadoppler ja pulssidoppler. Pulssidopplerissa sama kide lähettää ja vastaanottaa signaalin. Säätämällä kaiun vastaanottoaikaa, pystytään tietoa keräämään halutulta syvyydeltä. Kerätty tieto on mahdollista yhdistää B-ultraäänikuvaan (ns. väridoppler) Virtaussuuntaa kuvataan tässä väreillä sininen kuvastaa virtausta pois päin anturista ja punainen anturia kohti. Jatkuvadopplerissa eri kiteet lähettävät ja vastaanottavat jatkuvasti ääntä. Tällä tekniikalla on mahdollista mitata erittäin nopeita tai hitaita virtauksia, mutta syvyyksiä ei pystytä erottamaan, sillä anturi mittaa kaiken virtauksen, mikä on keilan alueella. (Saarakkala 2013, Soimakallio jne. 2005.)
Kuva 3Kuva 4. Vasemman munanjohtimen raskauden väridoppler (Terveyskirasto 2008)
...
Vaiheanturissa voidaan käyttää hyvin pientä ultraäänielementtiä. Sähköisesti pulssittamalla elementtiä, voidaan muodostaa sektorimainen kuva laajemmalta alueelta. Tämä anturi soveltuu hyvin esimerkiksi kuvattaessa sydäntä kylkiluiden välistä.
Kuva 4Kuva 5. Ultraäänianturityypit (Saarakkala, 2013)
...
Palo Pertti. 2008. Potilaskuvasarja vasemman puolen munajohdinraskaudesta. Terveyskirjasto. http://www.terveyskirjasto.fi/terveyskirjasto/tk.koti?p_artikkeli=imk00380
Otavan opisto. Aallot. http://opinnot.internetix.fi/fi/muikku2materiaalit/lukio/fy/fy3/1_varahtely/101?C:D=2079115&m:selres=2079115