Refraktion i ultraljudsfysik är böjningen av ultraljudstrålen när den passerar från ett medium till ett annat med en annan akustisk impedans. Det är ett avgörande koncept för att förstå hur ultraljudsvågor sprider sig genom kroppen och hur bilder genereras.
Här är en uppdelning:
1. Akustisk impedans:
* Varje vävnad i kroppen har en annan akustisk impedans (Z), som är produkten av densitet (ρ) och ljudets hastighet (c) i den vävnaden.
* Ju högre den akustiska impedansen, desto svårare är det för ultraljudsvågen att resa genom mediet.
2. Snells lag:
* Brytning följer Snells lag , som säger att förhållandet mellan sinus i incidensvinkeln (θ1) och sinus i brytningsvinkeln (θ2) är lika med förhållandet mellan ljudhastigheterna i de två medierna (C1 och C2):
`` `
sin (θ1) / sin (θ2) =c1 / c2
`` `
3. Implikationer för ultraljudsavbildning:
* lateral upplösning: Refraktion kan förvränga bilden genom att böja ljudstrålen, vilket leder till felaktig positionering av strukturer. Denna effekt är mer uttalad när det är en stor skillnad i akustisk impedans mellan de två medierna.
* artefaktgenerering: Brytning kan orsaka artefakter i bilden, till exempel skuggning, som kan dölja underliggande strukturer.
* strålstyrning: Brytning kan användas för att styra ultraljudstrålen, vilket är användbart för att rikta in specifika områden i kroppen.
4. Exempel:
* ljudvågor som passerar från muskler (låg akustisk impedans) till ben (hög akustisk impedans) kommer att böjas mot det normala. Detta kan göra att benet verkar större än det faktiskt är.
* ljudvågor som passerar från vatten (låg akustisk impedans) till fett (högre akustisk impedans) kommer att böjas bort från det normala. Detta kan göra att fettet verkar tunnare än det faktiskt är.
5. Mitigationstekniker:
* med högfrekventa givare: Högfrekventa givare producerar balkar med mindre våglängder, som är mindre benägna att brytas.
* med specialiserade bildtekniker: Vissa avbildningstekniker, såsom harmonisk avbildning, är mindre mottagliga för brytningsartefakter.
* med flera givare: Flera givare kan användas för att skapa en sammansatt bild som påverkas mindre av brytning.
Sammanfattningsvis är det viktigt att förstå brytning för att tolka ultraljudsbilder exakt. Det kan leda till både bildförvrängningar och artefakter, men erbjuder också möjligheter att manipulera ljudstrålen.
