پایگاه آموزشی و اطلاع رسانی مهندسی پزشکی

سونوگرافی (Ultrasound) چیست؟

ریشه لغوی
كلمه سونوگرافی از لفظ لاتین sound به معنی صوت و نیز graphic به معنی شكل و ترسیم گرفته شده و Ultrasound از ultra به معنی ماورا و نیز sound به معنی صوت یا صدا گرفته شده است.
تاریخچه
در سال 1876 میلادی ، فرانسیس گالتون برای اولین بار پی به وجود امواج فراصوت برد. در زمان جنگ جهانی اول كشور انگلستان برای كمك به جلوگیری از غرق شدن غم ‌انگیز كشتی‌هایش توسط زیردریایی های كشور آلمان در اقیانوس آتلانتیك شمالی، دستگاه كشف كننده زیردریایی‌ها به كمك امواج صوتی به نام Sonar ابداع كرد. این دستگاه امواج فراصوت تولید می‌كرد كه در پیدا كردن مسیر كشتی ها استفاده می‌شد. این تكنیك در زمان جنگ جهانی دوم تكمیل گردید و بعدها بطور گسترده‌ای در صنعت این كشور برای آشكار سازی شكافها در فلزات و سایر موارد مورد استفاده قرار می‌گرفت. از كاربرد به خصوصی كه انعكاس صوت در جنگ و صنعت داشت، Sonar به علم پزشكی وارد شد و تبدیل به یك وسیله تشخیصی بزرگ در علم پزشكی گردید.

سیر تحولی در رشد
نخستین دستگاه تولید كننده امواج فراصوت در پزشكی ، در سال 1937 میلادی توسط دوسیك اختراع شد و روی مغز انسان امتحان شد. اگرچه اولتراسوند در ابتدا فقط برای مشخص كردن خط وسط مغز بود، اكنون بصورت یك روش تشخیصی و درمانی مهم درآمده و پیشرفت روز به روز انواع نسل های دستگاه های تولید اولتراسوند، تحولات عظیمی در تشخیص و درمان در علم پزشكی بوجود آورده است.

تعریف امواج اولتراسوند (فراصوت)
امواج فراصوت به شكلی از انرژی از امواج مكانیكی گفته می‌شود كه فركانس آنها بالاتر از حد شنوایی انسان باشد. گوش انسان قادر است امواج بین 20 هرتز تا 20000 هرتز را بشنود. هر موج (شنوایی یا فراصوت) یك آشفتگی مكانیكی در یك محیط گاز ، مایع و یا جامد است كه به بیرون از چشمه صوتی و با سرعتی یكنواخت و معین حركت می‌كند. در حركت یا گسیل موج مكانیكی، ماده منتقل نمی‌شود. اگر ارتعاش ذرات در جهت عمود بر انتشار صوت باشد، موج عرضی است كه بیشتر در جامدات رخ می‌دهد و در صورتی كه ارتعاش در راستای انتشار امواج باشد، موج طولی است. انتشار در بافت های بدن به صورت امواج طولی است. از این رو در پزشكی با اینگونه امواج سر و كار داریم.

روش های تولید امواج فراصوت
- روش پیزو الكتریسیته
تاثیر متقابل فشار مكانیكی و نیروی الكتریكی را در یك محیط ، اثر پیزو الكتریسیته می‌گویند. بطور مثال بلورهایی وجود دارند كه در اثر فشار مكانیكی ، نیروی الكتریكی تولید می‌كنند و برعكس ایجاد اختلاف پتانسیل در دو سوی همین بلور و در همین راستا باعث فشردگی و انبساط آنها می‌شود كه ادامه دادن به این فشردگی و انبساط باعث نوسان و تولید امواج می‌شود. مواد (بلورهای) دارای این ویژگی را مواد پیزو الكتریك می‌گویند. اثر پیزو الكتریسیته فقط در بلورهایی كه دارای تقارن مركزی نیستند، وجود دارد. بلور كوارتز از این دسته مواد است و اولین ماده‌ای بود كه برای ایجاد امواج فراصوت از آن استفاده می‌شد كه اكنون هم استفاده می‌شود. اگر چه مواد متبلور طبیعی كه دارای خاصیت پیزو الكتریسیته باشند، فراوان هستند ولی در كاربرد امواج فراصوت در پزشكی از كریستال هایی استفاده می‌شود كه سرامیكی بوده و بطور مصنوعی تهیه می‌شوند. از نمونه این نوع كریستال ها، مخلوطی از زیركونیت و تیتانیت سرب (Lead Zirconat & Lead Titanat) است كه به شدت دارای خاصیت پیزوالكتریسیته می‌باشند. به این مواد كه واسطه‌ای برای تبدیل انرژی الكتریكی به انرژی مكانیكی و بالعكس هستند، مبدل یا تراسدیوسر (Transuscer) می‌گویند. یك ترانسدیوسر اولتراسونیك بكار می‌رود كه علامت الكتریكی را به انرژی فراصوت تبدیل كند كه به داخل بافت بدن نفوذ و انرژی فراصوت انعكاس یافته را به علامت الكتریكی تبدیل كند.
- روش مگنتو استریكسیون
این خاصیت در مواد فرومغناطیس (مواد دارای دو قطبی‌های مغناطیسی كوچك بطور خود به خود با دو قطبی‌های مجاور خود همخط شوند) تحت تاثیر میدان مغناطیسی بوجود می‌آید. مواد مزبور در این میدان ها تغییر طول می‌دهند و بسته به فركانس (شمارش زنشهای كامل موج در یك ثانیه) جریان متناوب به نوسان درمی‌آیند و می‌توانند امواج فراصوت تولید كنند. این مواد در پزشكی كاربرد ندارند و شدت امواج تولید شده به این روش كم است و بیشتر كاربرد آزمایشگاهی دارد.

