PRIMENA ULTRAZVUKA U MEDICINI I TEHNICI 1. UVOD Ultrazvuk (UZ) je zvuk ija je frekvencija iznad gornje granice ujnosti za normalno ljudsko uho, ein koja iznosi 20 kHz (20000 herca). Neke ivotinje (npr. Psi, delfini, imii, mievi,) mogu uti ultrazvuk, jer imaju viu gornju graninu frekvenciju von oveka. Mladje osobe, ein Mönch, ein Mönch und eine Mücke. Zu je covek stariji, gornja granica ujnosti mu pada, zu znai da sve slabije uje zvukove visokih frekvencija. Visak zkujs, szaku, szaku, szaku, szczyk, szczyk, szczyk, szczyk, szczyk, szczyk, szczyk, szkowa, Opadanjem ujnosti visokih frekvencija starenjem, starijim ljudima se menjaju Ich suche einen Brieffreund, oder eine Freundin oder einen Freund. Najpoznatija primva zvuka u medicini ultrazvuna dijagnostika, keine koristi se i u mnoge druge svrhe (vidi poglavlje 2). Princip korienja je vrlo jednostavan. Odailje se ultrazvuni talas, koji se odbija von Prepreke te se, Prema vremenu potrebnom von se talas vrati, von odredjuje udaljenost i oblik objekta. Najea frekvencijska podruja upotrebe UZ su izmedju 23 kHz i cca 10 MHz. Ultrazvuk se moe proizvesti mehanikim putem, na primer razliitim sviralama. Mnogo ei i efikasniji naja je elektriko stvaranje ultrazvuka odgovarajuim pretvaraima, koji se napajaju iz odgovarajuih elektronikih generatora. U medicini ultrazvuk poinje da se koristi 1937. godine. Braa Dussig, ultrazvunom metodom su pokuali von prikau snimak modanih komora odrasle osobe. Ovaj eksperiment nije dao rezultate, poto ultrazvuni talas nije prolazio kroz Skelett lobanje. Amerikanci Ludwig i Stutherz 1949. godine koristei pulsni ultrazvuni talas prvi su dali prikaz schleichen kamenca u unoj kesici. 1956. godine kotlananin Ian Donald uveo je nach oben Ultravaku kao dijagnostike metode u medicini. Auf jeden primenom jednodimenzionalne Ein Slike prvi izvrio merenje prenika glave ploda. Ovi prvi ureaji bili su veoma glomazni, ich zahtevali su potpuno uranjanje pacijentkinje u vodeno kupatilo. Proizvodnja ultrazvunih aparata opte upotrebe und komercijalne svrhe poela je u SAD 1963. godine. Ovi ureaji omoguili su prikazivanje snimká u dve dimenzije, ime je potisnuta upotreba aparata sa jednodimenzionalnom Ein Slikom. Krajem 1970. godine, poinje upotreba ultrazvunih aparata sa slikom und realnom vremenu, dok je sredinom 1984. godine konstrukcijom Dopler aparata, omoguena i primena ultrazvuka und analizi protoka krvi u krvnim sudovima. Cilj ovog diplomskog rada je da se: a) prikau osnovni podaci o ultrazvuku, njegovom delovanju ich b) obrade nekoliko prima primene ultrazvuka u medicini i tehnici. 1 PRIMENA I DELOVANJE ULTRAZVUKA Primena ultrazvuka je izuzetno iroka. Upotrebljava se u medicini, merenju, energetici, pomorstvu, tehnologiji i vodjenju najrazliitijih procesa farmacije, hemije, biologije, veterine, defektoskopiji itd. Medizin: dijagnostika, terapija, hirurgija. Merenja: udaljenost, debljina, dubina, protok. Energetika: emulgiranje, ienje, podvodna komunikacija. Pomorstvo: ribolov, mein, torpeda, podmornice, komunikacije. Tehnologija: katalizatori, otkrivanje nafte, brojanje i kontrola zavarivanja, oblikovanje proizvoda, obrada rastopa. Biologija: terapija vena i arterija, defektoskopija, ispitivanje materijala bez razaranja, ispitivanje zavarenih spojeva. Osnovna dejstva ultrazvuka mogu biti: fizika, hemijska i bioloka. Fizika dejstva ultrazvuka su stvaranje toplote und tkivu i kavitacija (stvaranje mehurica). Toplota se stvara uglavnom kod primen terapijskih doza, ali je moguce Ich kod dijagnostike primene. Opisano je da se kod dijagnostikih prozessur posebno kod ehokardiografije moe poveati temperatura lokalnih tkiva. Pritom nema bitnijeg poveanja Temperatur srca, plua i mekih tkiva, ali se lokalna Temperaturbeständigkeit rebela moe povecati za 6C. Pod dejstvom ultrazvunih talasa odredjene jaine dolazi tun stvaranja mehurien u tkivima i tenostima, je poznato kao kavitacija. Ich habe keine Ahnung, was ich tun soll. Ovim dejstvom se objanjavaju fenomeni krvarenja koji se mogu javiti kroz terapijske primen, ali ich kod dijagnostikih (najee ehokardioloskih) verfahren, najee iz plua ili jednjaka. Iako je u jednom radu opisano 50 ovakvih sluajeva (6 kod ena, ein 44 kod mukaraca, ein prosene starosti von 61 godinu) ein mitglied hat noch keine Gästebucheinträge Schreib ins Gästebuch 100% der Gäste per E-Mail wenn Sie der Meinung sind, dass das ein Versehen sein muss. Najznaajnije hemijsko dejstvo ultrazvunih talasa je depolarizacija velikih molekula, naroito molekula belanevine Ich habe noch keine DNK. Biloka dejstva ultrazvuka su najznaajnija. Dokazano je odavno (jo 1927-me) Ich bin ein junger Mann, und ich bin ein junger Mann. Wood i Loomis ist eine US-amerikanische Schriftstellerin und Schriftstellerin. In vitro (doza 2Wcm, frekvenca 1MHz) i drugi radovi in vitro (Hämolizi eritrocita). Isto tako ultrazvuk u dozi von 10Wcm ubija larve Drosophilae. 2 3. FIZIKE KARAKTERISTIKE ULTRAZVUKA U ultrasonografskoj dijagnostici koristi se svojstvo ultrazvuka von se energija molekularnog kretanja kroz prostor, odbija von prepreke koja se nalazi na putu njenog prostiranja i deo te energie ponovo se vraa na mesto izvora. Zvuk je talasno kretanje energije kroz elastinu sredinu koja nastaje brzim oscilovanjem estica odnosno mehanikim vibracijama sredine kroz koju se zvuk iri. Broj ovih oscilacija und jedinici vremena naziva se frekvencija. Zvuk prema frekvenciji delimo u 4 grupe: 1. 2. 3. 4. Frekvencija ispod 16 oscilacija und sekundi infratalasima (Javlja se kod zemljotresa), Frekvencije von 16-20.000, koje registruje ljudsko uho, Frekvencija von 20.000 do 1000000000, koja jeste ultrazvuk , Mikrotalasi, imaju veu frekvenciju von termikog kretanja molekula. Ultrazvuk predstavljaju mehaniki talasi ije se frekvencije nalaze u podruju von 20000 1000000000 Hz, oni su neujni za ljudsko uho. Zbok vee frekvencije nose veu energiju von energije zvunih talasa. Talasno kretanje koje se koristi u dijagnostici ultrazvukom poznato je kao longitudinalni talas (slika 1). Zu je poremeaj koji se tokom vremena prenosi kroz sredinu und Pravcu svog prostiranja. S obzirom da se radi o längsnnn oscilacijama koriste se sva pravila i zakoni talasnog kretanja. Karakteristine velinum ovih talasa su: frekvencija f, talasna duina, brzina talasa c, intezitet I, amplituda 0, elongacija, Periode oscilacije T. Slika 1. Prostiranja Längsnog ultrazvunog talasa Frekvencija je broj oscilacija u sekundi. Jedinica ja Herc (Hz), ein oznaava jednu oscilaciju u sekundi. Frekvencija je nean od najvanijih fizikih parametara u dijagnostikoj primeni. Ona odredjuje oblike aparata, jer se sonde ultrazvuni aparata razlikuju upravo po frekvenciji. U dublje slojeve tkiva prodiru ultrazvuni snopovi niih frekvencija, koji pogodni za posmatranje dublje poloenih organa. Sa poveanjem frekvencije gubi se njihova prodornost, ali se poveava sposobnost diferenciranja detalja und strukturi organa. U medicinskoj praksi upotrebljavaju se ultrazvuni talasi frekvencije von 1-10 MHz, ein u nekim sluajevima i do 16 MHz. 3 Talasna duina je udaljenost estica u istoj fazi oscilovanja. Predstavlja rastojanje izmedju vrhova dva uzastopna talasa. Obrnuto je proporcionalna frekvenciji ultrazvuka. Veoma je vana und dijagnostici, jer se pojedine promene diferenciraju samo ako su vee von jedne talasne duine. Zu je talasna duina vea rezolucija je slabija. Brzina irenja je brzina kojom se ultrazvuk iri kroz elastinu sredinu. Zavisi von karakteristika materije kroz koju se talas kree. Proporcionalna je frekvenciji ich talasnoj duini. Kada se kae da se talas prostire nekom brzinom c, zu znai da se energija iz izvora prenosi talasom ija je brzina prostiranja c. Najvea je pri prolazu ultrazvunog snopa kroz vrste materije, ein najmanja kod irenja kroz gasove. Brzina irenja talasa kroz