Jednym z technicznych osiągnięć współczesnej medycyny jest jej szerokie zastosowanie do badania narządów wewnętrznych ultradźwięków o wysokiej częstotliwości, potężnego i nieszkodliwego narzędzia diagnostycznego.
Sama technologia ultradźwiękowa jest znana od ponad 80 lat. Próby zastosowania ultradźwięków do diagnostyki medycznej doprowadziły do pojawienia się w 1937 r. Jednowymiarowej echoencefalografii. Jednak na początku lat 50. możliwe było uzyskanie obrazu ultrasonograficznego narządów wewnętrznych i tkanek osoby. Od teraz ultradźwięki są coraz częściej stosowane w medycynie. Dziś jest stosowany w chirurgii, w różnych procedurach fizjoterapeutycznych, a zwłaszcza w diagnostyce. Zastosowanie diagnostyki ultradźwiękowej dokonało prawdziwej rewolucji w położnictwie.
USG: zasada działania
Ultradźwięki to takie same mechaniczne wibracje elastycznych mediów jak dźwięk, różniące się jedynie częstotliwością.
Częstotliwość ultradźwięków leży poza górną granicą zakresu ludzkiego słuchu (20 kHz). Użycie ultradźwięków opiera się na jego zdolności bez znaczącej absorpcji przenikania do tkanek miękkich ciała, odzwierciedlonych w gęstszych tkankach i różnorodności.
W badaniu ultrasonograficznym narządów wewnętrznych (echografia) cienka wiązka impulsów ultradźwiękowych generowana przez mały czujnik piezoelektryczny, który może działać zarówno jako generator, jak i odbiornik drgań ultradźwiękowych, jest kierowana na powierzchnię ciała. Dalszy los tych impulsów zależy od właściwości tkanek znajdujących się na jego drodze: impulsy mogą przez nie przechodzić, być przez nie odbijane lub pochłaniane.
Analiza sygnałów odbitych (wykonywanych za pomocą komputera) pozwala uzyskać obraz przekroju poprzecznego ciała wzdłuż ścieżki czujnika.
Badanie ultradźwiękowe (USG) ma jedną bardzo ważną cechę: moc promieniowania wymagana do obrazowania jest tak nieznaczna, że nie powoduje żadnych szkodliwych skutków. Jest to główna zaleta ultradźwięków w promieniowaniu rentgenowskim.
Co to jest USG?
Badanie ultrasonograficzne jest bezbolesną procedurą wykonywaną przez lekarza. Cienką warstwę specjalnego żelu nakłada się na skórę badanego obszaru ciała, co poprawia jego kontakt z czujnikiem (dobry kontakt czujnika ze skórą w dużej mierze decyduje o jakości obrazu). Podczas procedury sonda jest powoli przesuwana przez obszar testowy. Skanowanie ultradźwiękami nie wymaga wcześniejszego przygotowania, a do takiego badania pacjent nie musi iść do szpitala.
Nowoczesny sprzęt ultradźwiękowy pozwala uzyskać różne rodzaje obrazów: ruchome lub sekwencję nieruchomych klatek. W obu przypadkach obraz można zapisać do dalszej analizy.
USG w czasie ciąży
Być może najważniejsze zastosowanie metod ultradźwiękowych w badaniach kobiet w ciąży. Pozwalają one otrzymywać informacje o stanie płodu, nie narażając go ani matki na żadne niebezpieczeństwo i, co jest bardzo ważne, na bardzo wczesnym etapie ciąży (2,5-3 tygodni). Często tych informacji nie można uzyskać w inny sposób.
W pierwszych trzech miesiącach ciąży ultrasonografia może określić, czy płód żyje, określić jego wiek i określić liczbę rozwijających się zarodków. Po trzecim miesiącu USG może wykryć niektóre wrodzone wady rozwojowe płodu, takie jak rozszczep kręgosłupa, i dokładnie określić położenie łożyska, ujawniając jego przedwczesne oderwanie.
Za pomocą skanowania ultradźwiękowego można określić rozmiar płodu w czasie ciąży i dość dokładnie przewidzieć datę porodu. Za pomocą ultradźwięków można nawet zauważyć bicie serca płodu. Badania rentgenowskie podczas ciąży są teraz wymagane tylko w szczególnych okolicznościach.
Powszechnie stosowana w diagnostyce prenatalnej (prenatalnej), metoda wykrywania anomalii rozwojowych płodu - amniocenteza (wybór płynu z worka owodniowego otaczającego płód, zwykle w 15-17 tygodniu ciąży) - jest kontrolowana przez USG.
Opracowanie i wprowadzenie nowych rodzajów badań ultrasonograficznych w praktyce oraz ich dostępność zrewolucjonizowały praktykę położniczą, upraszczając kontrolę przebiegu ciąży i zwiększając jej niezawodność.
Zasada działania urządzenia ultradźwiękowego
Diagnostyka ultrasonograficzna jest z powodzeniem stosowana w praktyce medycznej i od dawna jest stosunkowo tanią i całkowicie bezpieczną metodą badań. Najbardziej poszukiwanym obszarem diagnozy jest badanie kobiet w ciąży, a wszystkie organy wewnętrzne, naczynia krwionośne i stawy są również badane. Zasada echolokacji jest podstawą technologii obrazowania ultradźwiękowego.
Jak to działa?
Ultradźwięki to drgania akustyczne o częstotliwości wyższej niż 20 kHz, niedostępne dla ludzkiego słuchu. Medyczny sprzęt ultradźwiękowy wykorzystuje zakres częstotliwości od 2 do 10 MHz.
Istnieją tak zwane piezoelektryczne - pojedyncze kryształy niektórych związków chemicznych, które reagują na fale ultradźwiękowe ładunkiem elektrycznym i ładunkiem elektrycznym - za pomocą ultradźwięków. Oznacza to, że kryształy (elementy piezoelektryczne) są jednocześnie odbiornikiem i nadajnikiem fal ultradźwiękowych. Elementy piezoelektryczne znajdują się w czujniku ultradźwiękowym, przez który impulsy o wysokiej częstotliwości są wysyłane do ciała ludzkiego. Czujnik jest dodatkowo wyposażony w lustro akustyczne i warstwę dźwiękochłonną. Odbita część wiązki fal dźwiękowych powraca do czujnika, który przekształca je w sygnał elektryczny i przekazuje do systemu sprzętowego i oprogramowania - samej maszyny ultradźwiękowej. Sygnał jest przetwarzany i wyświetlany na monitorze. Najczęściej używany format obrazu czarno-białego. Sekcje, które odbijają fale w takim lub innym stopniu, są wyświetlane na ekranie za pomocą odcieni szarości, białe są w pełni odblaskowe, a czarne są cieczami i pustkami.
