Ekleyen: Netlen.weebly.com Ultrasonografi ve Doppler Ultrasonografi Fiziği Ekleyen: Netlen.weebly.com

Ultrasonografi Tüm tanısal USG uygulamaları:  Vücudun farklı özelliklerdeki katmanları arasındaki ara yüzey / sınırlardan yansıyan akustik enerjinin saptanması Bunların görünür hale getirilmesi

Konuşma Planı Temel akustik   Cihazlar  Görüntü kalitesi  Görüntülemede tuzaklar  Yeni teknikler  Doppler USG

Temel Akustik Ses dalgaları, ortamı oluşturan madde yapı  Ses dalgaları, ortamı oluşturan madde yapı taşlarının sınırlı hareketi ile yayılır  Y  X ekseni= Zaman ekseni= Basınç  = eşdeğer 2 nokta arası zaman  f= Birim zamandaki tam döngü sayısı Helguera, M Hertz= Sn.de 1 döngü  Rumack CM

Temel Akustik 20- 20 000 Hz (insan)  20- 20 000 Hz (insan) 1 500 000- 15 000 000 Hz (tanısal USG) Rumack CM X ekseni= Dalga boyu ve frekans ile ilişkili Y ekseni= Amplitüd ve akustik güç ile ilişkili

Ses Yayılımı Ses (basınç) dalgaları, insan vücudunda longitudinal yönde yayılır ve partikül hareketi yaratır   Hareketin hızını ortamın fiziksel özellikleri, özellikle de ortamın kompresyona direnci belirler  Bunu etkileyen ise ortamın Yoğunluk Elastisitesi 1 / Yayılım Hızı

Ses Yayılımı Hız(m/sn) 330 1450 1480 1540 1550 1560 1570 1580 4080 DOKU Hız(m/sn) Hava 330 Yağ 1450 Su 1480 Y.Doku(ortalama) 1540 Karaciğer 1550 Böbrek 1560 Kan 1570 Kas 1580 Kemik 4080

Yankı USG’de görüntünün temeli tipik ekosu sınırları   Parankimin tipik ekosu Anekoik= Tümü ile homojen iç yapı   Yapı sınırları  Komşu 2 dokunun ses yayılımına karşı davranış farkları

Yankı Akustik empedans (Z)= Yoğunluk X Hız Z farkına göre sınırda ses tam/ kısmen yansır 

Ara Yüz Etkileşimleri Yansıma (“reflection”) Saçılma (“scattering”) Kırılma (“refraction”) 

Ara Yüz Etkileşimleri Yansıma (“reflection”) faktörler:  www.usra.ca Yansıma (“reflection”)   Belirleyici faktörler: Z ‘ler arası fark ( Y) Yansıtıcı yüzey boyutu ( Y) Yüzey düzeni ( Y) Çarpma açısı (maks. 90º de) 

Ara Yüz Etkileşimleri Saçılma (“scattering”) Yansıtıcı yüzey boyutu,  Stojlen A, www.om-sy.com Saçılma (“scattering”)  Yansıtıcı yüzey boyutu,  ‘dan küçükse Her yöne Birbirlerini güçlendirir veya zayıflatırlar “Speckle” (beneklenme) 

Ara Yüz Etkileşimleri Kırılma (“refraction”) ses hızlarına   Farklı ses hızlarına sahip ortamlar arası sınırda yön değişikliği  Snell kanunu: Sin 1 / Sin 2 = c1 / c2  Helguera, M

Ara Yüz Etkileşimleri Kırılma (“refraction”) konum /   Yanlış konum / derinlikte gösterim Sınıra dik ses ile AZALTILABİLİR  Rumack CM

Ortam İçi Etkileşim Absorbsiyon içinde enerjinin ısıya dönüşümü  Absorbsiyon Ortam içinde enerjinin ısıya dönüşümü Akustik enerjinin gerçekleştirdiği iş sonucu

ATENUASYON (Zayıflama) Yansıma   Saçılma  Absorbsiyon  ATENUASYON Belirleyici Faktörler: •Ses frekansı •Ortam / ların fiziksel özellikleri

