مقدمة تعريفية عن الموجات فوق الصوتية

INTRODUCTION to ULTRASOUND
Dr. Kamal Sayed Ismaeel Eldirawi
MsC diagnostic medical ultrasound  
AAU Khartoum Sudan - AAIMS  Pakistan
: الأشعة والموجات فوق الصوتية

ونبدا بتعريف الصوت :

الصوت

الصوت عبارة عن موجات أو اهتزازات ميكانيكية تصل إلى الأذن ثم تتحول عبر الأذن إلى اهتزازات تصل إلى خلايا الدماغ حيث تتجاوب معها بل وتغير من اهتزازات خلايا الدماغ،
تسير هذه الاهنزازات في الهواء بسرعة تبلغ 340 متراً في الثانيةتقريباً، ولكل صوت من الأصوات هناك تردد معين، .وتنتشر هذه الأمواج في الهواءثم تتلقّاها الأذن، ثم تنتقل عبر الأذن حيث تتحول إلى إشارات كهربائية وتسير عبرالعصب السمعي باتجاه اللحاء السمعي في الدماغ، وتتجاوب الخلايا معها ومن ثم تنتقلإلى مختلف مناطق الدماغ وخصوصاً المنطقة الأمامية منه، وتعمل هذه المناطق معاً علىالتجاوب مع الإشارات وتترجمها إلى لغة مفهومة للإنسان. وهكذا يقوم الدماغ بتحليلالإشارات ويعطي أوامره إلى مختلف أجزاء الجسم ليستجيب لهذهالإشارات.

ولكل صوت من الأصوات هناك تردد معين، ويتراوح المجال المسموع للإنسان من 20 ذبذبة في الثانية إلى 20000 ذبذبة في الثانية
ويمكن القول ان الصوت هو تردد آلي، أو موجة قادرة على التحرك في عدة أوساط مادية مثل الأجسام الصلبة، السوائل، و الغازات، ولاتنتشر في الفراغ ,  وباستطاعة الكائن الحي تحسسه عن طريق عضو خا ص يسمى الأذن.
من منظور علم الأحياء فالصوت هو إشارة تحتوي على نغمة أو عدة نغمات تصدر من الكائن الحي الذي يملك العضو الباعث للصوت، تستعمل كوسيلة اتصال بينه وبين كائن آخر من جنسه أو من جنس آخر، يعبر من خلالها عما يريد قوله أو فعله بوعي أو بغير وعي مسبق، ويسمى الأحساس الذي تسببه تلك الذبذبات بحاسة السمع وتقدر سرعة الصوت في وسط هوائي عادي ب 340 متر في الثانية او 1026 كم في الساعة. و تتعلق سرعة الصوت بعامل الصلابة وكثافة المادة التي يتحرك فيها الصوت.الصوت هو اهتزاز ميكانيكي للوسط ، الصوت ليس موجة بل الموجة هي إحدى الاشكال (نماذج الانتشار) التي يبرز و يتميزبها الصوت و كمثال على نماذج اخرى: التيارات الصوتية و التدفق الصوتي
هنالك عوامل اخرى تؤثر على انتشار الصوت وسرعته كطبيعة المادة (اللزوجة، تأثرها بالمجال المغناطيسي)