meka tkiva je 1540 ms, u skeletu 3000-4000 ms, ein u gasovima 340 ms. Brzina ultrazvuka je od velikog znaaja, jer na na osnovu vremena koje protekne von emitovanja ultrazvunog impulsa tun registrovanja odjeka, odreuje rastojanje prepreke po dubini. U tabeli 1 predstavljeno je prostiranje talasa kroz odreene date sredine. Akustina inpedanca (kgms) (10) 0,00042 1,52 1,56 1,57 1,41 1,68 1,65 1,61 1,56 Sredina Jedinice Vazduh Voda Krv Urin Mast von Miii Jetra Bubrezi von Mozak Gustina (kgm10) 0,00129 1,0 1,0 1,2 0,97 1,07 1,06 1,04 1,03 Brzina (ms) 345 1520 1560 1535 1450 1570 1560 1555 1520 Atenuacija (dBcm pri 1 MHz) 1,7 0,002 0,1 0,0025 0,4 0,7 0,6 0,5 0,5 Tabela 1. Prostiranje talasa kroz Datum sredine Intezitet je energija kojom zvuni talas deluje na vertikalno postavljenu jedinicu povrine u odreenom vremenskom intervalu. Intezitet koji se koristi u dijagnostici je veoma mali 1-5 mWcm, Ich praktino je beznaajan. Amplituda je maksimalno udaljenje von ravnotenog poloaja pri oscilovanju. Elongacija je trenutno udaljenje von ravnotenog poloaja pri oscilovanju. Zeitraum oscilacija je vremenski intervall za koji estica sredine kroz koji se prostire talas izvri jednu punu oscilaciju. Sve nehmen na talasnoj liniji imaju isti Zeitraum oscilovanja. 4 3.1. Atenuacija ultrazvuka Pri prelasku ultrazvuka kroz bilo koju sredinu pa ich kroz tkiva i organe, njihov intezitet postepeno slabi zu se naziva atenuacija. Ona je proporcionalna frekvenciji, ein u provsu atenuacije uestvuju najmanje tri pojave: apsorpcija, disperzija i refleksija. Apsorpcija zavisi von sastava i viskoznosti tkiva. Na putu irenja ultrazvuka jedan deo kinetike energije se pretvara u toplotnu ich Zeit se ona apsorbuje, pa zbog toga snop ultrazvuka stalno slabi tokom svog puta. Disperzija je srazmerna frekvenciji, eine vorsätzliche Rasipanie und eine vorläufige Prämie. Da bi ultrazvuk doao do dublje poloenih organa moramo koristiti nie frekvencije, jer je disperzija ja izraena u viim frekvencijama. Proces refleksije je osnova celokupne ultrazvune metodologije. Koliina reflektovan energiespendend ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug ug. Upadni ugao jednak je uglu odbijanja (QuQr), prema zakonu odbijanja ultrazvunih talasa. Zakon prelamanja definitiv se u odnosu na normaler na povrinu razdvajanja na koju pod nekim uglom pada talas. Pri prelasku snopa iz sredine u kojoj se se vi pri pri si gi se prorije prostire, prelama se ka normali i obrnuto (slika 2). Slika 2. Prelamanje i odbijanje ultrazvuka 5 3.2. Generisanje ultrazvuka Najrasprostranjeniji metod za dobijanje ultrazvuka naziva se inverzni piezoelektrini efekat. Piezoelektrin efekat je svojstvo nekih kristala von se pod dejstvom nekih kristala pritiska na njihovoj povrini izdvaja naelektrisanje. Obrnuto, ako se na povrini kristala dovodi naelektrisanje doi e do mehanike deformacije kristala zu predstavlja inverzni piezoelektrini efekat. Ako se kristalna ploica unse u promenljivo elektro polje, u jednom poluperiodu polja do do do istezanja (Dilatacije) kristala, ein u Drogenkonsum poluperiodu do njegovog sabijanja (kompresije). Ove mehanike promene se prenose na sredinu und kojoj se nalazi ploica, ein nazivaju se ultrazvuni talasi. Aparat se sastoji von Generatoren in aplikatora. Generator proizvodi elektrine oscilacije razliitog napona ich frekvencije, koje se konvertuju u aplikatoru u odgovarajue mehanike (ultrazvune) oscilacije (slika 3.). Metalni sloj ka generatoru ich mernoj tehnici ka pacijentu ploica metalno kuite priguni blok Slika 3. ematsk i prikaz ultrazvune sonde koja moe sluiti kao generator i kao detektor ultrazvuka 6 4. PRIMENA ULTRAZVUKA U MEDICINI Ultraschalldiagnostik, Na potpuno bezbolan ich nekodljiv nain, mogu dijagnostikovati razliita oboljenja. Primena UZ u kardiologiji, gastroenterologiji, urologiji, endokrinologiji, ginekologiji, onkologiji, reumatologiji, ortopediji, itd. Olakava postavljanje pravilne dijagnoze. Primena Doppler tehnike, pomou koje se bloere brzine protoka krvi kroz arterijske ich venske krvne sudove ich upljine srca, omoguava rano postavljanje dijagnoze poremeene ishranjenosti odgovarajuih organa. 4.1. Rad Aparata Osnovni Elementi UZ uredjaja su: pretvara ich sonda. Pretvara je naprava koja elektrike signale pretvara und mehanike (ultrazvune vibracije) i obratno. Medicinska ultrazvuna sonda (ehoskopska sonda) Sie haben keine Berechtigung zur Stellungnahme. U veini sluajeva, sonda automatski, ich zu najee bre od tromosti oka, pretrauje unutranjost tela (oko 20 slika u sekundi). Uredjaj se primenjuje kod: abdominalnog, sranog, porodiljskog, ginekolokog, urolokog i zerebrovaskularnog pregleda, pregleda dojki, te malih delowa tkiva, kao ich kod pedijatrijskih i operativnih pregleda. 7 Slika 4. Ultrazvuni aparat za medicinsku dijagnostiku najsavremenije generacije U22) (Philips I 8 Slika 5. Blok ema ultrzvunog aparata Koristi se u oftalmologiji za merenje dimenzija elemenata oka. Sie haben noch keine Gästebucheinträge in der Nähe von osnovu dobijenih podataka i jednostavnog (Slika 6) Slika 6 Korienje A-prikaza u oftalmologiji 9 4.2 Ultrazvune sonde Najvaniji deo ehoskopa je ultravvuni pretvara Pretta je deo aparata koji elektrine signale pretvara u ultrazvune vibracije i obrnuto Dijagnostici obino je piezoelektrini kristal (kvarc, turmalin ili sintetiki), koji se nalazi blizu prednje ploe sonde Jedan ili vie ultrazvunih pretvaraa sa pomonim delovima ine ehoskopsku sondu Eho sonda se istovremeno koristi i kao predajnik (izvor) i kao prijemnik (detektor) (Promena gustine) (auch: promena, gustine), die, die, die, die, die, die, die, die, die, die, die, die, die, die, die, Reflektovani talas pobuuje sondu (mehaniki), koja zbog toga na svojim krajevima Generika elektrini napon koji registrujemo. Za preglede raznih organa zavisno von poloaja ich naina pristupa, moraju se koristiti razni tipovi sondi. Eine se razlikuju po frekvenciji ultrazvuka koji emituju. Za pregled organa u abdomenu (jetra, pankreas, bubreg, ginekoloki pregledi), koriste se sonde nie frekvencije oko 3 MHz, za pregled dece iu opstetriciji - sonde srednje frekvencije oko 5 MHz, ein za oko, dojku, titnu lezdu 7-10 MHz . Sie können auch jetzt schon Beiträge lesen. Suchen Sie sich einfach das Forum aus, das Sie am meisten interessiert. Osnovno pravilo za prostiranje ultrazvunog snopa kroz meka bioloka tkiva je da se za pretragu dubljih organa koriste sonde sa niom radnom frekvencijom. Dok se za pretrage povrinskih organa koriste sonde sa viom frekvencijom. Prema svojoj nameni, konstukciji ich tehnologiji izrade sve sonde za medizinische ku dijagnostiku mogu se podeliti prema sledeoj slici (slika 7). Slika 7. Vrste sondi za medicinsku dijagnostiku Sonde se mogu podelité na mehanike ich elektronske. Kod mehanikih sondi (slika 8) pretvaraki elementi, kristali, nalaze se rasporeeni po obodu diska koji se obre (jedan von naina rada mehanikih sondi). Kada kristal doe u 10 poloaj iznad akustinog prozora na vrhu sonde, auf emituje ultrazvuni snop i prima odbijene talase. Dobijena slika je oblika krunog iseka sektorská, pa se i zovu sektorske. Drugi nain rada mehanikih sondi je kada osciluju pretvarai oko ravnotenog poloaja. Opet se dobija sektorska slika. Ove sonde koriste manje kristale von elektronskih sondi, ali im je glavni nedostatak nemogunost promene fokusa u toku rada. Tek razvojem sondi kod kojih su pretvarai rasporeeni und vidu prstena omogueno je fokusiranje i kod mehanikih sondi. Mehanike sektorske sonde koriste se za pretragu gornjeg abdomena, u ginekologiji. Kardiologiji ich kod neonatalnih pregleda glave. Slika 8. Princip rada sondi: a) linearna, b) oscilatorna, c) rotaciona Elektronske sonde se mogu podelitischen lineare, sektorske i konveksne. Kod linearnih (lineares Array) sondi, baterije kristala se