Qual è il processo di creazione di un'immagine d'onda sonora?

Creazione di un'immagine dell'onda sonora, nota anche come ecografia o imaging acustico , coinvolge diversi passaggi, a seconda della tecnica specifica utilizzata. Non esiste un singolo processo, come esistono metodi diversi, ognuno con le sue sfumature. Tuttavia, alcuni elementi comuni sono:

1. Generazione delle onde sonore:

* Transduttore: Un trasduttore (spesso un cristallo piezoelettrico) genera onde sonore ad alta frequenza (ultrasuoni) negli impulsi. La frequenza determina la risoluzione - frequenza più alta =migliore risoluzione, ma penetrazione più superficiale. Frequenza inferiore =risoluzione più scarsa, ma una penetrazione più profonda.

* TRASMISSIONE: Queste onde sonore vengono trasmesse nel mezzo (ad esempio, il corpo umano, un pezzo di metallo, ecc.).

2. Propagazione e interazione delle onde:

* Riflessione e rifrazione: Mentre le onde sonore viaggiano attraverso il mezzo, incontrano interfacce tra diversi tessuti o materiali con impedenza acustica variabile (il prodotto della densità e della velocità del suono). A queste interfacce, parte dell'energia sonora viene riflessa verso il trasduttore, mentre alcune vengono rifratte (piegate) o trasmesse ulteriormente.

* Scattering: Le onde sonore possono anche essere sparse da piccole strutture all'interno del mezzo.

3. Ricezione ed elaborazione del segnale:

* Ricezione: Le onde sonore riflesse sono ricevute dallo stesso trasduttore (nella maggior parte dei casi).

* Misurazione del tempo di volo: Il trasduttore misura il tempo impiegato alle onde sonore per viaggiare verso l'interfaccia e la schiena. Questa volta è direttamente proporzionale alla distanza dall'interfaccia.

* Misurazione dell'ampiezza: La forza (ampiezza) del segnale riflesso fornisce informazioni sulle proprietà dell'interfaccia:riflessi più forti indicano generalmente una maggiore differenza nell'impedenza acustica.

* Elaborazione del segnale: I segnali ricevuti sono amplificati, filtrati (per ridurre il rumore) e elaborati per rimuovere gli artefatti e migliorare la qualità dell'immagine. Ciò potrebbe comportare tecniche come il beamforming (combinando segnali da più elementi nell'array del trasduttore) e focalizzazione dinamica (regolare il focus del raggio sonoro).

4. Formazione dell'immagine:

* Conversione dei dati: I dati elaborati del tempo di volo e dell'ampiezza vengono convertiti in un'immagine. Esistono diverse tecniche, ma in generale la luminosità o il colore di un pixel nell'immagine corrisponde alla resistenza del segnale riflesso in una posizione particolare. Ciò costituisce una rappresentazione visiva della struttura interna del mezzo.

* Display immagine: L'immagine risultante viene visualizzata su un monitor.

Tecniche specifiche:

I passaggi precedenti sono generali. Esistono diverse tecniche di imaging acustico, ognuna con variazioni:

* UltraSound (imaging medico): Utilizza onde sonore relativamente ad alta frequenza per la diagnosi medica. Diverse modalità (modalità B, modalità M, Doppler) offrono diversi tipi di immagini.

* sonar (acustica sottomarina): Utilizzato per la navigazione, mappando il fondo del mare e rilevare oggetti sottomarini. Spesso utilizza frequenze più basse per il rilevamento a lungo raggio.

* Microscopia acustica: Utilizza onde sonore estremamente ad alta frequenza per creare immagini altamente dettagliate di strutture microscopiche.

* Imaging fotoacustico: Utilizza impulsi laser per generare onde ad ultrasuoni, consentendo l'imaging ad alta risoluzione del tessuto biologico.

In sintesi, la creazione di un'immagine d'onda sonora è un processo di invio di onde sonore, rilevare le onde riflesse, misurare il loro tempo di volo e ampiezza, elaborare i segnali e quindi convertire tali dati in una rappresentazione visiva della struttura interna dell'oggetto o del mezzo imaging. I dettagli specifici del processo variano a seconda dell'applicazione e della tecnologia utilizzati.