سرعة الصوت
تختلف سرعة الصوت حسب نوع الوسط الذي تنتشر فيه الموجات الصوتية و درجة الحرارة فتكون أعلى في المواد الصلبة وأقل في السوائل وأقل بكثير في الغازات. وبالنسبة لانتشار الصوت في الهواء فيعتمد على الضغط ، أي أن سرعة الصوت تقل بالارتفاع عن سطح الأرض. فمثلا سرعة الصوت في الهواء عند درجة الصفر المئوي هي 331.1 م/ث وتزداد هذه السرعة بارتفاع درجة الحرارة. تقدر سرعة الصوت في الماء بـ1450 م/ث عند الدرجة القياسية (15 درجة مئوية). وتتراوح هذه السرعة في المواد الصلبة بين 3000 و 6000 متر/ثانية فهي مثلا 5100 م/ث للحديد والألمنيوم و3560 م/ث للنحاس وتبلغ 5200 متر في الثانية في الزجاج.[/size]
يعتبر الصوت أحد الظواهر الهامة التي يستعملها الإنسان والحيوان للتخطيط والتفاهم عن طريق حاسة السمع (الاذن) التي يتم بواستطها تحويل الصوت من موجات صوتية إلى أشارات كهربائية عن طريق الاذن والمخ والتي تتحول إلى معلومات مفهومة وتشمل هذه الظواهر جميع الاصوات على اختلاف مصادرها ووسائلها.
مثلا سماع الاصوات من الآلات الموسيقية وتعدد وسائل الاتصالات المسموعة التي تعتمد على تحويل الطاقة من صورة إلى أخرى وتطور الأجهزة الصوتية التي تأخد أشكالا متعددة في تطبيقاتها الحديثة في مجالات الطب والصناعة والزراعة وغيرها تجعل العلماء والمهتمين بهذا المجال يكثفون الجهد لفهم الظواهر الموجية من حيث مصادرها وكيفية حدوثها وطرق انتشارها والعوامل التي تتحكم فيها ومدى الاستفادة منها.
إذا لاحظنا بعناية الطرق التي يحدث بها الصوت نجد أنه لابد من بدل شغل في كل حالة.الموسيقى يبذل شغلا لتحريك أوتار الآلة الموسيقية كما أن الصوت الناتج عندما تصفق يديك لتشجيع فريقا رياضيا مثلا يأتي من بذل شغل وهذا الشغل المبذول بواسطة اليدين يسبب اضطرابا في الهواء المحيط منحولا إلى طاقة صوتية تتشكل على شكل موجات منتظمة عليه فإن الصوت صورة من صور الطاقة إذا استقبلتها الأذن يحدث الاحساس بالسمع.
و تعتبر دراسة "الصوت" من المواضيع المهمة حيث تستخدم هذه الدراسات في ابحاث الطيران والفضاء والطاقة المتجددة والطاقة النووية والابحاث الطبية.
و يمكن توليد الصوت بوسائل ميكانيكية أو حرارية. وتستخدم الوسائل الحرارية في بناء المبردات الصوتية الحرارية وكذلك في عمليات الكشف عن الماء الموجود في النفط

السماع عند الحيوانات
تختلف درجة السماع في الحيوانات من فصيلة لأخرى.
الخفاش : يقوم بتوليد موجات فوق صوتية تصل إلى 100 كيلوهرتز ثم الاستماع إليها لتكوين صورة للاجسام المحيطة به.
الكلب: يستطيع سماع الاصوات الأعلى ترددا من السمع البشري.
الأسماك: بعض الاسماك تستمع إلى اصوات بترددات تصل إلى 180 كيلوهرتز والبعض الاخر إلى 4 كيلوهرتز فقط

الاذن البشرية
تستطيع الأذن البشرية سماع الاصوات التي تتراوح تردداتها بين 20 هرتز و 20 كيلوهرتز بوضوح بينما تتوهن جميع الاصوات التي تقل عن 20 هرتز أو تزيد عن 20 كيلوهرتز (20.000 هرتز). لهذا السبب يقوم مصمموا السمعيات بوضع ما يسمى مرشح إلكتروني لتمرير الترددات السمعية فقط كما هو الحال في بطاقات الصوت الخاصة بالحواسيب مثلا.



يتبع

تصنيف الصوت تبعا للتردد

بحسب التردد يصنف الصوت إلى الأنواع :
• تحت الصوتية ، وهي أقل من 16 هرتز وهي غير مسموعة للأذن البشرية حيث التردد منخفض جدا ،
• نطاق السمع (audible range) , وهو يمتد من 16 هرتز إلى نحو 20.000 هرتز ، وهي أصوات مسموعة للبشر ،
• فوق صوتية ، بين 20.000 هرتز إلى 6و1 جيجا هرتز (6و1 مليار ذبذبة في
• الثانية) ، وهي غير مسموعة للبشر ، حيث ترددها عالي.

(ويمكن ان يكون هذا اجابة للسؤال : ما معنى الموجات فوق الصوتية ؟).

