Ziekenhuis-1 Echografie

Ziekenhuis-1 Echografie

Inleiding

De spelregels

Deze module gaat over Beeldvormende Technieken in een ziekenhuis. Daar zit veel natuurkundige kennis achter om het mogelijk te maken. Jullie gaan aan de hand van de verschillende technieken hier veel over leren.

In de Skilltree zie je welke opgaven je verplicht moet maken om de leerstof goed te verwerken. De andere opdrachten zijn optioneel, maar die verdiepen je kennis over het onderwerp. De verplichte opgaven laat je aftekenen bij je docent. Als je alle verplichte onderdelen hebt gedaan speel je als groepje een opdracht vrij voor een cijfer of de Eindchallenge. De Eindchallenge maak je individueel. Met de Eindchallenge kun je punten verdienen voor op de toets. Het groepje met de hoogste totale score op de 5 Eindchallenges krijgt 10 bonuspunten op de toets. Nummer 2 krijgt er 9 en zo verder tot er geen groepjes meer in de klas zijn.

De totaalscore van het groepje moet 70% zijn om door te mogen. Is de score lager dan 70% dan maak je de herkansing. Met de herkansing kun je geen extra bonuspunten verdienen voor de toets.

Je  alleen recht op je bonuspunten op de toets als je alle Eindchallenges hebt gemaakt en gehaald.

In deze module zitten praktische opdrachten die je gaat uitvoeren. Met die opdrachten bouw je kennis op. Voor 3 praktische opdrachten krijg je een cijfer. Deze opdrachten speel je vrij met het maken van de verplichte opdrachten.

 

 

 

 

 

Skilltree

In de skilltree staat precies welke opdrachten je moet maken. Je krijgt van je docent.

 

We gaan naar het ziekenhuis

In de ambulance ligt Johan. Na een ongeluk op het voetbalveld is hij op weg naar het ziekenhuis. In de ambulance is de verpleegkundige al meteen bezig om informatie over Johan te verzamelen. Niet alleen persoonlijke informatie, maar Johan wordt ook aan een aantal instrumenten gelegd om zo dingen te meten.

 

 

Opdracht 1

Maak een tabel waarin je 4 (natuurkundige) grootheden zet  die de ambulanceverpleegkundige kan meten.
Zet bij elk van de gevonden grootheden de juiste eenheden.

 

Opdracht 2

Voor de temperatuur is er in de natuurkunde een andere eenheid dan in het dagelijks leven. In het dagelijks leven gebruiken we graden Celsius, maar natuurkundigen rekenen liever met de absolute temperatuur. Zoek de eenheid van de absolute temperatuur op. Schrijf de formule op hoe je graden Celsius kunt omrekenen naar de absolute temperatuur.

Opdracht 3

Reken met de gevonden formule van opdracht 2 de volgende temperaturen om:

  • 5000 K
  • 21oC
  • - 12 oC
  • 2 K

 

 

 

Praktische opdracht 1 Thermogram

De temperatuur van lichaam kan iets zeggen over je gezondheid. Heb je een temperatuur boven de 37° C dan kan dat erop duiden dat je een infectie hebt opgelopen. Soms is op een plaats waar je een ontsteking hebt ook de temperatuur hoger. Om dat te bekijken maken ze in een ziekenhuis een thermogram. Dat is een opname met een infrarood camera. Zie het plaatje hiernaast.

In dit practicum maak je een thermogram van je gezicht. Hiervoor heb je een infraroodthermometer nodig en je laptop met Photobooth, of een zwart-wit foto van jezelf.

  1. Maak een foto met Photobooth.
  2. Laad de foto in een tekenprogramma.
  3. Zorg dat hij zwart-wit is zodat je hem in kunt kleuren.
  4. Meet op minstens 10 verschillende plaatsen van je gezicht de temperatuur.
  5. Kleur de plekken met dezelfde temperatuur in dezefde kleur, zoals je dat in het plaatje ziet.
  6. Maak een legenda met temperaturen tussen de 35 en 37 oC en zet deze naast je thermogram.

Echografie

Een echografie

Het hoofdstuk Echografie gaat over de minst gevaarlijke techniek waarmee je beelden kunt maken van het binnenste van iemand. Het is ook de techniek waar jullie allemaal, al wist je het misschien niet, mee te maken hebben gehad. We beginnen weer met een patiënt.

Marjan van Veenendaal is 12 weken zwanger van haar eerste kindje. Ze gaat een echo laten maken. Best wel spannend. Bij de verloskundige heeft ze het hartje al horen kloppen, maar nu gaat ze voor het eerst haar kindje zien. Is het een jongetje of een meisje? Hoewel zij van alle kanten is gerustgesteld vindt zij het toch wel spannend. Is het niet gevaarlijk? En dat ultrageluid, is dat niet gevaarljk voor haar kindje, kun je daar doof van worden?