ATENUASYON Atenuasyonun ölçülmesi güç: (İntensite): miktarı:   Akustik güç: Birim zamanda üretilen akustik enerji= Watt, W   Şiddet (İntensite): Birim alan başına akustik güç = Intensite, W / cm2   Atenuasyon miktarı: Farklı derinliklerdeki ses şiddetleri kıyaslanır: Birbirlerine oranlarının logaritmik ifadesi (dB) 10x(log10I1/I2) Örnek: Yüzeyde 10, derindeki noktada 0,1 mW/cm2  -30dB 

ATENUASYON Su: 0,00 Kan: 0,18 Yumuşak doku: 0,70 Böbrek: 1,00  Su: 0,00 Kan: 0,18 Yumuşak doku: 0,70 Böbrek: 1,00 Kemik: 5,00 Hava: 12,00 dB/cm www.usra.ca

USG CİHAZI Aktarıcı (“Transmitter”)   Çevirici (“Transduser”)  Alıcı (“Receiver”) ve işlemci  Görüntü oluşturucu  Görüntü kaydedici

USG CİHAZI Aktarıcı (“Transmitter”) Çevirici (“Transduser”)   Çeviriciye enerji Belirlenmiş aralarla, kısa süreli yüksek voltaj  Çevirici (“Transduser”)  Elektrik enerjisi  Akustik enerji (puls)  Piezoelektrik materyaller Alıcı (“Receiver”) ve işlemci   Çeviriciye gelen sinyalleri saptar, komprese ve amplifiye eder Görüntü oluşturucu   Gelen sinyali amplitüd (A), parlaklık (B) ya da hareket (M) modunda gösterir Görüntü kaydedici   Sabit / hareketli görüntüleri kaydeder

USG CİHAZI- Aktarıcı Çeviriciye göndereceği voltajın üst sınırını hasta sağlığı ile ilgili düzenlemeler belirler Üreteceği elektrik gerilimlerinin arasındaki süreyi    Çeviriciden üretilecek ses pulslarının arasını   İncelenebilecek maksimum derinliği belirler:  Birim zamanda üretilen puls sayısı (PRF)  Sn.de 1-10 kHz arasıdır  İki puls arası 6-60 msn.  Süre X 1540 m/sn X 0,5= Maksimum derinlik

USG CİHAZI- Çevirici Piezoelektrik materyal farkında titreşir  Ses  Voltaj farkında titreşir  Ses Komprese olduklarında  Elektrik Belli bir spektrumda ses dalgaları üretir: Temel frekans + Daha yüksek / düşük f ’larda = BANT ARALIĞI 

USG CİHAZI- Çevirici Tek bir voltaj uygulaması ile 2-3 siklusluk ses www.usra.ca Tek bir voltaj uygulaması ile 2-3 siklusluk ses titreşimi elde edilir: SES PULS UZUNLUĞU Puls uzunluğu  1 / Aksiyel rezolüsyon Puls uzunluğu  1 / Prob frekansı 

USG CİHAZI- Çevirici train-srv.manipalu

USG CİHAZI- Çevirici www.usra.ca Ses Demeti Yakın alan (Fresnel zonu):  Yakın alan (Fresnel zonu):  Dalgaların interferansları ile basınç amplitüdleri heterojen Uzunluğu  Transduser yarıçapı ve ses f  Uzak alan (Fraunhofer zonu):  Bir noktadan sonra basınç azalmaya, demet genişlemeye başlar  Fokal zon:  Üstteki iki zonun sınırına uyan bölge Lateral rezolüsyon en iyi

USG CİHAZI- Alıcı Time-Gain Compensation (TGC): Dönen ekoları alır, güçlendirir, homojenleştirir, gösterime hazırlar: Rumack CM

USG CİHAZI- Alıcı Dinamik Aralık  Transdüsere dönen geniş amplitüd aralığındaki ekoların (1:1012= 120 dB ‘e kadar), monitörlerin gösterebileceği (35-40 dB) aralığa “sıkıştırılması”: Gösterilebilen en yüksek ve en düşük amplitüdlerin oranı “dynamic range” (dinamik aralık) olarak adlandırılır ve desibel (dB) olarak ifade edilir Örnek: Dynamic range=40 dB  Gösterilebilen min /max amplitüd= 4 1/10

USG CİHAZI- Alıcı Dynamic range küçük ekojenite değişiklikleri ayırdedilebilir Rumack CM