• تصواتي أو فوق صوتي (بالإنكليزية: Ultrasonic or Ultrasound) مصطلح يطلق على الترددات الصوتية التي تفوق 20 كيلوهرتز. القيمة 20 كيلوهرتز هي قيمة تقريبية وتختلف من أذن بشرية لأخرى.
تصنيفات الموجات الصوتية

تصنف الموجات الصوتية طبقا لتردداتها كما يلي:
الموجات المسموعة AUDIBLE WAVES
هي تلك الموجات التي تقع تردداتها بين 20 هرتز و 20.000 هرتز ، وتمثل الصوت المسموع بواسطة الأذن البشرية العادية. حيث أن الحد الأدنى لتردد الصوت التي تحس بها الأذن البشرية الطبيعية هو 20 هيرتز تقريبا بينما الحد الأعلى هو 20 الف هرتز ، وينخفض هذا المدى عند كبار السن إلى حوالي 12.000 هرتز. وأقصى درجات الاحساس بالصوت لأذن بشرية عادية يقع في المدى بين 5000 هيرتز و8000 هيرتز والذي يشمل ذبذبات الحروف الهجائية. وكما هو معروف يمكن أحداث الموجات السمعية عن طريق الاحبال الصوتية في الإنسان والآلات الموسيقية سواء الوترية أو النحاسية أو الأنبوبية وغيرها من الآلات الأخرى.
الموجات الفوق سمعية ULTRASOUND WAVES
هي الموجات التي تزيد تردداتها على 20 الف هيرتز والتي تقع خارج نطاق حاسة الاذن البشرية. وهذا النوع من الموجات ما زال موضع بحث واهتمام مكثف نظرا للتطبيقات المهمة التي تمس مجالات عديدة في الصناعة والطب وغيرهما. وقد أصبح بالإمكان إنتاج موجات فوق صوتية تزيد تردداتها على 1000000 هيرتز ولاتختلف هذه الموجات من حيث الخواص عن الموجات الصوتية الاخــرى إلا أنه نظرا لقصر طول موجاتها فإنه بالإمكان تنتقل على هيئة أشعة دقيقة عالية الطاقة.
الموجات تحت السمعية INFRASOUND
هي الموجات الصوتية التي يقل ترددها عن 20 هيرتز ولاتستطيع الاذن البشرية الاحساس بها واهم مصدر لها هو الحركة الاهتزازية والانزلاقية لطبقات القشرة الأرضية وما ينتج عنها من زلازل وبراكين وعليه انها مهمة جدا في رصد الزلازل وتتبع نشاط البراكين. وتستطيع بعض الحيونات الاحساس بالزلازل قبل حدوثها بسببها

تطبيقات الترددات التصواتية (فوق الصوتية)
يمكن تصميم مولدات فوق صوتية وأجهزة تحسس فوق صوتية لاستخدامها في الكثير من التطبيقات الصناعية والطبية مثل:
• السونار (رادار فوق صوتي بنطاق عريض يسمح بتصوير ثلاثي البعد)
• الاشعة التلفزيونية الثنائية والثلاثية البعد.
• قتل بعض أنواع البكتيريا
• المنظفات فوق الصوتية
موجات طولية وموجات عرضيةا
عدد من موجات جيبية ذات ترددات مختلفة ; الموجات السفلى لها تردد أعلى من الموجات العليا في الشكل. المحور الأفقي يمثل الزمن.
ينتشر الصوت في الغازات والبلازما وفي السوائل على هيئة موجات طولية ، وتسمى عند الفيزيائيين موجات ضغطية. أما في المواد الصلبة فينتشر الصوت فيها كموجات طولية وأيضا موجات عرضية. وتتكون موجات الصوت الطولية من تتابع لطبقات يعلو فيها الضغط وطبقات يقل فيها الضغط عن الضغط المتوازن المعتاد متتابعة. أما الموجات العرضية في المواد الصلبة فهي موجات متتابعة من إجهاد جزي عرضي ، يكون عموديا على اتجاه انتشار الصوت.
وفي موجات الصوت تنزاح جزيئات الوسط دوريا وتهتز ، ولكنها لا تنتقل مع الصوت. وتنتقل الطاقة المحمولة مع الصوت كطاقة حركة لاهتزازات الوسط.

