پنجره‌ای به اعماق بدن: دنیای شگفت‌انگیز سونوگرافی_مستطیل زرد

ماده‌ی پیزوالکتریک در ترنسدیوسر مسئول تشکیل امواج فراصوت و فرستادن این امواج به بافت‌های بدن است. این چنین، این تکه، امواج فراصوت بازتابی و پراکنده را از بافت‌ها دریافت و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. همان گونه که در عکس بالا مشاهده می‌کنید، ماده‌ی پیزوالکتریک، جلوی ترنسدیوسر قرار دارد.

ماده‌ی پیزوالکتریک ویژگی منحصربه‌فردی دارد؛ فشردن این ماده علتالقای جریان الکتریکی و عبور جریان از آن، جهت ارتعاش و حرکت این ماده می‌بشود. در دستگاه سونوگرافی، امواج صوتی به ماده‌ی پیزوالکتریکی که بین دو الکترود قرار دارد، برخورد و آن را فشرده می‌کنند. این فشردگی، جریان الکتریکی مشابه با شدت و فرکانس امواج صوتی تشکیل می‌کند که به‌گفتن سیگنال به دستگاه سونوگرافی منتقل خواهد شد.

همزمان، دستگاه سونوگرافی می‌تواند با اعمال جریان الکتریکی به ماده‌ی پیزوالکتریک، علتارتعاش آن و تشکیل امواج صوتی بشود. این ویژگی به دستگاه سونوگرافی اجازه می‌دهد سیگنال‌های دریافتی از بدن را به عکس تبدیل کند و امواج صوتی را برای بازدید بافت‌های بدن ارسال کند. الکترودها نیز نقش مهمی در تحکیم تاثییر پیزوالکتریک و هدایت جریان الکتریکی ایفا می‌کنند.

برای بهبود وضوح عکس، به‌اختصاصی در جهت افقی (وضوح جانبی)، از آرایه‌ای از کریستال‌ها منفعت گیری می‌بشود. دستگاه سونوگرافی به‌پشتیبانی این آرایه‌ها می‌تواند جزئیات زیاد ریز همانند رگ‌های خونی کوچک یا ساختارهای داخلی اندام‌ها را در بافت‌های بدن تشخیص دهد. علاوه‌بر تعداد کریستال‌ها، عوامل فرد دیگر همانند فرکانس امواج صوتی، زاویه‌ی تابش، و تکنیک‌های پردازش عکس نیز در کیفیت عکس نهایی اثرگذار می باشند.

در سونوگرافی از ترنسدیوسرهای گوناگون با فرکانس‌های متفاوت منفعت گیری می‌کنیم. فرکانس ترنسدیوسرها را به‌راحتی نمی‌توانیم تحول دهیم، چون دو عامل مقدار فرکانس را تعیین می‌کنند:

• شدتِ عبور صوت از ماده‌ی پیزوالکتریک
• صخامتِ ماده‌ی پیزوالکتریک

هرچه ضخامت ماده‌ی پیزوالکتریک کمتر باشد، فرکانس موج منتشرشده از آن زیاد تر خواهد می بود. عمقِ نفوذِ امواج با فرکانس‌های گوناگون، متفاوت است. امواج با فرکانس‌های کوچک‌تر عمق نفوذ کمتر و امواج با فرکانس‌های بزرگ‌تر، عمق نفوذ بزرگ‌تری دارند.

شدت صوت در ماده‌ی پیزوالکتریک زیاد بالاتر از شدت حرکت آن در بافت‌های بدن است. در نتیجه، این دو محیط (ماده‌ی پیزوالکتریک و مرز بافت)، تفاوت امپدانس صوتی بالایی دارند. تفاوت زیاد امپدانس صوتی بین این دو محیط علتهدر رفتن قسمت بسیاری از انرژی امواج صوتی زمان عبور از کریستال به بدن می‌بشود. لایه‌ی تطبیق در ترنسدیوسر از هدر رفتن انرژی امواج صوتی زمان انتقال از ماده‌ی پیزوالکتریک به بافت‌های داخلی بدن، جلوگیری می‌کند.

همان گونه که در عکس بالا مشاهده می‌کنید، لایه‌ی تطبیق در تکه جلوی ترنسدیوسر قرار دارد و از کریستال‌های پیزوالکتریک و بافت‌های داخلی بدن محافظت می‌کند. این چنین، امپدانس صوتی این لایه، عددی بین امپدانس صوتی ماده‌ی پیزوالکتریک و بافت‌‌های داخلی بدن است. لایه‌ی تطبیق با تنظیم و تطبیق امپدانس صوتی، علتافزایش انتقالِ بهتر امواج و بهبود کیفیت عکس سونوگرافی می‌بشود.

پوست بدن ما سطحی کاملاً صاف نیست، به این علت لایه‌ی تطبیق زیاد خوب نمی‌تواند روی آن قرار بگیرد. از این‌ رو، مقداری هوا بین لایه‌ی تطبیق و بافت قرار می‌گیرد. امپدانس صوتی هوا زیاد کوچک است، در نتیجه‌، تفاوت امپدانس صوتی زیاد بزرگ می‌بشود و امواج صوتی به‌راحتی نمی توانند از ترنسدیوسر به بافت منتقل شوند. برای حل این مشکل از «ژل کوپلینگ» (Coupling Gel) منفعت گیری می‌بشود.

ژل کوپلینگ ماده‌ای بر پایه‌ی آب و امپدانس صوتی نزدیک به بافت محسوب می‌بشود که بین ترنسدیوسر و پوست بیمار قرار می‌گیرد و ماموریت‌ی مهم آن حذف هوا بین پروب و پوست است. ژل با از بین بردن هوا، علتانتقال بهتر امواج صوتی از دستگاه به بدن و برعکس می‌بشود. این کار به تشکیل تصاویر آشکار‌تر و دقیق‌تر از داخل بدن پشتیبانی می‌کند.