Miten ultraääni toimii?

Oletko koskaan käynyt ultraäänitutkimuksessa ja miettinyt, miten ne toimivat? Tässä kerrotaan, mitä sinun on tiedettävä ei-invasiivisesta testistä, joka voi antaa lääkärillesi selkeän kuvan siitä, mitä kehossasi tapahtuu.

Monet ihmiset yhdistävät ultraäänitutkimukset raskauteen, sillä monet synnytys- ja naistentautien erikoislääkärit käyttävät ultraääntä tutkiakseen raskaana olevien naisten sisällä olevia vauvoja. Lääkärit käyttävät ultraääntä myös auttaakseen diagnosoimaan potilaan kivun, turvotuksen tai muiden oireiden syyn. Ultraääni voi auttaa lääkäreitä löytämään infektion lähteen, ohjata lääkärin kättä biopsioiden aikana, antaa arvokasta tietoa sydänsairauksien diagnosoinnissa ja jopa arvioida sydänkohtauksen jälkeisiä vaurioita.

Ultraääni on turvallinen, ei-invasiivinen, eikä siinä käytetä vaarallista säteilyä kuten vanhanaikaisissa röntgensäteissä. Ultraäänitutkimus vaatii vain vähän tai ei lainkaan valmistelua, ja se voidaan tehdä lähes milloin tahansa.

Mutta, miten ultraäänilaite tarkalleen ottaen toimii?

Miten ultraääni toimii

Ultraääni toimii heijastamalla ääniaaltoja kohteesta ja kuuntelemalla ääniaallon palaamista. Näiden kimpoavien ääniaaltojen mittaaminen voi auttaa luomaan kuvan siitä, miltä esine näyttää, sillä esineen lähellä oleviin kohtiin kimpoavat ääniaallot palaavat nopeammin kuin esineen kaukana oleviin kohtiin kimpoavat ääniaallot. Erilaisilla palaavilla ääniaalloilla voi myös olla erilaiset sävelkorkeudet ja suunnat riippuen siitä, onko ääniaalto kimpoillut sisäelimen kaaresta, nesteen tiheydestä vai paksusta kudoksesta.

Ultraäänikuvantamisessa käytetään samoja kaikuluotausperiaatteita, joita lepakot, laivat ja kalastajat käyttävät. Lääketieteellisessä ultraäänikuvantamisessa keskitytään potilaiden elinten, kudosten ja verisuonten ulkonäön, koon, muodon tai ääriviivojen muutosten havaitsemiseen, tai sitä käytetään kasvainten tai muiden epänormaalien massojen havaitsemiseen.

Lääketieteellisessä ultraäänitutkimuksessa ultraääniteknikko käyttää kannettavaa anturia sekä lähettämään ääniaaltoja kehoon että vastaanottamaan kaikuvat ääniaallot. Kun teknikko painaa anturia ihoa vasten, laite lähettää potilaan kehoon pieniä kuulumattomien, korkeataajuisten ääniaaltojen pulsseja. Nämä anturit tuottavat ääniaaltoja taajuuksilla, jotka ylittävät selvästi ihmisen kuulokynnyksen 20 kHz:n ja sitä korkeammilla taajuuksilla; useimmat nykyisin käytetyt anturit toimivat paljon korkeammilla taajuuksilla megahertsin (MHz) alueella.

Nämä ääniaallot kimpoavat sisäelimistä, kudoksista ja nesteistä palatakseen takaisin anturiin, joka rekisteröi pienet muutokset palaavan äänen korkeudessa ja suunnassa. Tietokone mittaa ja näyttää signaaliaallot luodakseen reaaliaikaisen kuvan näytölle. Teknikko tallentaa yhden tai useamman ruudun liikkuvasta kuvasta still-kuviksi. Teknikot voivat myös tallentaa kuvista lyhyitä videosilmukoita.

Doppler-ultraääni on ultraäänitekniikan erityissovellus. Doppler mittaa verisolujen nopeutta ja suuntaa niiden liikkuessa verisuonten läpi. Kuten junan pillin äänenkorkeuden muuttuminen veturin kulkiessa, verisolujen liike muuttaa heijastuneiden ääniaaltojen äänenkorkeutta. Tutkijat kutsuvat tätä Doppler-ilmiöksi. Tietokone kerää ja käsittelee äänet värikuviksi ja kuvaajiksi, jotka esittävät veren virtausta verisuonten läpi.

Lääketieteellisiä ultraäänitutkimuksia on kahta päätyyppiä: diagnostinen ultraääni ja terapeuttinen ultraääni. Diagnostiset ultraäänet auttavat lääkäreitä diagnosoimaan potilaita tuottamalla kuvia sisäisistä nesteistä, kudoksista ja elimistä. Terapeuttiset ultraäänet käyttävät äänienergian voimaa vuorovaikutuksessa kehon kudosten kanssa tavalla, joka muuttaa tai tuhoaa kudosta. Ultraääniasiantuntijat käyttävät terapeuttisia ultraääniä siirtääkseen tai työntääkseen kudosta, lämmittääkseen kudosta, liuottaakseen verihyytymiä tai antaakseen lääkkeitä tiettyihin kohtiin potilaan kehossa. Ultraääniasiantuntijat voivat myös käyttää terapeuttisia ultraääniä, joissa on erittäin voimakkaita säteitä sairaiden tai epänormaalien kudosten, kuten kasvainten, tuhoamiseksi ilman leikkausta.

Ultaäänen historia

Vaikka ultraääni on nykyään kehittynyttä lääketieteellistä teknologiaa, sen juuret ulottuvat aina vuoteen 1794, jolloin fysiologi Lazzaro Spallanzani tutki ensimmäisenä lepakoiden kaikuluotainta. Tämä kaikuluotaus eli ääniaaltojen käyttö kohteiden paikantamiseen on ultraäänifysiikan perusta.

Veljekset Jacques ja Pierre Currie löysivät vuonna 1877 pietsosähköisyyden, jossa he käyttivät antureita ääniaaltojen lähettämiseen ja vastaanottamiseen. Vuonna 1915 Titanicin uppoaminen innoitti fyysikko Paul Langevinin keksimään laitteen, jolla voitaisiin havaita meren pohjassa olevia esineitä. Hän keksi lopulta hydrofonin, joka nykyään tunnustetaan maailman anturiksi.

Lääkärit alkoivat käyttää ultraääntä, joka tunnetaan myös nimellä sonografia, fysioterapian muotona 1920-1940-luvuilla. Neurologi Karl Dussik alkoi käyttää ultraääntä lääketieteelliseen diagnostiikkaan aivokasvainten havaitsemisen toivossa vuonna 1942. Sen jälkeen lääkärit alkoivat käyttää ultraääntä monenlaisiin käyttötarkoituksiin, kuten sappikivien ja rintakasvainten havaitsemiseen.

Ulkoääntä alettiin käyttää synnytys- ja naistentautien diagnostiikassa, kardiologiassa ja muilla aloilla seuraavien vuosikymmenten aikana. Muita edistysaskeleita ovat kannettavat anturit, Doppler, kolmiulotteinen (3D) kuvantaminen ja käyttö muiden toimenpiteiden aikana.

Tämän päivän ultraäänitekniikka on turvallista, tehokasta ja erittäin hyödyllistä monien sairauksien diagnosoinnissa ja hoidossa. Jos haluat lisätietoja ultraäänen toiminnasta, keskustele ultraääniasiantuntijan kanssa.