Az ultrahang visszaverődése

Két különböző szövet határfelületén az ultrahanghullám részben visszaverődik az első közegbe, részben megtörve belép a túloldali közegbe. Merőleges beesés esetén a visszaverődött hullám és a beeső hullám intenzitásainak arányát az alábbi visszaverődési tényező adja meg:

\[\frac{I_\text{visszavert}}{I_\text{beeső}} = \left (\frac{Z_2-Z_1}{Z_2+Z_1} \right )^2\]

ahol a Z akusztikus ellenállás a közeg ρ sűrűségének és a hullám közegbeli c terjedési sebességének a szorzata:

\[Z\equiv \rho \cdot c\]

Az akusztikus ellenállás mértékegysége a Rayl (Pa·s/m). A különböző akusztikai ellenállású közegek határáról visszaverődő ultrahanghullámot a transzducer visszhangként érzékeli. Minél nagyobb az akusztikai ellenállásbeli különbség a két közeg között, annál nagyobb a visszhang intenzitása. (A levegő és a bőr akusztikai ellenállása között olyan nagy a különbség, hogy ha nem használnánk kontaktgélt, amely csatolóközegként szolgál, a transzducert elhagyó ultrahangnyaláb intenzitásának több mint 99%-a visszaverődne!) Az adott közegben c sebességgel terjedő ultrahangimpulzus és a visszhang beérkezése közötti T időkülönbségből meghatározható a transzducer és a visszhang keletkezési helye közötti d szövetvastagság:

\[d = \frac{c \cdot T}{2}\]

Fontos megjegyezni, hogy az ultrahangos képalkotás során alkalmazott távolságmérés kapcsán közegtől függetlenül állandó terjedési sebességet tételeznek fel (az ultrahangos készülékeket általában vízre kalibrálják). Természetesen a vízhez hasonló akusztikai ellenállású szövetek esetén a mért távolságok nem különböznek számottevően a ténylegestől.