USG CİHAZI- Görüntü Gösterimi

USG Cihazı- Görüntü Gösterimi  B (“Brightness”) mod A.Stojlen, www.om-sy.com/ultrasound1.htm Sn.de 16-60 kez tekrarlanır  Canlı (“real-time”) görüntüleme

GÖRÜNTÜ KALİTESİ USG ‘de Görüntü Kalitesi Komponentleri:  Temporal rezolüsyon Görüntüleme hızı ile ilişkili Kontrast rezolüsyon  Eko şiddeti ile ilişkili ve oranlı Derinden gelen cılız ekolar güçlendirilir: gürültü    Düşüf “f” kullanılır Geometrik (spatial) rezolüsyon 

GÖRÜNTÜ KALİTESİ Geometrik (spatial) rezolüsyon Hangiandreou NJ, 2003 Geometrik (spatial) rezolüsyon Birbirine yakın 2 noktanın “ayrı” görüntülenmesi ile ilgili Aksiyel (longitudinal, lineer) rezolüsyon Lateral (azimuthal) rezolüsyon Kesit kalınlığı (elevasyonal) rezolüsyon a) b) c)

GÖRÜNTÜ KALİTESİ Aksiyel Rezolüsyon demeti  Ses  A.R.  f doğrultusunda birbirinden ayırdedilebilen 2 nokta arası min. mesafe  A.R.  f  Ses puls uzunluğu ! www.usra.ca

GÖRÜNTÜ KALİTESİ demetine DİK, prob uzun eksenine paralel doğrultuda Lateral Rezolüsyon  Ses demetine DİK, prob uzun eksenine paralel doğrultuda birbirinden ayırdedilebilen 2 nokta arası min. mesafe  f x Fokuslama  L.R.  AR > LR www.usra.ca

Kesit Kalınlığı Rezolüsyonu GÖRÜNTÜ KALİTESİ Kesit Kalınlığı Rezolüsyonu  Yankının, ses demetinin tam orta tabakasından DEĞİL, tüm kalınlığından gelmesine bağlı   “Parsiyel Volüm Etkisi”  Küresel yapılarda kenar bulanıklığı  Transduser yapısı ile belirlenir; müdahale edilemez Rumack CM

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI “Olmayanı var edilebilir”: “Olan yok edilebilir”:   Gürültü (yüksek kazanç) Reverberasyon Refraksiyon Yan lob artefaktı “Olan yok edilebilir”:   Akustik gölge Uygun olmayan kazanç (TGC) ayarı Kötü görüntüleme açısı Yetersiz penetrasyon Kötü rezolüsyon “Olanın şekil / yeri bozulabilir”:   Çoklu yol (“multipath”) artefaktı

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI NEDEN? Cihaz teknolojisindeki hatalı olabilen VARSAYIMLAR: “Tüm yankılar ana ses demetinden gelir” “Dönen her yankı, tek bir yansımadan kaynaklanır” “Bir yapının derinliği, gönderilen sesin” yankısının dönme süresi ile doğrudan ilişkilidir “İnsan vücudunda ses hızı her dokuda aynıdır” “Ses demeti ve yankısı doğrusal yol alır” “Akustik enerji homojen şekilde atenue olur” 1. 2. 3. 4. 5. 6.

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI- Artefaktlar Ses demeti özellikleri ile ilişkili a.lar Çoklu yansımalar ile ilişkili a.lar Hız değişiklikleri ile ilişkili a.lar Atenuasyon hataları ile ilişkili a.lar Feldman MK et al. Radiographics 2009 

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI- Artefaktlar Ses demeti özellikleri zonda ile ilişkili a.lar  Demet Genişliği a.  Uzak zonda  Fokuslama ! Feldman MK, 2009

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI- Artefaktlar Ses demeti özellikleri zonda ile ilişkili a.lar  Yan Lob a.  Uzak zonda  Fokuslama ! Feldman MK, 2009

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI- Artefaktlar Çoklu Yansımalar ile ilişkili a.lar  Reverberasyon  “Kuyruklu yıldız” Feldman MK, 2009 Rumack CM

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI- Artefaktlar yansıtıcı yüzey  Çok Çoklu Yansımalar ile ilişkili a.lar  Ayna a.  Çok yansıtıcı yüzey  Görüntü duplikasyonu Rumack CM

