## 5.2 Animatie

Echografie wordt niet alleen gebruikt bij zwangerschappen. Er zijn nog veel meer mogelijkheden. Zo heeft mevrouw Van der Veen last van haar darmen. Er wordt een echogram gemaakt. Kijk in de animatie hieronder wat er gebeurt met de geluidspuls. Beantwoord daarna de vragen in je schrift en laat ze weer controleren door je docent of de PAL.

Opdrachten

1. Waarom wordt er gewerkt met geluidspulsen en niet met een constante stroom geluid?
2. Heeft wat je op het filmje ziet overeenkomsten met de manier waarop een vleermuis zijn weg door een ruimte vind? Leg uit.
3. Hoe kunnen we uit de geluidspulsen de dikte van de darm meten?

Echografie werkt met geluidspulsen die worden teruggekaatst en afgebogen in de verschillende weefsels. In de vorige animatie heb je gezien dat een gedeelte van de geluidspuls wordt teruggekaatst naar de transducer en dat een ander gedeelte doorgaat in het weefsel. Terugkaatsing van geluid op snijvlak tussen twee verschillende weefsels gaat hetzelfde als bij licht. Dit betekent dat de hoek i van inval die de geluidspuls maakt met de normaal gelijk is aan de hoek van terugkaatsing t.
De snelheid van geluid is in de verschillende weefsels ook anders. Hierdoor verandert de richting van het geluid. De mate waarin het geluid van richting verandert, is afhankelijk van het verschil in geluidssnelheid tussen de twee stoffen. Net als bij licht is de wet van Snellius hier van toepassing. n = v1 / v2 }= sin i / sin r. In deze formule is n de brekingsindex, v1 de geluidssnelheid in weefsel 1 en v2 de geluidssnelheid in weefsel 2. Sin i is hoek van inval en sin r de hoek van breking.

Opdracht

Bekijk de volgende applet. Neem drie verschillende waarden voor de geluidssnelheid in weefsel 1 en reken de dikte van het weefsel uit. Doe dat ook met drie verschillende geluidssnelheden in weefsel 2. De berekeningen en antwoorden schrijf je in je schrift en laat je controleren door je docent of de PAL.

Casus

Meneer Smit heeft last van zijn benen. De artsen vermoeden dat hij last heeft van vaatvernauwing. Hierdoor komt er minder bloed bij zijn spieren en krijgt hij zogenaamde 'etalagebenen'. Mensen die daar last van hebben, kunnen geen langere tijd lopen. Zij moeten dan af en toe even stilstaan. Met echografie kun je ook de stroomsnelheid van het bloed bepalen.

Vraag

1. Stroomt het bloed bij een vaatvernauwing sneller of langzamer?
Het verschijnsel dat bij het bepalen van de stroomsnelheid wordt gebruikt, is het dopplereffect en de dopplerverschuiving.
Opdracht

2. Zoek op wat we met het dopplereffect en de dopplerverschuiving bedoelen. Schrijf de uitleg in je schrift met een tekening en de formule waarmee je de dopplerverschuiving kunt berekenen.
Als we de stroomsnelheid van het bloed willen bepalen, hebben we te maken met een dubbel dopplereffect. De bloedcel waarvan we de snelheid meten, fungeert eerst als een bewegende waarnemer; en daarna, als hij de geluidspuls terugkaatst, als een bewegende geluidsbron. Dit heeft een dubbele dopplerverschuiving tot gevolg.
De formule waarmee je de snelheid van het bloed kunt berekenen, is:

vbloed= Δf · v/(2 · cos θ · fbron).

In de formule is Δf het frequentieverschil dat de transducer meet, v is de geluidssnelheid in bloed, cos θ de cosinus van de hoek die de transducer maakt met het bloedvat en fbron de frequentie die de transducer uitzendt.

3. Beantwoord de volgende vragen in je schrift:

- Bereken de waarde van Δf als de verzonden puls een frequentie fbron heeft van 1,0 · 104 Hz en de ontvangen puls een frequentie heeft van 10.002,8 Hz.
- Leg met behulp van je antwoord op bovenstaande vraag uit waarom niet alleen de detectie, maar ook de opwekking van de geluidsgolven heel precies moet gebeuren.

Opdracht

4. In de volgende animatie kun je de snelheid van het bloed veranderen met een schuifje. Je ziet dan onderin het scherm de frequentie die de transducer uitzendt en de opgevangen frequentie. Zet het schuifje eerst helemaal links, dan ongeveer in het midden en tenslotte helemaal rechts en reken voor deze drie situaties de snelheid van het bloed uit.
Schrijf je antwoorden met berekeningen in je schrift en laat ze controleren door je docent of de PAL.