Máy siêu âm là gì?

2. Nguyên lý hoạt động của máy siêu âm

- Máy siêu âm hoạt động dựa trên nguyên tắc định vị bằng sóng siêu âm, một kỹ thuật lấy cảm hứng từ hệ thống sonar - dùng để xác định và phát hiện vật thể dưới mặt nước. Trong quá trình chụp siêu âm, bác sỹ sẽ sử dụng một thiết bị gọi là đầu dò (transducer) đặt sát lên bề mặt da người bệnh. Thiết bị này đặc biệt vì nó có khả năng cả phát và thu sóng siêu âm.

- Khi đầu dò hoạt động, các tinh thể piezo-điện trong nó sẽ phát ra sóng siêu âm. Những sóng này khi tiếp xúc với cơ thể sẽ tương tác với các mô, xương và chất lỏng. Phần của sóng siêu âm sẽ được hấp thụ hoặc đi xuyên qua các cấu trúc này, trong khi phần còn lại sẽ phản xạ ngược trở lại đầu dò. Đầu dò sau đó thu nhận các sóng siêu âm phản hồi này và chuyển chúng thành dữ liệu điện tử, gửi đến máy chính để xử lý. Dựa trên các dữ liệu thu được, phần mềm và thuật toán xử lý ảnh sẽ phân tích và tái tạo ra hình ảnh siêu âm hiển thị trên màn hình.

Một điểm quan trọng về sóng siêu âm là chúng chỉ có thể truyền qua vật chất và không thể truyền qua chân không - nơi mà không có hiện tượng rung động của các phân tử. Sóng siêu âm được đặc trưng bởi tần số dao động của nó. Trong y khoa, tần số của sóng siêu âm thường nằm trong khoảng từ 2 MHz đến 20 MHz, tùy thuộc vào mục đích sử dụng cụ thể. Siêu âm, theo định nghĩa, là các sóng âm có tần số cao hơn 20kHz.

- Tính chất của Siêu âm:

Suy giảm và Hấp thu:

Suy giảm: Khi sóng âm di chuyển trong một môi trường đồng nhất, nó sẽ truyền đi theo một đường thẳng. Tuy nhiên, àsóng âm này sẽ mất năng lượng dần theo khoảng cách, quá trình này được gọi là suy giảm, và mức độ suy giảm sẽ gia tăng khi khoảng cách tăng lên.

Hấp thu: Khi sóng âm tiếp xúc với các vật chất, một lượng năng lượng sẽ bị vật chất hấp thụ và chuyển thành nhiệt. Điều này khác với hiện tượng mất năng lượng trong bức xạ tia X, nơi mà có các hiệu ứng khác như hiệu ứng quang từ hoặc Compton.

Vận tốc sóng: Sóng âm sẽ truyền đi nhanh hay chậm tùy thuộc vào tính chất của môi trường nó đi qua. Ví dụ, trong cơ thể người, vận tốc của sóng âm qua mỡ là 1450 m/s, qua nước là 1480 m/s, qua mô mềm là 1540 m/s, và qua xương là 4100 m/s.

Phản xạ và Phản hồi:

Khi sóng âm đi qua môi trường không đồng đều, một phần của nó sẽ phản hồi lại, tạo nên hiện tượng gọi là âm vang hoặc echo. Phần sóng còn lại sẽ tiếp tục truyền đi theo hướng ban đầu.

Mức độ phản hồi chủ yếu phụ thuộc vào trở kháng âm của môi trường. Đại lượng này, ký hiệu là Z, thay đổi tùy theo cấu trúc vật chất.

Sóng phản hồi sẽ được đầu dò thu lại, xử lý và hiển thị trên màn hình. Sóng không được thu lại sẽ tiếp tục di chuyển cho đến khi năng lượng của nó suy giảm hết.

Khúc xạ và Nhiễu âm:

Khi sóng âm đi qua một bề mặt với góc nghiêng, nó có thể bị làm thay đổi hướng, tạo ra hiện tượng khúc xạ. Điều này có thể gây ra nhiễu, làm méo hình ảnh thực tế, gây ra hiện tượng ảnh giả. 

3. Máy siêu âm sử dụng để làm gì ?

- Máy siêu âm là một công cụ y tế hiện đại, giúp bác sỹ và chuyên viên y tế tạo ra hình ảnh chi tiết của các cơ quan và bộ phận bên trong cơ thể con người, như: ổ bụng, tim, tuyến giáp, tuyến vú, tiền liệt tuyến, và các bộ phận thuộc phụ khoa, sản khoa, tiết niệu, cơ xương khớp. Hơn nữa, siêu âm còn hỗ trợ trong việc dẫn đường cho các thủ thuật như sinh thiết, giúp chẩn đoán chính xác hơn và đưa ra quyết định điều trị phù hợp.

4. Phân loại máy siêu âm trên thị trường Việt Nam

Theo hình dạng và cấu trúc:

• Máy siêu âm xe đẩy: Lớn, đặt cố định, nhiều tính năng.
• Máy siêu âm xách tay: Nhỏ gọn, di động, tiện lợi.
• Máy siêu âm cầm tay: Kích thước mini, sử dụng nhanh và tiện lợi.

Theo công nghệ:

• Máy siêu âm trắng đen: Hình ảnh đơn sắc.
• Máy siêu âm màu: Hình ảnh màu, đánh giá dòng máu.
• Máy siêu âm Doppler: Đánh giá dòng và hướng chảy máu.
• Máy siêu âm 3D/4D: Hình ảnh 3D và 4D, thường dùng trong khám thai.

