Một hệ thống máy siêu âm bao gồm đầu dò đầu dò, bộ xử lý trung tâm (CPU), màn hình, bàn phím với các núm điều khiển, thiết bị lưu trữ đĩa, máy in, v.v. Nhưng thành phần thiết yếu nhất là đầu dò. Đầu dò siêu âm này vừa tạo ra sóng âm thanh được sử dụng trong siêu âm và đồng thời nhận lại tiếng vang của chúng. Nó làm được như vậy bằng cách tận dụng một hiện tượng khoa học gọi là hiệu ứng áp điện, còn được gọi là hiệu ứng điện áp.

Được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1880 bởi Pierre và Jacques Curie, hiệu ứng diện áp dùng trong sóng âm làm cho các tinh thể thạch anh có trong đầu dò siêu âm rung động nhanh và phát ra sóng âm, là sóng áp suất cơ học, khi một dòng điện chạy qua các tinh thể đó. Hiệu ứng tương tự này cũng làm cho các tinh thể phát ra dòng điện khi sóng âm phản xạ từ một bài kiểm tra siêu âm dội lại chúng. Đây là cách tinh thể thạch anh trong một đầu dò siêu âm có thể gửi và nhận sóng siêu âm. Đầu dò sử dụng vật liệu hấp thụ âm thanh để chúng không phản xạ lại tiếng vang và họ sử dụng ống kính âm thanh để tập trung và định hướng sóng âm.

Quy trình siêu âm bắt đầu với bước cơ bản là thoa một lớp khoáng chất-dầu gọi là gel siêu âm trên vùng da của bệnh nhân trước khi tiến hành. Sóng siêu âm không truyền tốt trong không khí và gel cho phép sóng âm truyền từ đầu dò qua gel trực tiếp đến da của bệnh nhân. Các đầu dò tuyến tính tạo ra tần số cao và tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao nhưng không xâm nhập sâu vào cơ thể. Các đầu dò bụng hoặc đường cong thâm nhập sâu hơn và có dấu chân rộng để chụp các cấu trúc lớn hơn. Mảng theo pha hoặc đầu dò tim có một trường nhỏ có thể truyền giữa các xương sườn và do đó tránh bóng sườn trên hình ảnh của vùng đó.

Đầu dò dễ dàng gắn vào bộ xử lý trung tâm hoặc máy tính của máy siêu âm. CPU truyền các dòng điện làm cho đầu dò phát ra sóng âm thanh. CPU phân tích các xung điện mà đầu dò tạo ra để đáp ứng với sóng phản xạ quay trở lại. Sau đó, nó chuyển đổi dữ liệu này thành hình ảnh có thể được xem trên màn hình đi kèm, được lưu trữ trên đĩa hoặc máy in. Máy quét siêu âm cũng bao gồm các núm điều khiển, nút và các tính năng lệnh khác trên CPU để cho phép kỹ thuật viên siêu âm điều chỉnh, lưu hình ảnh và thực hiện các tác vụ khác.

Đến đây chắc hẳn bạn đã nắm rõ quy trình hoạt động của máy siêu âm như thế nào. Thật sự đây là một công cụ chẩn đoán được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Nhưng đã có bao giờ bạn tự hỏi nếu siêu âm có hại cho cơ thể chưa?

Lợi ích của siêu âm như một công cụ chẩn đoán

So với các công cụ chẩn đoán khác, siêu âm được coi là an toàn và không tạo ra tác dụng phụ. Nó giúp bệnh nhân tránh tuyệt đối tiếp xúc với bức xạ ion hóa và do đó an toàn hơn so với chụp CT và X-quang . Trong hầu hết các trường hợp, siêu âm không gây xâm lấn và không hề khó khăn khi thực hành. Nó an toàn hơn các thủ tục liên quan đến kim, ống thông hoặc các thiết bị xâm lấn khác bằng cách cung cấp cho bác sĩ những kết quả trực quan theo thời gian thực mà không cần có kim tiêm hoặc tiêm và không bao giờ cần rạch mổ. Hơn nữa, siêu âm là tương đối rẻ tiền và có sẵn trong nhiều loại cơ sở chăm sóc sức khỏe và thậm chí là thiết bị di động dễ dàng vận chuyển. Nhiều tình trạng khó chẩn đoán xảy ra trong các mô và cấu trúc mềm của cơ thể không được mô tả chi tiết trên X-quang nhưng máy siêu âm mở ra những khu vực này dễ dàng để đánh giá và chẩn đoán chính xác hơn. Vì những lý do này và các lý do khác, siêu âm đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong y học.

