Billeddannende Fysik Steffen Pedersen Carsten Dahl Mrch spnanobio

Billeddannende Fysik Steffen Pedersen Carsten Dahl Mørch sp@nanobio. aau. dk cdahl@hst. aa. U. dk Tel: 99 40 84 69 Tel: 9940 8757 Skj 4, rum C 1 -209 Frb 7 A 2 -212 http: //www. hst. aau. dk/~cdahl/billeddannendefysik. html

Indhold • • • Lektion 1 Ultralyd Lektion 2 Mikroskopet Lektion 3 Lysets bølgeegenskaber og Blood flow måling Lektion 4 Termografi? Lektion 5 Røntgen? Lektion 6 -10 MRI

Bølger • En kilde til forstyrrelse (perturbation) • Et medie som bølgen kan udbredes igennem (gælder ikke EM bølger) • En fysisk egenskab som gennem hvilken elementer i mediet kan vekselvirke

Bølger • Transversale bølger • Longitudinale bølger • Både og

Bølgefunktionen • Bølgefunktionen beskriver en forskydning af en bølge puls:

Bølgeligningen • For bølgefunktioner gælder:

Refleksion og Transmission • Refleksion ved fikseret punkt

Refleksion og Transmission • Refleksion ved bevægeligt punkt

Refleksion og Transmission • Transmission og refleksion foregår ved grænseflader.

Snorbølgens fart • • T er snorspændingen [N] µ er massen per længde [kg/m] v er bølgens hastighed [m/s] Hastigheden er altså højere i den tynde snor

Sinus Bølger

Sinus Bølger • Fasen, , udtrykker begyndelsesværdierne. • Cos giver samme resultat, men husk en faseændring

Pause

Lyd • • • Longitudinale bølger i gasser Ændringer i tryk / molekyletæthed Hørbar lyd (20 Hz – 20 k. Hz) Infralyd (< 20 Hz) Ultralyd (> 20 k. Hz)

Lydens fart • B er ’Bulk modulus’ [Pa] • ρ er massetætheden [kg/m 3] • Altså, som ved snorbølger, forholdet mellem elastiske egenskaber og tætheden.

Lydens fart • Lydens fart er også temperatur afhængig.

Periodiske lydbølger • Forskydningen af et lille element • Trykændring

Intensitet af en periodisk bølge

d. B-skalaen • Øret kan høre fra 0 til 120 d. B

Ultralyd • Opfundet i 40’erne • Bruger ekkoet fra en udsendt ultralyd (~5 MHz) • Den næst mest brugte diagnose form

Ultralyds fordele • • • Ikke ioniserende Billigt og transportabelt Realtime Millimeter opløsning Flowmetri målinger

Ultralyds ulemper • Gasholdigt væv kan ikke ses i detaljer • Kun en begrænset del af legemet kan ses på en gang • Afhængig af operatør • Det er vanskeligt at se ting dybt i kroppen

Lydens hastighed • Lydbølgen beskrevet som forskydning:

Ultralyd

Ultralyd • U partikel forskydning ~10 -10 m • u partikel hastighed ~cm/s ikke det samme som udbredelseshastigheden • Lydens hastighed i vand er 1500 m/s

Ultralyd • Lydens fart • Den akustiske impedans

Akustisk impedans

Refleksion og transmission • Snell’s lov • Transmissions koefficienten • Refleksions koefficienten

Refleksion og transmission • Hvis lydbølgen er vinkelret på grænsefladen er den reflekteret Intensitet: • Og den transmitteret Intensitet

Dæmpning • Absorption • Spredning