Eduqaleeromgeving
5 havoLeeromgeving Natuurkunde · 5 havo H10 Medische beeldvorming
0%
Leeromgeving›Natuurkunde›5 havo›H10 Medische beeldvorming›10.4a
Hoofdstuk 10 · Les 6 van 6

Echografie en MRI

Bij een zwangerschapsecho zie je de baby bewegen. Daar komt geen ioniserende straling aan te pas, alleen geluid dat je niet kunt horen.

25 min

Na deze les kun je

  • uitleggen hoe echografie werkt
  • de diepte van een grensvlak berekenen uit de echotijd
  • beschrijven hoe MRI werkt

Dit weet je al

Geluid en v = f · λ (hoofdstuk 9).

Echografie

  • Een transducer zendt korte pulsen ultrasoon geluid uit (enkele MHz, veel hoger dan je kunt horen) en vangt de echo's op.
  • Op elk grensvlak tussen twee weefsels kaatst een deel terug (reflectie); de rest gaat verder (transmissie), met een andere snelheid.
  • Uit de tijd tussen puls en echo volgt de diepte van het grensvlak.
  • Gel tussen huid en transducer voorkomt een laagje lucht, waarop bijna al het geluid zou terugkaatsen.
  • Ultrageluid is niet ioniserend: geen stralingsbelasting.
Links twee weefsellagen met de puls (oranje) en de echo's (blauw). Rechts het signaal: de puls op t = 0 en de echo's van de twee grensvlakken.
Links twee weefsellagen met de puls (oranje) en de echo's (blauw). Rechts het signaal: de puls op t = 0 en de echo's van de twee grensvlakken.

Het geluid gaat heen en terug. Voor een grensvlak op diepte dd geldt dus:

2d=v⋅t2d = v \cdot t
✎Voorbeeld 1: echo van twee lagen

Ultrageluid van 2,5 MHz gaat door een eerste laag van 4,0 cm met v = 1,56 km/s. In de tweede laag is v = 1,62 km/s; de tweede echo komt na 0,20 ms.

a. Bereken de golflengte in laag 1.

λ=vf=1,56⋅1032,5⋅106=6,2⋅10−4 m\begin{aligned} \lambda &= \frac{v}{f} \\ &= \frac{1{,}56 \cdot 10^3}{2{,}5 \cdot 10^6} \\ &= 6{,}2 \cdot 10^{-4}\ \text{m} \end{aligned}

b. Bereken na hoeveel tijd de eerste echo komt.

t1=2×0,0401,56⋅103=5,1⋅10−5 s=0,051 ms\begin{aligned} t_1 &= \frac{2 \times 0{,}040}{1{,}56 \cdot 10^3} \\ &= 5{,}1 \cdot 10^{-5}\ \text{s} \\ &= 0{,}051\ \text{ms} \end{aligned}

c. Bereken de dikte van laag 2.

t2=0,20−0,051=0,149 ms\begin{aligned} t_2 &= 0{,}20 - 0{,}051 \\ &= 0{,}149\ \text{ms} \end{aligned}
2d=v⋅t2=1,62⋅103×0,149⋅10−3=0,24 md=0,12 m\begin{aligned} 2d &= v \cdot t_2 \\ &= 1{,}62 \cdot 10^3 \times 0{,}149 \cdot 10^{-3} \\ &= 0{,}24\ \text{m} \\ d &= 0{,}12\ \text{m} \end{aligned}

MRI

  • MRI: Magnetic Resonance Imaging. De patiënt ligt in een sterk magnetisch veld.
  • De waterstofatomen (in water en vet) richten zich naar het veld.
  • Een radiopuls geeft ze energie, waardoor ze kantelen. Bij het terugdraaien zenden ze zelf een radiosignaal uit.
  • Elk weefsel heeft een andere concentratie waterstof; zo maakt de computer een gedetailleerd beeld, ook in 3D.
  • Alleen magnetisch veld en radiogolven: geen ioniserende straling.
!Heen en terug

De echotijd hoort bij de afstand heen en terug. Vergeet niet door 2 te delen.

Even controleren

Snap je het?

Een echo komt na 0,13 ms terug. De geluidssnelheid is 1,54 km/s. Hoe diep ligt het grensvlak?

Welk voordeel hebben echografie en MRI boven een CT-scan?

↗Hoe hangt dit samen?

Een overzicht van alle technieken staat in Binas 29. In hoofdstuk 11 gebruik je straling om naar sterren te kijken.

Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.