سونوگرافی، ارتعاشات فرکانسهایی در محدوده بالاتر از رنج سمعی انسان یعنی بیشتر از 20 کیلوهرتز است. عبارت موج سونیک برای امواج فراصوتی با دامنه های بسیار زیاد اعمال می شود. امواج هایپرسونیک امواج صوتی در فرکانس های بیشتر از 1013 هرتز است. در چنین فرکانس های بالایی، انتشار موج به میزان زیادی مشکل میشود؛ درواقع، در فرکانس های بیش از 1،25 × 1013 هرتز، حرکت امواج طولی حتی در جسم مایع یا جامد غیرممکن است، زیرا مولکولهای ماده ای که امواج در آن حرکت می کنند، نمی توانند ارتعاش را با سرعت موردنظر انتقال دهند.

کاربرد های پزشکی

اگرچه سونوگرافی با سایر روشهای تصویربرداری پزشکی مانند روشهای اشعه ایکس و MRI رقابت سختی دارد، اما به دلیل وجود ویژگی های مطلوب خاصی مانند مطالعه حرکت داپلر - که سایر تکنیک ها نمی توانند ارائه دهند محبوبیت بسیاری دارد. علاوه بر این، در میان تکنیک های جدید مدرن برای تصویربرداری از اندام های داخلی، دستگاه های اولتراسونیک همچنان از همه ارزان تر هستند. سونوگرافی همچنین برای درمان دردهای مفصلی و برای درمان انواع خاصی از تومورها و ایجاد حرارت موضعی مطلوب بکار میرود. یکی از کاربردهای بسیار موثر اولتراسوند که ناشی از ماهیت آن به عنوان یک ارتعاش دهنده مکانیکی است شکستن سنگهای کلیوی و مثانه است.

کاربردهای تشخیصی

اغلب روشهای تصویربرداری تشخیصی پزشکی با اشعه ایکس انجام می شود. به علت انرژی بالای فوتون های اشعه ایکس، این نوع تابش یونیزه کنندگی بالایی دارد، که این بدین معنی است که اشعه ایکس به راحتی قادر به از بین بردن پیوندهای مولکولی در بافت هایی است که از درون آنها عبور می کند. این تخریب می تواند منجر به تغییر در عملکرد بافت شده و یا در موارد نادری باعث نابودی آن شود. یکی از مزایای مهم اولتراسوند این است که به دلیل ماهیت مکانیکی ارتعاش مکانیکی آن انرژی غیر یونیزانی تولید میکند. بنابراین استفاده از آن در بسیاری از شرایط حساس که اشعه ایکس ممکن است آسیب رسان باشد توصیه میشود. همچنین، به دلیل توانایی نفوذپذیری بالا دارای محدودیت رزولوشن است و همچنین تفاوت اندک بین بافتهای نرم، وضوح تصویربرداری اشعه ایکس را محدود میکند. سونوگرافی، از سوی دیگر، کنتراست خوبی بین انواع مختلف بافت نرم ایجاد می کند.

اصول بکار رفته در اسکن اولتراسونیک تشخیصی، مشابه کاربرد آن در ناوبری صوتی میباشد. پالس های سونوگرافی فرکانس بالا که معمولا بالاتر از یک مگا هرتز هستند، توسط یک مبدل پیزوالکتریک ایجاد شده و به سمت بدن هدایت می شوند. با حرکت اولتراسوند از درون اندام های داخلی، تغییراتی در امپدانس آكوستیک ایجاد می شود كه انعکاس به وجود می آورد. مقدار و تاخیر زمانی بازتاب های مختلف می تواند برای به دست آوردن اطلاعات در مورد ارگان های داخلی تجزیه و تحلیل شود. در حالت B-scan، یک آرایه خطی از مبدل ها برای اسکن یک مقطع از بدن استفاده می شود و داده های حاصل بر روی صفحه مانیتور به شکل یک نمودار دو بعدی نمایش داده می شود. تکنیک A-scan از یک تک مبدل برای اسکن در امتداد یک خط از بدن استفاده می کند و اکوها به عنوان تابعی از زمان رسم می شوند. این روش برای اندازه گیری فاصله یا اندازه اندام های داخلی استفاده می شود. حالت M-scan برای ثبت حرکات اندام های داخلی، مانند مطالعه اختلال عملکرد قلب استفاده می شود. وضوح بیشتر در تصویربرداری اولتراسونیک با استفاده از فرکانس های بالاتر یعنی طول موج های کوتاه تر به دست می آید. محدودیت این حالت این است که فرکانس های بالاتر تمایل به جذب بیشتر دارند.

درمان و جراحی

از آنجا که سونوگرافی نوعی ارتعاش مکانیکی است و می تواند در فرکانس های بالا به خوبی متمرکز شود، می توان از آن برای ایجاد حرارت داخلی بافت موضعی بدون اثرات مضر روی بافتهای مجاور استفاده کرد. این تکنیک را می توان برای از بین بردن درد در مفاصل، به ویژه در پشت و شانه استفاده کرد. همچنین در حال حاضر در درمان نوع خاصی از سرطان با استفاده از حرارت محلی، تحقیقات انجام شده است، زیرا تمرکز امواج التراسونیک پرقدرت می تواند ناحیه ی تومور را به دمای بالا برساند، در حالی که اثرات قابل توجهی بر بافت اطراف نداشته باشد. جراحی بدون اثر (Trackless) یا بعبارت دیگر جراحی که نیازی به برش یا شکاف از پوست به ناحیه آسیب دیده ندارد، برای کابردهای مختلفی توسعه یافته است. پرتو سونوگرافی متمرکز شده برای درمان بیماری پارکینسون با ایجاد نواحی مغزی در مناطقی که دسترسی با عمل جراحی سنتی امکانپذیر نیست بکار میرود. یکی دیگر از کاربردهای رایج درمانی این روش، شکستن سنگ کلیه با امواج شوک شکل گرفته توسط انفجارهای سونوگرافی متمرکز است.