medisin for ikkemedisinere - ntnu
TRANSCRIPT
Page 1
Medisin for ikkemedisinere
Ultralyd i medisin
Hans Torp Institutt for fysiologi og biomedisinsk teknikk
NTNU
Hans TorpNTNU, Norway
Ultralyd i medisin
• Litt ultralydfysikk og historisk tilbakeblikk
• Ultralyd avbildning
• Ultralyd Doppler for måling av hastighet
• Er ultralyd skadelig for pasienten?
• Nye teknikker under utvikling
Hans TorpNTNU, Norway
Ultrasonic M-Mode (Motion Mode)
Hans TorpNTNU, Norway
Ultrasonic wave propagation Echoes from tissue structures are received and displayed
First Cardiac trials by Edler and Hertz in 1953
Page 2
Real-time Ultrasound B-mode1974
N. Bom & al. “Multiscan EchoCardiograph” Ultrasound in Medicine aug. 74
Hans TorpNTNU, Norway
Probe• 32-128 elementer
(bare noen få vist her)
• Stråleforming ihovedplanet for styringog fokusering av strålen
• Akustisk linse forfokusering i den andredimensjonen
Page 3
Elektronisk strålefokusering
Fokus
Fokus
Fokusering Styring og fokusering
ÅgeGrønningsæter
Real-time 2D B-modeWall motion assessment
Hans TorpNTNU, Norway
Ultralydprober
Page 4
Lever
Nyre
�
Lyden forandrer frekvens vedbevegelse
oo
Bilens hastighet: 70 km/time ~ 6% av lyd-hastighet
Ét halvtone-trinn i 12-toneskalaen: 2 = 5.94 %
Endring i frekvens (turtall): 6% + 6% = 12 %
1/12
Hans TorpNTNU, Norway
Page 5
time
Velocity
CW/PW Doppler blood flow meter
PEDOF developed in Trondheim 1976
Blood velocity Mitral inflow
Normal relaxation
Delayed relaxation
Hans TorpNTNU, Norway
Color Doppler velocity imaging
PW Doppler: Velocity from one point
Color flow imaging:Velocities in the whole imag
Color M-mode: Velocities along a lineHans TorpNTNU, Norway
Farge Doppler iklaffediagnostikk
Normal mitralklaffStenotisk mitralklaff
Hans TorpNTNU, Norway
Page 6
Bio-effekter av ultralyd
• Termisk effekt:– Oppvarming av vev
– Fysioterapi: Varme opp muskler/sener
• Mekanisk effekt:– Sterke vibrasjonar kan skade vev
– Medisin: Knuse nyre-/ gallestein
• Innanfor anbefalte grenser er det ikkepåvist at diagnostisk ultralyd er skadelig
Hans TorpNTNU, Norway
Bio-effekter av ultralyd
Termisk effekt (oppvarming av vev)
- Maks akustisk intensitet: 720 mW/cm^2 (FDA)
- TI termisk indeks = antall grader oppvarming
Mekaniske effekter (kavitasjon)
- Mekanisk Indeks
MI = peak neg. trykk/sqrt(frekvens)
Maks tillatt MI = 1.9 (FDA)
Filosofi: - Biologiske effekter skal være reversible- TI og MI skal oppgis på skjermen, og vurderes av operatør
Hans TorpNTNU, Norway
Hvorfor øke akustisk effekt idiagnostisk ultralyd?
- Bedret følsomhet for Doppler blodstrømsmåling
- Generering av sjokkbølger, som kan gi bedre bildekvalitet (harmonisk avbildning)
Hans TorpNTNU, Norway
Page 7
Non-linear acoustics inUltrasound Imaging
Body wall
object
Nonlinear propagation
Transducer
nonlinear scattering
Hans TorpNTNU, Norway
Ikke-lineær propagering avbølger
Fundamental and secondharmonic signal separated by
filter
0 1 2 3 4 5x 106
-20
0
20
40
60
80
20 40 60 80 100
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Fundamental Signal from septumNoise from LV cavity
2. harmonic-500 0 5000
50
100
150
200
250
-10 0 100
50
100
150
200
250
Hans TorpNTNU, Norway
Page 8
Brain - 18 week fetus 5 MHzprobe
Fundamental OctaveHans TorpNTNU, Norway
Tissue movement:
Tissue Velocity Imaging
Moving upwardMoving downward
SystoleEarlyrelax.
Atrialsystole
Curved M-mode
Hans TorpNTNU, Norway
Page 9
Strain rate
LvvSR 12 −=
L v1
v2
Tissue velocity Strain rate
SR
Adapted from J-U. Voigt and A. Heimdal
ShorteningNo changeElongation
Wall motion quantification
SystoleEarlyrelax.
Atrialsystole
Curved M-mode
Normalsubject
Acuteinferior MI
Chronicinferior MI
Doppler Myocardial Imaging
GS
Strain Rate clinical potential (2):Detect hard objects
Normal breast Malignant tumor
Green: SR = 0 (Not compressed)Red SR > 0 Blue SR <0
Page 10
Work in progress
Velocity
Strain Rate
TimeHans TorpNTNU, Norway
High framerate/time resolutionSimultaneous velocity and strainTissue Doppler Sound
3D Transvaginal ultralyd
Hans TorpNTNU, Norway
Vekst studie foster
Page 11
Sevald BergNTNU, Norway
3D Fetus Trans-adomenSurface rendering
Hans TorpNTNU, Norway
Dynamisk 3D avbildning av hjertet
• Mitral valve with lupus (vegetation) and insufficiency
Hans TorpNTNU, Norway
Sett fra venstre ventrikkel Sett fra siden
Page 12
Real-time 3D imaging2D matrix array
• 32-192 elements in a 1Darray
• 32*32 ... 96*96 elementsin a 2D array
• 1000 - 10000 elements
• Cable
• Electronics
• Beamformer
50 x 1elements
50 x 50=2500elements
Nye metoder for blodstrøms-avbildning
Arteria bracialisKonvensjonellfarge-Doppler
Arteria bracialisNy metode
Carotis communisNy metode
Hans TorpNTNU, Norway
Ultralyd i svangerskapetEtiske aspekter
ved tidlig oppdagelse avabnormaliteter
Hans TorpNTNU, Norway