aktiviraju jedna za Drogenmissbrauch dobija se slika pravougaonog oblika (slika 9), po dimenzijama jednaka sondi. Zvuni snipovi prodiru paralelno Ich vertikalno u telo. Kristali kojih ima oko 60 Nalaze Se u linearnom Nizu Poreani Jedan do drugog ich aktiviraju se pojedinano ili u grupama. Elektronske linene sonde najpogodnije su za preglede u opstetriciji, povrinskih organa (dojka, titasta lezda, testisi i dr.) Ortopediji (deiji kukovi) i dr. Slika 9. Levo: Linearana sonda, Desno: Der Schiedsrichter trifft nicht auf den Schiedsrichter, sondern auf den Schiedsrichter. Ove sonde imaju kristale rasporeene po razliitim nagibnim uglovima ich mogu detektovati dobijene talase iz 11 debljih tkiva. Zvuni talas izlazi samo u jednom delu kruga, obliku lepeze (sektora), pa ima trouglasti oblik (slika 10). Slika 10. Levo: Sektorska sonda, Desno: Izgled Slike na Monitoru dobijene sektorskom sondom Dobre strane su iskoriene, eine nedostaci oba tipa sondi znatno su smanjeni kod konveksne sonde (konvex) (slika 11). Kod nje je posebnom konstrukcijom povean ugao pri vrhu, zu je glavni nedostatak kod sektorske sonde, ein otklonjen je i nedostatak linearne sonde koja daje samo sliku auf je neposredno pod njom. Im Laufe der Zeit, in der zweiten Hälfte des Jahres, ist es eine große Enttäuschung. Slika 11. Levo: Konveks sonda, Desno: Slika na monitoru dobijen konveks sondom Elektronske konveks sonde koje predstavljaju kompromis izmeu mehanikih, sektorskih ich elektronskih linearnih u zavisnosti von radijusa zakrivljenosti koriste se za veinu ultrazvunih pregleda osim ehokardiografije. Postoje sonde kojen su konstruisane samo za jednu namenu. Princip rada je jedan von nabrojanih, ein spezifischer konstrukcije i drugi zahtevi koji se odnose na materijale von kojih su napravljene svrstavaju ih u sonde posebne namene (slika 12): 1. Intrakavitarne (transuretalne, transvaginalne, transerektalne, ezofagealne), nach su sonde koje Su prilagoene za uvoenje u uplje organe. 2. Intraoperativ Sonde-Sonde besichtigen frekvencije (7MHz), koriste se za vreme operacije. Za direktan pregled organa. 3. Sonde za voenje punkcije i biopsije sa ugraenim sistemom ili adapterom. 12 4. Sonde koje se nalaze na vrhu endoskopa Ich prikazuju stepen infiltracije zida i okolnih organa. Slika 12. Izgled sonde posebne namene Postoji nekoliko oblika tipova formiranja sektorske slike (slika13) sa sledeim sondama: phased Array elektronska (a, b, c), Vektor Array (d), elektronska konvex (e), mehanika (f). Slika 13. Stvaranje sektorskog oblika schlagen Prednost schiedsrichter Array sondi je nach se na Maloj kontaknoj povrini sa tkivom vri fokusiranje na razliitim dubinama tako da je idelna za kardioloke preglede. Kod mehanikih ich konvex sektorskih sondi kristal za stvaranje ultrazvunog snopa pozicionira se u pravcu predajnog ich prijemnog snopa uvek normalno na povrinu kristala, tako da je kvalitet slike mnogo bolji nego kod phase Array sondi. 13 Osnovni nedostaci i ogranienja tun sada poznatih aparata i sondi su: 1. Dubina pretraivanja unutranjih organa je ograniena. 2. Otrina Slike je zadovoljavajua samo na fiksnoj inoj duini. 3. Povratni eho Signali sa velikih dubina su slabog inteziteta. Pri prostiranju ultrazvunog snopa kod elektronskih linearnih sondi sa kontrolisanim fokusiranjem, nastaje redukcija refektovanog snopa Ich weiß 30 zu utie na intezitet povratnog eho signala, odnosno na otrinu schlanke organa koji pretraujemo. Ovaj nedostatak se ne primeuje toliko kod mehanikih sektorskih sondi, jer je stvaranje vektorskih linija schießen uvek normalno na povrinu kristala. Elektronske sonde imaju izvanrednu rezoluciju po bonoj irini snopa, dok mehanike imaju izvanrednu lateralnu ich transverzalnu rezoluciju po dubini prostiranja snopa. U cilju postizanja visoke rezolucije slike danas se sonde izrauju sa sfernim obikom kristala razliitog radijusa von bi se postigla uniformnost snopa na odreenoj inoj duini. Dieses Bild ist eine abstrakte natürliche Hintergrundbild, wenn Sie es sehen wollen. Na osnovu saznanja i iskustu i u naoj zemlji projektovana je i izgraena mehanika sektorska sonda sa radnom frekvencijom von 3,5 MHz, pogodna za preglede gornjeg ich donjeg abdomena i kardioloke preglede. ,,,,,,,,,,, Und,,,, Pretvaranje obrtnog okretnik o oscilatorni vri se preko kalote sd odgovarajuim radijusom R od koga zavisi ugao pretraivanja odnosno broj vektorskih linija koje obrazuju sliku. Za pretragu abdomena koristi se ugao von 95 bis odgovara broju von 216 vektorskih linija, dok za kardio preglede von 75 kojem odgovara 150 vektorskih linija. Broj obrtanja motora zavisi von dubini pretrage jer kod debljih organa potrebno je due vreme da se ultrazvuni snop emituje ich und povratnom toku prihvati. Najvitalniji deo sonde je kristal sfernog plankonkavnog oblika prenika D 19mm izraen von PTZ kristala u rezonantnoj debljini 2 za radnu frekvenciju 3,5 MHz. Zadnja strana kristala slui kao sloj za priguenje (reflektor) dok je sa prednje strane formiran sloj za usmerenje n2 (n2) koji slui kao akustino soivo. Pobuivanjem kristala HF - strujom odreenog inteziteta nastaje emitovanje ultrazvunog snopa koji se preko transparantnog sredstva, kalote ich kontaktnog gela prenosi kroz tkivo pacijenta. Kao transparentno sredstvo koristi se ricinusovo ulje koje im ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ili ul ul ul ul ul ul ul ul ul ul ul ul ul ul ul ul ul ul. Vrh sonde kalota izraena je od kompozitne polimer keramike koja ima osnovni zadatak von ultrazvuni snop prenese bez izoblienja u odlasku i povratku. Davna elja lekara bila je da se jednom sondom mogu posmatrati tkiva koja su vrlo bliska koi (periferni organi) Ich bin vereidig duboka sa istom otrinom slike. Tako je nastala sonda sa segmentnim rasporedom kristala (jährliche Array), koja nudi prednost u produenom fokusu i visokoj rezoluciji slike organa po celoj zapremini sa izvanrednom lateralnom i transverzalnom rezolucijom. Do danas u svetu projektovana je i izraena sonda s maksimalnim brojem prstenowa 12 koji su smeteni ich rasporeeni na preniku sfernog oblika. Die Suche ergab keine genauen Treffer. Möchten Sie einen Kommentar zu diesem Artikel schreiben? Broj segmentnih prstenova zavisi von tehnologije izrade von svakog proizvoaa ich predstavlja najveu tajnu u proizvodnji i reparaciji 14 sondi. Ovako projektovana ich izraena sektorska sonda sa ovim rasporedom kristala ich radnom frekvencijom von 3,5 MHz izuzetno je pogodna za pretragu gornjeg abdomena, kardioloke preglede i ostalo. Sa ovim sondama moe se postii izvanredna rezolucija slike po celoj zapremini organa koji se pretrauje (bubreg, srce itd.) Sa ovom novom geometrijom pretvaraa sa segmentnim rasporedom kristala ringförmig Array postie se visoka rezolucija schlank organa koji su vrlo bliski koi ich organa koji su na Velikim dubinama (vorbestellung 20 cm), koja ne moe da se dobije sa sondama sa fiksnim fokusom. Kombinacijom promenljivog fokusana predajniku Ich dinamikim fokusiranjem prijemnog signala, poveava se osetljivost eho signala slabog inteziteta sa velikih dubina. Svi auf weißem hintergrund isoliert. Ova konstrukcija i tehnologija izrade raspolae sa 128 kristala koji se nezavisno kompjuterki upravljaju u predajnom ich prijemnom ciklusu. Novu dimenziju primene ultrazvuk je naao u oblasti veterine, za rano otkrivanje graviditeta, detekcije ploda, pretrage tetiva ich ostalih spoljanjih ich unutranjih organa za rektalne preglede sa specijalnim sondama (transrektalne sonde). Sa razvojem savremene tehnologije nastali su novi materijali PTZ Ploice, koje imaju veu osetljivost Ich poboljao se kvalitet slike Ich weiß najudaljenijih dubokih organa. Sonde su najskuplji i najosetljiviji delovi ultrazvunog ureaja. Njihovi kvarovi nastaju najee zbog mehanikih oteenja ili primenjivanja neadekvatnih kontraktilnih sredstava. Isti ureaj moe imati vie sondi istovremeno, koje mogu biti razliite veliine i jaine. Danas su ultrazvuni aparati vienamenski. Zu omoguuje da promenom sondi moemo istovremeno snimati odrasle i decu, i organe, lezde, srce. Pova vienamenskih aparata postoje i visokospecijalizovani aparati za ispitivanje srca (ehokardiografija), kao i u akuerstvo za utvrivanje dijagnostike stanja ploda. Ehokardiografija koristi sektorske sonde, frekvencije 5 MHz. Ovom metodom moe se snimiti pokretljivost sranih zalizaka, debljina sranog miia, kao ich prostori izmeu dve komore i dve predkomore (defekt pregrada). 