ماوراء صوت (Ultrasound)

پرتو X از لحظه كشف به استفاده عملي گذاشته شد, و در طي چند سال اول بهبود در تكنيك و دستگاه به سرعت پيشرفت كرد. برعكس, اولتراسوند در تكامل پزشكيش بطور چشمگيري كند بوده است. تكنولوژي براي ايجاد اولتراسوند و اختصاصات امواج صوتي سالها بود كه دانسته شده بود. اولين كوشش مهم براي استفاده عملي در جستجوي ناموفق براي كشتي غرق شده تيتانيك در اقيانوس اطلس شمالي در سال 1912 بكار رفت ساير كوششهاي اوليه براي بكارگيري ماوراء صوت در تشخيص پزشكي به همان سرنوشت دچار شد. تكنيكها, بويژه تكنيكهاي تصويرسازي, تا پژوهشهاي گسترده نظامي در جنگ دوم بطور كافي بسط نداشت. سونار, Sonar (Sound Navigation And Ranging) اولين كاربرد مهم موفق بود. كاربردهاي موفق پزشكي به فاصله كوتاهي پس از جنگ, در اواخر دهة 1940 و اوايل دهة 1950 شروع شد و پيشرفت پس از آن تند بود.

اختصاصات صوت

يك موج صوتي از اين نظر شبيه پرتو X است كه هر دو امواج منتقل كننده انرژي هستند. يك اختلاف مهمتر اين است كه پرتوهاي X به سادگي از خلاء عبور مي‌كنند درحاليكه صوت نياز به محيطي براي انتقال دارد. سرعت صوت بستگي به طبيعت محيط دارد. يك روش مفيد براي نمايش ماده (محيط) استفاده از رديفهاي ذرات كروي است, كه نماينده اتمها يا ملكولها هستند كه  بوسيله  فنرهاي  ريزي از هم جدا شده اند (شكل A 1-20). وقتي كه اولين ذره جلو رانده مي‌شود, فنر اتصالي را حركت مي‌دهد و مي فشرد, به اين ترتيب نيرويي به ذره مجاور وارد مي آورد (شكل 1-20). اين ايجاد يك واكنش زنجيره اي مي‌كند ولي هر ذره كمي كمتر از همسايه خود حركت مي‌كند. كشش با فشاري كه به فنر وارد مي‌شود بين دو اولين ذره بيشترين است و  بين  هر  دو  تايي  به طرف   انتهاي خط كمتر مي‌شود. اگر نيروي راننده جهتش معكوس شود, ذرات نيز جهتشان معكوس مي‌گردد. اگر نيرو مانند يك سنجي كه به آن ضربه وارد شده است به جلو و عقب نوسان كند, ذرات نيز با نوسان به جلو و عقب پاسخ مي دهند. ذرات در شعاع صوتي به همين ترتيب عمل مي‌كنند, به اين معني كه, آنها به جلو و عقب نوسان مي‌كنند, ولي در طول يك مسافت كوتاه فقط چند ميكرون در مايع و حتي از آن كمتر در جامد.

اگر چه هر ذره فقط چند ميكرون حركت مي‌كند, از شكل 1-20 مي توانيد ببينيد كه اثر حركت آنها از راه همسايگانشان در طول خيلي بيشتري منتقل مي‌شود. در همان زمان, يا تقريباً همان زماني كه اولين ذره مسافت a را مي پيمايد, اثر حركت به مسافت b منتقل مي‌شود. سرعت صوت با سرعتي كه نيرو از يك ملكول به ديگري منتقل مي‌شود تعيين مي‌گردد.

امواج طولي

    ضربانات اولتراسوند در مايع به صورت امواج طولي منتقل مي‌شود. اصطلاح «امواج طولي» يعني اينكه حركت ذرات محيط به موازات جهت انتشار موج است. ملكولهاي مايع هدايت كننده به جلو و عقب حركت مي‌كنند و ايجاد نوارهاي انقباض و انبساط (شكل 2-20) مي‌كنند. جبهه موج در زمان 1 در شكل 2-20, وقتي طبل لرزنده ماده مجاور را مي فشارد آغاز مي‌شود. يك نوار انبساط, در زمان 2, وقتي كه طبل جهتش معكوس مي‌گردد, پيدا مي‌شود. هر تكرار اين حركت جلو و عقب را يك سيكل (Cycle) يا دوره تناوب گويند و هر سيكل ايجاد يك موج جديد مي‌كند. طول موج عبارت است از فاصله بين دو نوار انقباض, يا دو نوار انبساط, و بوسيلة علامت  نشان داده مي‌شود. وقتي كه موج صوتي ايجاد شد, حركت آن در جهت اوليه ادامه مي يابد تا اينكه منعكس شود, منكسر شود يا جذب گردد. حركت طبل لرزان كه برحسب زمان رسم شده است, يك منحني سينوسي را كه در طرف چپ شكل 2-20 نشان داده شده است تشكيل مي‌دهد. اولتراسوند, برحسب تعريف, فركانسي بيش از 20000 سيكل بر ثانيه دارد. صوت قابل شنيدن فركانسي بين 15 و 20000 سيكل بر ثانيه دارد (فركانس ميانگين صداي مرد در حدود 100 سيكل بر ثانيه و از آن زن در حدود 200 سيكل بر ثانيه مي‌باشد). شعاع صوتي كه در تصويرسازي تشخيصي بكار مي رود فركانسي از 000/000/1 تا 000/000/20 سيكل بر ثانيه دارد. يك سيكل بر ثانيه را يك هرتس (Hertz) گويند. يك ميليون سيكل بر ثانيه يك مگاهرتس (مختصر شده آن (MHz) است. اصطلاح هرتس به افتخار فيزيكدان مشهور آلماني Heinrich R.Hertz مي‌باشد كه در سال 1894 وفات يافت.