Назначение «Экран - 1» и технические данные

Эхокардиоскоп «Экран-1» предназначен для исследования и диагностики в клинических условиях сердечно-сосудистой системы человека в норме и патологии посредством визуализации поперечных сечений сердца и окружающих его структур. Прибор может быть полезен при диагностике печени, поджелудочной железы и других внутренних органов.

Прибор обеспечивает получение изображения структур на расстоянии в пределах 2¸200 мм от рабочей поверхности эхозонда в плоскости, проходящей через его продольную ось.

Справа на выносной панели расположены девять излучателей УЗ-волн и параллельно девять датчиков, регистрирующих отраженную УЗ-волну. Регистрируемый сигнал отраженной УЗ-волны поступает на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и с помощью блока развертки по горизонтали образует две светящихся метки, расстояние между которыми пропорционально промежутку времени (t) между посылкой сигнала датчиком и приемом отраженной УЗ-волны.

Если толщину исследуемого образца обозначить L, то

2L = V t, (1)

где V - скорость УЗ-волны в данной среде, 2L - означает двойное расстояние «туда и обратно».

Если взять два разных образца одинаковой толщины (L_в = L_o), например, вода и оргстекло, то

2L_в = V_в t_в;

2L_о = V_о t_о;

Откуда V_о t_о = V_в t_в; (2)

Учитывая, что расстояние между метками излучения и приема ультразвукового импульса на экране ЭЛТ пропорционально времени t прохождения двойного расстояния в образце (туда и обратно), можно написать, что l_в = t_в, и l_o = t_o (3)

где l_в и l_o - расстояние между светящимися метками на экране ЭЛТ для воды и оргстекла.

Из (2) и (3) получим:

(4)

Зная скорость УЗ-волны в воде (G смотрите задание 1), измерив l_o и l_в на экране аппарата, можно определить скорость УЗ-волны в твердом теле относительным методом по формуле (4).

 

Задание 3. Определить зависимость скорости УЗ от свойств среды.

1. Ознакомиться с описанием.

2. Включить эхолокатор Экран - 1 в сеть и добиться появления устойчивого изображения на экране прибора.

3. Установить перед излучателем кювету с дистиллированной водой.

4. Измерить с помощью линейки расстояние между метками излучения и отражения УЗ-импульса (l_в). Данные записать в таблицу 2.

5. Заменить кювету с водой на кювету с глицерином и определить (l_г).

6. Подобные измерения сделать для образца из органического стекла (l_о).

7. Рассчитать скорость УЗ в глицерине и орг.стекле по формуле (4)

8. где: V_о - скорость УЗ в воде (взять из предыдущего задания);

 

Таблица 2.

№	Вода lв(мм)	Глицерин lг(мм)	Орг.стекло lо(мм)
среднее значение	lв =	lг=	lо=
скорость УЗ в среде (м/с)	Vв=	Vг=	Vo=

 

 

ПРИМЕЧАНИЕ:

Скорость продольной волны в орг.стекле можно определить по формуле;

, где;

r - плотность органического стекла (1,18×10³ кг/м³);

Е - модуль Юнга (5,25 ГПа);

m - коэффициент Пуассона (0,35).

 

Скорость продольной волны в жидкостях можно определить по формуле:

, где:

r - плотность вещества (для воды 0,998×10³ кг/м³,

для глицерина 1,26×10³ кг/м³)

b - изотермическая сжимаемость (для воды b= 47×10^-11 Па^-1, для глицерина b= 22,3×10^-11 Па^-1).

 

Задание 4. Выявить инородное тело в непрозрачной полости.

1. Ознакомиться с моделью непрозрачной полости, содержащей инородное тело.

2. Перемещая излучатель эхолокатора по исследуемому объекту проанализировать, как изменяется картина на экране ЭЛТ прибора, когда головка эхолокатора находится над инородным телом и когда среда под излучателем однородна (вода должна быть без пузырьков воздуха). Сделайте рисунок.

3. Определить расстояние до инородного тела, используя соотношение:

, где

х - расстояние до инородного тела.

d - длина (толщина) кюветы с водой;

l_в и l_x - расстояние между метками моментов излучения и приема УЗ-импульса на экране ЭЛТ аппарата. В случае свободной волны и при наличии инородного тела.

Сделать вывод в котором указать:

1.Как и почему зависит скорость ультразвука от параметров среды.

2. Какие особенности ультразвуковых волн позволяют применять его в медицине?

Вопросы для контроля результатов усвоения

1. Почему верхний предел ультразвуковых частот составляет 10⁹ - 10¹⁰ Гц?

2. Как объяснить явление кавитации?

3. Каковы первичные механизмы действия ультразвука на биологическую среду?

4. Как измеряется скорость ультразвука в воде в данной работе?

5. Какие свойства ультразвука позволяют применять его в ультразвуковой эхолокации?

6. Почему в жидкой среде, содержащей твердые частицы происходит нарушение их равномерного распределения?