التعريف الفيزيائي
من وجهة نظر الفيزياء فالصوت هو موجة. وتكون الموجة في السوائل والغازات موجة طولية وهي كذلك أيضا في الهواء. أما في المواد الصلبة فينتشر الصوت في موجات عرضية. وتحرك الموجات جزيئات الوسط (غالبا الهواء) حول حالة وسطية وتنتشر بسرعة خاصة ، ويرمز لسرعة الصوت c.وتنقل الموجات طاقة صوتية. ولا ينتشر الصوت في الفراغ.
وتعتمد سرعة الصوت على الوسط الذي ينقلها. وتبلغ سرعة الصوت في الهواء 343 متر في الثانية عند درجة حرارة 20 درجة مئوية و 1407 متر /ثانية في الماء عند درجة الصفر المئوي.
يمكن حساب طول الموجة الصوتية λ من تردد الموجة f وسرعة الصوت c بواسطة المعادلة:

وفي العادة تكون اختلافات في الضغط أو في الكثافة سببا في تغير سرعتها. ويتضح هذا عندما نتصور مستوي لضغط الصوت يقدر ب 130 dB ديسيبل : وهذا يبلغ درجة تألم أذن الإنسان ، ويمثل به الضغط الجوي العادي : يبلغ الضغط الجوي للهواء الساكن 101325 باسكال ، في حين أن مستوي ضغط صوت قدره 130 dB له قيمة فعلية لضغط الصوت p تبلغ 63 باسكال فقط.

اسرع من الصوت (خارق الصوت TRANS SONIC)
يستخدم مصطلح "خارق صوت" للإشارة للسرعة التي تزيد عن سرعة الصوت (1 ماخ). في درجة حرارة 21 مئوية (70 فهرنهايت) تعد القيمة المطلوبة بداية لأي جسم ليتحرك بسرعة خارقة صوت هي تقريبا 344 متر في الثانية (1.129 قدم/ثانية أو 761 ميل في الساعة أو 1,238 كيلومتر في الساعة).
يطلق أحيانا مصطلح هايبر سونيك على السرعات التي تزيد 5 مرات عن سرعة الصوت.
تسمى السرعات التي يكون بعض أجزاء الهواء حول الجسم فيها (مثل نهاية شفرات المحرك الدوار) تصل لسرعة خارقة الصوت ترانس سونيك (تقريبا ما بين 0.8 الى 1.2 ماخ).

مصطلحات خاصة بعلوم الموجات فوق الصوتية

اليكم بعض المصطلحات التى تعترض طريقنا فى فهم اساسيات الموجات الصوتية --- ارجو الصبر عليها

Acceleration - increase in velocity per unit time.

Aneurysm - a sac formed by the localized dilatation of the wall of an artery, vein, or the
heart.

Atherosclerosis - a common form of arteriosclerosis in which deposits of yellowing plaques
(atheromas) containing cholesterol, other lipoid material, and lipophages are formed within
the intima of large and medium-sized arteries. The word atherosclerosis comes form the
Greek, athere, meaning “soft, fatty, gruel-like,” and scler- meaning “hard”. These terms are
descriptive of the material deposited on the intima of an artery and of the state of the
arterial muscle walls once they have been affected by the disease.

Bernoulli effect - pressure reduction in a region of high flow velocity.

Compliance - dispensability; nonrigid stretchability of vessels. adj. compliant -

Energy - power that may be translated in motion (kinetic), overcoming resistance, or
effecting physical change; the ability to do work. Energy assumes several forms; it may be
thermal (in the form of heat), electrical, mechanical, chemical, radiant, or kinetic. In doing
work, the energy is changed from one form to another or to several forms. In these
changes some of the energy is “lost” in the sense that it cannot be recaptured and used
again. Usually there is loss in the form of heat, which escapes or is dissipated unused. All
energy changes give off a certain amount of the energy as heat.

Flow - the movement of a liquid or gas.

Flow resistance - pressure difference divided by volume flow rate for steady flow.

Friction - the force that resists the movement of one object on another.
inertia - resistance to acceleration.

Intima - the innermost lining of a blood vessel. Also called tunica intima.

laminar flow - flow in which fluid layers slide over each other in a smooth, orderly manner,
with no mixing between layers.

Poiseuille’s law - the mathematical description of the dependence of volume flow rate on
pressure, vessel length, radius, and fluid viscosity.

Pressure - force divided by area in a fluid. blood p. - the pressure of the blood on the walls
of the arteries, dependent on the energy of the heart action, elasticity of the arterial walls,
and volume and viscosity of the blood;
The maximum or systolic pressure occurs near the
end of the stroke output of the left ventricle, and the minimum or diastolic late in ventricular
diastole.
Pulse pressure. - the difference between the systolic and diastolic blood pressures.

