초음파 물리학

(1)

초음파 물리학

(2)

초음파 물리학

 음향저항 (acoustic impedance)

 매질을 통과한 후 음속의 저항을 측정한 것

C Z   

ρ : density

C : ultrasound velocity

Z is independent of frequency

rayls m

kg m

m

kg   

sec

²

3

(3)

7. Units for pressure are:

A : Joules B : Newtons C : Pascals

D : None of these; pressure is unitless

8. The time for one cycle of a wave is the:

A : Duty factor B : Period

C : Wave duration D : Phase

(4)

초음파 물리학

 생체조직에 대한 음향임피던스

solid > liquid > gas

연부조직( tissue)

^1.63ⅹ10⁶

매질 음향임피던스 (rayls)

공기(Air) 0.0004ⅹ10⁶

폐(Lung) 0.18ⅹ10⁶

지방(Fat) 1.34ⅹ10⁶

물(Water) 1.48ⅹ10⁶

간(Liver) 1.65ⅹ10⁶

신장(Kidney) 1.63ⅹ10⁶

혈액(Blood) 1.65ⅹ10⁶

근육(Muscle) 1.71ⅹ10⁶

두개골(Skull Bone) 7.8ⅹ10⁶

(5)

9. If the frequency is 1 MHz, the period is:

A : 1,000,000 s B : 100 s

C : 0.01 s

D : 0.000001 s

10. Deci-, centi-, milli-, and micro-mean:

A : 100, 1,000, 0.1, and 0.000001 B : 0.1, 100, 0.001 and 0.000001 C : 0.1, 0.01, 0.001, and 0.000001 D : 10, 100, 0.001, and 0.000001

(6)

11. Which of the following lists correctly arranges the materials according to their speeds of sound, from lowest to highest?

A : Water, tissue, bone, air B : Bone, air, tissue, water C : Air, bone, water, tissue D : Air, water, tissue, bone

12. The average speed of sound in soft tissue is taken to be:

A : 1300 m/s B : 1460 m/s C : 1540 m/s D : 450 m/s

(7)

13. The distance a wave travels during one period of oscillation of the source is the:

A : Period

B : Wavelength

C : Speed of sound

D : Depth of penetration

14. The wavelength for a 5 MHz sound wave in tissue is about:

A : 0.3mm B : 3mm C : 1.54m D : 1.54mm

(8)

15. If the frequency doubles, the wavelength:

A : Double B : Halves

C : Increases by four times D : Does not change

16. The acoustic impedance is found by multiplying the:

A : Attenuation by the speed of sound B : Density by the speed of sound C : Density by the wave amplitude

D : Speed of sound by the particle displacement

(9)

초음파 물리학

 생체조직에서 초음파의 상호작용

 초음파는 매질에 반사된 에너지를 형상으로 기록

 매질에서의 상호작용은 빛의 성질과 같다

 반 사 (reflection)

 굴 절 (refraction)

 산 란 (scattering)

 회 절 (diffraction)

 발 산 (divergence)

 간 섭 (interference)

 흡 수 (absorption)

감 쇠 (attenuation)

⇒ intensity 감소

⇒ 감쇠와 나누어 생각

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초음파 물리학

 반 사 (reflection)

 거울반사 (specular reflection) - diaphragm, pericardium …

 난반사 (diffuse reflection) - another

 Specular reflection

 보존법칙 성립 (에너지 보존법칙 , 운동량 보존법칙) - 손실이 없음

) ( )

( 

_i

^반사각 

_r

입사각 

(11)

초음파 물리학

 반사계수 (reflection coefficient)

 수직 입사에서의 반사

 투과계수 (transmission coefficient)

2 1 2

1 2

) (

Z Z

I I

Z Z

P R P

i r i r



 





 



(Z₁, Z₂) : 매질의 음향임피던스

R X 100% : percentage reflection coefficient (%R)

매질 반사계수(%)

연부조직-공기 99.9

연부조직-폐 52

연부조직-뼈 43

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초음파 물리학

 Bone-tissue 매질을 반사하는 반사계수(%R)을 구하시오

(표 1-3 참조)

 Air-tissue 매질을 반사하는 반사계수(%R)을 구하시오

 %R = ( )%

 반사계수의 계산에 매질의 두께는 무관 ⇒ 매질 사이의 Z의 mismatch가 중요

⇒ gel 사용 목적

① acoustic impedance(z) 의 매칭

% 43

% 100 10 )

63 . 1 10

80 . 7

10 63

. 1 10

80 . ( 7

% 100 )

(

%

2 6 6

6 6

2



 







 

 

 

T B

Z Z

Z R Z