Opdracht 4

Voor mensen zoals Marjan geeft het ziekenhuis aan iedereen die een Echo laat maken een voorlichtingsfolder mee als je een afspraak komt maken. De folder in een A4-tje waarin de belangrijke zaken staan die betrekking hebben op je behandeling. Jullie maken zo'n voorlichtingsfolder voor de afdeling Echografie. In de folder wordt uitgelegd dat een Echo niet schadelijk is voor de baby. De volgende punten moeten aan bod komen in de folder:
1. De frequenties die een Echo apparaat gebruikt.
2. De frequenties waar een mens gevoelig voor is.
3. Wanneer krijg je gehoorbeschadiging?
4. Is Echografie gevaarlijk voor het menselijk gehoor?

De folder laat je aftekenen door je docent

Geluidstrillingen

Geluid wordt gemaakt door een geluidsbron te laten trillen. De trilling wordt overgebracht door een tussenstof (medium) die mee gaat trillen. Als de trillingen je oor bereiken hoor jij het geluid. Hoe meer trillingen een geluidsbron per seconde (frequentie) maakt hoe hoger de toon is. Voor een hogere toon moet de geluidsbron sneller gaan trillen, dit betekent dat de tijd van 1 trilling (Trillingstijd) korter wordt. Het verband tussen de frequentie en de trillingstijd wordt weergegeven met de volgende formule:


\(f = \frac{1}{T}\)

\(\tiny{ \text{Met:}\\ f \text{ is de frequentie in Hertz (Hz)}\\ T \text{ is de trillingstijd in seconde (s)} }\)

Hoe hard een geluid is hangt af van de amplitude van de geluidsbron. De amplitude is hoe ver de geluidsbron uit zijn evenwicht wordt gebracht. Een hard geluid heeft een grote amplitude en een zacht geluid een kleine amplitude.

 

Opdracht 5

Een stemvork trilt met een trillingstijd van 0,00227 s. Bereken de frequentie.


Opdracht 6

Een stemvork heeft een frequentie van 880 Hz. Bereken de trillingstijd.

 

Opdracht 7

Bereken bij de gegeven frequenties de juiste trillingstijd. En bereken bij de gegeven trillingstijd de juiste frequenties.

Frequentie (Hz) Trillingstijd (s)
  0,20
2500  
  200 x 10-5
50 x 103  

 

Opdracht 8

Met behulp van een computer zijn twee tonen vastgelegd. In figuur 1 is het beeldscherm nagetekend.

Figuur 1
Figuur 1: Twee tonen.

 

  1. Welk signaal heeft de grootste geluidssterkte?
  2. Welk signaal heeft de hoogste toon?

 

Opdracht 9

Een snaar maakt 1000 trillingen in 8,00 s.

  1. Bereken de frequentie waarmee de snaar trilt.
  2. Bereken voor deze trilling de trillingstijd.

 

Opdracht 10

In figuur 2 is het geluidspatroon van een toon afgebeeld. Wat is de frequentie van deze toon?

Figuur 2
Figuur 2

 

Opdracht 11

Lia sluit een toongenerator aan op een oscilloscoop. Ze stelt de oscilloscoop in op 0,50 ms/div. In figuur 3 is getekend wat Lia ziet als ze de toongenerator aanzet.

Figuur 3: Het scherm van een oscilloscoop.

 

  1. Hoe groot is de trillingstijd?
  2. Bereken de frequentie van de trilling.
  3. Lia maakt de frequentie van de trilling twee keer zo groot. De amplitude verandert ze niet. Neem figuur 3 over in je schrift en teken de nieuwe trilling erbij.
  4. Lia stelt de toongenerator opnieuw in op de oorspronkelijke frequentie. Ze maakt de amplitude van de trilling daarna twee keer zo groot. Teken in de figuur in je schrift hoe de oscilloscoop deze toon weergeeft.

Praktische opdracht

Praktische opdracht 2 Geluidstrillingen

Vraag aan je docent het practicumvoorschrift en vul dat in. Laat na afloop per tweetal het practicum aftekenen op de lijst

 

A. Inleiding

Geluid bestaat uit trillingen. Deze trillingen worden door een medium doorgegeven naar bijvoorbeeld je oren of een microfoon. Hoe hoger de frequentie is hoe meer trillingen per seconde je oor bereiken.

B. Doel

Jij gaat onderzoeken wat het verband is tussen de frequentie van een geluidtrilling en de lengte van een geluidsgolf.