Jak fala ultradźwiękowa?
Sygnał ultradźwiękowy, przechodzący przez tkanki ludzkiego ciała, jest pochłaniany i odbijany przez nie w zależności od ich gęstości i prędkości propagacji fal dźwiękowych. Gęste środowisko, takie jak kości, kamienie w nerkach, pęcherz, odbijają dźwięk prawie w całości. Luźniejsze tkanki, płyny i puste przestrzenie absorbują fale częściowo lub całkowicie.
Głównymi cechami obrazu ultradźwiękowego są echogeniczność i przewodzenie dźwięku. Echogeniczność - zdolność tkanek do odbijania fal ultradźwiękowych, rozróżnianie hipo i hiperechogenności. Przewodnictwo dźwiękowe - zdolność tkanek do przechodzenia przez ultradźwięki. Na ocenę tych cech opiera się analiza obiektu, jego opis i wnioski.
Badanie ultradźwiękowe ultrasonografów specjalistycznych
Nasza klinika jest wyposażona w nowoczesne stacjonarne urządzenia ultradźwiękowe firmy Medison i Toshiba, zdolne do wykonywania wszelkich zadań diagnostycznych. Skanery są wyposażone w dodatkowe monitory do powielania obrazu dla pacjenta. Zaawansowany poziom technologii oznacza ulepszone metody uzyskiwania informacji:
- tłumienie ziarna obrazu;
- wielościeżkowe skanowanie złożone;
- ultrasonografia dopplerowska energii;
- ustawienia poprawiające obraz w trudno dostępnych miejscach;
- technologia cyfrowa;
- wysoka rozdzielczość ekranu;
- tryby trójwymiarowe i czterowymiarowe.
Te badania, w razie potrzeby, klient może być nagrany na DVD-ROM.
W przypadku ultradźwięków ważna jest nie tylko klasa sprzętu, ale także profesjonalizm lekarza, który przeprowadza diagnozę. Specjaliści naszej kliniki mają wieloletnie doświadczenie zawodowe i wysokie kwalifikacje, co pozwala prawidłowo odcyfrować wyniki badania.
Zasada ultradźwięków
Jeśli chodzi o konserwację, naprawę lub pracę urządzeń ultradźwiękowych, przede wszystkim konieczne jest zrozumienie fizycznych podstaw procesów, z którymi będziemy musieli się zmierzyć. Oczywiście, jak w każdym przypadku, jest tak wiele niuansów i subtelności, ale sugerujemy, abyś przede wszystkim rozważył istotę tego procesu. W tym artykule dotkniemy następujących pytań:
- Czym jest ultradźwięki, jakie są jego cechy i parametry
- Tworzenie ultradźwięków w nowoczesnej technologii opartej na piezoceramice
- Zasady ultradźwięków: łańcuch przekształcania energii elektrycznej w energię ultradźwiękową i odwrotnie.
- Podstawy tworzenia obrazu na wyświetlaczu maszyny ultradźwiękowej.
Pamiętaj, aby obejrzeć nasz film na temat działania ultradźwięków
Naszym głównym zadaniem jest zrozumienie, czym jest ultradźwięki i jakie są ich właściwości we współczesnych badaniach medycznych.
O dźwięku.
Wiemy, że częstotliwości od 16 Hz do 18 000 Hz, które ludzki aparat słuchowy jest w stanie postrzegać, są powszechnie nazywane dźwiękiem. Ale jest też wiele dźwięków na świecie, których nie słyszymy, ponieważ są one poniżej lub powyżej zakresu dostępnych częstotliwości: są to odpowiednio podczerwone i ultra dźwiękowe.
Dźwięk ma charakter falowy, to znaczy wszystkie dźwięki istniejące w naszym wszechświecie są falami, jak w innych przypadkach, wiele innych zjawisk naturalnych.
Z fizycznego punktu widzenia fala jest wzbudzeniem medium, które rozchodzi się z transferem energii, ale bez przenoszenia masy. Innymi słowy, fale są przestrzenną przemianą maksimów i minimów dowolnej wielkości fizycznej, na przykład gęstości substancji lub jej temperatury.
Możliwe jest scharakteryzowanie parametrów falowych (w tym dźwięku) poprzez długość, częstotliwość, amplitudę i okres oscylacji.
Rozważmy bardziej szczegółowo parametry fali:
Maksymalne i minimalne wielkości fizyczne mogą być warunkowo reprezentowane jako grzbiety i doliny fali.
Długość fali to odległość między tymi grzbietami lub między zagłębieniami. W związku z tym im bliżej grzbiety się znajdują - im krótsza długość fali i im wyższa jej częstotliwość, tym dalej od siebie - im większa długość fali i odwrotnie - tym niższa jest jej częstotliwość.
Innym ważnym parametrem jest amplituda drgań lub stopień odchylenia wielkości fizycznej od jej średniej wartości.
Wszystkie te parametry są ze sobą powiązane (dla każdej relacji istnieje dokładny opis matematyczny w postaci formuł, ale nie podamy ich tutaj, ponieważ naszym zadaniem jest zrozumieć podstawową zasadę i zawsze możemy opisać ją z fizycznego punktu widzenia). Każda z cech jest ważna, ale częściej będziesz musiał usłyszeć o częstotliwości ultradźwięków.
Czy twoja maszyna USG zapewnia słabą jakość obrazowania? Zostaw prośbę o wezwanie inżyniera bezpośrednio na miejscu, a on przeprowadzi bezpłatną diagnozę i skonfiguruje skaner USG
Dźwięk o wysokiej częstotliwości: Jak wywołać kilka tysięcy wibracji na sekundę
Istnieje kilka sposobów na uzyskanie ultradźwięków, ale najczęściej technika wykorzystuje kryształy elementów piezoelektrycznych i efekt piezoelektryczny oparty na ich zastosowaniu: natura piezoelektryczna umożliwia generowanie dźwięku o wysokiej częstotliwości pod wpływem napięcia, im wyższa częstotliwość napięcia, tym szybciej (częściej) kryształ zaczyna wibrować, ekscytując oscylacje wysokiej częstotliwości w środowisku.
W polu wibracji o wysokiej częstotliwości piezokryształ, przeciwnie, zaczyna wytwarzać energię elektryczną. Włączając taki kryształ do obwodu elektrycznego iw pewien sposób przetwarzając odbierane z niego sygnały, możemy utworzyć obraz na wyświetlaczu maszyny ultradźwiękowej.
Aby jednak ten proces stał się możliwy, potrzebny jest kosztowny i złożony sprzęt.