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI- Artefaktlar Hız Değişiklikleri ile 1540 m/sn ilişkili a.lar  Hıza bağlı deplasman  Yum.doku 1540 m/sn  Yağ 1450 m/sn  Hava 330 m/sn  Kemik 4080 m/sn Rumack CM

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI- Artefaktlar Hız Değişiklikleri ile ilişkili a.lar  Kırılma  Hızları farklı iki ortam  Snell kanunu Yan Duvar Gölgesi  Feldman MK, 2009

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI- Artefaktlar Atenuasyon Hataları geçirgenliği ile ilişkili a.lar  Akustik gölge  Artmış ses geçirgenliği  Yetersiz penetrasyon (steatotik karaciğer)

GÖRÜNTÜ TUZAKLARI- Artefaktlar Diğer a.lar “Ring-down” partiküllerince Feldman MK, 2009 “Ring-down”   Hava partiküllerince sarılı sıvı damlacığı

ÖZEL GÖRÜNTÜLEME TİPLERİ Harmonik Görüntüleme  Vücutta ses dalgasının yarattığı Kontraksiyon < Relaksasyon Kontraksiyonla sıkışan dokuda dansite   Hız  (distorsiyon) Daha yüksek f ‘larda, daha düşük amplitüdlü katlar (harmonikler) oluşur Choudhry S, 2000

ÖZEL GÖRÜNTÜLEME TİPLERİ Harmonik Görüntüleme Harmoniklerde artefaktlar azalır, çünkü:  Belli bir derinlikte oluşurlar ve en fazladırlar:  Vücut ön duvarına bağlı distorsiyon (obesler!) & reverberasyon düşüktür  Temelde ana demetçe oluşturulurlar; yan loblarca DEĞİL Frekansları yüksektir:  Daha kısa puls süresi  Aksiyel rezolüsyon   Daha dar fokal zonlu dalgalar  Lateral rezolüsyon  Choudhry S, 2000

ÖZEL GÖRÜNTÜLEME TİPLERİ Harmonik Görüntüleme THI - THI +

ÖZEL GÖRÜNTÜLEME TİPLERİ “Compound” Görüntüleme Tek yönden gelen ses demeti   İnterferans  “Speckle” = Beneklenme Sese dik yüzeyler net, yanlar daha silik (kist duvarı)  Farklı yönlerden   Speckle   S/N  Tüm yüzeyler net  Rumack CM

ÖZEL GÖRÜNTÜLEME TİPLERİ “Compound” Görüntüleme  Olumsuzluk (?)  Yavaşlama  Bazı yararlı artefaktlarda silikleşme: Akustik gölge Artmış ses geçirgenliği 

ÖZEL GÖRÜNTÜLEME TİPLERİ 3/4 Boyutlu Görüntüleme Hacimsel, yüzey özelliklerini gösteren görüntüler   Özel donanım ve / veya yazılım  Yüksek yoğunluklu ses dalgaları

Doppler Ultrasonografi Boote EJ, 2003

Rumack CM

Doppler USG Pulsed wave www.centrus.com.br Continous wave

Hız Zaman www.echoincontext.com

Doppler USG Boote EJ, 2003

Doppler US’de Akım Bilgisi Kombine kullanım: Renkli dupleks US, Renkli Doppler US 

Laminar akım Turbülan akım

Doppler Artefaktları: Aliasing Örnekleme F= 8 x Dönme F Örnekleme F= 4 x Dönme F Örnekleme F= 2 x Dönme F Örnekleme F= 1,5 x Dönme F A.Stojlen, www.om-sy.com/ultrasound1.htm

Doppler Artefaktları: Aliasing

Doppler Artefaktları- Diğer  Spektral Ayna artefaktı:  Ses demeti düz çizgide değil, açılarak ilerler  Doppler açısı 90 derece olduğunda hem yaklaşan, hem uzaklaşan akım algılar ve kodlar

Doppler Artefaktları- Diğer  Gri-skala US benzeri ayna artefaktı “Blooming”/ “Color overwriting” Perivasküler artefakt

Doppler Artefaktları- Diğer Anekoik boşluk a. Doku hareket artefaktları “Twinkling“ artefakt 

Power Doppler USG medcyclopedia.com Boote EJ, 2003

Power Doppler USG “Flash “ artefaktları Yön bilgisi 

Ekleyen: Netlen.weebly.com