Pulsatile flow - flow that accelerates and decelerates with each cardiac cycle.

Stenosis - a narrowing of the lumen of a blood vessel, most commonly due to
atherosclerosis.

Turbulent flow - also turbulence; random, chaotic, multidirectional flow of a fluid with
mixing between layers; nonlaminar flow.

Velocity (linear) - refers to the rate of displacement of a particle with respect to time. The
units used to describe velocity are distance per unit time e.g. cm/sec.

Viscosity - resistance of a fluid to flow; a physical property of a fluid that is dependent on
the friction of the component molecules as they slide by one another. adj. viscous - having
a high degree of viscosity.

Volume flow rate - the volume of a fluid that passes through an organ or part in a specified
time. Expressed in units of volume per unit time, i.e. cm /sec.
يتبع

MORE TERMINOLOGY

TERMINOLOGY ASSOCIATED WITH IMAGE CHARACTERISTICS

The accurate description and interpretation of sonograms depends on the correct use of related terms associated with the reflection and attenuation characteristics of structures.
Masses are categorized a solid, cystic, or complex depending on the observed sonographic characteristics

Terms Related To Echogenicity
Structures with acoustic ( means pertaining to sound waves) interfaces show different degrees of reflectivity which translates into different levels of echogenicity in the sonogram.
Echogenic: a region in an ultrasound image which has echoes. Synonymous terms: reflective, echo-producing, echoic.
Anechoic: literally means “without echoes”. An anechoic region in an ultrasound
image contains no echoes. Synonymous term: echo-free. Another term that is erroneously used is “echolucent”. This term has come from Radiology where the term radiolucent is used to describe dark-appearing areas on a radiograph representing tissues that permit passage of x-rays. Use the term anechoic rather than the term echolucent.
“Transonic” is not a synonymous term although sometimes it is inappropriately used to mean anechoic. Transonic describes an area of relatively low attenuation. As an example, the normal gallbladder is transonic therefore acoustic enhancement is seen distal to it. If the gallbladder contains 'sludge' (echogenic bile) it has real echoes in it (it is no longer anechoic) but it remains transonic relative to soft tissue and still produces acoustic enhancement.
Hyperechoic: describes a structure which has many echoes. Synonymous term : hyperechogenic.
Hypoechoic: in an ultrasound image, describes a structure which has few echoes. Synonymous terms: echo poor, echopenic .
Isoechoic: having the same echo density or brightness as another structure.
As an example, the pancreas may be isoechoic to the liver.
If a solid lesion is isoechoic to the surrounding parenchyma, it may not be visualized unless it has a displacement or contour effect. The better a system’s contrast resolution, the better the ability to distinguish between normal and abnormal tissues with similar echo amplitudes.
Homogeneity, Heterogeneity :
Homogeneity (adj. homogeneous) and heterogeneity (adj. heterogeneous) are terms relating to the histologic make up of normal and abnormal tissues in relationship to their echogenic characteristics.
Homogeneous structures are histologically uniform throughout whereas heterogenous structures are non uniform.
Solid masses are generally echogenic, with variable levels of echo amplitudes.
Homogeneous solid masses have few reflectors and will appear to be relatively
echo poor on the display. Conversely, solid masses that are heterogeneous contain numerous reflectors and will appear echogenic (variable levels of echogenicity dependent on several factors).
The terms homogeneous and heterogeneous may also be used to describe the
echogenic appearance of structures.
Structures that are homogeneous display a uniform echo pattern and the tissue texture will have a uniform dot size, distribution, and brightness. A good example of a normal structure with a homogeneous appearance is the spleen .
Conversely, structures that are heterogeneous display a non-uniform echo pattern. Liver with metastases frequently has a heterogeneous echo appearance .
Solid, Cystic, and Complex Structures :
Scanned structures may be described as being solid, cystic or complex when displayed depending on their sonographic appearances.
Solid structures are composed of tissue and are associated with variable levels of echogenicity. They may be either homogeneous or heterogeneous, and exhibit variable degrees of attenuation. In comparison to cystic structures, solid structures are echogenic and are associated with average to above average attenuation. The testes and liver are two examples of solid structures.
Cystic structures contain fluid. In comparison to solid structures, cystic structures
are anechoic, and associated with decreased attenuation and the display of acoustic enhancement. Simple cysts are anechoic, have a thin well-defined walls, and produce good acoustic enhancement.
Complex cysts are cysts that feature one or more of the following characteristics : echogenic fluid (diffuse or layered), septations, or a thick or irregular wall . Complex masses contain both solid tissue and fluid.
Texture is the echo pattern (dot size, distribution and brightness) generated by tissues. The displayed echo texture depends on several technical factors including transducer frequency, dynamic range, output power, gain, and pre- and postprocessing algorithms.
Speckle is the displayed dot pattern of organ parenchyma due to constructive and destructive wave interference from adjacent scatterers. The result of this acoustic interference produces a display dot pattern that does not represent the individual scatterers in the tissue but rather represents the resultant interference pattern from all the scatterers within the region.
Speckle is considered a type of acoustic artifact which degrades tissue echo texture. Speckle tends to produce a very fine dot pattern in the near field which become coarser in the far field because attenuation filters out the higher frequency echoes.
The sonographer can not correct acoustic speckle (only recognize it for what it is). Since speckle is not a favorable acoustic event, equipment manufacturers continue to work to reduce it.
يتبع