Pomimo kilkudziesięciu, a nawet setek powiązanych ze sobą elementów skanera ultradźwiękowego można podzielić go na kilka głównych bloków zaangażowanych w konwersję i transmisję różnych rodzajów energii.
Wszystko zaczyna się od źródła zasilania zdolnego do utrzymania wysokiego napięcia o określonych wartościach. Następnie, za pośrednictwem wielu jednostek pomocniczych i pod stałą kontrolą specjalnego oprogramowania, sygnał jest przesyłany do czujnika, którego głównym elementem jest głowica piezokrystaliczna. Przekształca energię elektryczną w energię ultradźwiękową.
Przez soczewkę akustyczną wykonaną ze specjalnych materiałów i dopasowanego żelu fala ultradźwiękowa przenika do ciała pacjenta.
Jak każda fala, ultradźwięki mają tendencję do odbijania się od powierzchni napotkanej na jej drodze.
Następnie fala przechodzi przez ścieżkę zwrotną przez różne tkanki ludzkiego ciała, żel akustyczny i soczewka spadają na piezokrystaliczną siatkę czujnika, która przekształca energię fali akustycznej w energię elektryczną.
Akceptując i prawidłowo interpretując sygnały z czujnika, możemy symulować obiekty znajdujące się na różnych głębokościach i niedostępne dla ludzkiego oka.
Zasada budowy obrazu na podstawie danych ze skanowania ultradźwiękowego
Zastanów się dokładnie, w jaki sposób uzyskane informacje pomagają nam w budowaniu obrazu na skanerze ultradźwiękowym. Podstawą tej zasady jest inna impedancja akustyczna lub rezystancja mediów gazowych, ciekłych i stałych.
Innymi słowy, kości, tkanki miękkie i płyny naszego ciała przekazują i odbijają ultradźwięki w różnym stopniu, częściowo je absorbując i rozpraszając.
W rzeczywistości cały proces badawczy można podzielić na mikroperiody, a tylko niewielka część każdego okresu transmituje czujnik. Resztę czasu spędzamy na oczekiwaniu na odpowiedź. Jednocześnie czas między transmisją a odbiorem sygnału jest bezpośrednio przenoszony na odległość od czujnika do obiektu „widzialnego”.
Informacje o odległości do każdego punktu pomagają nam zbudować model badanego obiektu i są również wykorzystywane do pomiarów wymaganych w diagnostyce ultradźwiękowej. Dane są kodowane kolorami - w rezultacie otrzymujemy obraz, którego potrzebujemy na ekranie USG.
Najczęściej jest to format czarno-biały, ponieważ uważa się, że do odcieni szarości nasze oko jest bardziej podatne i z większą dokładnością. zobaczy różnicę w odczytach, chociaż w nowoczesnych urządzeniach używają one reprezentacji kolorów, na przykład do badania prędkości przepływu krwi, a nawet dźwiękowej prezentacji danych. Ten ostatni, wraz z sekwencją wideo w trybach Dopplera, pomaga w dokładniejszym rozpoznaniu i służy jako dodatkowe źródło informacji.
Wróćmy jednak do konstrukcji najprostszego obrazu i rozważmy bardziej szczegółowo trzy przypadki:
Przykłady najprostszych obrazów będą badane na podstawie trybu B. Wizualizacja tkanki kostnej i innych stałych formacji składa się z jasnych obszarów (głównie białych), ponieważ dźwięk najlepiej odbija się od stałych powierzchni i powraca niemal w pełnym zakresie do czujnika.
Jako przykład możemy wyraźnie zobaczyć białe obszary - kamienie w nerkach pacjenta.
Wizualizacja płynu lub pustych przestrzeni jest reprezentowana przez czarne obszary na obrazie, ponieważ bez napotkania przeszkód dźwięk przechodzi dalej do ciała pacjenta i nie otrzymujemy żadnej odpowiedzi.
Tkanki miękkie, takie jak struktura samej nerki, będą reprezentowane przez obszary o różnych stopniach szarości. Dokładność diagnozy i zdrowie pacjenta zależeć będą w dużej mierze od jakości wizualizacji takich obiektów.
Więc dzisiaj dowiedzieliśmy się, czym jest ultradźwięki i jak jest ono stosowane w skanerach ultradźwiękowych do badania narządów ludzkiego ciała.
Jeśli twoja maszyna USG ma słabą jakość obrazu, skontaktuj się z naszym centrum serwisowym. Inżynierowie ERSPlus z dużym doświadczeniem i wysokimi kwalifikacjami są zawsze gotowi do pomocy.
Zasada działania urządzenia ultradźwiękowego. Czujnik ultradźwiękowy
Pod ultradźwiękami rozumiem fale dźwiękowe, których częstotliwość jest poza zakresem częstotliwości odbieranych przez ludzkie ucho.
Odkrycie ultradźwięków datuje się od obserwacji lotu nietoperzy. Naukowcy, zawiązując oczy nietoperzom, odkryli, że zwierzęta te nie tracą orientacji w locie i mogą unikać przeszkód. Ale kiedy zakryli uszy, orientacja w przestrzeni nietoperzy została złamana i napotkali przeszkody. Doprowadziło to do wniosku, że nietoperze w ciemnościach są kierowane przez fale dźwiękowe, które nie są chwytane przez ludzkie ucho. Obserwacje te poczyniono już w XVII wieku, jednocześnie zaproponowano określenie „USG”. Kij do orientacji w przestrzeni emituje krótkie impulsy fal ultradźwiękowych. Impulsy te, odbite od przeszkód, są po pewnym czasie odbierane przez ucho nietoperza (zjawisko echa). W zależności od czasu, jaki upływa od momentu promieniowania impulsu ultradźwiękowego do percepcji odbijanego sygnału, zwierzę określa odległość do obiektu. Ponadto nietoperz może również określić kierunek, w którym sygnał echa jest zwracany, lokalizację obiektu w przestrzeni. W ten sposób wysyła fale ultradźwiękowe, a następnie odbiera odbity obraz otaczającej przestrzeni.
Zasada lokalizacji ultradźwięków leży u podstaw działania wielu urządzeń technicznych. Zgodnie z tak zwaną zasadą impulsowego echa, działa sonar, który określa położenie statku względem ławic ryb lub dna morskiego (echosonda), a także urządzeń diagnostyki ultradźwiękowej stosowanych w medycynie: urządzenie emituje fale ultradźwiękowe, a następnie odbiera odbite sygnały, i w czasie, jaki upłynął od momentu promieniowania do momentu postrzegania sygnału echa, określ położenie przestrzenne struktury odbijającej.
