1. Tính chất vật lý của siêu âm

Âm thanh lan truyền trong môi trường làm chuyển động các phần tử trong môi trường, tuỳ số lần giao động của các phần tử / giây có:
– Hạ âm: 0-20Hz
– Âm nghe được: 20HZ – 20KHZ
– Siêu âm: 20KHZ- 1GHZ
– Sóng > 1GHZ là bội âm
– Trong Y học dùng SÂ tần số 1MHZ- 10MHZ
-Phát xạ siêu âm: tấm thạch anh rất mỏng kẹp giữa hai điện cực nối với một nguồn điện cao tần xoay chiều. Do hiện tượng áp điện, những sự thay đổi của điện từ trường xoay chiều làm tấm thạch anh co giãn và rung: tần số rung tỷ lệ với tần số của dòng điện và phụ thuộc cả vào chiều dày.
-Hiện tượng áp điện sảy ra theo hai chiều, do đó người ta có thể dùng đầu phát siêu âm làm đầu thu: sóng siêu âm gặp tấm thạch anh sẽ làm nó rung và phát ra điện, tín hiệu điện thu vào hai điện cực, được khuyếch đại và đưa vào màn giao động ký thành những xung điện

1.1. Tấn số phát xạ thay đổi tuỳ theo yêu cầu

– Trong chẩn đoán người ta thường dùng tấn số siêu âm từ 1MHz đến 10MHz cường độ 5- 10 milliwatt cho mỗi cm2
– Trong điều trị tần số thường dùng là 0,5 đến 1MHz và cường độ cao hơn trong chân đoán nhiều: 0,5-4W cho mỗi cm2.

1.2. Cách phát xạ siêu âm

Có hai cách:

– Phát xạ liên tục: Thường dùng trong chẩn đoán và điều trị kiểu Doppler liên tục
– Phát xạ gián đoạn: Thường dùng trong kiểu A,B,TM. thời gian mỗi xung là 2 micro giây và mỗi giây có 500- 1000 xung. Như vậy thời gian phát xạ thức sự khoảng 1-2 milli giây.

1.3 Dẫn truyền siêu âm

Trong sự dẫn truyền siêu âm có một vài hiện tượng liên quan đến chẩn đoán

1.3.1. Tốc độ truyền siêu âm

– Trong môi trường thiên nhiên: Trong không khí tốc độ truyền là 350m/s. Siêu âm truyền trong không khí rất kém: do đó giữa nguồn phát siêu âm và cơ thể phải có một môi trường dẫn truyền trung gian như dầu nước

Trong các môi trường khác siêu âm truyền tốt:
+ Parafin: 1400m/s
+ Nước: 1500m/s
+ Thép 5000m/s
– Trong môi trường sinh học:
– Phần mềm và mỡ 1400m/s
– Cơ 1600m/s
– Xương 3600- 4000m/s
– Các bộ phần có nhiều khí như phổi , dạ dày. ruột siêu âm rất khó truyền qua

1.3.2. Phản xạ siêu âm (hình 2)

Khi một chùm siêu âm truyền trong một môi trường gặp một môi trường thứ hai có trở kháng âm thanh khác nhau thì sẽ sảy ra hiện tượng phản xạ

– ở giới hạn giữa hai môi trường, một phần của chùm siêu âm sẽ phản xạ lại tạo thành những âm vang

Hệ số phản xạ càng lớn nếu tổng trở âm thanh giữa hai môi trường càng khác nhau.
Ví dụ : Giữa mô mỡ và cơ, hệ số R=0,0007 , nhưng giữa xương sọ và não hệ số R= 0,36.
– Một phần siêu âm sẽ truyền qua môi trường thứ hai theo hướng của chùm chính. Hệ số truyền qua là:
T= 1- R
Trong đó: T là hệ số truyền qua . R là hệ số phản xạ

– Còn một phần siêu âm nữa sẽ thay đổi hướng, tạo thành sóng siêu âm khuyếch tán.
Trong chẩn đoán bằng siêu âm, người ta thu chùm siêu âm phản xạ (còn gọi là âm vang) biến thành những tín hiệu điện trên màn hiện sóng để dùng vào chẩn đoán. Trái lại trong chẩn đoán bằng X quang (hình 2A) người ta dùng chùm tia còn lại sau khi đã xuyên qua cơ thể để tác dụng lên màn chiếu hay lên phim chụp.

