Ultrason Tarihi

Ultrason insan kulağını duyamayacağı kadar yüksek tizlikte ses dalgalarına verilen isimdir. İnsan kulağı ortalama olarak 20 bin Hertz'den yani saniyede 20 bin titreşimden fazla tizlikteki sesleri duyamaz. Doğada ultrasonik sesler kullanabilen canlılara verilebilecek en iyi örnek yarasalardır. Yarasalar karanlık mağaralarda çıkarttıkları ultrason dalgalarının yansımalarını dinleyerek yollarını bulabilirler. Yarasaların bu yöntemle yollarını bulduğunu 1794 yılında Lazzaro Spallanzani adlı bir İtalyan biyolog keşfetmişti. Fakat insanlar tarafından ultrason dalgaları üretilebilmesi ancak 1880 yılında Fransa'da Pierre ve Jacques Curie kardeşlerin piezoelektrik kristallerin üzerlerine bir elektrik voltajı verilmesiyle çok yüksek frekanslarda titreştiklerini keşfetmeleriyle olanaklı oldu.

Ultrason Dalgaları Üreten Cihazların İlki
1914 yılında A.B.D.'de Reginald Fessenden tarafından denizlerin derinliklerinin taranması amacıyla piezoelektrik kristaller kullanılarak ultrason dalgalarının gönderilmesi ve geri alınması prensibiyle çalışan bir araç üretildi. Bu cihaz üç kilometre içindeki derin denizlerde bulunan buz kitleleri konusunda denizciler için uyarıcı olabiliyordu. Bu arada Birinci Dünya Savaşı'nın patlak vermesiyle Fessenden tarafından icat edilen araç yeniden geliştirilmeye başlandı. Fransa'da Paul Langévin ve araştırmacı ortağı Rus asıllı Constantin Chilowsky'in çalışmaları sonucunda günümüzde kullanılan sonarların atası kabul edilebilecek “hidrofon” isimli bir araç üretildi. Bu yıllarda Rusya'da bilim adamı Sergei Y. Sokolov tarafından verilen bilgilere göre birçok ülkede aynı anda üretilen bir başka araç da ultrason dalgalarını kullanarak metaller üzerindeki çatlakları anlama konusunda işçilere yardımcı oluyordu. O günlerde yüksek frekanslarda çalışabilen elektronik devreler üretilemediği için bu araçların etkinlikleri kısıtlı olmak zorunda kalmıştı.


Ortamlar arasında enerji taşıma özelliği olan ultrason dalgalarının günümüz teknolojisine göre oldukça ilkel yöntemlerle üretilmeye başlanması o zamanların yenilikçi doktorlarının da ilgisini çekmeye başlamıştı. 1940'lı yıllarda A.B.D.'de Dr. William Fry ve Dr. Russell Meyers tarafından ultrason dalgaları beyin ameliyatlarında kullanılmaya başlandı. 1950'li yıllarda ise dünyanın birçok yerinde ultrason sayısız hastalık için fizik tedavi aracı olarak kullanılmaya başlandı. Bu hastalıkların arasında mide yanması, eklem ağrısı, cilt hastalıkları, hemoroid, idrar kaçırması hatta kalp sıkışmaları vardı. Aslında dokularda ısı üreten bir enerji kaynağı olan ultrasonun bu hastalıkların bazılarında hastaların yakınmalarını azalttığı durumlar da oluyordu. Fakat bu biçimde kullanılan ultrasonun dokularda bazen zarar oluşturduğu ve hastalıkları gerçekten tedavi etmediğinin anlaşılması fazla zaman almadı.

Ultrasonun Tanı Yöntemi Olarak Kullanılması

Dr. Karl Theo Dussik

1947 yılında Avusturya'da çalışan Dr. Karl Theo Dussik ve fizikçi kardeşi Friederich Dussik, ultrason dalgalarını insan hastalıklarında tanı yöntemi olarak kullanmak için çalışmaya başladılar. Dussik kardeşlerin kullandığı araçta ultrason dalgası üreten kısım hastanın vücudunun bir tarafında dalgaları alan kısım ise tam karşı tarafta bulunuyordu. Böylece dokulardan geçen ultrason dalgaları karşı tarafta tekrar elde edilerek oluşan potansiyel farklılıklarının ısıya duyarlı bir kağıt üzerinde grafik izdüşümü çıkarılmaktaydı. Böylece Dussik'in eline sadece siyah ve beyaz noktalardan oluşan bir görüntü geçiyordu. Dussik kardeşler bir konuda hata yapmışlardı, incelemelerini daha çok kafatası ve beyin üzerine yoğunlaştırmışlardı. Kafatası içindeki organlar günümüzün son derece hassas ultrason cihazlarında bile görülmemekte. Zaten daha sonra 1952 yılında Almanya'da ve A.B.D.'de Dussik'in başka araştırmacılar tarafından bu çalışma yeterli bulunmadı fakat Dussik'in yaptığı bu düzenek dünyada tanı amaçlı olarak ultrason dalgaları kullanılan ilk araç oldu. Daha sonraki yıllarda özellikle Avrupa'da birçok araştırmacı ultrason dalgaları kullanan tanı araçları üretmeye çalıştı fakat parasızlık, savaş ve yeterli teknolojinin olmaması bu çalışmaların bir sonuca varmadan durmasına neden oldu. Bu yıllarda A.B.D. Ordusu'nun desteğiyle gizli olarak devam ettirilen başka bir çalışmadan dünya kamuoyu 1949 yılında haberdar oldu. Bu çalışma orduda teğmen olarak görev yapan fizikçi George Ludwig tarafından yapılmıştı ve kullanılan araç radar veya sonarlarda olduğu gibi dalga gönderip yansıyan dalgalarla elde edilen bilgileri bir ekranda göstererek çalışıyordu.

George Ludwig

Ludwig gerçekten çok sistemli olarak çalışmıştı, örneğin ürettiği aracı denemek için hayvan organları kullanmıştı. Ludwig'in kullandığı araç günümüzde hiç kullanılmayan “A Modu” denilen ilkel bir görüntüleme yöntemi kullanıyordu. Çalışması üzerindeki gizlilik 1949 yılında kaldırılmasından sonra Greenwood and General Precision Laboratories adlı A.B.D. Şirketi ilk ticari ultrason cihazı üretimine geçti. Bu aracın günümüzde de olduğu gibi, kalp atışının ölçülmesi, böbrek ve safra kesesi taşları veya vücuttaki yabancı cisimlerin saptanması gibi durumlarda kullanılması öneriliyordu. Ludwig tarafından yapılan çalışmalar ve sonradan üretilen araç ile günümüzdeki teknolojinin temelleri atılmış oluyordu. Bu yıllardan sonra ultrason üzerindeki çalışmalar sadece tıp konusunda değil teknolojinin her dalında çok hızlandı. Böylece ultrason kullanan çamaşır makineleri, gaz analizi, delme işlemleri ve sterilizasyon (mikropların öldürülmesi) yapan araçlar üretildi. Bu yıllarda çok daha etkili piezoelektrik transdüserler üretildiği gibi elektronik araçlarda lambalar yerine yarıiletken denilen malzemelerle üretilmiş diyot ve transistörler yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Bu sıralarda sadece A.B.D. değil Çin, Finlandiya ve Almanya gibi birçok ülkede araştırmacı veya doktorlar ultrason cihazını geliştirmeye çalışıyordu.