Ultrahangos képalkotási módszerek

A nyugvó mintából származó ultrahangos visszhang egydimenziós jelet eredményez, amelyben a csúcsok az akusztikus ellenállás mintán belüli nagyobb változásainak felelnek meg (A-scan, amplitude mode). Kétdimenziós képalkotáshoz az ultrahangfejet mozgatni kell, ez történhet mechanikusan, illetve elektronikus úton, fázisukban hangolt transzducersort alkalmazva. A kapott adatokat számítógép dolgozza fel, és a visszhang-amplitúdó változásának megfelelő szürkeskálaképet alakít ki (B-scan, brightness mode).

Az ultrahangos képalkotás speciális válfaja a Doppler-ultrahang. Doppler-effektuson azt a jelenséget értjük, amikor egymáshoz képest mozgó hullámforrás és észlelő esetén az észlelő által tapasztalt frekvencia különbözik a forrásból kibocsátott eredeti frekvenciától. A Doppler-ultrahang segítségével meghatározható a vér áramlási iránya, az áramlás sebessége, és felderíthetők az esetleges szűkületek, elzáródások. A Doppler-effektust leíró általános képlet az alábbi:

\[f=f_0 \frac{c+v_m}{c-v_f}\]

ahol c jelöli a hullám terjedési sebességét az adott közegben, f₀ a hullámforrás által kibocsájtott hullám frekvenciája, v_m és v_f pedig rendre a megfigyelő és a forrás sebességét jelölik, mindkét esetben pozitív előjellel, ha a megfigyelő vagy a forrás közeledik a másik felé, és negatívval, ha távolodik tőle. Ha a vörösvértestek áramlási sebességének a transzducer hossztengelyével párhuzamos komponensét v-vel jelöljük (pozitív előjellel véve, ha közeledik a transzducer felé és negatívval, ha távolodik), a transzducer által kibocsájtott ultrahang frekvenciáját pedig f₀ jelöli, a transzducerhez képest mozgó vörösvértest mint megfigyelő által észlelt frekvencia

\[f_1=f_0 \frac{c+v}{c}\]

lesz. Ezt az f₁ frekvenciát veri vissza a vörösvértest már mint a tranducerhez mint álló észlelőhöz képest v sebességgel mozgó forrás, így a transzducer által érzékelt visszaverődött frekvencia:

\[f = f_1\frac{c}{c-v} = f_0 \frac{c+v}{c} \cdot \frac{c}{c-v} = f_0 \frac{c+v}{c-v}\]

A teljes frekvenciaeltolódás az eredeti f₀ frekvenciához képest tehát

\[\Delta f=f-f_0=f_0 \frac{(c+v)}{(c-v)}-f_0=f_0 \left (\frac{(c+v)}{(c-v)}-\frac{(c-v)}{(c-v)} \right )=f_0\frac{(c+v-c+v)}{(c-v)}=f_0\frac{2v}{(c-v)}.\]