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Sonographie, A-, B- und M-Bilder. Doppler-Methode. US-Therapie

KAD 2007.02.12

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Herkömliches Bilderzegungssystem: Kathodenstrahlröhre (CRT)

Ux

Uz

Uy

Z

3

Neues Bilderzegungssystem : Flüssigkristall-Monitor (LCD)

eine Zelle eines Flüssigkristall-Monitors (verdrillt nematisch Struktur)

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Wandler

Echo

Impuls

s

= 2s/c

Echo-Prinzip, US-Bilder

A-Bild(Amplitude)es kann nur eindimensional sein

eindimensionales B-Bild(Brightness=Helligkeit)

Zeit

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Grundschaltplan eines Echo-Impulsgeräts

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bewegender Wandler

Bildschirm

x

Zweidimensionales B-Bild

B-Abtastung

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Erzeugung des zweidimensionalen B-Bildes mit CRT

Ux Sägezahn-Spannung mit kleiner PeriodeUy Sägezahn-Spannung mit langer Periode Uz Spannung des Echo-Signals (Helligkeit des Bildpunktes)

Ty = (Anzahl der Zeile)·Tx

Z

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EKG-Signal als Referenz

zeitliche Veränderung des (vertikalen)eindimensionalen B-Bildes

(T)M-Bild

Time–Motion

Zeit

TM-Bild

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Zweidimensionales B-Bild und A-Bild (ophtamologische Anwendung)

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A-Bild

1D B-Bild

TM-Bild

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TM-Bild B-BildEchokardiographie

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Der Doppler Effekt

Nähern sich Beobachter und Quelle einander, so erhöht sich die Frequenz, im umgekehrten Fall verringert sich die Frequenz. Ein Beispiel ist die Tonhöhenänderung des Martinshorns eines Krankenwagens. (C. Doppler, 1842)

c

fcT ,

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(a) Signalquelle in Ruhe, Beobachter bewegt+: Beobachter annähert sich zur Quelle–: Beobachter entfernt sich von der Quelle

(b) Signalquelle bewegt, Beobachter in Ruhe, (wenn vQ<<c, dann gleich wie (a))

(c) Signalquelle bewegt, Beobachter bewegt

(d) bewegende Reflexionsobjket/-fläche, (wenn vR<<c )

c

vff B' 1

c

vf

fQ

'1

c

vcv

ffQ

B

'1

1

c

vff R2

1'

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wenn vi, vR<<c (i=B oder Q)

Umformung von (a) die Doppler-Frequenzverschiebung(Doppler-Frequenz, fD)

Umformung von (d) die Doppler-Frequenzverschiebung(Doppler-Frequenz, fD)

fv

ffc

iD

fv

ffc

2 RD

wenn v und c sind nichtparalelle, dann anstatt von v die Projektion der Geschwindigkeit v cos ist gültig

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Farbkodierung

rot: Blutströmung mit Richtung auf den Wandler hin blau: Blutströmung vom Schallwandler weg

BART: Blue Away Red Towards

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Rotblutzellen als Streuungszentren. CW Doppler Gerät für die Messung des Durchströmungsgeschwindigkeit

CW: kontinuierliche Welle,Sender und Empfänger getrennt

fv

fc

cos2 R

D

zB. f=8000 kHzv=12 cm/sc=1600 m/s = 37º

fD=1 kHz (Schwebung)

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Schwebung

grünrot ff Die Frequenz der Schwebung ist gleich der Differenz der Frequenzen von interferierenden Wellen

2cos

2sin2sinsin

mathematische Formel:

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Doppler-Kurven

Verteilungsfunktion bei einer bestimmten Zeit

TM-Bild der Geschwindigkeitsverteilung

eine konstante Geschwindigkeit (v*)

eine Geschwindig-keitsverteilung

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Doppler-Kurven

TM-Bild der Geschwindigkeitsverteilung

Strömung charakterisierbar bei allen Zeitpunkten mit einer Geschwindigkeit

Strömung charakterisierbar bei allen Zeitpunkten mit einer Geschwindigkeitsverteilung

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21

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3D Rekonstruktion

Harnblase

Hal

sart

erie

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Intensitätin der Diagnostik:

10 mW/cm2 =

=100 W/m2

vgl. Schmerzgrenze: 10 W/m2

in der Therapie: 1 W/cm2

spatial average temporal average (SATA) intensity; spatial peak temporal peak (SPTP) intensity; spatial peak temporal average (SPTA) intensity; spatial peak pulse average (SPPA) intensityspatial average pulse average (SAPA) intensity

Schädigungsgrenze nach Nyborg

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US-Therapie

mechanische und/oder Wärmewirkung

kleine Intensität: Mikromassage

grossere Intensität: zerstört Gewebe, Moleküle(entstehen freie Radikale, DNS Brechungen)

Hypertermie (Tumortherapie)US-Absorption – Energie wird ins Wärme

umgewandelt

Kavitation (Entstehung von Hohlräumen/Gasbläschen)

Zahnheilkunde: Entfernung von Zahnstein (20-40 kHz)

Beispiel: 1 MHz, 1 W/cm2

in Muskel 200 kPa: p(!)p: verändert sich zwischen-100 und +300 kPa

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Hoch-Intensivierter Fokussierter Ultraschall

Kavitation, Wärmewirkung und Zellenzerstörung nur im Fokalbereich

Prostatakrebs-Therapie: US-Sender im Enddarm

HIFU- Therapie (High Intensity Focussed Ultrasound)

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Lithotripsie, Extrakorporale Stosswellentherapie (nicht US!)ESWL (Extracorporeal Schockwave Lithotripsy)

Nicht-invasives Zertümmern von Nieren- (und andere) Steine durch Druckimpuls

Die Stosswellen werden durch Funkenentladungen unter Wasser erzeugt und in einem Brennpunkt fokussiert.

gleichzeitige Nachfolge mit Röntgen und/oder US

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