2) поглощается
3) преломляется
4) отражается и поглощается
В однородной среде акустические свойства не изменяются от точки к точке: плотность, скорость распространения звука и акустическое сопротивление остаются постоянными. Поэтому ультразвуковой импульс распространяется прямолинейно с постоянной скоростью, сохраняет направление, частоту и в идеализированной модели форму. Отсутствие границы раздела сред с различными акустическими сопротивлениями не вызывает выраженных отражения и преломления, поэтому правильным является утверждение, что импульс в основном не меняется.
Преломление возникает при переходе через границу сред, когда скорость ультразвука изменяется и направление распространения подчиняется закону Снеллиуса. Отражение определяется различием акустических сопротивлений Z = ρc; при одинаковых значениях сопротивления для двух областей отражённая энергия практически отсутствует. В реальных тканях ультразвук постепенно ослабляется вследствие поглощения и рассеяния, однако это вторичный эффект распространения, а не результат однородности среды; в рамках базовой биофизической модели он обычно не учитывается.
| Явление | Необходимое условие | Изменение ультразвукового импульса | Биофизическое значение |
|---|---|---|---|
| Распространение в однородной среде | Постоянные плотность и скорость звука, отсутствие границ | Сохраняются направление, скорость и основные параметры импульса | Соответствует правильному ответу в идеализированной модели |
| Отражение | Граница сред с различными акустическими сопротивлениями | Часть энергии возвращается к источнику | Формирует эхосигналы при ультразвуковой визуализации |
| Преломление | Изменение скорости звука при косом прохождении границы | Меняется направление распространения луча | Может приводить к пространственным ошибкам локализации структур |
| Поглощение | Взаимодействие акустической энергии с веществом | Интенсивность уменьшается, энергия переходит преимущественно в тепло | Определяет затухание и ограничивает глубину исследования |
| Рассеяние | Наличие неоднородностей, размеры которых сопоставимы с длиной волны | Энергия распределяется в различных направлениях | Создаёт эхосигналы от мелких тканевых структур и взвеси |
| Акустическое сопротивление | Z = ρc | Определяет долю отражённой и прошедшей энергии | Ключевой параметр для оценки границ тканей и согласования датчика |
| Аттенуация | Поглощение и рассеяние при прохождении через ткань | Снижается амплитуда и интенсивность импульса с глубиной | Учитывается при выборе частоты и усиления ультразвукового аппарата |
Таким образом, однородность среды означает отсутствие пространственных изменений её акустических характеристик. В такой среде не возникает выраженного отражения от внутренних границ и не изменяется направление луча. Полное сохранение импульса характерно для идеальной модели, тогда как в биологических тканях всегда возможна определённая степень затухания. Практическая ультразвуковая диагностика основана главным образом на регистрации изменений, возникающих при переходе между неоднородными тканями.