سونوگرافی فراصوتی یکی از روشهای تشخیص بیماری در پزشکی است. به این روش اکوگرافی، پژواکنگاری و صوتنگاری نیز گفته میشود. این روش بر مبنای امواج ماوراصوتی و برای بررسی بافتهای زیرجلدی مانند عضلات، مفاصل، تاندون ها و اندامهای داخلی بدن و ضایعات آنها پی ریزی شدهاست. سونوگرافی در حاملگی نیز کاربردهای وسیعی دارد. همچنین امروزه سونوگرافی کاربردهای درمانی نیز دارد.
کلمه سونوگرافی از لفظ لاتین sono به معنی صوت و نیز graphic به معنی شکل و ترسیم گرفته شده و ultrasound از ultra به معنی ماورا و نیز sound به معنی صوت یا صدا گرفته شدهاست.
در سال ۱۸۷۶ میلادی، فرانسیس گالتون برای اولین بار پی بوجود امواج فراصوت برد. در زمان جنگ جهانی اول کشور انگلستان برای کمک به جلوگیری از غرق شدن کشتیهایش توسط زیردریاییهای کشور آلمان در اقیانوس آتلانتیک شمالی دستگاه کشف کننده زیردریاییها به کمک امواج صوتی به نام صوت یاب (Sonar) ابداع کرد. این دستگاه امواج فراصوت تولید میکرد که در پیدا کردن مسیر کشتیها استفاده میشد. این تکنیک در زمان جنگ جهانی دوم تکمیل گردید و بعدها بطور گستردهای در صنعت این کشور برای آشکار سازی شکافها در فلزات و سایر موارد مورد استفاده قرار میگرفت. از کاربرد بخصوصی که انعکاس صوت در جنگ و صنعت داشت صوتیاب به علم پزشکی وارد شد و تبدیل به یک وسیله تشخیصی بزرگ در علم پزشکی گردید.
نخستین دستگاه تولید کننده امواج فراصوت در پزشکی، در سال ۱۹۳۷ میلادی توسطدوسیک اختراع شد و روی مغز انسان آزمایش شد. اگر چه فراصوت در ابتدا فقط برای مشخص کردن خط وسط مغز بود، اکنون بصورت یک روش تشخیصی و درمانی مهم درآمده و پیشرفت روز به روز انواع نسلهای دستگاههای تولید فراصوت، تحولات عظیمی در تشخیص و درمان در علم پزشکی بوجود آوردهاست. اگرچه بر اساس آماری که در سال ۲۰۰۰ گرفته شده اولتراسوند بعلت هزینه پایینتر، ایمنی بیشتر، حمل و نقل آسان وامکان ارائه تصاویر زنده بیشترین کاربرد را در مقایسه با سایر روشهای تصویربرداری دارد ولی بر اساس آمار به ترتیب سی . تی . اسکن (CT) و ام آر آی (MRI) و پس از آن تصویربرداری هستهای بهویژه مقطع نگاری پوزیترون(PET) بیشترین کاربرد را دارند چراکه سامانه فراصوتی یا اولتراسوند دارای محدودیتهایی نیز هست ازجمله:
امواج فراصوت قابلیت عبور از استخوان را ندارند. همچنین از گاز و هوا نیز نمیتوانند عبور کنند و بازتاب پیدا میکنند. بنابراین روش ایدهآلی برای تصویربرداری از سینه، روده و معده نمیباشند. گازهای رودهای جلوی تصویربرداری از ساختمانهای داخلیتر مثل پانکراس و آئورت را میگیرند. دیگراینکه امواج در بافتها افت کرده و بهعنوان مثال، این مساله تصویر برداری از قلب افراد چاق را با مشکل مواجه میکند.
روش پیزوالکتریسیته تأثیر متقابل فشار مکانیکی و نیروی الکتریکی را در یک محیط اثر پیزو الکتریسیته میگویند. بطور مثال بلورهایی وجود دارند که در اثر فشار مکانیکی، نیروی الکتریکی تولید میکنند و برعکس ایجاد اختلاف پتانسیل در دو سوی همین بلور و در همین راستا باعث فشردگی و انبساط آنها میشود که ادامه دادن به این فشردگی و انبساط باعث نوسان و تولید امواج میشود. مواد (بلورهای) دارای این ویژگی را مواد پیزو الکتریک میگویند. اثر پیزو الکتریسیته فقط در بلورهایی که دارای تقارن مرکزی نیستند، وجود دارد. بلور کوارتز از این دسته مواد است و اولین مادهای بود که برای ایجاد امواج فراصوت از آن استفاده میشد که اکنون هم استفاده میشود.
اگر چه مواد متبلور طبیعی که دارای خاصیت پیزو الکتریسیته باشند، فراوان هستند. ولی در کاربرد امواج فراصوت در پزشکی از کریستالهایی استفاده میشود که سرامیکی بوده و بطور مصنوعی تهیه میشوند. از نمونه این نوع کریستالها، مخلوطی از زیرکونیت و تیتانیت سرب (Lead zirconat & Lead titanat) است که به شدت دارای خاصیت پیزوالکتریسیته هستند. به این مواد که واسطهای برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی و بالعکس هستند، مبدل یا ترانسدیوسر (transuscer) میگویند. یک ترانسدیوسر فراصوتی بکار میرود که علامت الکتریکی را به انرژی فراصوت تبدیل کند که به داخل بافت بدن نفوذ و انرژی فراصوت انعکاس یافته را به علامت الکتریکی تبدیل کند.