4.3. Osnovi korienja Doplerovog efekta u dijagnostici pomou ultrazvuka Doplerov efekat se koristi za pregled krvnih sudowa pomou ultrazvuka, i danas je teko zamisliti vorgeworfen krvnih sudova u savremenoj medizinische bez primene takozvane Doplerove metode. Austrijski matematiar i fiziar Bildnachweis Johan Kristijan Dopler je 1842 godine primetio da odreena svojstva svetlosnih talasa emitovanih sa zvezda zavise von relativnog kretanja posmatraa i izvora talasa. Der Schiedsrichterassistent zeigt eine Bestätigungs-Ecke an, um den nächsten Spielzug anziehen zu können. Zanimljivo je da Dopler nikada nije primenio svoju teoriju na zvune talase. Primenjen na zvune talase Doplerov efekat se najlake objanjava pomou klasine lokomotive posmatra na eleznikoj stanici uje zviduk lokomotive koja se pribliava kao vii ton negativ zviduk lokomotive koja odlazi iz stanice. Isto se deava kada stojimo pored autoputa Ich posmatramo vozila koja se kreu velikom brzinom. Kada nam se pribliavaju, brujanje motora ima vie tonow do trenutka kada prodje pored nas, eine zatim su tonovi sve dublji. 15 Uopeno reeno Doplerov efekat je promena uestalosti zvuka, svetlosti ili drugih talasa, prouzrokovana kretanjem izvora talasa ili kretanjem posmatraa (krvnih zrnaca). Talasi se od izvora kreu u koncentrinim krugovima iako se izvor krie ka posmatrau (ili posmatra ka izvoru) talasi se zgunjavaju i ivaljavanjem izvora talasi se razreuju ich uestalost je nia. Promena osnovne uestalosti verarbeitetes relatives kretanja se zove frekventni pomak. Sonda alje ultrazvuni talas koji udara u crvena krvna zrnca. Krv svojim kretanjem ka sondi zgunjava ultrazvune talase i oni se se vendo vraaju sa poveanom uestalou nazad u sondu. U medicinskoj dijagnostici postoje dve metode kako se primenjuje doplerov efekat. Te metode su kontinuirani i impulsni dopler (slika14). Kontinuirani dopler je starija ich ein elektronskog aspekta jednostavnija metoda von pulsnog doplera. Kao zu ime kae, kod kontinuiranog doplera ultrazvuni talas se iz sonde emituje stalno (kontinuirano) i zato moraju da postoje dva posebna kristala u transdjuseru, jedan koji stalno emituje i drugi koji stalno prima ultrazvune talase. Osnovna prednost kontinuiranog doplera je njegova mogunost da meri visoke vrednosti brzina krvnog toka koji se estos pojavljuje u sluaju valvularnih kongenitalnih sranih bolesti. Es gibt noch keine Bewertungen. Sranim upljinama. Osnovna mana kontinuiranog doplera ja nemogunost von se selektuje dubina na kojoj und se meriti brzina toka. Pulsni dopler emituje talase u odreenim intervalima, a u pauzama se sebastien talasi vraaju nazad u isti kristal. Kod pulsnog doplera nain odäjanja talasa je identian kao kod stvaranja ultrazvune slike, pa se zato koriste iste sonde i za ultrazvunu sliku ich za pulsni dopler. Pri stvaranju ultrazvune slike meri se vreme koje talas pree von objekta von koga se odbija ich vraa, ich bin nicht osnovu tog vremena se izraunava dubinana kojoj se nalazi objek, dok se kod pulsnog doplera osim i tog vremena meri jo ich frekvencija povratnog talasa i na osnovu Frekventnog pomaka se izraunava brzina tog objekta. Zbog toga je kod pulsnog doplera mogue ist ein dubinu gde se nalazi uzrok krvi i njegovu brzinu. Kod kontinuiranog doplera nije mogue Sie haben keine Berechtigung zur Stellungnahme. Zbog toga nemamo vizuelnu informaciju o slici o pravcu du koga merimo brzine ich zato se sonde za kontinuirani dopler, koji su obino u obliku olovke Ich ponekad ih zovu ich slepe sonde. 16 Slika 14. Primeri kontinuiranog i pulsnog doplera Frekventni pomak, eine Zeit, die ich brzina protoka krvi moe se odrediti i preko zvunih signala. Sluajui tonove koji predstavljaju brzinu, moemo dosta precizno da odredimo pozicije Ich pravac sonde und Odnosu na protok. Der neue Spielstand ist absolut sicher, schnell, einfach und diskret. Kod pulsnog doplera moemo istvremeno da pratimo ich sektorsku sliku ich brzinu protoka krvi tj. Spektralnu analizu doplera, jer ista sonda uestvuje und stvaranju obe informacije. Sa napretkom tehnike, kod najnovijih modella ultrazvunih aparata postoje sonde koje mogu istovremeno da daju informacije i o slici ich o kontinuiranom dopleru ich mogue je i kod kontinuiranog doplera da dobijemo sektorcku sliku ich pravac prostiranja ehoa i brzine protoka krvi. Iako pulsni dopler ima znaajnu vorn nad kontinuiranim zbok mogunosti odreivanja dubine uzroka krvi, postoji i odreeno ogranienje. Pulsnim duplerom ne mogu da se nur jako brzi protoci. Zbog impulsnog odailjanja ehoa defenie se pojam ugalosti ponavljanja impulsa (Impuls Wiederholung frecz PRF), koja odreuje sa kojom uestalou se alju impulsni ehoi kod pulsnog doplera. Po Nikvistonovom kriterijumu maksimalna brzina koje moe da se meri jednaka je polovini PRF. Zu znai, zu je uzorak krvi na veoj dubini, potrebno je due vreme da se ehoi vrate u sondu, odnosno manja je PRF, tj. Manja je maksimalna brzina koja moe da se meri. Nach je über uestalost sonde sa kojom radimo, je jeu hoje mann da se meri. Zbog tog ogranienja postoje dva oprena zahteva prilikom odabira sonde. Za kvalitetnu eho sliku potrebna je sonda sa viom uestalou (npr. 2.5 i vie), a da bi smo sa istom sondom dobili kvalitetnu dopler sliku potrebna je nia uestalost (1,9 MHz). Kod savremenih aparata taj Problem se reava ugradnjom Sie kristala sa razliitim uestalostima u jednu sondu. 17 4.4. Kolor Dopler Sie haben keine Berechtigung zur Stellungnahme. Opte je prihvaeno da se protok prema sondi prikazuje crvenom, ein protok od sonde plavom bojom. Zu je brzina vea, zu je boja svetlija. U sluaju laminarnih protoka, brzine su predstavljene nijansama krvene ili plave boje, zavisno von smera kretanja krvnih zrnaca. Kod turbulentnih protoka, imamo haotino kretanje krvnih zrnaca, pa su i boje koje ta kretanja vorhersagen meavina nijansi plave ich crvene boje. Uloga doplera und boji naroito je vana kod ispitivanja raznih suenja krvnih sudova, stenoza. Regurgitacija, itd. Skoro uvek se kolor dopler slika prikazuje zajedno sa dvodimenzionalnom ultrazvunom slikom, tako da paljivim posmatranjem slike u boji moemo lako odrediti postojanje suenja i abnormalnosti protoka krvi. Zbok jednostavnosti pri rukovanju, kvalitetnih rezultata, bezbolne primene i ekonominosti Kolor dopler dijagnostika omoguava precizno voenje pregleda kod raznih patolokih stanja: u kardiologiji, kod bolesti arterija glave i vrata, u ginekologiji, u urologiji, kod bolesti vena i u svim onim sluajevima kada postoje poremeaji arterijske i venske cirkulacije. Danas ultrazvuni aparati najnovije generacije imaju velike tehnike mogunosti za kvalitetnu obradu i eho slike (ehosonografija) i doplera (Dopler sonografija), bilo pulsnog ili kontinuiranog. Postoje sonde koje istovremeno primaju informacije i o slici i o dopleru i moemo da pratimo istovremeno eho sliku sa pulsnim ili eho sliku sa kontinuiranim doplerom. Pored toga vri se matematika obrada signala, mogue je pomeranje bazne linije, mogue je i korigovati greku pri izraunavanju brzine. Slika 15. Pulsni kolor dopler sa sektorskom slikom (stenoza i regurgitacija aorte) 18 4.5. Power Dopler Power dopler ultrasonografija je tehnika koja koristi ukupnu snagu doplerovog