Sóng siêu âm là gì? Các công bố khoa học về Sóng siêu âm

Sóng siêu âm là một dạng sóng cơ học có tần số cao hơn ngưỡng nghe thường của con người, thông thường từ 20 kHz đến một vài GHz. Sóng siêu âm được tạo ra bằng cách sử dụng một tác nhân gốc sóng để tạo ra các vòng sóng áp suất đối xứng qua một môi trường. Sóng siêu âm có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như y học, sản xuất, điều tra và khoa học môi trường. Trong y học, sóng siêu âm được sử dụng để chẩn đoán, điều trị và nghiên cứu các vấn đề liên quan đến cơ thể con người và các chất lỏng, mô và cơ quan bên trong.
Sóng siêu âm là dạng sóng cơ học, tức là chúng là sự truyền tải năng lượng qua môi trường bằng cách gây dao động của các hạt chất (phân tử, nguyên tử). Sóng siêu âm được tạo ra bằng cách áp dụng một tín hiệu điện thay đổi lên một tác nhân sóng, thường là một tranducer (biến đổi chất liệu) được tạo từ vật liệu piexo điện. Khi điện áp được áp dụng, tác nhân sóng này sẽ khúc xạ và tạo tiếng ồn tầm thấp, tạo ra các pulsed (xung sóng ngắn).

Khi các xung sóng này được phát ra vào một môi trường chứa các cấu trúc và vật chất khác nhau, chúng sẽ phản xạ hoặc được hấp thụ bởi các đối tượng trong môi trường đó. Điều này tạo ra các tín hiệu phản xạ (echo) được thu thập bởi cùng một transducer hoặc một transducer khác. Từ các tín hiệu thu thập được, hình ảnh hoặc thông tin về tính chất của các vật thể được hiển thị trên một màn hình.

Ứng dụng chính của sóng siêu âm trong y học là siêu âm chẩn đoán. Nó được sử dụng để xem, đánh giá và chẩn đoán các cấu trúc nội tạng, mạch máu, mô mềm và các khối u trong cơ thể. Sóng siêu âm cũng được sử dụng trong quá trình điều trị, chẳng hạn như thông qua việc tạo ra nhiệt để tiêu diệt các tế bào ác tính. Ngoài ra, sóng siêu âm còn được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như phá vỡ các đá thận, sử dụng làm dao cắt trong phẫu thuật và kiểm tra chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp.
Trong y học, sóng siêu âm chẩn đoán sử dụng các transducer để tạo và nhận sóng siêu âm. Transducer được đặt trực tiếp lên da hoặc được đặt vào trong cơ thể thông qua các cavitie hoặc các ống dẫn. Khi sóng siêu âm đi qua các mô và cơ quan khác nhau, nó sẽ phản xạ hoặc truyền qua các cấu trúc khác nhau tùy thuộc vào cường độ và đặc điểm của chúng. Transducer thu nhận các tín hiệu phản xạ và chuyển đổi chúng thành hình ảnh trên màn hình.

Sóng siêu âm cũng có thể được sử dụng để đo đạc vận tốc của chất lỏng, như trong siêu âm Doppler. Sóng siêu âm Doppler sẽ phản xạ lại từ chất lỏng chứa chất điểm chuyển động, như máu trong mạch máu. Bằng cách đo sự thay đổi tần số sóng phản xạ, bác sĩ có thể đánh giá tốc độ và hướng chảy của máu trong các mạch máu và xác định các vấn đề liên quan đến dòng chảy máu.

Ngoài việc chẩn đoán và điều trị, sóng siêu âm còn được sử dụng trong nhiều nghiên cứu và ứng dụng khác nhau. Ví dụ, trong sản xuất công nghiệp, sóng siêu âm được sử dụng để rửa và vệ sinh, hàn nhiệt và hủy hoại vi khuẩn. Nó cũng được sử dụng trong robotica và hình học không gian để thiết lập liên lạc và định vị. Các nghiên cứu về môi trường với sóng siêu âm giúp xác định các biến đổi trong nước và đo lượng khí thiên nhiên.