روش مگنتو استریکسیون
این خاصیت در مواد فرومغناطیس (مواد دارای دو قطبیهای مغناطیسی کوچک بطور خود به خود با دو قطبیهای مجاور خود همخط شوند) تحت تأثیر میدان مغناطیسی بوجود میآید. مواد مزبور در این میدانها تغییر طول میدهند و بسته به فرکانس (شمارش زنشهای کامل موج در یک ثانیه) جریان متناوب به نوسان در میآیند و میتوانند امواج فراصوت تولید کنند. این مواد در پزشکی کاربرد ندارند و شدت امواج تولید شده به این روش کم است و بیشتر کاربرد آزمایشگاهی دارد.
در سیستمهای فراصوت، پالسهای مکانیکی با فرکانسی در محدودهٔ فراصوت، توسط پراب مخصوص منتشر میگردد. این پرابها دارای آرایهای از فرستندههای فرا صوت میباشد. بخشی از امواج منتشر شده در محیط (در اینجا بافتهای زیستی)، با برخورد به مرزهای دو بافت با چگالی متفاوت، دچار بازتابش (اکو) میگردند. میزان این بازتابش وابسته به امپدانس انتشار امواج فراصوت در دو محیط میباشد. اساس سیستمهای تصویربرداری آلتراسوند، تشخیص تاخیرهای سیگنالهای دریافتی و پالسهای ارسال شده میباشد.
در کاربردهای پزشکی، امواج فراصوت با فرکانسهایی در رنج ۱ مگاهرتز الی ۱۸ مگاهرتز، به کار گرفته میشود. فرکانسهای بالا نیاز به فرستندههایی با ابعاد کوچک تر داشته و با توجه به کوتاه تر شدن طول موج، امکان دستیابی به رزولوشن بالاتر را فراهم میآورد، اما با این وجود، میزان تضعیف سیگنال در محیط انتشار، با افزایش فرکانس، افزایش مییابد. به همین دلیل رنج فرکانس معمول ۳ الی ۵ مگاهرتز میباشد.
برای تشخیص سرعت سیالات، مانند سرعت جریان خون، میتوان از اثر داپلی نیز بهره برد. با توجه به اثر دوپلرحرکت سیال موجب ایجاد شیفت فرکانسی در امواج بازتابیده شده میشود. میزان این شیفت فرکانس وابسته به اندازه و جهت سرعت میباشد.
. کاربرد تشخیصی (سونوگرافی)
2. بیماریهای زنان و زایمان (Gynecology) مانند بررسی قلب جنین، اندازه گیری قطر سر (سن جنین)، بررسی جایگاه اتصال جفت و محل ناف ، تومورهای پستان. 3. بیماریهای مغز و اعصاب(Neurology) مانند بررسی تومور مغزی، خونریزی مغزی به صورت اکوگرام مغزی یا اکوانسفالوگرافی.
4. بیماریهای چشم (ophthalmology) مانند تشخیص اجسام خارجی در درون چشم، تومور عصبی، خونریزی شبکیه، اندازه گیری قطر چشم، فاصله عدسی از شبکیه.
5. بیماریهای کبدی (Hepatic) مانند بررسی کیست و آبسه کبدی.
6. بیماریهای قلبی (cardiology) مانند بررسی اکوکار دیوگرافی.
۷. دندانپزشکی مانند اندازهگیری ضخامت بافت نرم در حفرههای دهانی. و نیز کاربردهای درمانی آن مانند جرم گیری لثه
۸. این امواج به علت اینکه مانند تشعشعات یونیزان عمل نمیکنند. بنابراین برای زنان و کودکان بیخطر هستند. ۹. همچنین برای تصویربرداری از سینه هااستفاده میشود. ۱۰. رزولوشن بالایی از این روش، برای تصویربرداری از بافتهای سطحی و سلولهای نزدیک سطح پوست استفاده میشود. کاربرد درمانی (سونوتراپی): ۱. در فیزیوتراپی جهت کاهش درد و التهاب و همچنین انعطاف پذیری بافتها از اولترا سوند استفاده میگردد.
۲. کاربرد گرمایی
با جذب امواج فراصوت بهوسیله بدن بخشی از انرژی آن به گرما تبدیل میشود. گرمای موضعی حاصل از جذب امواج فراصوت بهبودی را تسریع میکند. قابلیت کشسانی ;کلاژن (پروتئینی ارتجاعی) را افزایش میدهد. کشش در جوشگاههای زخم (scars) افزایش میدهد و باعث بهبود آنها میشود. اگر اسکار به بافتهای زیرین خود چسبیده باشد، باعث آزاد شدن آنها میشود. گرمای حاصل از امواج فراصوت با گرمای حاصل از گرمایش متفاوت است.
میکروماساژ مکانیکی
به هنگام فشردگی و انبساط محیط، امواج طولی فراصوتی روی بافت اثر میگذارند و باعث جابجایی آب میان بافتی و در نتیجه باعث کاهش ورم (تجمع آب میان بافتی در اثر ضربه به یک محل) میشوند.
درمان آسیب تازه و ورم:آسیب تازه معمولاً با ورم همراه است. فراصوت در بسیاری از موارد برای از بین بردن مواد دفعی در اثر ضربه و کاهش خطر چسبندگی بافتها بهم بکار میرود.
درمان ورم کهنه یا مزمن: فراصوت چسبندگیهایی که میان ساختمانهای مجاور ممکن است ایجاد شود را میشکند.
اگر امواج پیوسته و در یک مکان بدون چرخش بکار روند، در بافت باعث سوختگی میشود و باید امواج حرکت داده شوند.