1.3.3. Suy giảm của siêu âm:

– Nguyên nhân: Sau khi truyền qua một môi trường, chùm siêu âm sẽ yếu dần đi. Sự suy giảm của chùm siêu âm có 3 nguyên nhân:
– Tán sắc.
– Nhiễu xạ
– Hấp thụ
Đây là nguyên nhân chính của sự suy giảm siêu âm. Sau khi truyền qua một môi trường, một phần năng lượng âm sẽ bị hấp thu và biến thành nhiệt lượng.
– Đo lường sự suy giảm: Chúng ta có thể tính cường độ siêu âm trong sâu, sau khi đã xuyên qua lớp mô.

2. Máy và kỹ thuật siêu âm

2.1 Chẩn đoán siêu âm kiểu A

2.1.1. Nguyên lý

Đầu dò phát siêu âm gián đoạn, chùm siêu âm khi xuyên qua cơ thể sẽ gặp những bộ phận có trở kháng âm thanh khác nhau, và sẽ cho những âm thanh phản xạ trở về tác dụng lên đầu dò siêu âm, tạo thành những tín hiệu điện, những tín hiệu này được khuyếch đại và được truyền vào màn hiện sóng của máy giao động ký, biểu hiện thành những hình xung nhọn nhô lên khỏi đường đẳng điện Người ta gọi kiểu này là kiểu A, do lấy chữ đầu của amplification.

Biên độ của các xung tỷ lệ với cường độ của các âm vang. Còn vị trí của các xung đánh dấu vị trí của các bộ phận đã phản xạ âm vang trở về. Trên màn hiện sóng có một thang đo chia độ: mỗi vạch nhỏ là 2mm, và mỗi vạch to là 1cm. Nhờ thang đo ấy chúng ta có thể đọc ngay khoảng cách giữa các xụng với nhau và với xung đánh dấu đầu siêu âm.

2.1.2. áp dụng:

Chẩn đoán siêu âm kiểu A ngày nay ít dùng một mình, mà thường phối hợp với kiểu B. Nó được áp dụng trong nhiều chuyên khoa:
– Khoa sản: Đo đường kính lưỡng đỉnh của thai, đo khung chậu của sản phụ.
– Khoa mắt: Đo đường kính nhãn cầu, phát hiện bong võng mạc.
– Khoa thần kinh: Thường người ta dùng kiểu A một mình để làm âm vang não đồ.

2.2. Chẩn đoán siêu âm kiểu B

– Còn gọi là âm vang đồ cắt lớp, âm vang đồ hai chiều. Gọi là kiểu B do lấy chữ đầu của từ Bidimesionnal.
– Trong kiểu này các tín hiệu được chuyển thành điểm sáng mà độ sáng tỷ lệ với cường độ tín hiệu

c,d: Chùm siêu âm truyền theo hướng ly

 tâm rồi phản xạ lại và quét kiểu song song (c). Thường có hai tinh thể phát siêu âm gắn đối diện trên mặt trống quay và lần lượt phát xạ khi quay về gương lõm (d).

Trong kiểu quét tự động bằng máy, độ dốc quét khá nhanh (16 chu kỳ 1 giây) do đó hình ảnh thu được là một hình ảnh động và tức thời. Hình ảnh các lớp cắt sẽ nối tiếp nhau nhanh chóng trên màn B. Nhờ hiện tượng lưu ảnh võng mạc nên ta nhìn thấy hình ảnh liên tục, không tách rời ra từng lớp: Do đó kiểu này gọi là âm vang đồ động thời gian thực. Nhờ tốc độ quét nhanh, nên kiểu quét tự động thích hợp hơn kiểu quét tay khi gặp những cơ quan di động như tim, mạch máu.

