پروژه سنگ شکنی با اولترا سوند (سنگ شکن کلیه با امواج) [پروژه مهندسی پزشکی]

بحث صوت ابتدا از مباحث نظامي شروع شد. شناسايي هواپيماها از فواصل دور منجر به كشف رادار شد كه زمان بين ارسال موج (با سرعت نور) و دريافت آن را اندازه مي‌گيرند تا پي به فاصله ببرند. به ذهنشان رسيد كه از يك موج صوتي به جاي موج رادار استفاده كنند كه تحت نام سونار شناخته مي‌شد.

در جنگ دوم جهاني تست‌هاي غيرمخرب قطعات مطرح شد. دستگاهي را ساختند كه صفحه نمايش مانند اسيلوسكوپ دارد. اين مبدل يك موج را مي‌فرستاد و اگر قطعه ترك يا خلل و فرج داشته باشد از آنجا انعكاس‌هايي خواهيم داشت و NDT (تست‌هاي قطعات)، امروز هم وجود دارد. تست‌هاي قطعات يا مخربند يا غيرمخرب. تست‌هاي غيرمخرب در جاهايي كاربرد دارند كه تمام قطعات بايد تست شوند و كار بسيار حساس است ولي نوع مخرب زماني است كه روي نمونهتست انجام مي‌شود. دستگاه reflectoscope اولتراسونيك براي تست قطعات ساخته شد (در جنگ جهاني دوم).

 

به كمك اولتراسوند مي‌توان ضخامت‌‌سنجي كرد يا در پيدا كردن خوردگي از آن استفاده كرد.

كاربردهاي پزشكي اولتراسوند: در ژاپن براي پيدا كردن گله‌هاي ماهي از اولتراسوند استفاده كردند و بعد به نظرشان رسيد كه دريا با بدن زياد متفاوت نيست و %70 كل بدن از آب تشكيل شده است.

بعد از جنگ جهاني دوم، محققان به ذهنشان رسيد كه با رفلكتسكوپ بافت‌ها را بررسي كنند.

دستگاه A-scan براي بررسي بافت‌ها طراحي شد كه اصولش مثل رفلكتسكوپ بود. در رفلكتسكوپ مبدل موجي را مي‌فرستاد و انعكاس را مي‌گرفت. براي گرفتن تصوير دو بعدي تصميم گرفتند بازوهاي مكانيكي مبدل را حركت دهند و تصوير دو بعدي  بگيرند.

به صورت تصادفي وقتي خانم بارداري مثانه‌اش پر بود، توانستند يك جنين دوقلو را تشخيص دهند بنابراين پي بردند كه با پر بودن مثانه مي‌توان رحم را مشاهده كنند (با خوردن آب فضاي بين رحم و مثانه پر مي‌شود مثل جايي كه با ژل فضا را پر مي‌كنيم).

سفالوژي اندازه‌گيري قطر سر جنين (ابعاد جمجمه) به منظور بررسي روند رشد جنين است.

تا اينجا يك تصوير گرفته مي‌شد ولي در خيلي از موارد مي‌خواهيم حركت را مشاهده كنيم. بايد چند تصوير در ثانيه گرفته شود تا حركت مشاهده گردد. مسئله scanning را زيمنس توسط يك موتور انجام داد و تصويربرداري ‌real-time ناميده شد كه ما به آن on-line مي‌گوييم.

بعد به اين نتيجه رسيدند كه به جاي حركت مكانيكي از حركت الكتريكي استفاده كنند.

تصاوير ابتدايي سياه و سفيد بودند و بعد تصاوير سطوح خاكستري هم به وجود آمد.

پيشرفت بعدي بحث فلوي خون بود. سرعت‌سنجي (سرعت جريان خون) بر اساس اصل داپلر است. بعد power doppler به وجود آمد.

در طي 50 سال از رفلكتسكوپ ساده به تصويرگرهاي دو بعدي و سه بعدي و رنگي رسيدند.

اولتراسوند در هوا تضعيف زيادي دارد ولي در آب تضعيف كمي دارد.

