Table of Contents
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TOC
4. Power Measurements as a Basis for Gauging the Risk of Bioeffects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
5. Common Intensities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
5.1 Pulsed Wave Timing Revisited. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
5.2 The Common Intensities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
5.3 Deciphering the Common Intensities by Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
5.4 Putting the Concepts Together. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
6. The Significance of the Common Intensities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
6.1 Common Intensity Analogy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
6.2 Mechanical Bioeffects and the ISPPA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
6.3 Thermal Bioeffects and the ISPTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
6.4 Conversion Between a PA and a TA Intensity: (Duty Factor). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
6.5 Conversion Between SP and SA Intensity: (BUF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
7. Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
8. Relating Risks of Bioeffects to Ultrasound Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
8.1 Scanned Versus Non-scanned Modalities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
8.2 Ultrasound Modalities in Order of Thermal Risks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
8.3 Transmit Voltages for Various Modalities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
9. Acoustic Power Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
9.1 Overview of Acoustic Power Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
9.2 The Hydrophone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
9.3 Six Degrees of Freedom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
10. Output Display Standards. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
11. Mechanical Index (MI). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
12. Thermal Indices. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
12.1 Absorption Rates of Various Mediums. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
12.2 Thermal Indices Defined . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
12.3 The Three Thermal Indices. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
12.4 Underestimation of Worst Case. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
13. AIUM Statements Regarding Ultrasound and Bioeffects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
13.1 Acknowledging the AIUM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
13.2 How Best to Use the Following Pages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
13.3 Conclusions Regarding the Safety of Ultrasound. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
13.4 ALARA Principle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
13.5 Prudent Use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
13.6 Safety Concerns Regarding the Use of Ultrasound in Training and Research. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
13.7 Statement Regarding Non-Human Mammalian In Vivo Biological Effects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
13.8 The Mechanical Index and Conclusions Regarding Gas Bodies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
13.9 Conclusion Regarding Heat and the Thermal Indices (TIS, TIB, TIC)
14. Conceptual Questions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
15. Review Sheet for Converting Intensities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
15.1 Conversion Between Spatial Peak and Spatial Average . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
15.2 Converting Between the Pulse Average and the Temporal Average. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
15.3 Steps for Converting Between Intensities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
16. Hydrophones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
16.1 Hydrophone Performance Comparison Table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
16.2 Membrane Hydrophones (HMA and HMB)* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
16.3 Capsule “Golden Lipstick” Hydrophones (HGL)*. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
16.4 Needle Hydrophones (HNZ and HNV)*. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
16.5 Needle Reflecting Hydrophones (HNR)*. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
CHAPTER 10 - Contrast and Harmonics
1. Motivation for Contrast Imaging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
1.1 Overcoming Too Much Attenuation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
1.2 Conventional Approaches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
