UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

INSTITUTO DE FÍSICA

Declaração

Disciplina: Ultrassom - Princípios e Aplicações Biomédicas
Código: IFI0263
Carga Horária Total: 64h
Núcleo: Específico Optativo
Unidade: IF

Ementa

Ondas mecânicas; Produção e recepção de ondas ultrassônicas; Propriedades acústicas dos tecidos biológicos; Transdutores ultrassônicos; Radiação acústica em meios materiais; Modalidades de imagens por ultrassom; Artefatos nas imagens por ultrassom; Efeitos biológicos por ultrassom; Aplicações biomédicas.

Programa

1. FÍSICA DO ULTRASSOM
1.1. Equação De Onda
1.1.1. Equação de estado
1.1.2. Equação de continuidade
1.1.3. Equação de Euler
1.1.4. Equação de onda linear
1.1.5. Velocidade de ondas em fluidos
1.1.6. Ondas acústicas tridimensionais
1.1.7. Ondas planas harmônicas
1.1.8. Ondas esféricas
1.2. Impedância acústica específica
1.3. Escala decibel
1.4. Propagação de onda
1.4.1. Energia acústica e intensidade
1.4.2. Densidade de energia
1.4.3. Reflexão e refração em interfaces planas
1.4.4. Transmissão e coeficientes de reflexão em interfaces planas
1.4.5. Atenuação
1.4.6. Espalhamento
1.4.7. Absorção
1.5. Formação de feixe e focalização
1.5.1. Modelo padrão de feixe simples
1.5.2. Difração de ondas acústicas
1.5.3. Focalização
2. SISTEMA DE IMAGEM POR ULTRASSOM
2.1. Instrumentação
2.1.1. Transdutor ultrassônico
2.1.2. Sonda ultrassônico
2.1.3. Radiação emitida por um pistão plano e circular
2.1.3.1. Resposta axial
2.1.3.2. Campo distante
2.1.4. Propriedades fundamentais de transdutores
2.1.4.1. Fator direcional e padrão de feixe
2.1.4.2. Largura de feixe
2.1.4.3. Diretividade e índice de diretividade
2.1.4.4. Estimativa dos padrões de radiação.
2.2. Imageamento pulso-eco
2.2.1. Equação pulso-eco
2.2.2. Definições básicas na imagem
2.2.3. Imagem e aquisição de dados
2.2.4. Conversão para níveis de cinza
2.3. Movimento do transdutor
2.4. Modos de imageamento por ultrassom
2.4.1. Varredura Modo-A (Amplitude)
2.4.2. Varredura Modo-M (Movimento)
2.4.3. Varredura Modo-B (Brilho)
2.5. Direcionamento e focalização de feixes
2.5.1. Transmissão dirigida e focalização
2.5.2. Formação de feixe e focalização dinâmica
2.6. Imageamento tridimensional por ultrassom
2.7. Qualidade da imagem
2.7.1. Resolução
2.7.2. Relação sinal-ruído
2.7.3. Ruído e speckle
2.7.4. Contraste da imagem
2.7.5. Textura da imagem
3. TÉCNICAS DE IMAGEM DOPPLER
3.1. Efeito de Doppler do som
3.2. Estimativa de velocidade
3.3. Estimativa do desvio de frequência
3.4. Imagem duplex (mapa combinando modo-B e fluxo de cor)
4. SEGURANÇA E APLICAÇÕES TERAPÊUTICAS
4.1. Efeitos induzidos por ultrassom e segurança
4.1.1. Efeitos térmicos
4.1.2. Bolhas de cavitação
4.1.3. Efeitos adicionais
4.2. Fisioterapia ultrassônica
4.3. Litotripsia
4.3.1. Princípios de operação
4.4. Hipertermia e ablação térmica
4.5. Entrega controlada de medicamentos
4.6. Terapia genética
4.7. Aplicações cosméticas
5. CARACTERIZAÇÃO DE CERÂMICAS PIEZELÉTRICAS
6. MONTAGEM DE CIRCUITOS RESSONADORES ULTRASSÔNICOS
7. ULTRASSOM DOPPLER
7.1. Medição de fluxo
8. MÉTODO DO PULSO-ECO
8.1. Medida de velocidade do som e do coeficiente de atenuação de matérias
9. MÉTODO DE TRANSMISSÃO
9.1. Medida de velocidade do som e do coeficiente de atenuação de matérias

Bibliografia Básica

HILL, C. R.; BAMBER, J. C.; TER HAAR, G. R. Physical Principles of Medical Ultrasonic, John Wiley, 2004.
KINSLER, L. E; FREY, A. R, Fundamentals of Acoustics, 2.ed., N. York, John Wiley, 1962.
BLACKSTOCK, D. T. Fundamentals of Physical Acoustics, New York, John Wiley, 2000.
SZABO, T. L. Diagnostic Ultrasound Imaging: Inside Out, Elsevier Academic Press, 2004.

Bibliografia Complementar

BUSHBERG, J. T.; SEIBERT, J. A.; LEIDHOLFT JUNIOR, E. M.; BOONE, J. M. The Essential Physics of Medical Imaging, Lippincott Willians & Wilkins, 3th ed., 2012.
ENDERLE, J. D.; BRONZINO, J. D.; BLANCHARD, S. M. Introduction to Biomedical Engineering, 3rd. ed. - Amsterdam, Elsevier Academic, 2012.
STEPHENS, R. W. B. Acoustics and Vibrational Physics, 2nd ed., London, Edward Arnold, 1966.
BELTZER, A. I. Acoustics of Solids, Berlin, Springer, 1988.
HENDEE, W. R.; RITENOUR, E. R. Medical Imaging Physics, 4th Edition, Wiley-Liss, Inc., 2002.
HARMUTH, H. F. Acoustic Imaging with Electronic Circuits, Academic Press Inc., New York, 1979.
AULD, B. A. Acoustic Fields and Waves in Solids, New York, John Wiley, 1973.
WEELS, P. N. T. Biomedical Ultrasonics, New York, Academic Press, Inc., 1977.
ROSE, J. L.; GOLDBERG, B. B. Basic Physics in Diagnostic Ultrasound, New York, John Wiley, 1977.
FILIPPI, P. Acoustics Basic Physics, Theory and Methods, London, Academic, 1999.
AZHARI, H. Basics of Biomedical Ultrasound for Engineers, John Wiley & Sons, Inc., 2010.

Documento assinado eletronicamente por Rodrigo Massanori Vilela Utino, Secretário, em 11/11/2021, às 11:26, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no § 3º do art. 4º do Decreto nº 10.543, de 13 de novembro de 2020.

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