Grunderna i ultraljudsfysik – så fungerar ultraljudsbilder

Ultraljudsundersökningar bygger på att högfrekventa ljudvågor reflekteras mot kroppens vävnader för att skapa bilder av kroppens insida. Till skillnad från röntgen använder ultraljud ingen joniserande strålning, vilket gör metoden både säker och skonsam. Bilderna visas i realtid, vilket gör det möjligt att se hur inre organ rör sig och hur blodet flödar genom kärlen. Fyrdimensionella, rörliga ultraljudsskanningar ger dessutom levande realtidsbilder baserade på tredimensionella skanningar.

Bland de medicinska användningsområdena finns undersökning av organvävnad efter sjukdom samt övervakning av fostret under graviditeten.

Funktioner

Enligt Tufts University når ljudvågorna i ultraljud frekvenser på 2 megahertz eller högre. Ultraljud kräver ett medium – i detta fall kroppens vävnader – för att kunna avbilda. Ju högre frekvens ljudvågorna har, desto grundare blir bildens djup, men samtidigt förbättras bildupplösningen. Upplösningen syftar på förmågan hos ljudvågornas ekon att skilja åt separata och tydligt definierade objekt.

Ultraljudsapparater använder givare som omvandlar elektrisk energi till ultraljudsenergi. En oscillerande givare skapar en mekanisk sond som möjliggör snabba och upprepade svep med ultraljudsstrålen genom vävnaden. Eftersom ultraljud använder kroppsvävnad som medium kan dämpningen av ljudvågorna som passerar genom vävnaden leda till artefakter i bilden.

Egenskaper

Enligt University of Washington beskriver begreppet ultraljud frekvenser över 20 kilohertz, vilket motsvarar den övre gränsen för vad människan kan höra. Medicinska bilder kommer vanligtvis från skanningar med frekvenser 100 gånger högre än det hörbara området.

Spekulära ekon uppstår från stora, släta objekt med regelbunden form, medan spridda ekon studsar mot mindre, oregelbundet formade objekt. Spridningen av ekon bidrar till bildens dämpning. De flesta ultraljudsapparater har dock potentiometrar för att justera ljudvågornas förstärkning, vilket hjälper till att synliggöra subtila detaljer i bilderna.

Dopplerteknik

Ultraljud fungerar på samma sätt som ekolokaliseringen hos fladdermöss och sonarn på fartyg. Dopplerultraljud mäter blodcellernas rörelse med hjälp av dopplereffekten. Enligt Radiologyinfo.org använder sjukhus tre olika typer av Dopplerultraljud:

• Färgdoppler: Visar dopplerinformation i en rad olika färger via ett specialdesignat datorprogram.
• Effektdoppler: Används vid känsligare fall med minimalt blodflöde, men saknar förmågan att visa blodflödets riktning.
• Spektraldoppler: Presenterar ultraljudsinformationen grafiskt i stället för visuellt. Blod som strömmar genom kärlen visas i ett diagram som mäter tillryggalagd sträcka per tidsenhet.