Частота колебаний
Учение об ультразвуке является разделом акустики, и законы звукового диапазона характерны по существу и для диапазона ультразвуковых колебаний. Как известно, звук представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды. В результате смещения частиц в среде образуются участки повышенного и пониженного давления, чередующиеся с определенной частотой. Чередование фаз сжатия и разрежения приводит к возникновению волн, распространяющихся в среде.
Время, необходимое для фаз сжатия и разрежения, составляет период колебания (T). Чаще всего для характеристики колебательного процесса пользуются величиной, обратной периоду колебания (1/T=f) и получившей название частоты колебаний. За единицу частоты колебаний в физике принят герц (Гц), соответствующий одному колебанию в одну секунду.
В зависимости от частоты колебаний выделяют три диапазона: до 16 Гц — инфразвук, от 16 до 16 000 Гц — звук и свыше 16 000 Гц — ультразвук. Миллион колебаний в секунду составляет 1 мегагерц (МГц). Для исследования сердца чаще всего применяют аппаратуру, работающую на частотах ультразвука от 1 до 10 МГц.
Длина волны — (λ) — это расстояние между двумя точками среды, находящимися в одинаковой фазе колебания. Между длиной волны и частотой колебаний существует обратно пропорциональная зависимость. Скорость распространения ультразвука в среде (С) зависит от плотности среды, ее упругих свойств и температуры (в связи с постоянством температуры тела человека этот показатель не оказывает существенного влияния на результаты клинических изменений).
Скорость распространения ультразвука прямо пропорциональна, длине волны и частоте колебаний (C=f * λ) и составляет в мягких тканях тела человека примерно 1540 м/с. Наиболее широко используемая в клинических исследованиях частота колебаний равна 2,25 МГц. Таким образом, длина волны ультразвука составляет 0,6 мм. При такой длине волны ультразвук легко формируется в луч, что очень важно для эхокардиографического исследования.
Зная скорость распространения ультразвука, можно определить размеры исследуемых объектов и глубину залегания отражающих ультразвук структур, так как путь, проходимый ультразвуком (S), вычисляют по формуле:
S=C * t,
где t — время, в течение которого луч проходит через исследуемый объект.
При вычислении глубины залегания отражающей структуры путь, проходимый ультразвуком, делят пополам, так как расстояние до структуры луч проходит дважды:
S=(C*t)/2.
Амплитуда колебаний ультразвуковой волны — величина, которая при одной и той же частоте колебаний характеризует мощность ультразвуковой энергии. Интенсивность колебаний определяется количеством энергии, проходящей за одну секунду через 1 см2 площади, расположенной перпендикулярно к направлению распространения ультразвукового луча, и измеряется в Вт/см2.
В медицинской практике интенсивность ультразвуковой энергии подразделяют на 3 основных вида:
-
малую (до 1,5 Вт/см2);
-
среднюю (1,5—3 Вт/см2);
-
большую (3—10 Вт/см2).
«Ультразвуковая диагностика в кардиологии», Н.М.Мухарлямов
