Ultrasonik ses dalgaları ve ultrasonografi
Alp Güleç - 28 Mayıs 2011 22:12
Ultrason (Ultrasound) diğer bir deyişle ultrases, insan kulağının duyabileceği frekansın üzerindeki ses dalgalarıdır. İnsan için duyulabilen ses, 20 Hz ile 20000 Hz aralığındadır. Ses, titreşim hareketinden meydana gelen mekanik bir dalgadır ve frekansına göre sınıflandırılırsa;
İnfrases: 0-20 Hz aralığında
Duyulabilir ses: 20 Hz - 20000 Hz aralığında
Ultrases: 20000 Hz – 1GHz aralığında
Hiperses: 1GHz ve üzeridir.
Bununla birlikte ses dalgalarının hızı ortam yoğunluğuna bağlıdır. Katı cisimlerde ses hızlı ilerlerken gazlarda daha yavaş ilerlemektedir. Sesin hızı havada ortalama 331 m/s’dir.
Ultrases üretiminde piezoelektrik etkiden yararlanılmaktadır. Piezoelektrik etki, üzerine mekanik bir basınç uygulanan kristal veya seramik malzemelerde elektriksel gerilimin oluşması demektir. Bu şekilde malzeme genişleyip daralırken titreşerek ses oluşturmaktadır.
Çift yönlü bir olaydır ve ters piezoelektrik ile ultrases elde edilip, sistem verici olarak kullanılmaktadır. Normal piezoelektrik ile de sistem alıcı olarak kullanılmaktadır. Elektrik enerjisini mekanik enerjiye, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren bu alete transduser adı verilmektedir.
Transduser
Ultrases; genel manada ses, X-ray ışınları gibi elektromanyetik olmayan mekanik dalgalardır ve bu yönüyle medikal alanda öne çıkmaktadır. Genel olarak fiziksel ve biyolojik etkilerine baktığımızda şunları görürüz;
Fiziksel etkiler
- Isı etkisi: Farklı koşullar altında yapılan deneylerde, ses titreşim enerjisinin ısıya dönüştüğü görülmüştür.
- Sis oluşumu: Sıvı içerisinde ilerleyen ultrasonik ses dalgası hava-sıvı sınırında sıvı moleküllerini püskürtüp sıvı yüzeyinde sis oluşmasına sebep olmaktadır.
- Kabarcık oluşumu: Şiddetli bir ultrases dalgası sıvıda kabarcıklar oluşturmaktadır. Bu yöntem ile sıvı içerisindeki katı cisimcik ve bakterilerin parçalanması sağlanmaktadır.
- Gazdan arıtma: Katı veya sıvı içerisinde çözünmüş gazların arıtımını sağlamaktadır.
Biyolojik etkiler
- Isı etkisi: Ultrases'e maruz kalan organlar ısınmaktadır.
- Mikro masaj etkisi: Hücre grupları ultrases yayılırken periyodik basınç değişimine maruz kalmaktadır. Bu olaya mikro masaj etkisi denilmektedir.
- Elektriksel etki: Bazı protein ve selüloz molekülleri gibi iri biyolojik moleküllerde piezoelektrik olay gözlemlenir. Ultrasesin oluşturduğu basınç değişimi elektriksel kutuplaşmaya yol açar.
- İvme etkisi: Ultrases titreşimi alan bir parçacık oldukça büyük bir mekanik ivme ile titreşir.
Ultrasonografi
Ses dalgalarından yararlanılan görüntüleme biçimidir. Ses dalgaları vücuda gönderilir ve yansıdığında hesaplanan mesafaye göre görüntü oluşturulur. Yumuşak dokuları incelemek için kullanılan bu yöntemde sıvı katı ayrımı çok iyi yapılmaktadır. Düşük maliyetli, kolay ve zararsızdır.
Ultrases’in kullanım alanları
- Medikal
Tanısal olarak: Yumuşak dokuları görüntüleyebilmesi ve röntgen ışınlarından çok daha zararsız olması sebebiyle önemli bir yere sahiptir.
Tedavi olarak: Ultrasesin ısı etkisinden yararlanılarak cerrahi uygulamalarda, onkolojide kanserli hücrelere karşı kullanılmaktadır. Ayrıca fizik tedavi, dişçilik, göz hastalıkları, safra kesesi taşı, böbrek taşı kırılmasında, bazı deri hastalıklarında yine ultrases’ten yararlanılmaktadır.
- Endüstriyel
Kemirici hayvanların uzaklaştırılmasında, çeşitli sıvıların zehirli gazlardan arındırılmasında, derinlik ölçümlerinde, derişik karışımların hazırlanmasında, şarap eskitmede, sütü sterilize etmede, özel metal alaşımı yapmada, katı ürünlerdeki çatlakları tespit etmede ve daha birçok konuda ultrases kullanılmaktadir.
Kaynakça
- w3.gazi.edu.tr/~mkaradag/tezler/aysunbuyuktanir.pdf
- "Bone-conduction thresholds for sonic and ultrasonic frequencies". Journal of the Acoustical Society of America
- "Physics Tutorial for Residents: Topics in US: B-mode US: Basic Concepts and New Technology – Hangiandreou".
- hc-sc.gc.ca/ewh-semt/pubs/radiation/safety-code_24-securite/health-sante-eng.php
- Novelline, Robert (1997). Squire's Fundamentals of Radiology
- Essentials of Medical Ultrasound: A Practical Introduction to the Principles, Techniques and Biomedical Applications