Modelová studie účinků ultrazvuku na vývoj plodu

Abstract

Výrazný rozvoj ultrazvukové techniky je úzce svázán se zvyšováním výstupního výkonu ultrazvukových sond. Účinky ultrazvukového vlnění mohou za určitých podmínek nepříznivě ovlivnit vývoj plodu. Současné studie, které se zabývají modelováním účinků na biologickou tkáň jsou založeny na simulaci pole elementárních měničů. Hodnocené tepelné účinky jsou obvykle určovány jednorozměrně v ose měniče. Vytvořením flexibilního modelu diagnostických systémů je možné simulovat vyzařování různých typů sond a modelovat oteplení tkání v závislosti na typu apertury a buzení. Podle náhradních elektromechanických modelů byla určena impulsní odezva piezoelektrických měničů. Ta je využita pro simulaci třírozměrného rozložení akustického tlaku a intenzity ultrazvuku. Jsou modelovány možnosti fázování a dynamické fokusace svazku na základě optimalizace řady měničů. Pro určení tepelných účinků je simulován vrstvený 3D model mateřské tkáně a plodu. Uvažovány jsou hraniční případy ozvučení v lékařské prenatální ultrasonografii a výsledky byly srovnány s měřením akustických polí několika diagnostických sond. Měření oteplení bylo provedeno ve tkáňovém fantomu. Výsledky práce poukazují na možná ohrožení plodu během vyšetření současnými diagnostickými sondami a na jejich základě jsou odvozena praktická doporučení.The progress in ultrasound techniques goes hand in hand with increasing of diagnostic machine acoustic outputs. Ultrasound biological effects can adversely influence the development of human fetus. Recent studies of thermal effect on biological tissues are usually based on simulation of simple ultrasound transducers. The aim of this work is to build a flexible model of diagnostic system to simulate temperature increase during fetal development. Different types of ultrasound probes were used for generation of acoustic field with simulated piezoelectric element properties. Optimized linear and phased arrays were modeled with dynamic beam steering and focus. Computer simulations were concentrated on extreme conditions in obstetric ultrasonography and 3D tissue model was compared with real ultrasound probes measurements. To detect temperature increase, the bone tissue phantom was used. Results point out potential risks for fetus with diagnostic ultrasound probes. Based on the results of this work, practical recommendations increasing safety of obstetric examinations were drawn.