signala da prikae sliku protoka u boji u real-time-u. Power dopler je poseban oblik dvodimenzionalnog prikaza protoka, odnosno predstavlja opciju kod kolor doplera. ak je i do 5 puta osetljiviji pri detekciji protoka nego kolor dopler. Power dopler prikazuje u boji snagu doplerskog signala (dok kolor dopler prikazuje u boji brzinu i smer protoka u sudu). Koristi ukupnu integrisanu snagu doplerskog spektra (kolor dopler se temelji na proceni srednjeg doplerskog pomaka frekvencije). Boja i svetlina signala srazmerna je broju eritrocita unutar doplerskog uzorka. Prednosti Power doplera u odnosu na kolor dopler su: iri dinamiki raspon doplerskih signala u stvaranju slike protoka to poveava osetljivost za otkrivanje sporog protoka Znatno manja zavisnost od ugla izmeu UZV snopa i krvne ile Nema frekventnog prebacivanja Mana Power doplera je u tome to ne moe da raspozna smer protoka u krvnom sudu, ali najnoviji aparati ve imaju usmereni power dopler i mogu razlikovati smer protoka krvi u odnosu na sondu. Power dopler je znatno osetljiviji za otkrivanje sporog protoka od kolor doplera i uvek ga treba koristiti kada se trai spori protok u malim krvnim sudovima. Koristi se i za traenje doplerskog uzorka. 19 4.6. 3D I 4D Ultrazvuk 3D ultrazvuk (slika 16) primenjuje se za dijagnostiku u ginekologoji i ginekolokoj onkologiji. Njegova znaajna uloga je u otkrivanju anomalije materice, analizi morfologije tumora materice i jajnika. Kolor Dopler 3D ultrazvuk daje informacije o prokrvljenosti organa i tumora genitalnog trakta koje se koriste za procenu potencijalnog maligniteta otkrivenih promena. Napredak kompjuterske 3D grafike snano je doprineo razvoju 3D ultrazvunih prikaza. I pored impresivnosti 3D slika, tehnika njihovog kreiranja se i dalje zasniva na 2D ultrzvunim slikama koje odgovarajui softver i hardver reaju jednu uz drugu i formiraju volumenski prikaz. Nakon ienja slike moe biti manuelno ili automatsko dobija se 3D slika eljenog volumena. Softver i hardver za konvertovanje 2D ultrazvunog zapisa u 3D sliku ili kratki film mogu biti integrisani u samom ultrazvunom aparatu ili odvojeni. U sluaju da su integrisani u okviru ultrazvunog aparata oni se obino deklariu kao free hand 3D aparati. Ovakav sistem moe biti konstruisan uz pomo 2D aparata (bilo koji model bilo kojeg proizvoaa), PC i odgovarajueg softvera za konverziju 3D zapisa u 3D zapis. Proizvoai ovakvog programa su obino renomirane kue koji inae kreiraju softver za klasine 3D i 4D ultrazvune aparate. Softver za konverziju 2D to 3D je krajnje pozitivan, iako treba dosta vremena i truda da bi se 3D free hand tehnologija savladala. Uostalom to je sluaj i sa klasinim 3D i 4D ultrazvunim aparatima. I pored toga to je softver prilino skup, uz pomo kompjutera moete pretvoriti svaki 2D ultrzvuni aparat u u monu 3D mainu. 4D ultrazvuk (slika 16) se primenjuje u perinatologiji odnosno praenju trudnoe. Primenom 4D ultrazvuka prati se razvoj ploda od ranog perioda implantacije, analiza morfologije u prvom tromeseju, razvijanje ploda u drugom tromeseju kao i razvoj i ponaanje fetusa u treem tromeseju trudnoe. Zbog visoke rezolucije slike 4D ultrazvuk omoguava otkrivanje i analizu razvojnih anomalija ploda. Live 3D, real time 3D ili 4D ultrazvuni prikazi takoe se baziraju na kompjuterskoj 3D grafici i tzv. volumenskim sondama. To su specijalne i veoma skupe sonde koje poboljavaju kvalitet volumenskog prikaza i olakavaju rad. Korienje 4D ultrazvunih aparata ubrzava rad sa pacijentom, rezultati su izvesniji i bolji u odnosu na kombinaciju 2D ultrazvuk-softver-PC. Meutim, cena 4D aparata je i do 10 puta vea od cene 2D ultrazvuk-softver-PC konstrukcije. Nesporno je da je 3D ultrazvuk dao nove kvalitete ultrazvunom pregledu, ali veina iskusnih ultrasoniara smatra da je 2D ultrazvuni pregled nezamenljiv i sasvim dovoljan za postavljanje dijagnoze. Neki ultrsoniari 3D ultrazvuni pregled nazivaju skupom zabavom za pacijente, dok drugi misle da je ve danas neophodan a da e biti nezamenljiv u budunosti. Kao i uvek, istina je verovtno negede izmeu ova dva stava. Prednosti 3D ultrazvuka su u prostornoj vizualizacij organ, krvnih sudova, fetusa i sl. Mogunost da se u 3d obliku sagledaju unutranje strukture daje nam ovo novo oruje u borbi za preciznu dijagnostiku. Ne samo da se mogu prikazazi lice, ruke, noge, polni organi fetusa i uoe mogue anomalije, znaajni ginekolozi Srbije promoviu i mogunost praenja ponaanja fetusa, kao i mogunost izvoenja odreenih zakljuaka iz tih zapaanja. Iz ovoga se moe zakljuiti da 3D4D ultrazvuk omoguava sigurnije praenje trudnoe uz uvoenje nove kategorije u prenatalnoj medicini, a to je psihosociologija fetusa. Svi zagovornici 2D ultrazvuka moraju priznati da su ovakva dostignua nemogua sa klasinim 2D ultrazvukom. 20 Najvei nedostatak 3D4D ultrazvunih aparata je ustvari njihova cena, to znaajno utie i na cenu pregleda. Meutim, ukoliko imate relativno dobar 2D ultrazvuni aparat i kompjutersoftver moete dobiti 3D4D ultazvuni aparat sa vrlo malim ulaganjima. Slika 16. Levo: 3D ultrazvuni aparat, Desno: 4D ultrazvuni aparat 21 Primeri kompjuterski obraenih 2D snimaka: Slika 17. 3D ultrazvuk u drugom tromeseju trudnoe Slika 18. Plod star 14 nedelja Slika 19. 3D rekonstrukcija srca sa prateim krvnim sudovima Slika 20. Tumor mozga Slika 21. Pleuralni izliv 22 4.7. Ultrazvuk dojki Ultrazvuk je iroku primenu dobio u dijagnostici oboljenja dojke, jer je nekodljiv i efikasan. Preporuuje se svim enama da nakon 30 godine ivota redovno kontroliu dojke, to znai da je minimalno potrebno jednom godinje uraditi ovaj pregled. Uz samopregled dojki i eho dojki moe se uvek na vreme otkriti eventualno postojanje patolokih promena u dojkama to pojednostavljuje i olakava leenje. Ovaj pregled se kod ena u fertilnom periodu radi 7 dana nakon prestanka krvarenja kod menstrualnog ciklusa. 4.8. Primena ultrazvuka u ginekologiji i akuerstvu Postoje dve najee metode koje se koriste u ultrazvunom pregledu. Transabdominalni metod je najstarija i poznata je svim trudnicama. Nakon stavljanja gela, ginekolog prislanja sondu na trbuh. Gel se nanosi da bi omoguio laki prenos zvunog talasa od sonde do koe. Ova pretraga se izvodi dok trudnica ima optimalno punu mokranu beiku. Razlog zbog ega trudnica u ranoj trudnoi mora imati punu beiku jeste to ultrazvuni talas ne prolazi dobro kroz gasove u crevima. Transvaginalni ultrazvuk se uglavnom izvodi sa praznom beikom sa posebno oblikovanom sondom koja se stavlja u vaginu. Na ovaj nain lekar moe generalno jasnije videti strukturu i s veom rezolucijom, jer gleda mnogo blie nego transabdominalnom metodom. Iz tehnikih razloga, ultrazvuni talasi iz transvaginale sonde ne putuju tako duboko u telo kao ultrazvuni talasi iz transabdominalne sonde. Zato, dok se materica nije jako uveala, transvaginalni ultrazvuk je ogranien na prvi trimestar, ali moe posluiti i u kasnijoj trudnoi. Najei razlozi za ultrazvuni pregled u trudnoi: utvrivanje termina poroaja, otkrivanje da li je bilo krvarenja u poetku trudnoe i da li se trudnoa odvija normalno, utvrivanje vieplodne trudnoe (vie od jedne bebe), u kasnijoj trudnoi poloaj placente, fiziki razvoj bebe i, koliko je mogue, provera da nema abnormalnosti, i dr. 4.9. Ultrazvuni pregled titne lezde Patoloke promene titne lezde se jednostavno i efikasno otkrivaju ovom metodom. Eho titne lezde uz laboratorijske nalaze hormona, kao i uz pregled endokrinologa i endokrinog hirurga predstavlja pouzdanu metodu za otkrivanje oboljenja i praenje dejstva terapije. 