C. Onderzoeksvraag

Wat is het verband tussen de frequentie en de lengte van een geluidsgolf.

E. Materiaal

Op tafel

Zelf pakken (klik op het plaatje)

 

-

 

F. Methode

  1. Laat de applet lopen en klik op het tabblad "Meten"
  2. Verander de frequentie en de ampitude.
  3. Stel de amplitude in op de hoogste stand zodat je goed verschil ziet tussen de donkere en lichte strepen.
  4. Stel de frequentie in op ongeveer 200 Hz. De precieze waarde van de frequentie is niet heel belangrijk.
  5. Er staan 2 blauwe lijnen in het scherm dit zijn hulplijnen die je kunt verslepen.
  6. Pauzeer het applet en sleep de lijnen en de liniaal zoals in het figuur is aangegeven.
  7. Schrijf de waarde die je meet in de tabel.
  8. Herhaal stap 4 t/m 7 voor 500 Hz, 750 Hz en 1000 Hz

G. Resultaten

frequentie (Hz) golflengte (m)
tabel 1 frequentie en golflengte
± 200  
± 500  
± 750  
± 1000  

 

H. Conclusie

Uit de resultaten blijkt dat als de frequentie hoger wordt de golflengte: .................

 

 

Verdieping

Echografie van bewegende delen

Christian Doppler (1803-1853)
Een ambulance heeft een tweetonige sirene. Dit betekent dat de sirene geluid maakt met twee vaste frequenties. Namelijk een lage toon van 375 hertz en een hoge toon van 500 hertz. Als de een ambulance een gevaarlijk punt nadert kan de wisseling van de twee tonen versneld worden, maar de toonhoogte blijft hetzelfde.
Het is je misschien wel eens opgevallen dat de toonhoogte van een ambulance verandert als hij langsrijdt. Dit is niet echt een frequentie verandering van de geluidsbron, maar komt doordat geluid door de lucht naar je oor komt. We noemen dit het dopplereffect. Genoemd naar de man die het onderzocht heeft: Christian Doppler (1803-1853). Het dopplereffect treedt op bij bij bewegende voorwerpen. In het plaatje zie je hoe je een verschil in toonhoogte hoort bij een langsrijdende ambulance.

 

Opdracht 12

Bekijk de tekening van de ambulance in de afbeelding en beschrijf hoe het komt dat je twee verschillende toonhoogtes hoort als de ambulance aankomt rijden en als hij van je wegrijdt.

Dopplereffect bij een ambulance

 

 

 

 

 

Het dopplereffect wordt, in combinatie met terugkaatsing, ook gebruikt om snelheden te meten zoals bij de radarcontrole. Een zender zendt radargolven uit die terugkaatsen op de rijdende auto. De teruggekaatste golven worden opgevangen door een antenne. Uit het verschil tussen de twee frequenties wordt de snelheid van de auto berekend met de formule:
\(f_{w} = f_b({v{} \over v-v_b})\)
met
fb = frequentie die je uitzendt in Hz
fw = frequentie die van de auto terugkomt in Hz
v = snelheid van het geluid in het medium in m/s
vb= snelheid van de auto in m/s


Opdracht 13
Bereken met de formule de frequentie die het radarapparaat opvangt als de auto met 50 km/h rijdt. De frequentie die het apparaat uitzendt is 350 Hz. De snelheid van geluid in lucht is 330 m/s.

Een vernauwing in de bloedvaten is met behulp van een echoapparaat en het doppler-effect op te sporen. Het bloed stroomt in een vernauwing namelijk sneller dan ervoor of erna. Je kunt door het snelheidsverschil zien waar de vernauwing zit. Omdat het niet makkelijk is om je transponder precies op individuele bloedcellen te richten wordt er een hulpstof (tracer) in je bloed gebracht. In dit geval zijn het luchtbelletjes omringt door eiwitten. De eiwitten zijn nodig om de luchtbelletjes veilig te maken voor je. Een eigenschap van de luchtbellen is dat zij de geluidspulsen vrijwel helemaal terugkaatsen. De belletjes worden door je bloed meegenomen, en de snelheid hiervan zegt iets over de snelheid van je bloed op die plaats.

 

Opdracht 14

Bereken met de formule de snelheid van het bloed als de uitgezonden frequentie van het echoapparaat 10,000 MHz is en de teruggekaatste frequentie 10,0052 MHz. De snelheid van geluidsgolven in bloed is 1484,00 m/s.

Eindchallenge

Vraag de code bij je docent.

  • Het arrangement Ziekenhuis-1 Echografie is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Nathalie van der Weiden
    Laatst gewijzigd
    2017-03-02 11:22:00
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Gebruik
    Weergave
  • Wikiwijs is een dienst van