Ce se întâmplă când faceți ecografii? În principiu, bățul ăla care se plimbă pe pielea voastră cântă, după care citește „ecoul” cântecului, care este interpretat vizual. Sună simplu? Well…doh!

  1. Fizica din spatele ecografului

Ultrasunetele

Dacă n-ai citit încă articolul cu undele, poate acum ar fi cazul, pentru că va trebui să știi ce sunt alea unde ca să înțelegi ecografiile.

Pentru puturoși, uite un  TL/DR:

  • Undele sunt un fel de valuri care se fac printr-un mediu (unde mecanice) sau prin orice (unde electromagnetice), ca urmare a transferului de energie. Sunetul e o undă mecanică.
  • Undele au lungime de undă (distanța între două valuri) și frecvență (cât de dese sunt valurile într-o secundă); cu cât mai lungă e lungimea de undă, cu atât mai mica este frecvența și vițăvercea.
  • Când întâlnesc un obstacol, undele pot fi reflectate (ecoul), refractate (transmise în material) sau difractate (ocolesc obstacolul).

Acum că sunteți tăticii și mămicile undelor, ne concentrăm asupra sunetului, pentru că ăla ne interesează pentru scopul acestui articol.

În funcție de frecvență și de cum le percepem, sunetele se împart în:

  • Infrasunete: au lungime de undă mare și deci frecvență mică
  • Sunete din spectrul acustic uman: au frecvența între 20Hz și 20.000Hz; spre 20.000Hz deja te cam dor urechile
  • Ultrasunete: au lungime de undă mică și deci frecvență mare

Cool thing: Frecvența undelor se măsoară în herț (Hz), care înseamnă și „inimă” în limba germană. Dacă vă imaginați frecvența sunetului ca bătăile unei inimi (1 „vârf” de undă e o „bătaie”), 1 Hz înseamnă 1 bătaie pe secundă, 1 kHz 1000 de bătăi pe secundă, 1 MHz un milion de bătăi de inimă pe secundă -cam așa cum bate inima mea la comentariile alea deștepte, știți voi care.

Chestie cu care să lauzi la chefurile de tocilari: atunci când se acordează instrumentele, ele se reglează în funcție de nota La din gama Do Major, care are frecvența 440 Hz. Cântați laaaaaa! Iată: 440 Hz.

Ecografele funcționează cu ultrasunete, adică sunete cu frecvențe mari și lungimi de undă mici, care nu sunt percepute de urechea umană. Spectrul utilizat variază între 1-18 megaherți, în funcție de aplicație.

Impedanța acustică

„Impedanța acustică” e un termen fițos pentru o caracteristică extrem de simplă a materialelor: rezistența la trecerea sunetului.

În momentul în care sunetul va întâlni un obstacol (adică o zonă cu impedanță acustică diferită) se vor întâmpla fenomenele de care v-am povestit mai sus: o parte a sunetului se transmite în material (refracție), iar alta se întoarce înapoi în mediul de unde a venit (ecou – reflexie). Ce parte din sunet se reflectă și ce parte se transmite în material depinde de impedanța mediului din care sunetul pleacă (da, și aerul are rezistența la sunet, dar e foarte mică) și de cea a materialului în care ajunge. Dacă vă interesează să calculați, căutați formulele pentru coeficientul de reflexie și coeficientul de transmisie a sunetului.

Ca idee: dacă impedanța mediului din care vine sunetul e mai mică decât cea a obiectului de care se lovește, sunetul e mai mult reflectat (ecoul la munte: sunetul trece prin aer și se pocnește de stânci, după care se întoarce). Dacă sunetul vine dintr-un mediu cu impedanță mai mare decât obiectul, este mai degrabă transmis. Sunetul e deci puturos și caută drumul cel mai ușor.

  1. Cum funcționează ecograful

Sufletul fiecărui ecograf este un cristal piezoelectric. Dacă ați citit pizdoelectric, nu-i nimic, așa am înțeles și eu prima oară. Așa-i că n-o să mai uitați cum îi zice?

Plăcuța pizdo piezoelectrică are o caracteristică foarte mișto: atunci când i se aplică o tensiune electrică, vibrează și produce sunete de înaltă frecvență. Mai mișto este că și inversul e valabil: plăcuța poate „citi” ecourile ultrasonore care se reflectă din țesuturi și le transformă în impulsuri electrice, care sunt interpretate mai departe de aparat, ca să ne apară imaginea aia neclară și din care nu înțelegem nimic, dar știm că ar trebui să fie un ficat.

Seria de plăcuțe piezoelectrice este așezată frumos, la diferite unghiuri, în bățul care se plimbă pe corpul nostru, și care se cheamă traductor. Traductorul emite ultrasunete care se reflectă în țesuturile noastre. Sunetele reflectate sunt receptate tot de traductor, care transmite mai departe semnalul electric către circuitul de interpretare. Cum funcționează ăla vă spun în comentarii, dacă vreți, că altfel ne lungim prea tare.

Țesuturile umane au componență și densități diferite și deci prezintă impedanță acustică variată. De asta ecoul primit de ecograf este tradus în „nuanțe” diferite pe ecran.

  1. Ce e gelul ăla scârbos?

Gelul ăla se cheamă cuplant, și de obicei este pe bază de apă sau glicerină. Fără cuplant, undele ultrasonore nu intră în țesut.

De ce? Pentru că având în vedere că diferența de rezistență impedanță acustică între aer și țesuturile umane este mare, iar sunetul e puturos și caută drumul cel mai simplu, undele sonore ar fi reflectate de pe suprafața pielii înapoi în aer, și nu ar intra decât o cantitate infimă în corp. Cuplantul facilitează trecerea undelor ultrasonore din traductor în țesut.

Alte chestii care pot fi folosite în loc de gelul ăla: apă, glicerină, ulei de floarea soarelui, lubrifiant Durex. Mai ziceți și voi.

  1. Efecte secundare ale ecografiei

Ecografiile se fac la frecvențe de ordinul megaherților, adică a milioanelor de herți (pe secundă!). Singurul efect secundar la frecvențele astea este încălzirea ușoară a țesuturilor . În rest nimic.

Cool thing: acest efect de încălzire pe care îl au ultrasunetele este folosit experimental în ultimii ani pentru tratarea tumorilor. Dacă ultrasunetele sunt concentrate pe o zonă foarte mică, și se folosesc frecvențe mari, acest efect de încălzire poate arde țesuturile bolnave. (Nu, asta nu se poate întâmpla în timpul unei ecografii normale. Nu fiți panicoși amboulea.)

Fiți sinceri: Câți ați cântat laaaaaa mai sus? Hai s-o ardem 440Hz! Laaaaaaa!