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1. 소개
1.1. 진폭, 전력 및 강도
음파의 세기를 나타내는 지표로는 진폭, 전력, 강도가 있다. 진폭은 음파의 최대변화량이며, 전력은 에너지 전달률 혹은 일률을 나타낸다. 또한 강도는 음파 빔의 특정 영역에 집중된 에너지의 양으로, 전력을 빔 면적으로 나눈 값이다.
강도는 전력에 비례하며, 진폭의 제곱에 비례한다. 또한 빔 면적에 반비례한다. 강도는 생물학적 효과를 나타내는 중요한 지표이다. 강도는 음원, 매질에 따라 달라지며, 운영자가 조절할 수 있다.
강도에 따른 여러 지표로는 공간적 최대값, 시간적 최대값(SPTP), 공간평균 시간최대값(SATP), 공간최대 시간평균값(SPTA), 공간평균 시간평균값(SATA), 공간최대 펄스평균값(SPPA), 공간평균 펄스평균값(SAPA)가 있다.
이 중 SPTP가 가장 높고, SPTA가 조직 가열에 중요하며, PW 도플러에서 가장 큰, 영상화에서 가장 낮다. SATA가 가장 낮은 강도이다. SPPA와 SAPA는 연속파 초음파에는 적용되지 않는다.
강도는 데시벨(dB)로 표시되는데, 이는 기준 강도에 비한 상대적 측정이다. +dB는 기준보다 큰 값, -dB는 작은 값이다. 강도가 2배 증가하면 +3dB, 4배 증가하면 +6dB가 된다. 반대로 강도가 1/2배 감소하면 -3dB, 1/4배 감소하면 -6dB가 된다.
1.2. 감쇄
감쇄는 음파의 세기가 줄어드는 현상이다. 감쇄 계수(α)는 음파가 매질을 통과할 때 진폭과 강도가 줄어드는 비율을 나타내는 수치이다. 감쇄 계수는 주파수에 비례하여 증가하며, 경로 길이에도 비례한다. 따라서 주파수가 높고 경로 길이가 길수록 감쇄가 크게 나타난다. 감쇄의 주요 원인으로는 흡수, 반사, 굴절, 산란 등이 있다. 흡수가 주된 감쇄 요인이며, 매질의 특성에 따라 감쇄 정도가 달라진다. 물은 공기에 비해 감쇄가 낮고, 뼈나 공기에서는 감쇄가 매우 크다. 이처럼 매질의 밀도와 구조에 따라 감쇄 특성이 달라지므로, 음파 사용 시 이를 고려해야 한다.
1.3. 거리 방정식/13 마이크로초 규칙/비행 시간
거리 방정식은 반사체의 깊이를 추정하는데 사용된다. 이는 음파가 왕복하는 시간(비행 시간, 에코 도착 시간)을 이용하여 계산된다. 계산에 사용되는 음파 속도는 인체 내 평균 음속인 1.54mm/㎲ 또는 1540m/s이다. 따라서 거리(D, mm) = 음속(V) x 시간(T) / 2의 공식으로 계산된다.
13 마이크로초 규칙은 반사체가 1cm 더 깊어질 때마다 음파의 왕복 시간이 13㎲씩 증가한다는 것을 의미한다. 예를 들어 반사체가 2cm 깊이에 있다면 음파의 왕복 시간은 26㎲이다.
이처럼 거리 방정식과 13 마이크로초 규칙을 활용하여 반사체의 깊이를 정확히 측정할 수 있다. 이는 초음파 진단 검사 시 깊이 정보를 제공하는데 매우 유용하다.
1.4. 대역폭 및 품질 계...
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