Bài 2. Siêu âm và cộng hưởng từ - Chuyên đề học tập Lí 12 Cánh diều
Kĩ thuật siêu âm để thu được hình ảnh về các bộ phận cơ thể là một trong những kĩ thuật được dùng rộng rãi trong y học. Nó là mộ phương tiện chẩn đoán nhanh chóng, an toàn, không gây đau, không gây hại cho người và có chi phí thấp trong các chẩn đoán bằng hình ảnh. Do đó, siêu âm gần như là phương tiện chẩn đoán được bác sĩ nghĩ đến đầu tiên. Siêu âm giúp tạo ra hình ảnh thể hiện cấu trúc bên trong cơ thể như thế nào?
Câu hỏi tr 37 CHMĐ
Kĩ thuật siêu âm để thu được hình ảnh về các bộ phận cơ thể là một trong những kĩ thuật được dùng rộng rãi trong y học. Nó là mộ phương tiện chẩn đoán nhanh chóng, an toàn, không gây đau, không gây hại cho người và có chi phí thấp trong các chẩn đoán bằng hình ảnh. Do đó, siêu âm gần như là phương tiện chẩn đoán được bác sĩ nghĩ đến đầu tiên.
Siêu âm giúp tạo ra hình ảnh thể hiện cấu trúc bên trong cơ thể như thế nào?
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
Siêu âm giúp tạo ra hình ảnh thể hiện cấu trúc bên trong cơ thể như chi tiết về các cơ quan nội tạng, hình ảnh phát triển thai nhi, ứng dụng trong những lĩnh vực như ý tế ở khoa sản, nhi, tim mạch, tiêu hoá, tiết niệu,…
Câu hỏi tr 37 CH
Hãy trình bày một ví dụ tạo ra âm thanh.
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
Ví dụ: dùng tay vỗ vào mặt bàn.
Khi ta vỗ tay vào mặt bàn, lực tác động của tay làm cho mặt bàn rung động. Sự rung động mà khi ta vỗ tay vào mặt bàn truyền qua không khí, từ đó tạo ra sóng âm, rồi lan truyền đến tai người tạo cảm giác âm thanh.
Câu hỏi tr 39 CH
Ở Hình 2.5, tốc độ truyền của sóng siêu âm trong môi trường 1 và môi trường 2 bằng nhau hay khác nhau?
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
Ở Hình 2.5, tốc độ truyền của sóng siêu âm trong môi trường 1 và môi trường 2 khác nhau. Bởi vì đây là hai môi trường khác nhau chứ không phải chung một môi trường.
Câu hỏi tr 39 LT
Tốc độ truyền sóng siêu âm trong thạch anh là 5700 m/s.
a) Tính bước sóng của sóng siêu âm có tần số 2,1 MHz trong thạch anh.
b) Nếu thạch anh được sử dụng trong đầu dò siêu âm thì độ dày của nó phải bằng một nửa bước sóng. Tính độ dày của thạch anh.
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
a) Bước sóng của sóng siêu âm có tần số 2,1 MHz trong thạch anh là: \(\lambda = \frac{v}{f} = \frac{{5700}}{{{{2,1.10}^6}}} = {2,7.10^{ - 3}}m\)
b) Độ dày của thạch anh là: \(d = \frac{\lambda }{2} = {1,35.10^{ - 3}}m\)
Câu hỏi tr 39 CH 1
Vì sao khi trở lại đầu dò, sóng siêu âm lại làm cho đầu dò tạo ra được tín hiệu điện?
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
Khi trở lại đầu dò, sóng siêu âm lại làm cho đầu dò tạo ra được tín hiệu điện vì: trong đầu dò có những tinh thể áp điện dùng để tạo và thu sóng siêu âm trong dài tần số megahertz. Khi máy siêu âm hoạt động thì đầu dò phát các xung sóng siêu âm truyền vào cơ thể. Trên đường đi vào cơ thể, sóng siêu âm sẽ phản xạ một phần tại ranh giới giữa các loại mô khác nhau và trở lại đầu dò. Khi những sóng phản xạ này trở lại đầu dò, chúng sẽ làm cho đầu dò tạo ra các tín hiệu điện truyền vào máy tính.
Câu hỏi tr 39 CH 2
Vì sao điện áp lại giảm dần ở các xung trong hình 2.7?
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
Các điện áp lại giảm dần ở các xung trong Hình 2.7 là vì các xung được phản xạ ở các ranh giới khác nhau, sự phản xạ này phụ thuộc vào môi trường thứ hai. Như xung 1 thì từ cơ sang xương, xương cứng hơn rất nhiều nên nó sẽ phản xạ nhiều hơn. Tương tự với xung 2, từ xương sang cơ thì cơ mềm hơn nên sẽ phản xạ ít hơn. Xung 3 thì từ cơ sang không khí nên phản xạ ít nhất.