Czym są fale dźwiękowe?
Fale dźwiękowe są mechanicznymi wibracjami, które rozprzestrzeniają się w przestrzeni jak fale, które pojawiają się po wrzuceniu kamienia do wody. Propagacja fal dźwiękowych w dużej mierze zależy od substancji, w której się rozprzestrzeniają. Tłumaczy to fakt, że fale dźwiękowe występują tylko wtedy, gdy cząstki materii oscylują.
Ponieważ dźwięk może być propagowany tylko z obiektów materialnych, żaden dźwięk nie jest wytwarzany w próżni (w egzaminach często zadawane jest pytanie „zasypywanie”: jak rozprowadza się dźwięk w próżni?).
Dźwięk w środowisku może rozprzestrzeniać się zarówno w kierunku wzdłużnym, jak i poprzecznym. Fale ultradźwiękowe w cieczach i gazach są podłużne, ponieważ pojedyncze cząstki medium oscylują wzdłuż kierunku propagacji fali dźwiękowej. Jeśli płaszczyzna, w której oscylują cząstki medium, znajduje się pod kątem prostym do kierunku propagacji fali, jak na przykład w przypadku fal morskich (oscylacje cząstek w kierunku pionowym i propagacja fali w poziomie) mówić o falach poprzecznych. Takie fale obserwuje się również w ciałach stałych (na przykład w kościach). W tkankach miękkich ultradźwięki propagują się głównie w postaci fal podłużnych.
Gdy poszczególne cząstki fali podłużnej są przemieszczane ku sobie, ich gęstość, a co za tym idzie, ciśnienie w substancji ośrodka w tym miejscu wzrasta. Jeśli cząstki różnią się od siebie, miejscowa gęstość substancji i ciśnienie w tym miejscu maleją. Fala ultradźwiękowa tworzy strefę niskiego i wysokiego ciśnienia. Po przejściu fali ultradźwiękowej przez tkankę to ciśnienie zmienia się bardzo szybko w punkcie ośrodka. Aby odróżnić ciśnienie wytwarzane przez falę ultradźwiękową od stałego ciśnienia medium, nazywane jest ono również zmiennym lub dźwiękowym ciśnieniem.
Parametry fali dźwiękowej
Parametry fali dźwiękowej obejmują:
Amplituda (A), na przykład maksymalne ciśnienie akustyczne („wysokość fali”).
Częstotliwość (v), tj. liczba oscylacji w 1 s. Jednostką częstotliwości jest herc (Hz). W urządzeniach diagnostycznych stosowanych w medycynie należy stosować zakres częstotliwości od 1 do 50 MG c (1 MHz = 106 Hz, zwykle w zakresie 2,5-15 MHz).
Długość fali (λ), tj. odległość do sąsiedniego grzbietu fali (dokładniej, minimalna odległość między punktami z tą samą fazą).
Szybkość propagacji lub prędkość dźwięku (dźwięków). Zależy to od medium, w którym rozchodzi się fala dźwiękowa, a także od częstotliwości.
Ciśnienie i temperatura mają znaczący wpływ, ale w zakresie temperatury fizjologicznej efekt ten można pominąć. W codziennej pracy warto pamiętać, że im gęstsze środowisko, tym większa jest prędkość dźwięku.
Prędkość dźwięku w tkankach miękkich wynosi około 1500 m / s i wzrasta wraz ze wzrostem gęstości tkanki.
Ta formuła jest kluczowa dla echografii medycznej. Z jego pomocą można obliczyć długość fali λ ultradźwięków, co pozwala określić minimalny rozmiar struktur anatomicznych, które są nadal widoczne za pomocą ultradźwięków. Te struktury anatomiczne, których rozmiar jest mniejszy niż długość fali ultradźwiękowej, z ultradźwiękami są nie do odróżnienia.
Długość fali pozwala uzyskać dość szorstki obraz i nie nadaje się do oceny małych struktur. Im wyższa częstotliwość ultradźwięków, tym mniejsza długość fali i rozmiar struktur anatomicznych, które można jeszcze rozróżnić.
Możliwość szczegółowości wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości ultradźwięków. Zmniejsza to głębokość przenikania ultradźwięków do tkanki, tj. jego zdolność penetracji maleje. Tak więc wraz ze wzrostem częstotliwości ultradźwięków zmniejsza się dostępna głębokość badań tkanek.
Długość fali ultradźwięków stosowanych w badaniu echograficznym do badania tkanek wynosi od 0,1 do 1 mm. Mniejsze struktury anatomiczne nie mogą być zidentyfikowane.
Jak uzyskać USG?
Efekt piezoelektryczny
Produkcja ultradźwięków stosowanych w diagnostyce medycznej opiera się na efekcie piezoelektrycznym - zdolności kryształów i ceramiki do odkształcania się pod wpływem przyłożonego napięcia. Pod działaniem zmiennego napięcia, kryształy i ceramika są okresowo deformowane, tj. powstają drgania mechaniczne i powstają fale ultradźwiękowe. Efekt piezoelektryczny jest odwracalny: fale ultradźwiękowe powodują deformację kryształu piezoelektrycznego, czemu towarzyszy pojawienie się mierzalnego napięcia elektrycznego. Zatem materiały piezoelektryczne służą jako generatory fal ultradźwiękowych i ich odbiorniki.
Gdy występuje fala ultradźwiękowa, rozchodzi się w medium łączącym. „Łączenie” oznacza bardzo dobrą przewodność dźwięku między generatorem ultradźwięków a środowiskiem, w którym jest ono dystrybuowane. Aby to zrobić, zazwyczaj używaj standardowego żelu ultradźwiękowego.
Aby ułatwić przejście fal ultradźwiękowych ze stałej ceramiki elementu piezoelektrycznego do tkanek miękkich, jest on pokryty specjalnym żelem ultradźwiękowym.
Należy zachować ostrożność podczas czyszczenia czujnika ultradźwiękowego! Dopasowana warstwa w większości czujników ultradźwiękowych pogarsza się po ponownym przetworzeniu alkoholem z powodów „higienicznych”. Dlatego podczas czyszczenia czujnika ultradźwiękowego konieczne jest ścisłe przestrzeganie instrukcji dołączonych do urządzenia.