نبذة تاريخية عن الموجات فوق الصوتية


كانت أولى مساعي البحث في الموجات الصوتية منذ عام 1822 عندما سعى عالم الفيزياء السويسري ( دانيل كولادين ) لحساب سرعة الصوت عن طريق جرسه المائي في مياه بحيرة (جنيفا ) . والتي مهدت لوضع ( نظرية الصوت ) في عام 1877 بجهود العالم ( لورد ريليه ) والتي شرحت الأساسيات الفيزيائية لموجات الصوت وانتقاله وارتداده . وتوالت الأبحاث حتى كان تصميم وانشاء أول نظام( Sound Navigation & Ranging ) Sonar عامل في الولايات المتحدة عام 1914 على يد العالم فسندن لأغراض الملاحة البحرية ولتحديد أماكن المارينز الألماني في الحرب العالمية الأولى.

ولم توظف الموجات فوق الصوتية لخدمة الأغراض الطبية حتى بداية الأربعينات على يد دكتور الأعصاب والطبيب النفسي النمساوي ( كارل ثيودور ) والذي يعتبر أول طبيب استخدم الموجات فوق الصوتية في التشخيص الطبي وقد واجه في ذلك صعوبات بسبب امتصاص عظام الجمجمة لمعظم طاقة الموجات فوق الصوتية.
وبعد حصيلة جهود مكثفة للفيزيائيين والمهندسين الميكانيكيين والكهربائيين والبيولوجيين بالتعاون مع الأطباء ومبرمجي الكمبيوتر والباحثين ودعم الحكومات,ابتدأ التشخيص بالموجات فوق الصوتية ليأخذ محله في عيادات الأعصاب والقلب والعيون ولتتطور الموجات منA-Mode محدودة الاستخدام الىB-Modeوالتي سعى العالم ( دوغلاس هوري ) كفني أشعة لاستغلالها في التشخيص لقدرتها على اختراق الأنسجة بهدف الدراسة التشريحية لأعضاء الجسم في جامعة ( كولورادو) في دنغر بالتعاون مع زميله أخصائي الكلى ( جوزيف هوملس ) والذي بدوره تبنى الأبحاث الطبية على هذا الصعيد وقام بتوجيهها وبتعاون العلماء والمهندسين ( بيلز و بوساكوني ) كان أول جهاز ألتراساوند ثنائي الأبعاد يعمل بنظامB-Modeعام 1951
وتوالت الأجهزة التي تعمل في هذا النظام الا أنها جميعا كانت كبيرة الحجم وعلى المريض أن ينغمس كليا أو جزئيا في الماء في وضعية السكون لفترة زمنية طويلة الأمر الذي جعله غير عملي ويستحيل وجوده في عيادات الاختصاص.