2.2.1. Quét bằng điện tử

Từ năm 1975 rở đi xuất hiện một phương pháp mới bằng điện tử. Người ta dùng nhiều đầu quét siêu âm (khoảng 150) gắn liền nhau thành một dãy: Lúc dùng người ta áp cả dãy đầu phát lên da bệnh nhân và do điều khiển bằng một hệ thống điện tử lần lượt mỗi đầu siêu âm sẽ hoạt động từ cái đầu đến cái cuối, sau đó lại quay lại cái đầu: như vậy cũng tương đương như quét bằng chuyển động cơ khí của đầu phát siêu âm, nhưng tốc độ nhanh hơn nhiều (khoảng 50 lần mỗi giây). Trên màn B, cũng có một hình ảnh động tức thời.

2.2.2. Chọn tần số thích hợp

– Tần số cao 4-10MHz để thăm dò những bộ phận nhỏ và nông (vú, mắt, tuyến giáp) vì chùm siêu âm ít xuyên sâu nhưng tập trung hơn. Tần số thấp 1MHz để thăm dò những người béo, những bộ phận dầy nhsọ, vì chùm siêu âm xuyên sâu nhưng phân tán. Tần số trung bình 2-3MHz thăm dò vùng bụng, tim.

2.2.3. Điều chỉnh độ khuyếch đại

Muốn có được những hình ảnh kiểu B tốt cần biết cách điều chỉnh độ khuyếch đại gồm có: (hình 9)

– Độ xuyên sâu của chùm siêu âm
+ 1MHz đường kính 20cm
+ 2MHz đường kính 20cm

+ 2MHz đường kính 15cm
+ 2MHZ chùm hội tụ.
– Độ khuyếch đại toàn bộ: Lúc đầu nên dùng độ khuyếch đại yếu để có được bờ của phủ tạng hoặc bờ của tổn thương. Sau đó dùng độ khuyếch đại mạnh hơn để nghiên cứu cấu trúc của nhu mô phủ tạng.
– Độ khuyếch đại khác nhau giữa lớp nông và lớp sâu

Do sự hấp thụ chùm siêu âm càng vào sâu càng yếu đi: do đó những âm vang ở lớp nông sẽ mạnh hơn ở lớp sâu. Vì vậy khi thăm dò những vùng dầy cần phải:
+ Giảm độ khuyếch đại ở các lớp nông
+ Tăng độ khuyếch đại ở các lớp sâu
Nếu sau khi điều chỉnh hết độ khuyếch đại nông, sâu rồi mà hình ảnh vẫn chưa tốt thì cần thay đổi tần số: dùng tần số thấp hơn để siêu âm có khả năng xuyên sâu hơn.

2.2.4. Các bộ phận phụ

Một số máy có thêm một số bộ phận:

– Bộ phận lọc: Bộ phận diện tử này cho phép loại trừ những âm vang yếu quá hoặc những âm vang mạnh quá, trên một ngưỡng quy định, nhờ vậy hình ảnh thu được sẽ đều và mịn hơn.
– Đo khoảng cách và chiều sâu : Khi bấm nút này trên màn B sẽ hiện một thang chia độ cho phép đo kích thước và chiều sâu các tổn thương, mỗi vạch tương đương với 1cm. Có các chương trình đo khoảng cách, diện tích , sản, tim mạch…
– Phóng đại điện tử: Trên hình ảnh ở kích thước bình thường, chúng ta chọn vùng cân phóng đại bằng một hình ô vuông trên màn B. Khi bấm nút phóng đại, vùng đó sẽ hiện lên với kích thước lớn hơn, do đó có thể xem rõ các chi tiết hơn..
– Màn ảnh có thang độ xám: Đây là một màn gắn vào máy, trên màn này hình ảnh khoang chỉ có màu trắng đen mà còn hiện lên những độ xám khác nhau, như trên màn ảnh vô tuyến , do đó hình ảnh sẽ rõ, nhiều chi tiết hơn.

Những màn thường dùng có khoảng 8-116 độ xàm khác nhau tuỳ từng chất lượng hình ảnh.