23 4.10. Terapija ultrazvukom prekretnica u leenju raka prostate Britanski naunici smatraju da su pronali uspeniji nain leenja raka prostate od terapije zraenjem ili hirurke terapije. U Velikoj Britaniji, rak prostate je najei oblik raka kod mukaraca, sa visokom smrtnou: 10.000 ljudi na 35.000 obolelih. Smatra se da treina muke populacije starije od 50 godina oboleva od ove bolesti. Tradicionalna terapija je invazivna, zahteva dui boravak u bolnici i uestale posete doktoru radi daljeg leenja nastalih komplikacija. Oko 20 ovih bolesnika pati od urinarne inkontinencije (nekontrolisani gubitak mokrae), a oko 50 od impotencije. Komplikacije posle terapije zraenjem prisutne su kod oko 20 pacijenata i najee se javljaju u vidu bola iili krvarenja iz rektalnog dela debelog creva Terapija ultrazvukom visokog intenziteta (HIFU - High intensity focus ultrasound) kompatibilna je kod 92 obolelih u leenju ranog stadijuma raka prostate u odnosu na tradicionalknu terapiju, ali sa mnogo manjim brojem komplikacija. Sama intervencija traje oko sat vremena, bolesnik ostaje u bolnici nekoliko sati i ve istog dana odlazi kui. Ti bolesnici se vraaju normalnom ivotu i aktivnostima ve posle 1-2 nedelje, dok je drugima potrebno i nekoliko meseci do potpunog oporavka. HIFU funkcionie tako to fokusira ultrazvuk visoke jaine na regiju gde se nalaze maligne elije, pa ih bukvalno skuva i na taj nain unitava tumor. Ovom metodom leeno je 172 bolesnika, i to u londonskim University Colledge Hospital I Princess Grace Hospital, a leenje je dalo odline rezultate. Komplikacije su bile prisutne u mnogo manjem broju. Inkontinencija mokrae javila se kod manje od 1 sluajeva, impotencija kod 35, dok ni jedan bolesnik nije imao problema sa debelim crevom. Svi leeni bolesnici otputeni su iz bolnice u proseku 5 sati posle terapije. Naunici smatraju da su ovi rezultati vrlo ohrabrujui, ali da su dalja klinika ispitivanja na dui rok neophodna. Klinika studija objavljena je u Britanskom asopisu za rak (British Journal of Cancer) poetkom jula 2009 godine. 24 5. PRIMENA ULTRAZVUKA ZA ISPITIVANJE BEZ RAZARANJA 1. Osnovne karakteristike - jedna od metoda, koja se u poslednje vreme naroito moe koristiti za ispitivanje materijala (delova sistema) je metoda pomou ultrazvuka. Ultrazvuna defektoskopija je zasnovana na sposobnosti ultrazvunih talasa da u vidu usmerenog snopa prodiru kroz materijal, a dobijaju se od raznih nehomogenosti. To omoguava otkrivanje raznih greaka, ak i kada su one u dubini materijala tj. kada je primaena magnetne metode nemogua, a primena rengenskih i gama zraka ograniena debljinom materijala. Pod ultrazvukom se podrazumevaju mehaniki talasi uestalosti preko 20 kHz, to se smatra granicom ujnosti oveijeg uha. Mehaniki talasi predstavljaju elastina treperenja delia u vrstim, tenim telima. Uestalost treperenja se izraava u broju treptaja u jedinici vremena, a jedinica za uestalost je herc (Hz) to predstavlja jednu punu oscijaciju u jedinici vremena. Danas se proizvode ultrazvuni talasi do 1000 MHz, a za ispitivanje materijala (delova sistema) uglevnom se koriste uestalosti do 10 MHz. Metoda (postupci) prodiruih tenosti ima jedan vaan nedostatak budui da moe otkriti samo one nedostatke koji su OTVORENI na povrini i koji dozvoljavaju prodiranje obojene tenosti. O onome to se nalazi ISPOD povrine ta nam metoda ne moe nita rei. Magnetska metoda (postupci) nadoknadjuje delimino taj nedostatak, jer smo videli da ona otkriva i pune nedostatke, kao to su zaepljenje ili podpovrinski mehuri vazduha, samo ako se ne nalaze SUVIE ispod povrine. I ta metoda, medjutim, ima svoje ogranienje u tome to moe ispitivati samo materijale (delove sisitema) koji se mogu MAGNETISATI. U ovom sluaju, materijalima koji se ne magnetizuju treba smatrati ne samo sve materijale koji nisu feromagnetni, ve i one delove koji, iako su feromagnetni, ne mogu biti podvrgnuti ispitivanju magnetskom metodom jer bi ih ak i eventualni, lagani tragovi preostalog magnetizma uinili neupotrebljivim. Ultrazvuna metoda (postupci), se moe prilagoditi i materijalima (dolovima sistema) koji nisu feromagnetni, moe otkriti nedostatke (metalne ploice, pukotine) koji su prilino duboko u unutranjosti komada. Ova metoda postavlja kao uslov da materijal (deo sistema) bude provodnik zvunih talasa i u praksi se moe primenjivati na skoro svim materijalima, od metala savrene metalurke strukture pa sve do betona za mostove, brane itd. Podruje u kojem je ultrazvuna metoda pronala primenu je u ispitivanju kod zavarivanja, uopte, a postebno kod specijalnih tipova zavarivanja. 2. Koeficjent transmisije odnos izmedju rifraktirane i upadne (izvorne) energije nazvan je KOEFICJENTOM TRANSMISIJE, a zavisi od fizikih osobina sredstava A i B. Ako upadna energija ne uspe savladati graninu povrinu (jer je u celosti reflektuje), tada je koeficijent transmisije jednak nuli. Ako sva upadna energija savlada graninu povrinu (ybog apsolutnog izostanka refleksije i apsorpcije) tada koeficijent transmisije iznosi 1. U savremenij praksi ova dva ekstremna sluaja se ne dogadjaju, a koeficjenti transmisije obuhvaeni su rasponom od 0 do 1 i blii su jedinici kada granina povrina odvaja dva sredstva istog agregatnog stanja, na primer, vrsto vrsto ili teno teno. 25 Koeficjenti transmisije znaajno se smanjuju kada su u pitanju dva sredstva irenja razliitog agregatnog stanja: u sluaju vrsto teno smanjenje je ogranieno, u sluaju vrsto gasovito, praktino ga nema. 3. Kvantitativni aspekti reflekcije i rifrakcije - delovi sistema koje elimo da ispitujemo bez razaranja uglavnom su od vstog materijala (gvodje, elik, aluminijum, bakar, titan itd.), izvor ultrazvuka i krajnji prijemnik su. takodje, od vrstog materijala (kvarc i dr.). Da bi se ultrazvuk proveo kroz metalni uzorak, - Treba dovesti u kontakt generator ultrazvuka s uzorkom, a uzorak s prijemnikom. Budui da su to tri vrska elementa, koeficjent transmisije bi, oito, trebao spadati u sluaj vrsto vrsto vrsto. Koeficjent transmisije za prolaz od kvarca na elik - iznosi 0,7. To znai da 70 ultrazvune energije, koju je emitovao generator na kvarc, ULAZI u komad elika. Od tih 70 a samo 70 prelazi s komada elika na prijemnik. Konano, samo 49 (0,7 x 0,7 x 100) prelazi s generatora na prijemnik, a to je polovna proizvedene energije. U stvarnosti, ovakav proraun je previe optimistian budui da se zasniva na predpostavci da izmedju dva vrsta tela treba ostvariti savreni fiziki spoj, spoj koji je, ma koliko povrine bile glatke, praktino nemogu. I uzevi da je ono to ostaje u medjuprostoru izmedju dva vrsta tela koja se dodiruju vazduh tada izneseni proraun treba zameniti proraunom koeficjenta transmisije za prolaz kvarc vazduh i za prolazak vazduh elik (koeficjenti koji su tako niski da, u praksi, anuliraju korisnu zvunu energiju, reducirajui je na 0,0000004, da bi se dobio utisak o rasipanju). Budui da je, s toga, nemogu akustini spoj vrsto vrsto, a da je spoj tipa vrsto gas vrsto niskog stupnja delovanja, ne preostaje drugo nego da se pribegne spoju tipa vrsto teno vrsto. Upotrebljavajui vodu kao tenos, koeficijenti transmisije kvarc voda i voda elik takvi su da dozvoljavaju ponovno skupljanje 0,1 izvorne energije na prijemniku. Ta vrednost, oito niska, dovoljna je da se, uz pomo odgovarajueg pojaanja u prijemniku, izvre tana merenja. 4. Metode ultrazvunog ispitivanja - metode ultrazvunog ispitivanja mogu se podliti na: metode prozvuavanja, impulsne eho metode i rezonantne metode (sa razonansom). Metode prozraavanja slue za konstatovanje greaka u materijalu na osnovu slabljenja intenziteta ultrazvunih talasa proputenih kroz materijal (deo sistema). Kod ove metode koriste se dva ultrazvuna vibratora, jedan kao odailja, a drugi kao prijemnik. Ako se intenzitet proputenih ultrazvunih talasa menja, znai da je u materijalu nastupila refleksija usled prisustva greaka razliitog akustinog otpora. 