2) выше
3) зависит от частоты ультразвука
4) не меняется
Скорость распространения ультразвука в воздухе значительно ниже, чем в мышечной и других мягких тканях: в воздухе она составляет примерно 330–350 м/с, а в мышечной ткани — около 1540–1580 м/с. Это обусловлено физическими свойствами среды: скорость определяется её упругостью и плотностью и в приближённом виде описывается формулой c = √(K/ρ), где K — модуль объёмной упругости, а ρ — плотность. Несмотря на меньшую плотность, воздух обладает очень высокой сжимаемостью и низкой объёмной упругостью, поэтому акустическая волна распространяется в нём медленнее.
Частота ультразвука не является определяющим фактором скорости в воздухе или мышечной ткани: в биологических средах, используемых для ультразвуковой диагностики, распространение обычно рассматривают как практически недисперсионное. При изменении частоты изменяется длина волны по соотношению λ = c/f, а также уровень затухания, но сама скорость остаётся главным образом характеристикой среды. Существенная разница акустических импедансов воздуха и мягких тканей приводит к почти полному отражению ультразвука на границе воздух–ткань.
| Среда | Ориентировочная скорость ультразвука | Диагностическое значение |
|---|---|---|
| Воздух | 330–350 м/с | Низкая скорость и крайне низкий акустический импеданс; вызывает интенсивное отражение и препятствует визуализации глубжележащих структур. |
| Вода | Около 1480 м/с | Близка по акустическим свойствам к мягким тканям; используется как физическая модель и среда для водной иммерсии. |
| Мышечная и другие мягкие ткани | Около 1540–1580 м/с | Среднее значение 1540 м/с применяется ультразвуковыми аппаратами для расчёта глубины по времени возврата эхосигнала. |
| Жировая ткань | Примерно 1400–1500 м/с | Несколько снижает расчётную скорость по сравнению с мышцей; различия учитываются при интерпретации расстояний и эхогенности. |
| Костная ткань | Около 3000–4100 м/с | Высокая скорость и акустический импеданс формируют сильное отражение и заднюю акустическую тень. |
| Аэрированное лёгкое | Распространение резко ограничено | Многочисленные границы воздух–ткань рассеивают и отражают ультразвук; при исследовании лёгких оценивают артефакты, включая A- и B-линии, а не глубокие структуры за воздухом. |
Именно поэтому перед датчиком наносят акустический гель: он устраняет прослойку воздуха между акустической линзой и кожей и улучшает передачу энергии. Высокое отражение на границе воздух–ткань лежит в основе ограниченной ультразвуковой визуализации кишечника и аэрированного лёгкого. В мягких тканях аппарат использует принятую скорость около 1540 м/с, поэтому выраженные отклонения состава тканей могут влиять на точность измерения глубины и локализации объектов.