Rủi ro của siêu âm

Mối quan tâm duy nhất về độ an toàn siêu âm là trong trường hợp siêu âm thai nhi. Siêu âm có an toàn cho thai nhi đang phát triển không? Những rủi ro của việc siêu âm thai sản phần lớn chưa được biết đến vì rất ít nghiên cứu giải quyết câu hỏi này một cách triệt để. Trong số các nghiên cứu đã xem xét an toàn siêu âm sản khoa, hầu hết đều được thực hiện cách đây hai thập kỷ trở lên khi cường độ quét là một phần nhỏ hơn những gì được sử dụng ngày nay. Do đó, các nghiên cứu trước đây cho thấy siêu âm không gây nguy hiểm cho thai nhi nhưng lại có thể không liên quan đến việc siêu âm thai nhi hiện tại. Ngoài ra, một số nghiên cứu cho thấy quy trình này có thể góp phần làm chậm sự phát triển của thai nhi, đôi khi việc siêu âm trước sinh định kỳ không mang lại lợi ích gì trong thai kỳ bình thường và làm tăng nguy cơ chuẩn đoán sai cho nhiều trẻ sơ sinh.

Và rủi ro càng được quan tâm đặc biệt về ảnh hưởng của siêu âm Doppler đối với thai nhi vì Doppler sử dụng sóng liên tục thay vì các xung không liên tục thông thường và do đó khả năng gây ra phơi nhiễm cao hơn khi so sánh với siêu âm thông thường. Nguy hiểm hơn là nó ngày càng phổ biến với khái niệm mới gọi là "siêu âm lưu niệm". Hiểu nôm na là việc siêu âm lưu giữ hình ảnh siêu âm 3D và 4D không phải vì mục đích y tế mà vì lý do tình cảm và cá nhân, nghĩa là để xem và chụp ảnh em bé chưa sinh làm kỷ niệm và để xác định giới tính của nó. Những người đề xuất và khơi mào trào lưu này cho rằng kinh nghiệm gắn kết này có thể làm tăng kết quả lành mạnh bằng cách thúc đẩy các bà mẹ chăm sóc bản thân tốt hơn trong thai kỳ. Tuy nhiên, thực tế là thời gian phơi nhiễm lâu trong siêu âm lưu giữ 3D và 4D vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ về rủi ro cho thai nhi .Với những rủi ro an toàn chưa biết này và thực tế là siêu âm định kỳ cho thai kỳ không mang lại lợi ích gì và có thể dẫn đến sự can thiệp y tế không cần thiết, một số chuyên gia đã đưa ra khuyến nghị để tránh siêu âm trước sinh định kỳ và chỉ sử dụng thủ thuật khi có vấn đề phát sinh thêm. Một cách khác để giảm rủi ro là giảm thiểu thời gian và cường độ phơi nhiễm bằng cách sử dụng kỹ thuật viên siêu âm lành nghề và tránh siêu âm Doppler nếu có thể, đặc biệt là vào đầu thai kỳ.

Tương lai của siêu âm

Ngoài mối quan tâm rủi ro ở trên, có rất nhiều lý do để cho rằng siêu âm y tế  sẽ tiếp tục là một công cụ thiết yếu trong y học. Những tiến bộ công nghệ đang tạo ra những cỗ máy nhanh hơn, nhẹ hơn với nhiều bộ nhớ hơn và thiết kế đầu dò mới sẽ giúp truy cập mô và hình ảnh tốt hơn. Các nhà nghiên cứu cũng đang phát triển siêu âm cầm tay và siêu âm head-up mà các bác sĩ có thể sử dụng trong quá trình giúp mở ra cơ hội và góp phần chẩn đoán hiệu quả hơn, từ đó giúp điều trị thành công cho bệnh nhân trong tương lai.