Praktické cvičení s Ultrazvukem a infra kamerou

Organizační informace:

Cvičení se bude konat ve stejné laboratoři jako již proběhlé cvičení ultrazvuk s lékařem. Časový harmonogram bude stejný jako při normálních cvičeních.

V tomto cvičení se pokusíte prakticky si vyzkoušet možnosti zobrazování pomocí ultrazvuku a IR kamery. Sami si vyzkoušíte jak jsou některé předměty zobrazovány pomocí ultrazvuku. Jaká je rozlišovací schopnost ultrazvuku (GE Logiq5) a co lze tímto přístrojem pozorovat. Vyzkoušíte si ukládání a následovně vyhodnocení obrazu. Pomocí IR kamery si vyzkoušíte možnost jejího využití při měření tepelného záření a rozdíly mezi teplotami lidského organizmu:

• možnosti jednotlivých sond v praxi
• jak správně používat jednotlivé přístroje, jejich omezení co lze ještě sondou pozorovat
• nastavení přístroje, možnosti obsluhy přístroje, ukládání, freezovaní, měření
• použití přístroje v praxi, jak lze ultrazvuk použít na zobrazení předmětů.
• je možné pomocí ultrazvuku sledovat jiné předměty a jaké je zobrazovací schopnost jednotlivých sond
• co vše je možné sledovat IR kamerou a k čemu lze infra-kameru použít.
• jak vypadají jednotlivý části lidského těla pohledem vyzařovaného tepla

Po předchozích cvičeních budete mít možnost použít ultrazvuk pro netradiční zobrazování předmětů. Budete mít možnost použít lékařský ultrazvuk pro zobrazení neživých předmětů a budete si moci vyzkoušet použití jednotlivých sond pro zobrazení jednoho a toho samého předmětu. Toto vám dá nadhled nad důležitostí použití správných sond a představu o správném využití frekvence používané při zobrazování. Dále si budete moci prohlédnout pohyb tekutiny a jednotlivé částice. V další části cvičení se seznámíte s IR kamerou. Co je schopen tento přístroj měřit a v jakých lékařských aplikacích se používá. Vyzkoušíte si měření vyzařovaného tepelného spektra jednotlivých částí lidského těla. Co jste schopni kamerou změřit a zhodnotit.

Teorie k použití ultrazvuku vlastnosti ultrazvukové vlny:

• rychlost šíření v měkkých tkáních c=1540m/s
• vlnová délka <latex>\lambda = \frac{c}{f}</latex>

Př.1: Jaká bude vlnová délka ultrazvukové vlny u použitých sond a záleží na použité frekvenci? Jaká bude předpokládaná hloubka průniku signálu. A pokud správně vyberete sondu proč bude mít lepší rozlišení?

Na základě poznatků, předchozích cvičení a teorie vypočítejte, kterou sondu budete potřebovat (výpočet a zdůvodnění uveďte do zprávy). Předmět, který se budete snažit zobrazit se bude nacházet v blízkosti stěny nádoby. Následný výběr sondy provedete na ovládací konzoli pomocí tlačítka Probe (6). Kurzorem si pak vyberete sondu a potvrdíte set a exit – sonda se stane aktivní.

Pomocí vybrané sondy proveďte zobrazení předmětu a jednotlivé obrazy uložte na USB (které si sebou přineste na cvičení). Uložení obrázku provedete po zastavení snímání – tlačítko freeze (4) a uložíte pomocí Quick save USB (4) a potvrzení volby set (2). Změřte velikost zobrazeného předmětu pomocí tlačítka – measure (1), set (2) a kurzoru. Vyzkoušejte možnosti použití druhé sondy obraz opět uložte a zdůvodněte, proč jsou obrazy rozdílné. Přeměřte rozměry zobrazovaných předmětu, zkuste si pomocí stupnice upravit intenzitu šedi v jednotlivých vrstvách obrazu. Nebojte se experimentovat.

Do zprávy uveďte:

1. Z jakého důvodu jste vybrali určenou sondu a proč je potřebné na určité objekty volit určité sondy. Uveďte početní zdůvodnění. Odpovězte Př.1 [1b]
2. Obrázky nasnímané (experiment 1 – neprůhledná nádoba) vámi poprvé vybranou sondou uložte (tlačítka 4 a 3) a do zprávy popište - prvně vybraná sonda. Následně změňte sondu a proveďte nové zobrazení. Oba obrazy uveďte s popisem do zprávy. Při zobrazování změřte velikost předmětu a uveďte. [1b]
3. Pomocí ultrazvuku nasnímejte obraz tužky (experiment 2) v nádobě s vodou obraz uložte a popište, proč vidíte pouze rozhraní a nic za ním. Pokuste se najít pomocí UZ rozhraní mezi zelenou a šedivou částí propisky jak v horní tak v dolní části. Obrazy opět s popisem a měřením uveďte do zprávy. [1b]
4. Popište práci s IR kamerou, jaké jsou možnosti snímání IR kamerou. [0,5b]
5. Proveďte snímání lidského obličeje a postavy a zaznamenejte hodnoty: nosu, ucha a tváře. Proč jsou hodnoty rozdílné? [0,5b]
6. Pokuste se schladit např. ruku pod tekoucí vodou a následně nasnímat. Pokuste se udělat termo otisk na skle. A popište co se stane po tom co ruka už není v kontaktu se sklem a proč? [0,5b]
7. Bonusová otázka: Co se nachází v prvním zobrazovaném vzorku. [1,5b]

Zprávu zpracujete v textovém formátu na délku min. jedné max. dvou stránek. Všechny body se pokuste rozepsat a zdůvodnit. Potřebné informace byste měli mít už z přednášek nebo předešlých cvičení vysvětleno lékařem, klinickým pracovníkem a cvičícím při cvičení nebo si je nastudujte z dostupných materiálů. Popřípadě vám bude doplněno při cvičení. Pracujte i s přiloženými zdroji.

Možné zdroje informací pro vypracování úloh:

08_Ultrazvuk.pdf Ultrazvuk ultrasound.pdf logiq-p5 uvod_do_ultrasonografie1.pdf