Struktura czujnika ultradźwiękowego
Generator drgań ultradźwiękowych składa się z materiału piezoelektrycznego, głównie ceramicznego, z przodu iz tyłu, którego styki elektryczne. Dopasowana warstwa jest nakładana na przednią stronę zwróconą ku pacjentowi, która jest zaprojektowana dla optymalnego ultradźwięków w tkance. Z tyłu kryształy piezoelektryczne pokryte są warstwą, która silnie absorbuje ultradźwięki, co zapobiega odbiciu fal ultradźwiękowych w różnych kierunkach i ogranicza ruchliwość kryształu. To pozwala nam upewnić się, że czujnik ultradźwiękowy emituje możliwie najkrótsze impulsy ultradźwiękowe. Czas trwania impulsu jest czynnikiem decydującym w rozdzielczości osiowej.
Czujnik ultradźwięków w trybie b z reguły składa się z wielu małych, sąsiadujących ze sobą kryształów ceramicznych, które są konfigurowane indywidualnie lub w grupach.
Czujnik ultradźwiękowy jest bardzo czuły. Wyjaśnia to z jednej strony fakt, że w większości przypadków zawiera kryształy ceramiczne, które są bardzo delikatne, z drugiej strony, że elementy czujnika są umieszczone bardzo blisko siebie i mogą być przesuwane lub łamane przy mechanicznym wstrząsaniu lub wstrząsie. Koszt nowoczesnego czujnika ultradźwiękowego zależy od rodzaju sprzętu i jest w przybliżeniu równy kosztowi samochodu klasy średniej.
Przed transportem urządzenia ultradźwiękowego bezpiecznie przymocuj czujnik ultradźwiękowy do urządzenia i lepiej go odłącz. Czujnik łatwo pęka po upuszczeniu, a nawet drobne wstrząsy mogą spowodować poważne uszkodzenia.
W zakresie częstotliwości stosowanych w diagnostyce medycznej niemożliwe jest uzyskanie ostro skupionej wiązki, podobnej do lasera, za pomocą której można „sondować” tkanki. Aby jednak uzyskać optymalną rozdzielczość przestrzenną, należy dążyć do jak największego zmniejszenia średnicy wiązki ultradźwięków (jako synonim wiązki ultradźwiękowej, czasami używa się terminu „wiązka ultradźwiękowa”), co podkreśla, że w przypadku pola ultradźwiękowego, średnica).
Im mniejsza wiązka ultradźwięków, tym lepiej widoczne są szczegóły struktur anatomicznych przy pomocy ultradźwięków.
Dlatego ultradźwięki koncentrują się w miarę możliwości na określonej głębokości (nieco głębiej niż badana struktura), tak że wiązka ultradźwiękowa tworzy „talię”. Skupiają ultradźwięki za pomocą „soczewek akustycznych” lub stosując sygnały impulsowe do różnych elementów piezoceramicznych przetwornika z różnymi przesunięciami w czasie. Jednocześnie ogniskowanie na większej głębokości wymaga zwiększenia powierzchni czynnej lub apertury przetwornika ultradźwiękowego.
Gdy czujnik jest skupiony, w polu ultradźwiękowym znajdują się trzy strefy:
Najczystszy obraz ultradźwiękowy uzyskuje się, gdy badany obiekt znajduje się w strefie ogniskowej wiązki ultradźwięków. Obiekt znajduje się w strefie ogniskowej, gdy wiązka ultradźwięków ma najmniejszą szerokość, co oznacza, że jego rozdzielczość jest maksymalna.
Blisko obszaru USG
Bliska strefa sąsiaduje bezpośrednio z czujnikiem ultradźwiękowym. Tutaj fale ultradźwiękowe emitowane przez powierzchnię różnych elementów piezoceramicznych nakładają się na siebie (innymi słowy, dochodzi do interferencji fal ultradźwiękowych), dlatego powstaje ostro niejednorodne pole. Wyjaśnijmy to z jasnym przykładem: jeśli rzucisz garść kamyków do wody, wtedy okrągłe fale, rozbieżne z każdym z nich, nakładają się na siebie. W pobliżu miejsca, w którym spadają kamyki, odpowiadające strefie bliskiej, fale są nieregularne, ale w pewnej odległości stopniowo zbliżają się do okręgu. Spróbuj chociaż raz zrobić ten eksperyment z dziećmi podczas spaceru w pobliżu wody! Wyraźna niejednorodność strefy bliskiej ultradźwiękom tworzy rozmyte zdjęcie. Samo jednorodne medium w strefie bliskiej wygląda jak naprzemienne jasne i ciemne paski. Dlatego strefa ultradźwięków do oceny obrazu jest prawie w ogóle nieodpowiednia. Efekt ten jest najbardziej widoczny w czujnikach wypukłych i sektorowych, które emitują rozbieżną wiązkę ultradźwiękową; W przypadku czujnika liniowego niejednorodność strefy bliskiej jest najmniej wyraźna.
Można określić, jak daleko rozprzestrzenia się strefa ultradźwięków, jeśli obracając pokrętłem wzmocnisz sygnał, jednocześnie obserwując pole ultradźwiękowe sąsiadujące z czujnikiem. Strefa w pobliżu ultradźwięków może być rozpoznana przez białą kartkę w pobliżu czujnika. Spróbuj porównać bliską strefę czujników liniowych i sektorowych.
Ponieważ strefa ultradźwięków w pobliżu nie ma zastosowania do oceny obrazu obiektu, podczas badań USG starają się zminimalizować strefę bliską i wykorzystać ją na różne sposoby, aby usunąć ją z badanego obszaru. Można to zrobić, na przykład, wybierając optymalną pozycję czujnika lub elektronicznie wyrównując nierówności pola ultradźwiękowego. Ale w praktyce najłatwiej jest to osiągnąć za pomocą tak zwanego bufora wypełnionego wodą, który jest umieszczony między czujnikiem a obiektem badania. Umożliwia to wyświetlenie szumu bliskiej strefy z lokalizacji badanego obiektu. Zwykle jako bufor stosuje się specjalne dysze do poszczególnych czujników lub uniwersalną podkładkę żelową. Zamiast wody stosuje się obecnie dysze z tworzywa sztucznego na bazie silikonu.
Dzięki powierzchownemu rozmieszczeniu badanych struktur użycie bufora może znacząco poprawić jakość obrazu ultradźwiękowego.
Pole ostrości
Strefa ogniskowania charakteryzuje się tym, że z jednej strony średnica (szerokość) wiązki ultradźwięków jest tu najmniejsza, az drugiej strony, ze względu na efekt soczewki zbierającej, natężenie ultradźwięków jest największe. Pozwala to na wysoką rozdzielczość, tj. zdolność do wyraźnego odróżnienia szczegółów obiektu. Dlatego formacja anatomiczna lub obiekt, który ma być badany, musi znajdować się w polu ostrości.