2.2.5. Cắt lớp

Lớp cắt bằng siêu âm nằm trong mặt phẳng của hướng đi chùm siêu âm.Trái lại, lớp cắt bằng X quang thẳng góc với trục tia X. Trong chẩn đoán bằng siêu âm người ta thường cắt lớp theo các hướng sau đây:

– Lớp cắt ngang: Từ vòng cung ở vùng bụng hay vùng lưng như gan, thận tuỵ…
– Lớp cắt dọc với hướng siêu âm từ trước ra sau (như cắt lớp gan, tuỵ) hay từ sau ra trước ( thận), theo mặt phẳng đứng dọc.
– Lớp cắt chéo như: Lớp cát chéo dưới sường hai bên, chéo dọc các khoang gian sườn
– Lớp cắt tiền đầu theo mặt phẳng đứng ngang :dùng trong chẩn đoán siêu âm thận lách

2.3. Hệ thống hoá hình cắt lớp siêu âm

Người ta phân loại hai loại hình cơ bản:

2.3.1 Hình đường bờ

– Hình liên bề mặt: Đó là hình giới hạn giữa hai môi trường có tổng trở kháng âm thanh mạnh và yếu. ví dụ thành mạch máu (hình 10a)
– Hình thành: Là hình một vật nhiều âm vang giữa hai vùng không có âm vang. ví dụ vách liên thất, thành của u nang (hình 10b)
– Hình khoảng trống: một vùng trống âm vang cả lúc khuyếch đại yếu và mạnh. Đó là hình đặc trưng của một khối lỏng hay một bọc nước (hình 10c)

2.3.2. Hình cấu trúc

– Cấu trúc đều: Thường là hình mô và nhu mô bình thường. ví dụ cơ, rau thai, gan…(hình 10d)
– Cấu trúc không đồng đều: Thường là hình của những tổn thương bệnh lý. Ví dụ : xơ gan, di căn….(hình 10e).

2.4. Chẩn đoán phân biệt

2.4.1. Chẩn đoán phân biệt giữa khối đặc và lỏng

Chẩn đoán cho phép phân biệt tính chất của u. Cách tiến hành như sau:
– Lúc đầu dùng độ khuếch đại thấp (hình a) có hình một khoảng trống không âm vang.
– Muốn phân biệt càng tăng độ khuếch đại: Nếu là một khôí đặc ở trong khoảng trống sẽ xuất hiện nhiều âm vang (hình b). Nếu là một khối lỏng mặc dù độ khuếch đại cao vẫn không thấy âm vang, hình trống âm vẫn tồn tại (hình c), kèm tăng âm phía sau.
– Ngoài ra còn có thể thấy:
+ Hình khối có cấu trúc nửa lỏng nửa đặc: khi tăng độ khuếch đại, trong hình khuyết sẽ xuất hiện một vài âm vang nhỏ rải rác: hình thường thấy trong trường hợp túi mủ hay viêm tấy có chứa mủ và chất lỏng hoại tử không đồng nhất.
+ Hình khối có cấu tạo cách ngăn: thường thấy trong u đa nang của thận và gan…

2.4.2.Những nhầm lẫn cần tránh

– Hình khối đặc giả: Khi dùng độ khuếch đại lớn nhiều khi dọc theo hình khuyết có thể thấy một số âm vang khuếch đaị. Nếu dùng tần số cao hơn (chùm siêu âm tập trung hơn) sẽ thấy rõ là hình một khối lỏng.
– Hình khối lỏng giả: Khi dùng tần số cao, khuếch đại thấp, siêu âm ít xuyên nên có thể thấy một khoảng trống có bờ nông tương đối rõ, nhưng không thấy bờ sâu. Nếu dùng tần số thấp hơn để kiểm tra (siêu âm xuyên sâu hơn, nên sẽ thấy hình cấu trúc đặc ) (hình 11e)

Hình : Chẩn đoán phân biệt giữa khối đặc và lỏng

• a. Khuếch đại thấp: có hình khuyết
• b. Tăng độ khuếch đại: hình khối đặc
• c. Hình khối lỏng, không âm vang
• d. Hình giả khối đặc
• e. Hình giả khối lỏng.

Nguồn: “Bài giảng siêu âm tổng quát” – do PGS.TS Phạm Minh Thông [Trưởng khoa Chẩn đoán hình ảnh BV Bạch Mai] chủ biên

Xem tất cả siêu âm tại: https://ykhoa.org/category/khoa-hoc/khoa-hoc-can-lam-sang/sieu-am/