كاربرد امواج فراصوت
1. كاربرد تشخیصی (سونوگرافی)
2. بیماریهای زنان و زایمان (Gynocology) مانند بررسی قلب جنین، اندازه ‌گیری قطر سر (سن جنین)، بررسی جایگاه اتصال جفت و محل ناف، تومورهای پستان.
3. بیماریهای مغز و اعصاب (Neurology) مانند بررسی تومور مغزی، خونریزی مغزی به صورت اكوگرام مغزی یا اكوانسفالوگرافی.
4. بیماریهای چشم (Ophthalmalogy) مانند تشخیص اجسام خارجی در درون چشم، تومور عصبی، خونریزی شبكیه، اندازه ‌گیری قطر چشم، فاصله عدسی از شبكیه.
5. بیماریهای كبدی (Hepatic) مانند بررسی كیست و آبسه‌ كبدی.
6. بیماری‌های قلبی (Cardiology) مانند بررسی اكوكاردیوگرافی.
7. دندانپزشكی مانند اندازه‌گیری ضخامت بافت نرم در حفره‌های دهانی.
8. این امواج به علت این كه مانند تشعشعات یونیزان عمل نمی‌كنند. بنابراین برای زنان و كودكان بی‌خطر می‌باشند.
9. كاربرد درمانی (سونوتراپی)
10. كاربرد گرمایی
با جذب امواج فراصوت بوسیله بدن بخشی از انرژی آن به گرما تبدیل می‌شود. گرمای موضعی حاصل از جذب امواج فراصوت بهبودی را تسریع می‌كند. قابلیت كشسانی كلاژن (پروتئینی ارتجاعی) را افزایش می‌دهد. كشش در scars (اسكار=جوشگاههای زخم) افزایش می‌دهد و باعث بهبود آنها می‌شود. اگر اسكار به بافتهای زیرین خود چسبیده باشد، باعث آزاد شدن آنها می‌شود. گرمای حاصل از امواج فراصوت با گرمای حاصل از گرمایش متفاوت است.

میكروماساژ مكانیكی
به هنگام فشردگی و انبساط محیط ، امواج طولی فراصوتی روی بافت اثر می‌گذارند و باعث جابجایی آب میان بافتی و در نتیجه باعث كاهش ورم (تجمع آب میان بافتی در اثر ضربه به یك محل) می‌شوند.
درمان آسیب تازه و ورم: آسیب تازه معمولا با ورم همراه است. فراصوت در بسیاری از موارد برای از بین بردن مواد دفعی در اثر ضربه و كاهش خطر چسبندگی بافتها بهم بكار می‌رود.
درمان ورم كهنه یا مزمن: فراصوت چسبندگی هایی كه میان ساختمان های مجاور ممكن است ایجاد شود را می‌شكند.

خطرات اولتراسوند
- سوختگی
اگر امواج پیوسته و در یك مكان بدون چرخش بكار روند، در بافت باعث سوختگی می‌شود و باید امواج حركت داده شوند.
- پارگی كروموزومی
استفاده دراز مدت از امواج اولتراسوند با شدت خیلی بالا پارگی در رشته دی ان ای (DNA) را نشان می‌دهد.
- ایجاد حفره یا كاویتاسیون
یكی از عوامل كاهش انرژی امواج اولتراسوند هنگام گذشتن از بافت های بدن ایجاد حفره یا كاویتاسیون می‌باشد. همه محلول ها شامل مقدار قابل ملاحظه‌ای حباب های گاز غیرقابل دیدن هستند و دامنه بزرگ نوسان های امواج اولتراسوند در داخل محلول ها می‌تواند بر روی بافت ها تغییرات بیولوژیكی ایجاد كند. (پارگی در دیواره سلول ها و از هم گسستن مولكولهای بزرگ)

کلمات کلیدی: biomedical engineering ، مهندسی پزشکی ، آشنایی با مهندسی پزشکی ، معرفی مهندسی پزشکی ، مهندسی پزشکی گرایش بالینی ، مهندسی پزشکی گرایش بیومکانیک ، مهندسی پزشکی گرایش بیوالکتریک ، مهندسی پزشکی گرایش بیومتریال (بیومواد) ، مهندسی پزشکی ایران ، مهندسی پزشکی دانشگاه پیام نور ، پایگاه آموزشی و اطلاع رسانی مهندسی پزشکی ، اخبار و تازه های مهندسی پزشکی ، مقالات مهندسی پزشکی ، آموزش مهندسی پزشکی ، دانلود کتاب های مهندسی پزشکی ، دانلود جزوه های مهندسی پزشکی ، دانلود نمونه سوالات امتحانی مهندسی پزشکی ، تجهیزات پزشکی ، آشنایی با تجهیزات پزشکی ، Ultrasound ، سونوگرافی ، آشنایی با Ultrasound ، آشنایی با سونوگرافی