Sound wave

매개물질 속도(m/sec)

공기 331

지방 1450

수은 1450

피마자유 1500

물 50℃ 1540

인체의 연부조직(soft tissue) 1540

뇌 1541

간 1549

신장 1561

혈액 1570

근육 1585

눈(lens of eye) 1620

PZT-5A 3780

PZT-4 4000

뼈 4080

황동 4490

알루미늄 6400

소리의 발생

소리의 감지

Cochlea (달팽이관)

소리의 세기(Decibel 단위)

dB=10 log I/I0

I0=10-12 W/m2

[예제] 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 몇 dB인가?

(답)

[예제] 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였다.

기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 몇 dB인가?

(답)

초음파의 발생(전왜 및 자왜현상)

동작원리 진동자 재료 진동수 범위

전왜 현상

수정 0.5 ～ 20㎒

PVDF 10 ～ 160㎒

PZT <25㎒

자왜 현상니켈 20 ～ 50㎑

페라이트 20 ～ 100㎑

초음파의 발생 및 측정

Ceramic Oscillator

Ceramic Oscillator unit

Ultrasonic Transducer Probe

스캔방법 센서모양 응용분야 진동수영역

뇌동맥, 동맥경화, 유방, 갑상선,

힘줄, 금속과 콘크리트 결함 측정2.5~12MHZ

복부초음파 2.5~7.5MHz

안과질환, 피의 속도 측정 2~22MHz

3D imaging, 복부초음파, 3.5~6.5MHz

3D imaging, 유방, 갑상선, 동맥 7.5~11MHz

초음파의

진동수응용분야

2.5MHz 깊은 복부, 산과, 부인과

3.5MHz 일반적인 복부초음파, 산과, 부인과

5.0MHz 혈관, 유방, 산과

7.5MHz 유방, 갑상선

10MHz 유방, 갑상선, 얕은 혈관

Image construction

Focusing

A-mode

-진동자 고정

-깊이에 따른 반향신호의 관찰

-신호의 세기(amplitude)로

영상재구성

M mode

-시간에 따른 반향신호의 관찰, 진동자 고정

-조직경계에서의 시간에 따른 변화 관찰

-심장판막운동 관찰

B mode

-특정단면을 스캔(scan)

-반향신호의 밝기(brightness)로 영상재구성

-대부분의 초음파영상은 B 모드를 사용하여 얻음

Doppler 효과

Ex) 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 80km/h의 속도로 구급차가 지나간다고 하자. 시속

50km/h로 달리는자동차 안에서 사이렌 소리를 들을 경우 구급차가 다가올 때는 몇 Hz로

들리고, 구급차가 지나갔을 때는 몇 Hz로 들리는가? 음속은 340m/s이다.

(답) 다가올 때는 이고, 멀어질 때는 이다.

Ex) 어떤 사람이 500Hz의 사이렌을 들고 3m/s의 속력으로 벽 쪽으로 뛰어간다고

하자. 이 사람이 듣는 beat수는 얼마인가? 음속은 340m/s이다.

(답) 벽에서 듣는다고 가정할 때 그 진동수는 이고,

벽으로 뛰어가는 사람은 벽에서 반사되는 이 소리를 듣는데, 그 진동수는

이다. 따라서 이 사람이 듣는 beat 수는 9Hz이다.

Doppler mode (혈류 속도의 측정)

혈소판은 피부(진동자) 방향으로 의 속도로 움직인다. 따라서

혈소판에서 관찰되는 진동수는 이다. 이 진동수의

초음파가 반사되어 진동자에 의해 관찰된다. 이 진동수는

이다. 따라서 관찰되는 beat수는

아래와 같다.

[예제] 진동수 fo=2MHz의 초음파를 인체 내부로 발사한다. 각도 10o인 혈관 속의 혈소판

에서 반사되어 오는 초음파와 fo파가 중첩되어 beat가 감지된다. 이 beat 수를 구하라.

혈류의 속도는 30cm/sec이고 음파의 속도는 1,540m/sec이다.

(답)

[예제] 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다. 초음파가

태아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자. 진동수 f=1MHz인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다. 심장 막의 속도 v를 구하라.

인체내부에서 음파의 속도는 1500m/sec를 사용하라.

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체외 초음파 쇄석기

Sonogram

Image of 3-dimensional Sonogram