Ultrasound Physics & Instrumentation
xii
12.2 The General Term Frequency. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
12.3 Propagation Velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
12.4 Wavelength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
12.5 Amplitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
13. Decibels (dB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
13.1 The Need for Decibels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
13.2 The Definition of Decibels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
13.3 The Equation for Decibels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
13.4 Applying the Equation for Decibels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
13.5 The Amplitude Form of the Decibel Equation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
13.6 Why Two Forms and When to Use Which Form. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
13.7. Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
14. Comparing Frequency with Amplitude. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
14.1 Frequency and Amplitude are Disjoint. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
14.2 Graphical Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
14.3 Exercises and Conceptual Questions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
CHAPTER 3 - Attenuation
1. Attenuation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2. Absorption. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.1 Absorption and Viscosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2 Absorption and Frequency Dependence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3. Reflection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.1 Geometric Aspects of Reflection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.2 Acoustic Aspects of Reflection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4. Refraction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.1 Refraction Defined. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.2 Visualizing Refraction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.3 Oblique Incidence but No Change in Propagation Velocities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.4 Normal Incidence (Incident angle = 0 degrees). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.5 Snell’s Law. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.6 The Critical Angle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5. Conceptual Questions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6. Ultrasound Terminology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6.1 Echogenicity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6.2 Uniformity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
6.3 Plaque Surface Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7. Attenuation Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.1 Table of Attenuation Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.2 Calculating Approximate Attenuation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.3 Interpreting Calculated Attenuation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
8. Absorption in the Body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
8.1 In Soft Tissue, Absorption is the Dominant Factor Creating Attenuation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
8.2 Absorption Increases Exponentially with Increasing Frequency. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
8.3 Fluids and Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
9. Reflection in the Body Based on Geometric Conditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
9.1 Specular Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
9.2 Scattering in the Body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
9.3 Rayleigh Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
9.4 Reflection in the Body Based on Acoustic Aspects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
10. Refraction in the Body. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
10.1 Effects of Refraction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
10.2 The Critical Angle and Refractive Shadowing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