26 Impulsna - Eho metoda moe da bude takodje sa dva vibratora ali moe da bude i sa jednim koji naizmenino radi kao odailja i prijemnik. Ova metoda koristi eho odaslanog impulsa za utvrdjivanje homogenosti materijala (dela sistema). Ultrazvuni talas prolazi kroz ispitivani materijal, a reflektuje se onda kada naidje na graninu povrinu izmedju dve sredine razliitih akustinih otpora. Ako je u materijalu (delu sistema) nema greaka onda e se ultrazvuni talasi reflektovati od suprotne povrine komada tj. nee moi da predju u vazdunu sredinu. Kako impulsne aparature imaju katodnu cev na ijem se ekranu vizuelno registruju odaslati i primenjeni impulsi, to e u ovom sluaju biti registrovana debljina materijala. Ako medjutim, u materijalu postoji neka greka (upljina, prskotina, ukljuci) razliitog akustinog otpora od akustinog otpora materijala, refleksija e nastati ranije i registrovae se u vidu eha na ekranu katodne cevi. Kao je apsorpcija ultrazvune energije neznatna, ispitivanjja mogu da se vre i na predmetima dugim i do 10 m. Ovo je metoda koja se uglavnom primenjuje za ispitivanje materijala. Pri tom se, kako je ve naglaeno, koristi jedan ili dva vibratora koja se esto nazivaju ultrazvune glave. Kvarcna ploica u ultrazvunoj glavi moe da bude postavljena horizontalno i da odailje talase pod uglom od 90 (slika 22 i 24) ili da bude postavljena pod izvesnim uglom (slika 23 i 25). Ultrazvune glave koje odailju talase pod uglom od 90 poznate su kao normalne glave i one daju longitudinalne talase, a glave koje koje odailju talase pod izvesnim uglom poznate su kao kose glave i one daju transverzalne talase. Slika 22. Normalna ultrazvuna glava 1-ispitivani materijal, 2-zatitni prsten, 3-zatitna folija i sredstvo za akustini sklop, 4piezoelektrini kristal, 5-blok za priguivanje, 6- kuite, 7- dovod napona. 27 Slika 23. Transverzalna ultrazvuna glava 1-klin, 2-dra, 3-kristal kvarca, 4-kuite, 5-blok za priguivanje, 6-ispitivani materijal. Slika 24. Ispitivanje sa normalnom ultrazvunom glavom 28 Slika 25. Ispitivanje sa transverzalnom ultrazvunom glavom Da bih postigao dobar prenos ultrazvunih talasa sa utrazvune glave u materijal, koji ispituje, mora da bude ispunjeno nekoliko uslova. Pre svega povrina materijala mora biti obradjena. to je ta povrina finije obradjena, ultrazvuni talasi se lake uvode u materijal, a i mogue je izvriti preciynija ispitivanja. Ali i pri najfinijoj obradi nemogue je obezbediti akustini kontakt izmedju ultrazvune glave i materijala (dela) jer izmedju njih uvek ostaje makar i neynatni vazduni sloj, a njegov akustini otpor se razlikuje od akustinog otpora svih materijala pa se praktino na toj graninoj povrini reflektuje sva ultrazvuna energija. Zbog toga se na povrinu dela sistema nanosi teni premaz, koji potpuno uklanja vazduni sloj i obezbedjuje akustini kontakt izmedju glave i predmeta. U praksi se za obezbedjivanje ovog kontakta najee koriste razna ulja, voda ili sapunica, a nekad i specijalne paste. Metode (postupci) ispitivanja ultrazvukom koristi se u odravanju za kontrolu stanja vratila, zupanika i drugih delova, zatim varova na cevovodima i sudovima pod pritiskom, za merenje debljine zidova podlonih koroziji i dr. Za merenje debljine zida koristi se minijaturni digitalni pokazivaki ultrazvuni instrument, za brzo odredjivanje bez oteenja debljine na eliku ili aluminijumu, sa moguom modifikacijom za primenu na ostalim materijalima. Instrument meri debljine od 1,2 do 300 mm sa stepenom greke od 0,1 mm na celom rasponu. Moe se koristiti za merenje: debljine zida, debljine elinih ploa, stepena korodirane povrine debljine zida, nagrienost na zavojima cevi, debljine nagrienosti i naslaga, debljine zidova cisterni za benzin i ostalih sudova i dr. 29 6. PRIMENA ULTRAZVUKA ZA OBRADU I OBLIKOVANJE PROIZVODA Ultrazvuna obrada je proces, koji koristi ultrazvune talase za izazivanje vibracionog dejstva alata. Elektricna energija visoke frekvencije moe da se pretvori u mehaniku energiju iste frekvencije dejstvom magnetnog polja na feromagnetni materijal jezgra. Pojava magnetnostrikcije (promena duine materijala pri delovanju magnetnog polja) izaziva mehanike ultrazvune oscilacije jezgra i alata, koji je vezan za njega. Udarno dejstvo ela alata i abrazivnih zrnaca, koji se nalaze u suspenziji, omogucavaju efekat odvaljivanja estica materijala sa obratka, tj. oblikovanja obratka (slika 26). Slika 26. ematski prikaz ultrazvune obrade predmeta Osnovne oblasti primene ove metode jesu: uklanjanje vika materijala (dimenzionalna obrada) i poboljanje efektivnosti konvencionalnih i nekonvencionalnih postupaka obrade (obrada rezanjem, deformisanjem, elektrohemijska, elektroerozivna, hemijske i drugi postupci obrade) Danas se u savremenim industrijama ultrazvuna metoda koristi za izradu proizvoda bilo koje konfiguracije, posebno za proizvode izradjene od tvrdih i super tvrdih materijala (izolacioni materijali, elementi elektronike i sl.). 30 6.1. Principi procesa obrade Ultrazvukne vibracije se veoma dobro prenose, ne samo kroz vrsta tela, nego I kroz tenosti. Zato se process obrade odvija u tenoj sredini, odnosno suspenziji tenosti I abrazivnih zrnaca. Obradak se nalazi u kadi, a alat osciluje upravo na povrini koja se odradjuje. Abrazivna zrnca udaraju u obradak, prodiru u njegovu povrinu, stvarajui mikro i makro prsline. Mehaniki oslabljeni sloj se razara uz pojavu cestica (slika 27) i obradak se formira prema profilu alata. Slika 27. Principijalna ema ultrazvune obrade materijala Kao abrazivna zrnca najee se koriste borkarbid, elektrokorund, karbid krenema, i dijamant, a njihov broj je veliki i kree se od 3000 do 10 000 zrna cm. Oscilacije alata imaju frekvenciju od 20-30 KHz sa amplitudob od 25 - 100 m. potrebna snaga zavisi od veliine alata, povrine obratka i ostalih elemenata u sistemu i kree se u granicama od 50W do 4KW. Na slici 28 dat je ematski prikaz ultrazvune obrade sa slobodnim i prinudnim kretanjem. 31 Slika 28. Principijelna ema ultrazvune obrade sa razliitim nainima kretanja abrazivne suspenzije 32 6.2. Proizvodne operacije Osnovna kretanja u procesu obrade su glavno i pomono kretanje. Glavno kretanje izvodi alat zajedno sa izvorom vibracija ( oscilatorno kretanje alata). Pomono kretanje zvodi alat ili obradak. Sila pritiska izmedju alata i obratka obezbedjuje postepeno kopiranje tog dela alata. Amplituda oscilovanja alata kree se u granicama 0,01 0,06 mm. a sila pritiska izmedju alata i obratka iznosi 3 7,5 N. Ultrazvuna obrada moe biti primenjena samostalno ili u kombinaciji sa drugim metodama obrade, te se prema tome moe i izvriti njena klasifikacija (slika 29). Slika 29. Klasifikacija postupaka ultrazvune obrade Slika Principijelna ema ultrazvune i kombinovanih postupaka obrade (ultrazvuno elektrohemijska i ultrazvuno elektroeroziona) Parametri procesa ultrazvune obrade su: parametri ultrazvunog talasa, suspenzija (njene karakteristike), nominalna snaga pretvaraa, karakteristike materijala obratka itd. 33 6.3. Maine i oprema za ultrazvunu obradu Maine za ultrazvunu obradu mogu biti univerzalne i specijalne. Na slici 30 prikazan je crte jedne savremene maine koja po svom izglrdu lii na vertikalu glodalici ili builicu. Slika 30. Maina za ultrazvunu obradu Za kuite maine vezani su radni sto i mehanizam za obezbedjenje vertikalng pomaka. Akustina glava sa alatommoe da se pomera, to se oitava na uredjaju. Unutar kuita maine nalazi se uredjaj za suspenziju. Inae svaka maina za ultrazvunu obradu sastoji se iz sledeih celina: alatna maina, oscilatorni sistem sa alatom, generator ultrazvune frekvencije i sistem za suspenziju. Oscilatorni sistem ine magnetnostrikcioni pretvara, medjuelementi i koncetrator koji nosi alat. Ovaj sistem ima mogunost vertikalnog pomeranja pomou mehanizma koji mu to obezbedjuje. Generator ultrazvune frekvancije ima zadatak da obezbedi frekvenciju blisku frekvenciji oscilacija jezgra radi postizanja rezonancije. Sistem za suspenziju pomou pumpe dovodi suspenziju iz rezervoara u zonu obrade i omoguava njenu cirkulaciju. Savremene maine za ultrazvunu obradu dele se na stacionarne i prenosne. Prema instalisanoj snazi maine mogu biti: male (20 200 W), srednje (250 1200 W) i velike (1,5 4 KW). Maine se jo mogu podeliti na jednopozicione i viepozicione. 