الذراع المعدني المتحرك

وفي أواخر عام 1955 بدأ العالم بتطوير هذه الأجهزة لتصبح أكثر حساسية وأقل حجما وأكثر سهولة في طريقة الفحص حتى توصلوا للذراع المعدني المتحرك والذي يوضع على المكان المخصص للفحص , كما تم تطوير جهاز الألتراساوند المهبلي و الشرجي عام 1955 والذي يعمل بنظامA-Mode بجهود العالمين ( وايلد ) و ( ريد ) الا أنه في هذه المرحلة لم يحقق الغرض الفعلي حتى تم تطويره لاحقا , كل هذه التطورات والتي مرت بنجاح باهر وأخذت محلها في جزء كبير من العالم كالولايات المتحدة الأمريكية, والنمسا, واليابان, والمملكة المتحدة , مهدت الطريق وفتحت المجال لدخول جهاز الالتراساوند إلى تخصص النسائية والتوليد وهكذا كانت الانطلاقة.
ومن رواد تسخير الالتراساوند لخدمة هذا التخصص الدكتور الانجليزي( ايان دونالد ) والذي له مساعي رائدة على هذا الصعيد حيث ابتدأ طريقه بتشخيص التكتلات البطنية سواء أكانت ألياف أو أورام أو حتى أكياس وخرج بورقة عمل كانت من أعظم الاشراقات الطبية خلال العشرة أعوام المنصرمة بتعاونه مع العالم الفني ( توم براون ) والدكتور ( جون ماكفيكار ) في 7 / 6 / 1958 وعام 1959 استطاع أن يلتقط أصداء واضحة لرأس الجنين ومن بعدها أصبحت أبعاد محيط رأس الجنين هي الوسيلة المعتمدة لدراسة نمو الجنين . و بعد مرور سنوات قليلة كان بالامكان دراسة الحمل منذ البداية حتى النهاية , وتشخيص كثيرا من المشاكل كتعدد التوائم والتشوهات الخلقية والمشاكل التي تصاحب المشيمة.
ولم يكن قبل عام 1972 بالامكان رؤية ودراسة الحويصلات بنظامB-Mode على يد العالم النمساوي( Kratochwil )وهكذا أصبح التصوير بالموجات فوق الصوتية في مجال الأمراض النسائية والتوليد مضمارا للتنافس بين الاختصاصيين وتزايدت الأبحاث وأوراق البحث من ورقة بحث واحدة للدكتور (ايان دونالد) عام 1958الى 296 ورقة عمل في عام 1978.
وبهذه الجهود المكثفة استطاع الأطباء تشخيص كيس حمل بعمر 5 أسابيع في عام 1963 , وتحديد نبض الجنين بعمر 7 أسابيع عام 1965وفي السبعينات أصبح بالإمكان قياس محيط رأس الجنين ومحيط صدره والتي لعبت دورا جوهريا في متابعة نمو الجنين وتطوره واكتشاف أي إعاقة في النمو, وحساب طول الجنين ومحيط البطن الذي استطاع العلماء من خلاله أخذ فكرة عن وزن الجنين وظروف تغذيته.
كما تم تشخيص فتحات الظهر ( Spina Bifida )واختفاء جمجمة الرأس في الأجنة( Anencephaly )في الأسبوع السابع عشر من الحمل. كل تلك التطورات لم تكن لتكون لولا إيجادB-Modeودخول درجات اللون الرمادي على أجهزة الالتراساوند بعد أن كانت في اللون الأبيض والأسود, وهذه الدرجية في اللون أعطت وضوح في الصورة وأصبح تركيز العلماء على زيادة هذه الدرجية لزيادة الدقة في الفحص.
ومع الثمانينات حدثت ثورة حقيقية في عالم الموجات فوق الصوتية وهي ما يسمى( Real time scanner )أي التصوير الحي ( ثنائي الأبعادB-Mode ) والذي عن طريقه تم التعرف على حياة الجنين الفعلية, وحركاته, وتصرفاته, ونبضات القلب, والتنفس في رحم الأم. وكان أول جهاز فعال في هذا المجال عام 1985 في ألمانيا , وكانت الثمانينات هي ميدان التنافس للشركات المصنعة لأجهزة الالتراساوند لتقديم أدق الصور وأوضحها. وهكذا اتضحت معالم علم جديد في تخصص النسائية والتوليد ( تشخيص وسلامة الجنين) .