Daleki obszar ultradźwięków
W dalekiej strefie ultradźwiękowej wiązka ultradźwięków rozbiega się. Ponieważ wiązka ultradźwięków jest osłabiona podczas przechodzenia przez tkankę, intensywność ultradźwięków, zwłaszcza jej składowej o wysokiej częstotliwości, maleje. Oba te procesy niekorzystnie wpływają na rozdzielczość, a tym samym jakość obrazu USG. Dlatego w badaniu w dalekiej strefie ultradźwiękowej traci się jasność obiektu - im więcej, tym dalej od czujnika.
Rozdzielczość urządzenia
Rozdzielczość wizualnego systemu badawczego, zarówno optycznego, jak i akustycznego, jest określona przez minimalną odległość, przy której dwa obiekty na obrazie są postrzegane jako oddzielne. Rozdzielczość jest ważnym wskaźnikiem jakościowym charakteryzującym skuteczność metody badań obrazowych.
W praktyce często pomija się fakt, że zwiększenie rozdzielczości ma znaczenie tylko wtedy, gdy badany obiekt różni się zasadniczo właściwościami akustycznymi od otaczających tkanek, tj. ma wystarczający kontrast. Zwiększenie rozdzielczości przy braku wystarczającego kontrastu nie poprawia możliwości diagnostycznych badania. Rozdzielczość osiowa (w kierunku propagacji wiązki ultradźwięków) leży w obszarze podwojonej wartości długości fali. Ściśle mówiąc, czas trwania poszczególnych impulsów promieniowanych ma kluczowe znaczenie. Zdarza się trochę więcej niż dwie kolejne fluktuacje. Oznacza to, że z czujnikiem o częstotliwości roboczej 3,5 MHz, 0,5 mm struktury tkanki powinny teoretycznie być postrzegane jako oddzielne struktury. W praktyce obserwuje się to tylko pod warunkiem, że struktury są wystarczająco kontrastowe.
Rozdzielczość boczna (boczna) zależy od szerokości wiązki ultradźwięków, a także od ostrości, a tym samym od głębokości badania. Pod tym względem rozdzielczość jest bardzo zróżnicowana. Najwyższa rozdzielczość jest obserwowana w strefie ogniskowej i wynosi w przybliżeniu 4-5 długości fal. Rozdzielczość boczna jest więc 2-3 razy słabsza niż rozdzielczość osiowa. Typowym przykładem jest ultradźwięk przewodu trzustkowego. Światło kanału może być wyraźnie widoczne tylko wtedy, gdy jest prostopadłe do kierunku wiązki ultradźwięków. Części kanału znajdujące się po lewej i prawej stronie pod innym kątem nie są już widoczne, ponieważ rozdzielczość osiowa jest silniejsza niż rozdzielczość boczna.
Rozdzielczość strzałkowa zależy od szerokości wiązki ultradźwiękowej w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny skanowania i charakteryzuje rozdzielczość w kierunku prostopadłym do kierunku propagacji, aw konsekwencji grubość warstwy obrazu. Rozdzielczość strzałkowa jest zwykle gorsza niż osiowa i boczna. W instrukcjach dołączonych do urządzenia ultradźwiękowego ten parametr jest rzadko wymieniany. Należy jednak założyć, że rozdzielczość strzałkowa nie może być lepsza niż rozdzielczość boczna i że te dwa parametry są porównywalne tylko w płaszczyźnie strzałkowej w strefie ogniskowej. W przypadku większości czujników ultradźwiękowych ostrość strzałkowa jest ustawiona na określoną głębokość i nie jest wyraźnie wyrażona. W praktyce, strzałkowe ogniskowanie wiązki ultradźwięków odbywa się za pomocą dopasowanej warstwy w czujniku jako soczewki akustycznej. Zmienne ogniskowanie prostopadłe do płaszczyzny obrazu, a tym samym zmniejszenie grubości tej warstwy jest możliwe tylko za pomocą matrycy piezoelementów.
W przypadkach, w których lekarz badawczy ma szczegółowy opis struktury anatomicznej, konieczne jest zbadanie go w dwóch wzajemnie prostopadłych płaszczyznach, jeśli pozwalają na to cechy anatomiczne badanego obszaru. Jednocześnie rozdzielczość zmniejsza się od kierunku osiowego do bocznego i od bocznego do strzałkowego.
Rodzaje czujników ultradźwiękowych
W zależności od lokalizacji elementów piezoelektrycznych istnieją trzy typy czujników ultradźwiękowych:
W czujnikach liniowych elementy piezoelektryczne są rozmieszczone wzdłuż linii prostej oddzielnie lub w grupach i równolegle emitują fale ultradźwiękowe w tkance. Po każdym przejściu przez tkaninę pojawia się prostokątny obraz (przez 1 s - około 20 obrazów lub więcej). Zaletą czujników liniowych jest możliwość uzyskania wysokiej rozdzielczości w pobliżu lokalizacji czujnika (tj. Stosunkowo wysoka jakość obrazu w strefie bliskiej), wadą jest małe pole przeglądu ultradźwięków na dużej głębokości (wynika to z faktu, że w przeciwieństwie do wypukłych i sektorowych czujniki, promienie ultradźwiękowe czujnika liniowego nie różnią się).
Fazowy czujnik matrycowy przypomina czujnik liniowy, ale jest mniejszy. Składa się z serii kryształów z oddzielnymi ustawieniami. Czujniki tego typu tworzą obraz czujnika sektorowego na monitorze. Podczas gdy w przypadku mechanicznego czujnika sektorowego, kierunek impulsu ultradźwiękowego jest określony przez obrót elementu piezoelektrycznego, podczas pracy z czujnikiem z układem fazowanym, ukierunkowana skupiona wiązka ultradźwięków jest uzyskiwana przez przesunięcie czasowe (przesunięcie fazowe) wszystkich aktywowanych kryształów. Oznacza to, że poszczególne elementy piezoelektryczne są aktywowane z opóźnieniem czasowym, w wyniku czego wiązka ultradźwięków jest emitowana w kierunku ukośnym. Pozwala to na skupienie wiązki ultradźwięków zgodnie z zadaniem badania (ogniskowanie elektroniczne) i jednocześnie znacząco poprawia rozdzielczość w żądanej części obrazu USG. Kolejną zaletą jest możliwość dynamicznego ogniskowania odbieranego sygnału. W tym przypadku ostrość podczas odbioru sygnału jest ustawiana na optymalną głębokość, co również znacznie poprawia jakość obrazu.