Câu hỏi tr 41 LT
Ở Hình 2.7, khoảng thời gian giữa xung 1 và xung 2 là 12 µs. Lấy tốc độ sóng siêu âm trong xương là 4,0.10 3 m/s. Xác định độ dày của xương
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
Độ dày của xương là: \(d = \frac{{v.\Delta t}}{2} = \frac{{{{4.10}^3}{{.12.10}^{ - 6}}}}{2} = 0,024m\)
Câu hỏi tr 41 CH
Nêu sự giống nhau và khác nhau cơ bản giữa siêu âm kiểu A và siêu âm kiểu B.
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
Giống nhau: Sử dụng đầu dò dể phát và thu sóng âm, sử dụng máy tính để xử lí dữ liệu và tạo ra hình ảnh.
Khác nhau:
- Siêu âm A: hình ảnh siêu âm A là các xung nhọn.
- Siêu âm B: hình ảnh siêu âm B là tập hợp các chấm trên màn hình.
Câu hỏi tr 42 Tìm hiểu thêm
Tìm hiểu và mô tả sơ lược cách dùng siêu âm để lấy cao răng.
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
- Bác sĩ nha khoa sẽ sử dụng đầu dò siêu âm để tác động lên bề mặt răng, giúp phá vỡ mảng bám cao răng.
- Sử dụng nước và dung dịch vệ sinh răng để làm sạch miệng.
- Bác sĩ có thể dùng các dụng cụ khác để lấy cao răng ở những vị trí khó lấy.
- Sau khi hoàn tất, hãy xúc miệng để làm sạch.
Câu hỏi tr 42 LT
Tìm tài liệu như tranh ảnh, báo cáo,… và dựa vào các tài liệu đó thảo luận với bạn để đánh giá vai trò của siêu âm trong khoa học và đời sống.
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
Đánh giá vai trò của siêu âm trong khoa học và đời sống là rất quan trọng:
- Người ta dùng máy siêu âm để phát hiện các tàu ngầm, vật trôi dạt, các đàn cá, thăm dò và lập bản đồ sâu của đáy biển.
- Dùng siêu âm trong y học như làm phá vỡ các viên sỏi trong thận, các cục máu đông mà không phải phẫu thuật,…
- Trong sản xuất và đời sống thì siêu âm có thể được dùng để phát hiện các khuyết tật trong một vật đúc, phát hiện các tổ mối trong đê,…
- Siêu âm còn giúp gia công những vật được làm bằng vật liệu cứng, giòn với hình dạng phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao….
Câu hỏi tr 45 CH
Vì sao trong phòng máy MRI không được để các vật bằng sắt, thép có thể di chuyển dễ dàng?
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
Trong phòng máy MRI không được để các vật bằng sắt, thép có thể di chuyển dễ dàng vì máy MRI tạo ra một từ trường rất mạnh, mà lực mạnh như này nó có thể hút các vật bằng sắt, thép…. Chính vì vậy có thể gây nguy hiểm nghiêm trọng khi vật kim loại bị hút vào. Vật có thể bị bắn ra với tốc độ cao, gây tổn thương cho bệnh nhân, nhân viên y tế. Gây hỏng máy móc, gây nhiễu hình ảnh làm giảm chất lượng chẩn đoán.
Câu hỏi tr 46 CH
Vì sao phòng máy MRI phải được che chắn tránh ảnh hưởng của sóng vô tuyến bên ngoài?
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
Phóng máy MRI phải được che chắn tránh ảnh hưởng của sóng vô tuyến bên ngoài vì: Sóng vô tuyến bên ngoài có thể xâm nhập vào phòng máy MRI và gây nhiễu tín hiệu thu được từ cơ thể bệnh nhân, dẫn đến hình ảnh kém chất lượng, không sắc nét, gây ảnh hưởng đến chẩn đoán bác sĩ.
Câu hỏi tr 46 VD
Tìm thông tin, thảo luận với bạn và so sánh những kĩ thuật chẩn đoán hình ảnh đã học theo các nội dung sau:
- Cơ sở vật lí.
- Tính an toàn với người bệnh mỗi lần thực hiện.
Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về siêu âm và chụp cộng hưởng từ
Lời giải chi tiết:
|
Kĩ thuật chẩn đoán hình ảnh |
Cơ sở vật lí |
Tính an toàn |
|
X- quang |
Tia X |
Khá là an toàn, nhưng tiếp xúc nhiều,thường xuyên gây nguy hiểm |
|
Siêu âm |
Sóng âm |
An toàn cho tất cả mọi người, đặc biệt là phụ nữ mang thai và trẻ em |
|
Chụp CT |
Tia X |
Độ an toàn kém hơn X-quang |
|
Chụp cộng hưởng từ (MRI) |
Dựa trên hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân |
An toàn, không có tác dụng phụ |