Назначение «Экран - 1» и технические данныеЭхокардиоскоп «Экран-1» предназначен для исследования и диагностики в клинических условиях сердечно-сосудистой системы человека в норме и патологии посредством визуализации поперечных сечений сердца и окружающих его структур. Прибор может быть полезен при диагностике печени, поджелудочной железы и других внутренних органов. Прибор обеспечивает получение изображения структур на расстоянии в пределах 2¸200 мм от рабочей поверхности эхозонда в плоскости, проходящей через его продольную ось. Справа на выносной панели расположены девять излучателей УЗ-волн и параллельно девять датчиков, регистрирующих отраженную УЗ-волну. Регистрируемый сигнал отраженной УЗ-волны поступает на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и с помощью блока развертки по горизонтали образует две светящихся метки, расстояние между которыми пропорционально промежутку времени (t) между посылкой сигнала датчиком и приемом отраженной УЗ-волны. Если толщину исследуемого образца обозначить L, то 2L = V t, (1) где V - скорость УЗ-волны в данной среде, 2L - означает двойное расстояние «туда и обратно». Если взять два разных образца одинаковой толщины (Lв = Lo), например, вода и оргстекло, то 2Lв = Vв tв; 2Lо = Vо tо; Откуда Vо tо = Vв tв; (2) Учитывая, что расстояние между метками излучения и приема ультразвукового импульса на экране ЭЛТ пропорционально времени t прохождения двойного расстояния в образце (туда и обратно), можно написать, что lв = tв, и lo = to (3) где lв и lo - расстояние между светящимися метками на экране ЭЛТ для воды и оргстекла. Из (2) и (3) получим: (4) Зная скорость УЗ-волны в воде (G смотрите задание 1), измерив lo и lв на экране аппарата, можно определить скорость УЗ-волны в твердом теле относительным методом по формуле (4).
Задание 3. Определить зависимость скорости УЗ от свойств среды. 1. Ознакомиться с описанием. 2. Включить эхолокатор Экран - 1 в сеть и добиться появления устойчивого изображения на экране прибора. 3. Установить перед излучателем кювету с дистиллированной водой. 4. Измерить с помощью линейки расстояние между метками излучения и отражения УЗ-импульса (lв). Данные записать в таблицу 2. 5. Заменить кювету с водой на кювету с глицерином и определить (lг). 6. Подобные измерения сделать для образца из органического стекла (lо). 7. Рассчитать скорость УЗ в глицерине и орг.стекле по формуле (4) 8. где: Vо - скорость УЗ в воде (взять из предыдущего задания);
Таблица 2.
ПРИМЕЧАНИЕ: Скорость продольной волны в орг.стекле можно определить по формуле; , где; r - плотность органического стекла (1,18×103 кг/м3); Е - модуль Юнга (5,25 ГПа); m - коэффициент Пуассона (0,35).
Скорость продольной волны в жидкостях можно определить по формуле: , где: r - плотность вещества (для воды 0,998×103 кг/м3, для глицерина 1,26×103 кг/м3) b - изотермическая сжимаемость (для воды b= 47×10-11 Па-1, для глицерина b= 22,3×10-11 Па-1).
Задание 4. Выявить инородное тело в непрозрачной полости. 1. Ознакомиться с моделью непрозрачной полости, содержащей инородное тело. 2. Перемещая излучатель эхолокатора по исследуемому объекту проанализировать, как изменяется картина на экране ЭЛТ прибора, когда головка эхолокатора находится над инородным телом и когда среда под излучателем однородна (вода должна быть без пузырьков воздуха). Сделайте рисунок. 3. Определить расстояние до инородного тела, используя соотношение: , где х - расстояние до инородного тела. d - длина (толщина) кюветы с водой; lв и lx - расстояние между метками моментов излучения и приема УЗ-импульса на экране ЭЛТ аппарата. В случае свободной волны и при наличии инородного тела. Сделать вывод в котором указать: 1.Как и почему зависит скорость ультразвука от параметров среды. 2. Какие особенности ультразвуковых волн позволяют применять его в медицине? Вопросы для контроля результатов усвоения 1. Почему верхний предел ультразвуковых частот составляет 109 - 1010 Гц? 2. Как объяснить явление кавитации? 3. Каковы первичные механизмы действия ультразвука на биологическую среду? 4. Как измеряется скорость ультразвука в воде в данной работе? 5. Какие свойства ультразвука позволяют применять его в ультразвуковой эхолокации? 6. Почему в жидкой среде, содержащей твердые частицы происходит нарушение их равномерного распределения?
|