Theo phạm vi ứng dụng:

• Máy siêu âm tim mạch: Đánh giá tim và các bộ phận liên quan.
• Máy siêu âm tổng quát: Đa năng, khảo sát các cơ quan và bộ phận.
• Máy siêu âm sản/phụ khoa: Chuyên dùng cho khám phụ nữ và thai kỳ.

5. Phân loại các kỹ thuật siêu âm

Siêu âm kiểu A (Amplitude):

• Dựa trên sóng phản hồi được thể hiện qua các xung nhọn.
• Vị trí xung tương ứng với chiều sâu, cường độ tương ứng với âm vang (echo).
• Chủ yếu dùng để kiểm tra máy, ít giá trị chẩn đoán.

Siêu âm kiểu B (2D):

• Mỗi xung kiểu A được biểu diễn bởi một chấm sáng, độ sáng tùy thuộc vào cường độ âm dội.
• Hình ảnh được lưu trong bộ nhớ và hiển thị trên màn hình dưới dạng các chấm màu trắng, đen và xám.

Siêu âm kiểu Động (Dynamic):

• Biến thể của kiểu B với tốc độ quét nhanh.
• Tạo hình ảnh thời gian thực.

Siêu âm kiểu M (TM – Time Motion):

• Âm vang ghi lại theo kiểu A nhưng biểu diễn chuyển động theo thời gian.
• Cấu trúc đứng yên sẽ là đường thẳng, cấu trúc chuyển động sẽ là đường cong.
• Chủ yếu dùng cho khám tim.

Siêu âm kiểu Doppler (Động):

• Dựa vào hiệu ứng Doppler để đo tốc độ và hướng dòng máu.
• Bao gồm: Doppler liên tục, Doppler xung, Doppler màu.
• Kết hợp với siêu âm cắt lớp thời gian thực gọi là DUPLEX.
• Các biến thể khác: Siêu âm Động-màu, Power Doppler, Tissue Doppler.

Siêu âm kiểu 3D:

• Mới và phổ biến trong sản khoa.
• Loại tái tạo hình ảnh qua máy tính và loại 3D thực sự (4D).
• Sử dụng đầu dò lớn với nhiều chấn tử, cho hình ảnh không gian 3 chiều.
• Đã có máy mới dùng cho cả tim mạch, nhưng giá thành cao và kỹ thuật phức tạp.

6. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật siêu âm

• Không xâm lấn: Không cần thiết thủ thuật hay dùng dụng cụ đặc biệt để kiểm tra.
• Ứng dụng rộng rãi: Chẩn đoán các bệnh lý ở nhiều bộ phận cơ thể như gan, thận, ổ bụng, vú, tử cung.
• Hình ảnh rõ nét: Đặc biệt với siêu âm 3D và 4D, giúp phát hiện sớm các dị tật ở thai nhi.
• An toàn: Không sử dụng tia phóng xạ, không hại cho thai nhi và không đau đớn cho bệnh nhân.
• Kinh tế: Chi phí thấp hơn nhiều kỹ thuật chẩn đoán khác.
• Động và thời gian thực: Siêu âm 4D cho phép nhìn thấy hình ảnh chuyển động thời gian thực của thai nhi.

• Bị giới hạn: Không thể chẩn đoán chính xác ở một số cơ quan như ruột, tụy, động mạch chủ.
• Không truyền qua không khí: Sóng siêu âm bị cản trở bởi không khí và hơi, gây khó khăn trong việc chẩn đoán một số cơ quan.
• Chỉ hiện hình ảnh bề mặt xương: Không thể thể hiện chi tiết bên trong xương.
• Độ xuyên thấu có hạn: Khó chẩn đoán ở những vị trí sâu hoặc ở người thừa cân.
• Phụ thuộc kỹ năng bác sĩ: Để có hình ảnh chất lượng, cần bác sĩ có kinh nghiệm và trình độ chuyên môn cao.

7. Tóm tắt về đầu dò siêu âm

• Bên trong đầu dò là một hoặc nhiều tinh thể gốm áp điện (piezo-eletric).
• Khi kích thích bởi dòng điện, tinh thể co giãn và phát ra xung siêu âm.
• Khi có sóng âm dội trở về, tinh thể rung lên và tạo ra xung điện.
• Tín hiệu điện này sau cùng sẽ được xử lý thành hình ảnh siêu âm trên màn hình.

• Đầu dò quét cơ học: Sử dụng một hệ thống cơ khí hoặc tấm gương phản âm để di chuyển sóng âm.
• Đầu dò quét điện tử: Sử dụng dãy tinh thể gốm áp điện xếp theo chiều ngang để phát ra chùm sóng âm.
• Phân loại đầu dò phổ biến:
  
• Đầu dò Convex: Dùng cho khảo sát tổng quát.
• Đầu dò Linear: Dùng cho khảo sát ở phần nông.
• Đầu dò tim: Dùng cho khảo sát tim mạch.
• Đầu dò âm đạo: Dùng cho khảo sát sản phụ khoa.
• Siêu âm xâm lấn: Một số trường hợp cần sử dụng đầu dò bên trong cơ thể thông qua các con đường tự nhiên như thực quản, trực tràng, âm đạo. Ví dụ như siêu âm tim qua thực quản, siêu âm qua trực tràng và siêu âm qua âm đạo.
  

8. Cấu tạo máy siêu âm bao gồm những gì