KĨ THUẬT SIÊU ÂM
Những kiến thức bổ trợ:
Kiến thức Vật lí:
- Dao động và sóng
- Sóng âm
Hướng dẫn:
- Xem Giáo trình Lí sinh
(Phần 1. Chương 1, bài 3).
- Bài giảng dạng slide trong
website
lisinhstudy.tnu.edu.vn
- Tham khảo: Giáo trình Vật lí
đại cương
Kiến thức lí sinh y học:
- Đại cương về sóng âm và siêu âm
- Tính chất vật lí của siêu âm
- Nguyên lí nguồn phát siêu âm
Hướng dẫn:
-Xem: “ Giáo trình&sách tham khảo”,
chọn “giáo trình vật lí lí sinh (phần 3
Chương 3 )
- Bài giảng dạng Slide và tài liệu tham
khảo trong
lisinhstudy.tnu.edu.vn
-Tham khảo : Giáo trình lí sinh y học
( Phan sĩ An-NXB Y học), Li sinh học
( Đoàn Suy Nghĩ, NXB ĐH Huế).
Chủ đề 1: Bản chất vật lý của sóng siêu âm
1. Dao động và sóng – Sóng âm
1.1.Dao động
Là một chuyển động được lặp lại nhiều lần theo thời gian.

• Hiện tượng hấp thụ
• Hiệu ứng đople
2.1. Hiện tượng phản xạ
+ Khi một nguồn siêu âm lan truyền qua hai môi trường có
âm trở khác nhau sẽ tạo nên hiện tượng phản xạ siêu âm,
tuân theo định luật quang hình học.
+ Hệ số phản xạ (R): Giữa hai môi trường khác nhau có hệ
số phản xạ siêu âm khác nhau. Hệ số phản xạ tuỳ thuộc vào
âm trở của hai môi trường:
R = (Z
1
– Z
2
) / (Z
1
+ Z
2
)
Trong đó Z1 và Z2 là âm trở của môi trường 1 và 2.
Ví dụ: - Hiện tượng dội lại khi âm phát ra gặp vật cản (tường,
núi) trong tự nhiên.
- Giữa mô mềm và không khí, xương có Äz lớnhầu hết
năng lượng của chùm siêu âm bị phản xạ lạidùng Gel.
2.2. Hiện tượng khúc xạ.
- Là hiện tượng chùm siêu âm khi lan truyền trong một môi
trường có âm trở khác bị lệch hướng đột ngột ngay tại mặt phân
cách.
- Sự khúc xạ siêu âm làm lệch nguồn siêu âm và ảnh hưởng đến
chùm siêu âm phản xạ và kết quả chẩn đoán.
M

-fx
Ix: cng siờu õm o c sõu x
Io: cng siờu õm lỳc u
f : h s hp th ca mụi trng.
x : chiu dy ca mụi trng siờu õm i qua.
2.6.
Hiệu ứng Doppler
Khi có chuyển động tương đối giữa nguồn phát âm và thiết
bị thu âm, tần số âm thanh thu được sẽ thay đổi. Đó là hiệu
ứng Dopple
Cụ thể:
+ Bước sóng  ngắn lại khi đầu thu và phát lại gần nhau (
tần số tăng) và dài ra trong trường hợp xa nhau ra (tần số
giảm).
Ví dụ: tiêng còi tàu lúc đến và đi khác nhau.
3. 1. Nguyên lí nguồn phát siêu âm.
Nguyên lý chung để tạo ra sóng âm là làm cho một
vật rắn, một màng căng hay một dây căng dao động
đàn hồi.
Nhưng để tạo ra sóng siêu âm, dao động đàn hồi
phải có tần số trên 20 000Hz nhờ vào nguồn dao
động đặc biệt như dao động của tinh thể thạch anh,
tinh thể Niken
Có hai cách phát siêu âm:
+ Dựa vào hiệu ứng áp điện.
+ Dựa vào hiện tượng từ giảo.
3.2. Hiệu ứng áp điện
Một bản thạch anh được cắt song song với trục lục giác và vuông
góc với quang trục tạo thành một bản thạch anh áp điện. Người ta mạ
hai mặt của bản để tạo thành một tụ điện hoặc kẹp nó vào giữa hai bản

tương tác này phụ thuộc vào:
+ Tốc độ truyền của sóng siêu âm trong môi trường.
+ Trở kháng âm của môi trường.
+ Sự hấp thụ của tổ chức.
+ Thông số (f,) của sóng siêu âm
+ Cấu trúc hình học của tổ chức sống
2. Tc lan truyn siờu õm qua cỏc mụi trng sinh hc.
Môi trờng Tốc độ siêu âm (m/s)
Da và tổ chức dới da
Mỡ
Nớc ối
Cơ
Cổ tử cung
Tổ chức xốp
Xơng sọ thai
Thận
Não thai
Xơng dài
1408
1450(330)
1500
1585(330)
1560
1540
3000
1581(330)
1514
4080(330)
(Tc siờu õm trung bnh qua c th con ngi l 1500-1600m/s)
3. Âm trở (Z):

1,5.10
5
1,52.10
5
1,54.10
5
1,60.10
5
1,60.10
5
1,62.10
5
1,64.10
5
1,65.10
5
6,10.10
5
2,55.10
5
4. Phân loại sóng âm.
4.1. Phân loại theo phương dao động:
- Sóng ngang: là sóng mà phương dao động của các phần tử môi
trường vuông góc với tia sóng (môi trường có tính đàn hồi về
hình dạng  có ở vật rắn).
- Sóng dọc: là sóng mà phương dao động của các phần tử môi
trường trùng với tia sóng (môi trường chịu biến dạng về thể
tíchtruyền qua được chất rắn, khí, lỏng).
Sóng siêu âm là sóng dọc
4.2. Phân loại theo tần số:

3.1. Nguyên lý thu siêu âm.
+ Hiện tượng áp điện thuận:
3.2. Nguyên lý phát siêu âm.
+ Hiện tượng áp điện nghịch:
4. Các loại đầu dò phổ biến.
Dựa vào nguyên lý trên  chế tạo các loại đầu dò đơn, đầu dò
ghép, và thay đổi hình dạng để thuận tiện ứng dụng trong lâm
sàng:
- Loại quét hình vòng cung phát nguồn siêu âm qua nước thẳng
trực tiếp vào da theo hình vòng cung theo hướng hội tụ.
- Loại quét thẳng vào cơ thể theo hướng phân kỳ.
- Loại chùm siêu âm phát ngược lên một gương phản chiếu theo
hướng phân kỳ rồi phản xạ lại theo hướng song song vào cơ thể.
- Loại vừa phát vừa xoay tròn để cho chùm siêu âm từ trong phát
ra theo hình tròn.
Hình minh họa các loại đầu dò:
Trên thực tế có các loại đầu dò sau:
- Linear Array: cấu tạo từ 1 dãy n tinh thể đơn xếp thành hàng, ứng dụng siêu âm
vùng bụng, sản-phụ khoa, tuyến giáp…
- Đầu dò Convex: tinh thể xếp thành đường cong, quét hinh rẻ quạt, ứng dụng siêu
âm vùng bụng, Pelvis.
- Đầu dò Sector điện tử (Phased Array): SA khe liên sườn, SA-nội soi.
- Đầu dò Sector cơ khí: ứng dụng siêu âm tim, sản Phụ khoa, âm đạo