كما تم تطوير جهاز الالتراساوند المهبلي والشرجي , والذي صمم لأول مرة على يد( ريد ) و( وايلد ) عام 1955, وقد أستغرق هذا التطوير حوالي العشرين عاما ليصبح فعالا وليحقق طموحات العلماء في كشف الأعضاء الداخلية للحوض ولينتشر بين الأوساط الطبية.
وكان عام 1985 هو العام الذي احتضن أكثر أجهزة الالتراساوند المهبلي فعالية وأعظمها فائدة ,وقد تزامن تطويره مع أولى تقنيات أطفال الأنابيب في النمسا.
ومن التقنيات التي استغرقت زمنا طويلا حتى سخرت للاستعمال الفعلي الدوبلار( ( Doppler و( M-Mode ) فمبدأ الدوبلار كان أول وصف وضع له بجهود العالم النمساوي ( كريستيان دوبلار ) عام 1842 وبدأ بتطبيقه اليابانيون عام 1955 لدراسة حركات وصمامات القلب. وفي عام 1962 وباستخدام الدوبلار تتبع العلماء تدفق الدم ونبضات الجنين وتطورت الأجهزة في تقصي التدفقات الدموية لتصبح ثنائية الأبعاد وتمكن من المتابعة الحية الملونة لسير الدم(( Real time Color Flow Imaging .
وكانت الثمانينات ومطلع التسعينات مسرحا للتقدم العظيم الذي أحرزته الشركات المصنعة لأجهزة الالتراساوند ثنائية الأبعاد كما أصبحت تلك الأجهزة عماد التأسيس لأي عيادة نسائية وتوليد , وساعد في ذلك الحجم المعقول وأذرعة الفحص والتي تشغل حيزا ضيقا على الجسم وتعطي مجالا واسعا للرؤية إضافة إلى الحركة الحرة لهذه الأجهزة.
والأهم من كل ذلك التفاصيل الدقيقة التي تمحصها تلك الأجهزة بوضوح الصورة وتحديد الملامح والتشخيص الدقيق بحيث احتلت أجهزة الالتراساوند المرتبة الأولى من بين وسائل التشخيص, والتي لم تقتصر على تشخيص الجسم فحسب بل تجاوزتها لفحص الأجهزة الداخلية للأجنة في أرحام أمهاتهم لتصبح علما بل وتخصصا قائما بذاته.
وبعد هذه المراحل العريقة في تاريخ الموجات فوق الصوتية وبعد ثورات العلم المتأججة على كل صعيد ومتطلبات العصر المتجددة مع دنوّ الألفية الثانية وارتباط الكمبيوتر الوثيق بكل التحركات البشرية مهما صغرت , غدت أجهزة الالتراساوند الثنائية الأبعاد غير مرضية- بالرغم من كل النجاح الذي حققته- وشخصت أعين العلماء نحو البعد الثالث الذي عجزت الأجهزة ثنائية الأبعاد عن سبر غوره وان كانت الفكرة تلوح في الأفق منذ السبعينات , الا أنها بدأت تتمحور وتأخذ أبعادها مع مطلع الثمانينات وأعظم ما ساند وجودها الثورات التكنولوجية في برمجة الكمبيوتر.
وفي اليابان في جامعة طوكيو كان أول تقرير حول نظام الأبعاد الثلاثية ( الطول, العرض, العمق أو الارتفاع ) عام 1984 وأول محاولة ناجحة في الحصول على صورة جنين ثلاثية الأبعاد من صورة ثنائية الأبعاد عن طريق الكمبيوتر كانت عام 1986.
وبعد تطوير أجهزة التراساوند مستقلة ثلاثية الأبعاد كانت المشكلة في الفترة الزمنية التي يستغرقها التقاط كل مقطع حيث تتجاوز العشر دقائق وهو ما يستحيل معه العمل سواء للطبيب المعالج أو المريض وبالتالي يستحيل معه التسويق. ومع الجهود المكثفة والتطوير المستمر كان أول جهاز التراساوند ثلاثي الأبعاد يأخذ محلا تجاريا في الأسواق في عام 1989Combison-330 ) )في النمسا واستمر العالم وخصوصا في اليابان, والنمسا, وبريطانيا, وكندا وحتى الصين في دفع عجلة التطور هذه حتى بدأت الأبحاث حول رباعي الأبعاد في لندن عام 1996 عندما بزغت فكرة التصوير ثلاثي الأبعاد الحي وليكون للبعد الرابع وهو البعد الزمني , دوره في إعطاء صورة حقيقية حيّة بأسلوب عملي , وما كان ذلك ليكون لولا التطورات الهائلة في علم الكمبيوتر والسرعة الهائلة في إجراء العمليات الحاسوبية
, ومن هنا كانت قصة البداية.