W mechanicznym czujniku sektorowym, w wyniku mechanicznych oscylacji elementów przetwornika, fale ultradźwiękowe są wypromieniowywane w różnych kierunkach, więc obraz powstaje w postaci sektora. Po każdym przejściu przez tkaninę tworzy się obraz (10 lub więcej w ciągu 1 s). Zaletą czujnika sektorowego jest to, że pozwala uzyskać szerokie pole widzenia na dużej głębokości, a wadą jest to, że nie jest możliwe badanie w strefie bliskiej, ponieważ pole widzenia w pobliżu czujnika jest zbyt wąskie.
W czujniku wypukłym elementy piezoelektryczne są umieszczone wzdłuż siebie w łuku (zakrzywiony czujnik). Jakość obrazu to skrzyżowanie obrazu uzyskanego przez czujniki liniowe i sektorowe. Czujnik wypukły, podobnie jak czujnik liniowy, charakteryzuje się wysoką rozdzielczością w strefie bliskiej (chociaż nie osiąga rozdzielczości czujnika liniowego), a jednocześnie szerokie pole widzenia w głębokości tkanki jest podobne do czujnika sektorowego.
Jedynie dzięki dwuwymiarowemu rozmieszczeniu elementów przetwornika ultradźwiękowego w postaci matrycy możliwe jest jednoczesne ogniskowanie wiązki ultradźwięków w kierunkach bocznym i strzałkowym. Ta tak zwana matryca piezoelementów (lub dwuwymiarowa matryca) dodatkowo umożliwia uzyskanie danych w trzech wymiarach, bez których niemożliwe jest zeskanowanie ilości tkanki przed czujnikiem. Wytwarzanie matrycy elementów piezoelektrycznych jest pracochłonnym procesem, który wymaga zastosowania najnowszych technologii, dlatego dopiero niedawno producenci zaczęli wyposażać swoje urządzenia ultradźwiękowe w czujniki wypukłe.
Ultradźwiękowa metoda diagnostyczna
Ultradźwiękowa metoda diagnostyczna jest metodą uzyskiwania obrazu medycznego na podstawie rejestracji i komputerowej analizy fal ultradźwiękowych odbijanych od struktur biologicznych, czyli na podstawie efektu echa. Metoda ta jest często określana jako echografia. Nowoczesne urządzenia do badań ultradźwiękowych (USI) to uniwersalne systemy cyfrowe o wysokiej rozdzielczości z możliwością skanowania we wszystkich trybach (rys. 3.1).
Ultradźwiękowa moc diagnostyczna jest praktycznie nieszkodliwa. Ultradźwięki nie mają przeciwwskazań, są bezpieczne, bezbolesne, atraumatyczne i nie są uciążliwe. W razie potrzeby można to przeprowadzić bez przygotowania pacjentów. Sprzęt ultradźwiękowy można dostarczyć do dowolnej jednostki funkcjonalnej w celu zbadania pacjentów nie nadających się do transportu. Dużą zaletą, zwłaszcza w przypadku niejasnego obrazu klinicznego, jest możliwość jednoczesnego badania wielu narządów. Ważna jest również wysoka opłacalność echografii: koszt ultradźwięków jest kilkakrotnie niższy niż w badaniach rentgenowskich, a nawet mniej tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego.
Jednak metoda ultradźwiękowa ma pewne wady:
- wysoka zależność od aparatury i operatora;
- wielka subiektywność w interpretacji obrazów echograficznych;
- niska zawartość informacyjna i słaba widoczność zamrożonych obrazów.
Ultrasonografia stała się obecnie jedną z najczęściej stosowanych metod w praktyce klinicznej. W rozpoznawaniu chorób wielu narządów ultradźwięki można uznać za preferowaną, pierwszą i główną metodę diagnostyczną. W trudnych diagnostycznie przypadkach dane ultrasonograficzne pozwalają nam nakreślić plan dalszych badań pacjentów z wykorzystaniem najskuteczniejszych metod radiacyjnych.
FIZYCZNE I BIOFIZYCZNE PODSTAWY METODY DIAGNOSTYCZNEJ ULTRADŹWIĘKU
Ultradźwięki odnoszą się do wibracji dźwięku leżących powyżej progu słuchu narządów ludzkich, tj. Mających częstotliwość ponad 20 kHz. Fizyczną podstawą ultradźwięków jest efekt piezoelektryczny odkryty w 1881 r. Przez braci Curie. Jego praktyczne zastosowanie wiąże się z opracowaniem ultradźwiękowego wykrywania wad przemysłowych przez rosyjskiego naukowca S. Ya Sokołowa (koniec lat 20. - początek lat 30. XX wieku). Pierwsze próby zastosowania metody ultradźwiękowej do celów diagnostycznych w medycynie należą do końca lat 30-tych. XX wiek. Powszechne stosowanie ultradźwięków w praktyce klinicznej rozpoczęło się w latach 60. XX wieku.
Istotą efektu piezoelektrycznego jest to, że gdy pojedyncze kryształy ulegają deformacji, niektóre związki chemiczne (kwarc, tytan-bar, siarczek kadmu itp.), W szczególności, pod wpływem fal ultradźwiękowych, ładunki elektryczne o przeciwnym znaku pojawiają się na powierzchni tych kryształów. Jest to tak zwany bezpośredni efekt piezoelektryczny (piezo w języku greckim oznacza naciśnięcie). Przeciwnie, gdy do tych monokryształów przykładany jest przemienny ładunek elektryczny, powstają w nich oscylacje mechaniczne z emisją fal ultradźwiękowych. Zatem ten sam element piezoelektryczny może być alternatywnie odbiornikiem, a następnie źródłem fal ultradźwiękowych. Ta część urządzenia ultradźwiękowego nazywana jest przetwornikiem akustycznym, przetwornikiem lub czujnikiem.
Ultradźwięki są rozprowadzane w mediach w postaci naprzemiennych stref kompresji i rozrzedzania cząsteczek substancji, które powodują ruchy oscylacyjne. Fale dźwiękowe, w tym ultradźwiękowe, charakteryzują się okresem oscylacji - czasem, w którym cząsteczka (cząsteczka) wykonuje jedną pełną oscylację; częstotliwość - liczba oscylacji na jednostkę czasu; długość to odległość między punktami tej samej fazy i prędkością propagacji, która zależy głównie od elastyczności i gęstości ośrodka. Długość fali jest odwrotnie proporcjonalna do jej częstotliwości. Im mniejsza długość fali, tym wyższa rozdzielczość urządzenia ultradźwiękowego. W medycznych systemach diagnostyki ultradźwiękowej powszechnie stosuje się częstotliwości od 2 do 10 MHz. Rozdzielczość nowoczesnych urządzeń ultradźwiękowych sięga 1-3 mm.