تعریف امواج اولتراسوند (فراصوت):

امواج فراصوت به شكلی ازانرژی ازامواج مكانیكی گفته می‌شود كه فركانس آنها بالاتر از حدشنوایی انسان باشد. گوش انسان قادراست امواج بین 20 هرتزتا 20000 هرتز را بشنود. هرموج (شنوایی یا فراصوت) یك آشفتگی مكانیكی دریك محیط گاز، مایع ویاجامداست كه به بیرون ازچشمه صوتی و باسرعتی یكنواخت ومعین حرك می‌كند. درحركت یاگسیل موج مكانیكی، ماده منتقل نمی‌شود. اگرارتعاش ذرات درجهت عمودبرانتشارصوتباشد،موج عرضی است كه بیشتردرجامدات رخ می‌دهد و درصورتیكه ارتعاش درراستای انتشارامواج باشد، موج طولی است. انتشاردربافت های بدن به صورت امواج طولی است. ازاین رودرپزشكی بااین گونه امواج سروكارداریم.

نمونه ای از دستگاه:

 

روشهای تولیدامواج فراصوت

روش پیزوالكتریسیته

تاثیرمتقابل فشارمكانیكی ونیروی الكتریكی رادریك محیط اثرپیزوالكتریسیته می‌گویند. بطورمثال بلورهایی وجوددارندكه دراثرفشارمكانیكی،نیروی الكتریكی تولید می‌كنند و برعكس ایجاداختلاف پتانسیل دردوسوی همین بلورودرهمین راستاباعث فشردگی و انبساط آنها می‌شود كه ادامه دادن به این فشردگی و انبساط باعث نوسان و تولید امواج می‌شود. مواد (بلورهای) دارای این ویژگی رامواد پیزوالكتریك می‌گویند. اثرپیزوالكتریسیته فقطدربلورهایی كه دارای تقارن مركزی نیستند، وجود دارد. بلوركوارتز از این دسته مواد است و اولین ماده‌ای بود كه برای ایجاد امواج فراصوت ازآن استفاده می‌شدكه اكنون هم استفاده می‌شود.

اگرچه مواد متبلور طبیعی كه دارای خاصیت پیزوالكتریسیته باشند، فراوان هستند. ولی دركاربردامواج فراصوت درپزشكی ازكریستالهایی استفاده می‌شود كه سرامیكی بوده وبطورمصنوعی تهیه می‌شوند. ازنمونه این نوع كریستالها، مخلوطی اززیركونیت و تیتانیت سرب (Lead zirconat &Lead titanat) است كه به شدت دارای خاصیت پیزوالكتریسیته می‌باشند. به این موادكه واسطه‌ای برای تبدیل انرژی الكتریكی به انرژی مكانیكی و بالعكس هستند، مبدل یاتراس دیوسر (transuscer) می‌گویند. یك ترانس دیوسراولتراسونیك بكارمی‌رود كه علامت الكتریكی رابه انرژی فراصوت تبدیل كند كه به داخل بافت بدن نفوذ وانرژی فراصوت انعكاس یافته رابه علامت الكتریكی تبدیل كند.

روش مگنتواستریكسیون

این خاصیت درموادفرومغناطیس (مواددارای دوقطبی‌های مغناطیسی كوچك بطور خود به خود با دوقطبی‌های مجاورخود هم‌خط شوند) تحت تاثیر میدان مغناطیسی بوجود می‌آید. مواد مزبور در این میدان‌ها تغییر طول می‌دهند و بسته به فركانس (شمارش زنشهای كامل موج دریك ثانیه) جریان متناوب به نوسان درمی‌آیند و می‌توانند امواج فراصوت تولیدكنند. این مواد در پزشكی كاربرد ندارند و شدت امواج تولید شده به این روش كم است و بیشتر كاربرد آزمایشگاهی دارد.

 

دانلود پروژه سنگ شکنی با اولترا سوند [سنگ شکن کلیه با امواج]

 

منبع:  میکرودیزاینرالکترونیک