Scuole di Specializzazione in CARDIO-VASCOLARE Scuole di Specializzazione in CARDIOLOGIA CHIRURGIA VASCOLARE ECOGRAFIA parte Ia - FONDAMENTI DI FISICA - ECOGRAFIA E RISOLUZIONE - ASPETTI TECNICI E MODI ECOGRAFICI - FLUSSIMETRIA DOPPLER ECOGRAFIA A 1 D.S. apr. 96

~ ULTRASUONI vibrazioni meccaniche n > 2 104 Hz CARDIO-VASCOLARE ULTRASUONI 1 vibrazioni meccaniche n > 2 104 Hz (non udibili da orecchio umano) produzione artificiale : cristalli piezoelettrici (titanato di bario, zirconato di piombo) ultrasuoni E = E(t) campo elettrico ~ cristallo x = x(t) vibrazione meccanica ultrasuoni ECOGRAFIA A 2 D.S. apr. 96

applicazioni industriali e mediche : 100 kHz ¸ 1 GHz CARDIO-VASCOLARE ULTRASUONI 2 applicazioni industriali e mediche : 100 kHz ¸ 1 GHz aria acqua n l l 100 kHz 1 MHz 10 MHz 100 MHz 1 GHz 3.4 mm 0.34 mm 34 mm 3.4 mm 14.5 mm 1.45 mm 0.145 mm luce gialla : 6000 Å = 0.6 mm l » luce propagazione rettilinea ECOGRAFIA A 3 D.S. apr. 96

Dpo = Dpo sen (w t) = Dpo sen (2p n t) CARDIO-VASCOLARE INTENSITA' 1 intensità I : 10–4 W cm–2 < I < 10 W cm–2 (ultrasuoni di impiego medico e industriale) Dpo = Dpo sen (w t) = Dpo sen (2p n t) Dpo = 2 I v d caso estremo I = 10 W cm–2 Dpo = = 2 10 Wcm–2 104 cm2m–2 1450 ms–1 1000 kgm–3 = = 2.8 1011 pascal » 5.5 atmosfere = A w v d ECOGRAFIA A 4 D.S. apr. 96

o INTENSITA' 1 MHz in H2O l » 1.5 mm CARDIO-VASCOLARE INTENSITA' 2 1 MHz in H2O l » 1.5 mm Dp » 5.5x2 = 11 atm tra due punti distanti l » 0.75 mm 2 accelerazione moto armonico a = w2 A sen(wt+f) w Dp o 2p 106 Hz 5.5 10 Pa a = w2 A = = = v d 1.45 103 m s–1 103 kg m–3 = 2.4 106 m s–1 = 2.4 105 g intensa azione meccanica produzione di calore (assorbimento) cavitazione ECOGRAFIA A 5 D.S. apr. 96

µ ASSORBIMENTO assorbimento I(x) = Io e materiali biologici a a = a(n) CARDIO-VASCOLARE 1 ASSORBIMENTO assorbimento (dopo attraversamento spessore x ) I(x) = Io e –a x materiali biologici a (cm–1 ) 1 MHz acqua plasma sangue intero muscolo scheletrico fegato rene tessuto adiposo 0.0006 0.014 0.04 0.45 0.34 0.44 0.26 finestra acustica a = a(n) a n µ (n = 0.5 ¸ 15 MHz) ECOGRAFIA A 16 D.S. apr. 96

passaggio in materiali omogenei : assorbimento ultrasuoni CARDIO-VASCOLARE ASSORBIMENTO 2 passaggio in materiali omogenei : assorbimento ultrasuoni rilascio di energia al materiale DIMINUZIONE INTENSITA' SONORA TRASMESSA presenza di interfaccia ferma : riflessione (Dn = 0) presenza di interfaccia in moto : effetto Doppler (Dn ° 0) ECOGRAFIA A 17 D.S. apr. 96

moto relativo sorgente-osservatore CARDIO-VASCOLARE EFFETTO DOPPLER 1 moto relativo sorgente-osservatore moto u ® velocità v ® q ultrasuono (no ) interfaccia osservatore (interfaccia) in moto sorgente (emettitore) ferma Dn = n – no = ±u cosq v no doppio effetto Doppler sorgente (interfaccia) in moto osservatore (rivelatore) fermo Dn = n – no = no ±u cosq v u cosq + – ECOGRAFIA A 18 D.S. apr. 96

A emissione da emettitore fermo su interfaccia in moto CARDIO-VASCOLARE EFFETTO DOPPLER 2 A emissione da emettitore fermo su interfaccia in moto B riflessione da interfaccia in moto su ricevitore fermo avvicinamento al rivelatore nr > no tonalità colore rosso allontanamento dal rivelatore nr < no tonalità colore blu no = frequenza emessa u = velocità interfaccia nr = frequenza rivelata (echi) v = velocità ultrasuono – + no 2 u cosq nr – no Dn = = v u cosq – + ECOGRAFIA A 19 D.S. apr. 96