Ultraäänessä

Ultraäänessä tarkoitetaan ilmiöitä ja prosesseja, jotka liittyvät ultraääniaaltojen vaikutukseen aineissa. Ultraäänet ovat ääniaaltoja, joiden taajuus on yli ihmisen kuulon ylärajan, noin yli 20 kilohertsi. Käytännössä termi kattaa sekä lääketieteelliseen kuvantamiseen, hoitoon että teolliseen kuvantamiseen ja materiaalien käsittelyyn liittyviä sovelluksia, joissa energiaa siirretään ja vastaanotetaan akustisten heijasteiden avulla.

Periaate: Ultraääniaaltoja tuotetaan muuntamalla sähköenergia mekaanisiksi värähtelyiksi. Aallon kulku riippuu väliaineen tiheydestä ja akustisesta impedanssista. Kun aalto kohtaa rajapinnan, osa heijastuu takaisin ja osa etenee edelleen. Vastaanotettuja heijasteita analysoimalla voidaan muodostaa kuva, määrittää kohteen etäisyyksiä ja tutkia rakenteita.

Lääketieteellinen kuvantaminen: Ultraääntä käytetään pääasiassa B-ruudun kuvantamisessa sekä Doppler-tekniikassa veren virtauksen arvioimiseksi. Kuvataajuudet ovat noin 2–15 megahertsiä. Kuvamateriaali on reaaliaikaista ja ilman ionisoivaa säteilyä. Käyttökohteita ovat muun muassa raskaus ja sikiön seuranta, vatsaelinten sekä pehmytkudosten kuvantaminen sekä sydän- ja verisuonikuvaukset. Kontrastiaineita voidaan käyttää kuvan laadun parantamiseen.

Muita sovelluksia ovat teollinen ei-tuhoava testaus (NDT), materiaalien kiinnittymisen ja rakenteiden arviointi sekä puhdistus- ja prosessivalvonta. Ultraääniaaltoja hyödynnetään myös tutkimuksessa ja kehityksessä sekä joissakin terapeuttisissa tarkoituksissa, kuten lämpövaikutuksiin perustuvissa hoidoissa.

Turvallisuus ja rajoitukset: Ultraääni on yleisesti turvallista eikä ionisoivaa säteilyä. Suurempi energia voi kuitenkin aiheuttaa lämpövaikutuksia tai mekaanisia ilmiöitä, joten asianmukainen käyttö ja ammatillinen valvonta ovat tärkeitä. Lääketieteellisessä käytössä noudatetaan kansainvälisiä standardeja sekä paikallisia säädöksiä. Rajoitteisiin kuuluvat muun muassa pääsy joihinkin kudoksiin ja altistukseen liittyvät tekijät.

Tulevaisuus: Tutkimuksessa kehitetään parempaa resoluutiota, kolme- ja nelidimensionaalisia kuvia sekä elastografiaa. Lisäksi tekoälypohjainen tulkinta ja pienemmät, kannettavat laitteet laajentavat ultraäänen käyttökohteita sekä terveydenhuollossa että teollisuudessa.