34 7. PRIMENA ULTRAZVUKA ZA OBRADU TENIH METALA (RASTOPA) Jedan od novih, vrlo efikasnih nacina fizikog delovanja na strukturu i svojstva livenog i deformisanog metala je metod ultrazvune obrade rastopa (slika 31) tj. metod dinamikog delovanja na teni i kristalizirajui metal, koja se u poslednjih 10-ak godina intenzivno usvaja u metalurgiji lakih metala i legura. Delovanjem ultrazvuka na kristalizirajui metal korenito se menja kinetika procesa kristalizacije, pri emu se dobija vrlo sitna zrna, ije su dimenzije jednake veliini poprenog preseka grana dendrita. Blokovi, trupci i fazonski odlivci od legura aluminijuma sa ovako vrlo sitnom bezdendritnom strukturom imaju povienu gustinu i ultradisperzione dimenzije sekundarnih faza, to dovodi do povienja plastinosti u livenom (odarenom) i homogeniziranom stanju, bez snienja vrstoe. Takav odlivak poseduje, takodje, i poveanu sposobnost ka obradi metala deformacijom. Slika 31. ema ultrazvunog uredjaja za obradu rastopa: 1-pe sa rastopljenim metalom, 2-emiteri, 3-transformatori, 4-uredjaj za automatsku frekvenciju, 5-generator, 6-pokretni nosa, 7-pult za upravljanje U industrijskim uslovima rade izvori ultrazvuka sa frekvencijama od 18-20 kHz, koji mogu razviti akustinu energiju do gustine, reda veliine 10 - 106 Wm2, kojim se obezbedjuje potrebno delovanje na teni i kristalizirajui rastop. 35 Intenzitet oscilacije, u zavisnosti od razliitih izvora zvuka (ultrazvuka), dato je nie, Wm2. oveciji glas klarinet kamerni orkestar sinfonijski orkestar avion ultrazvuk male snage ultrazvuk srenje snage ultrazvuk povisene snage 1,6 10-4 6,3 10-4 1,6 10-2 0,2 1,0 104 105 106 36 8. PRIMENA ULTRAZVUKA U KONTROLI ZAVARENOG SPOJA Svaki tehnoloki proces nosi stalnu opasnost od nastajanja odredjenih greaka. S obzirom na veliki broj uticajnih faktora na kvalitet zavarenih spojeva, potrebno je obratiti posebnu panju kako pri izradi zavarene konstrukcije, tako i u njenoj eksploataciji. Greke u zavarenim spojevima koje nastaju u izradi mogu se podeliti s obzirom na: Uzrok nastajanja: konstrukcijske greke, metalurke greke i tehnoloke greke. Vrstu: Poloaj: Po obliku: Po veliini: ukljuci (oznaka 300), kavitacija (oznaka 200), greke u spoju (oznaka 400), pukotine (oznaka 100), greke oblika (oznaka 500) i ostale greke (oznaka 600). unutranje greke, povrinske i podpovrinske greke i greke po celom preseku. kompaktne greke, izduene greke, otre greke, zaobljene greke, povrinske greke, prostorne greke. male greke, greke srednje veliine i velike greke. Po brojnosti: pojedinane greke, uestale greke, gnezdo greaka. 37 Greke u zavarenim spojevima koje mogu nastati u eksploataciji. Otkaz zavarenog proizvoda zavarene konstrukcije nastupa u dva osnovna sluaja: Ako radna i zaostala naprezanja prelaze doputena naprezanja, Ako je tokom zavarivanja i eksploatacije zavarenog proizvoda dolo do znaajnog slabljenja na mestu zavarenog spoja s obzirom na dominantni otkaz (otkaz sa najveom verovatnoom pojavljivanja). Ultrazvuna metoda kontrole kvaliteta (slika 32), prema EN 1714, zasniva se na svojstvu ultrazvuka da se iri kroz homogrne materijale i da se odbija na grenici materijala razliitih akustikih osobina (otpornosti), odnosno od nehomogenosti (greaka) u materijalu. od izvora ultrazvuka ire se ultrazvuni talasi kroz materijal koji se kontrolie. Ako u materijalu postoji greka, iza nje e se, zavisno od vrste greke, ultrazvuni talasi oslabiti ili se nee pojaviti (odbiju se od greke). Ultrazvuk je vrsta mehanikih talasa frekvencije 20 KHz do 10 GHz, a kod ispitivanja meterijala najee se koriste frekvencije od 0,5 MHz do 10 MHz. Iako postoje raziite tehnike ultrazvunog ispitivanja, obino se u praksi koristi metoda impuls odjek i metoda prozvuavanja, pri emu se koriste ravne ilio ugaone ultrazvune glave. Slika 32. ematski prikaz ultrazvune metode kontrole kvaliteta Iakoje ultrazvuna metoda posebno prikladna za otkrivanje greaka tipa pukotina, ovom je metodom mogue detektovati i druge greke (ukljuke troske, gasne mehurie, mehurie u nizu). 38 9. ZAKLJUAK Na osnovu postavljenog cilja diplomskog rada, kao i na osnovu obradjenih literaturnih podataka moe se zakljuiti: 1. primena ultrazvuka u ljudskoj praksi je izuzetno iroka, to govori o njegovoj mnogostranoj koristi 2. osnovna dejstva ultrazvuka mogu biti fizika, hemijska i bioloka, pri emu bioloka dejstva mogu biti i smrtonosna 3. primena ultrazvuka u medicini predstavlja vrlo rasprostranjenu dijagnostiku metodu, kojom se na potpuno bezbolan i nekodljiv nain mogu utvrditi razliita oboljenja 4. primenom ultrazvuka za ispitivanje materijala bez razaranja mogue je u njemu ne samo ustanoviti, nego i lokalizovati i ispitati njegova oteenja 5. primena ultrazvuka za obradu i oblikovanje omoguava izradu proizvoda bilo koje konfiguracije 6. primena ultrazvuka za obradu tenog metala omoguava dobijanje ovrslog metala (odlivka) sa vrlo sitnim kristalima (zrncima) to obezbedjuje polufabrikatu dobru kombinaciju projektovanih svojstava. 39 LITERATURA 1. Stojadinovi S. Vobornik S. Primena ultrazvuka za obradu rastopa aluminijuma i njegovih legura, univerzitet u Novom Sadu, Tehniki fakultet M. Pupin, Zrenjanin, 2003. 2. Rani M. Ljevar A. Nekonvencionalni postupci obrade metala, VT, Zrenjanin, 2002. 3. Todorovi Lj. Dejstva ultrazvuka u biologiji, Srp. Arh. Celok. Lek, 1998, JulAvgust, 126 (7-8), 316. 4. Adamovi . Tehnologija odravanja , univerzitet u Novom Sadu, Tehniki fakultet M. Pupin, Zrenjanin, 1996. 5. Jovani D. Obrada oblikovanjem 1 zavarivanje-, VT, Zrenjanin, 2009. dr-risticseprimena-ultrazvuka doktor. co. yudejstvaultrazvuka. php medfak. ni. ac. rsActa20Facultatis20044-broj-20048-rad8.pdf dr-risticseprimena-ultrazvuka-u-medicini. html fsb. hrndtstudradoviMPecusak. pdf fer. hrpredmetuutm hr. wikipedia. orgwikiUltrazvuk fer. hrpredmetuutm medicacentar. info stetoskop. infoUltrazvucna-dijagnostika-Ultrazvuk-505-c13-content. htm zdravlje. krstaricaltegobeterapija-ultrazvukom-prekretnica-u-lecenju-rakaprostate hitachiultrasound scribddoc22051398PREDAVANJA scribddoc46322577Nekonvencionalne-metode-obrade 40Razredna nastava Matematika zadaci 1.Zapremina kalotze je. Povrina kalote je tri puta vea od povrinbe osnovnog kruga kalote. Kolika je visina odsjeka 2.Povrine baza zarubljene kupe su 144 i 64 a izvodnica sa bazom gradi ugao od 60 stepeni. Izraunati povrinu omotaa zarubljene kupe. 3.Prenik kupe je 6 a izvodnica sa bazom gradi ugao od 30 stepeni. Izraunati zapreminu kupe 4.U trostranu prizmu ije su osnovne ivice 13,14,15 upisan je i oko nje opisan valjak. Kako se odnose zapremine tih valjaka 5.Izraunati povrinu i zapreminu zarubljene trostrane piramide kod koje je osnovna ivica donje baze 10,bona ivica 5 i viisna bone strane 4. 6.Dvije ivice kvadra su 12 i 9 a prostorna dijagonala 25.Izraunati povrinu i zapreminu kvadra. 7.Izraunati zapreminu kocke ija je povrina 256 cm na kvadrat Zadaci sa prvog drugog parcijalnog svi predmeti Razredna nastava Matematika zadaci 1. Izraunati povrinu trougla ije su stranice 20,37,51. 2.Dati su lukovi L16 i L24 i irina d3 isjeka krunog prstena. Izraunati njegovu povrinu. 3.Ivice kavadra se odnose kao 8:7:3 a povrina mu je 1818 cm na kvadrat. Odredi ivice kvadra 4.Izraunati povrinu i zapreminu pravilne etverostrane zarubljene piramide kod koje je osnovna ivica gornje baze 4 visina bone strane 10 i visina 6. 5.Izvodnica kupe je 40 i sa bazom gradi ugao od 60 stepeni. Odredi povrinu omotaa kupe. 6.izraunati povrinu i zareminu lopte iji je prenik 4 cm. 7.Povrina loptinog isjeka je 4 puta manja od povrine lopte. Kako se odnose zapremine isjeka i lopte
No comments:
Post a Comment