Każde środowisko, w tym różne tkanki ciała, zapobiega rozprzestrzenianiu się ultradźwięków, czyli ma inną impedancję akustyczną, której wartość zależy od ich gęstości i prędkości ultradźwięków. Im wyższe te parametry, tym większa impedancja akustyczna. Taka ogólna charakterystyka dowolnego ośrodka sprężystego jest oznaczona terminem „impedancja”.
Po dotarciu do granicy dwóch mediów o różnej rezystancji akustycznej, wiązka fal ultradźwiękowych ulega znaczącym zmianom: jedna jej część rozprzestrzenia się w nowym medium, do pewnego stopnia absorbowana przez nią, druga odbija się. Współczynnik odbicia zależy od różnicy w rezystancji akustycznej sąsiadujących ze sobą tkanek: im większa ta różnica, tym większe odbicie i, naturalnie, większa amplituda zarejestrowanego sygnału, co oznacza, że jaśniej i jaśniej będzie wyglądać na ekranie urządzenia. Kompletny reflektor to granica między tkankami a powietrzem.
ULTRADŹWIĘKOWE METODY BADAWCZE
Obecnie w praktyce klinicznej stosuje się ultradźwięki w b - i M - trybie i Dopplerze.
Tryb B to technika, która daje informacje w postaci dwuwymiarowych obrazów serograficznych tomograficznych struktur anatomicznych w czasie rzeczywistym, co pozwala nam oszacować ich stan morfologiczny. Ten tryb jest głównym, we wszystkich przypadkach z jego użyciem zaczyna ultradźwięki.
Współczesny sprzęt ultradźwiękowy rejestruje najmniejsze różnice w poziomach odbijanych ech, które są wyświetlane w różnych odcieniach szarości. Umożliwia to odróżnienie struktur anatomicznych, nawet nieznacznie różniących się od siebie impedancją akustyczną. Im mniejsza intensywność echa, tym ciemniejszy obraz i odwrotnie, im większa energia odbijanego sygnału, tym jaśniejszy obraz.
Struktury biologiczne mogą być bezechowe, hypoechogeniczne, średnie echogeniczne, hiperechogeniczne (ryc. 3.2). Obraz bezechowy (czarny) jest charakterystyczny dla formacji wypełnionych płynem, które praktycznie nie odbijają fal ultradźwiękowych; hypoechogeniczny (ciemnoszary) - tkaniny o znacznej hydrofilowości. Obraz echo-pozytywny (szary) daje większość struktur tkankowych. Zwiększona echogeniczność (jasnoszary) ma gęstą tkankę biologiczną. Jeśli fale ultradźwiękowe są w pełni odbite, obiekty wyglądają hiperecholicznie (jasna biel), a za nimi znajduje się tak zwany cień akustyczny, mający wygląd ciemnej ścieżki (patrz Rys. 3.3).
Rys. 3.2. Skala poziomów echogeniczności struktur biologicznych: a - bezechowa; b - hipoechogeniczny; w echogeniczności średniej (echopozytywnej); g - zwiększona echogeniczność; d - hyperechoic
Rys. 3.3. Echogramy nerek w przekroju podłużnym z oznaczeniem różnych struktur
echogeniczność: a - bezechowy rozszerzony kompleks kielich-miednica; b - miąższ hypoechogeniczny nerki; in - miąższ wątroby o średniej echogeniczności (echopozytywny); d - zatokę nerkową o zwiększonej echogeniczności; d - kamień hiperechogeniczny w odcinku miedniczkowo-moczowodowym
Tryb czasu rzeczywistego zapewnia uzyskanie na ekranie monitora „na żywo” obrazu narządów i struktur anatomicznych, które są w ich naturalnym stanie funkcjonalnym. Osiąga się to dzięki temu, że nowoczesne urządzenia ultradźwiękowe wytwarzają wiele obrazów podążających za sobą w odstępie setnych części sekundy, co razem tworzy stale zmieniający się obraz, eliminując najmniejsze zmiany. Ściśle mówiąc, ta technika i ogólnie metoda ultradźwiękowa nie powinny być nazywane „echografią”, ale „echoskopią”.
Tryb M - jednowymiarowy. W nim jedna z dwóch współrzędnych przestrzennych jest zastępowana przez współrzędną czasową, tak że wzdłuż osi pionowej odkłada się odległość od czujnika do usytuowanej struktury i wzdłuż osi poziomej - czas. Ten tryb jest używany głównie do badań serca. Dostarcza informacji w postaci krzywych odzwierciedlających amplitudę i prędkość ruchu struktur serca (patrz Rys. 3.4).
Sonografia dopplerowska jest techniką opartą na wykorzystaniu efektu fizycznego Dopplera (od nazwiska austriackiego fizyka). Istotą tego efektu jest to, że z poruszających się obiektów fale ultradźwiękowe są odbijane ze zmodyfikowaną częstotliwością. To przesunięcie częstotliwości jest proporcjonalne do prędkości ruchu zlokalizowanych struktur, a jeśli ich ruch jest skierowany w stronę czujnika, częstotliwość odbijanego sygnału wzrasta, i odwrotnie, częstotliwość fal odbijanych od poruszającego się obiektu zmniejsza się. Stale spotykamy ten efekt, obserwując na przykład zmianę częstotliwości dźwięku z samochodów, pociągów i samolotów pędzących.
Obecnie, w praktyce klinicznej, fluorescencyjna sonografia dopplerowska, mapowanie dopplerowskie w kolorze, doppler mocy, zbieżny doppler koloru, trójwymiarowe mapowanie dopplerowskie, trójwymiarowa dopplerografia energetyczna są stosowane w różnym stopniu.
Fluorescencyjna sonografia dopplerowska ma na celu ocenę przepływu krwi w stosunkowo dużych ilościach
Rys. 3.4. M - krzywa modalna ruchu przedniej zastawki mitralnej
naczynia i komory serca. Głównym typem informacji diagnostycznej jest rejestracja spektrograficzna, która przedstawia zakres prędkości przepływu krwi w czasie. Na tym wykresie prędkość jest wykreślana na osi pionowej, a czas jest wykreślany na osi poziomej. Sygnały wyświetlane nad osią poziomą przechodzą od przepływu krwi skierowanego do czujnika, poniżej tej osi - od czujnika. Oprócz prędkości i kierunku przepływu krwi w postaci spektrogramu Dopplera, możliwe jest określenie natury przepływu krwi: przepływ laminarny jest wyświetlany jako wąska krzywa z wyraźnymi konturami i turbulentna z szeroką nierównomierną krzywą (Rysunek 3.5).
Istnieją dwie opcje sonografii dopplerowskiej przepływu: ciągła (fala stała) i pulsacyjna.
Ciągłe ultradźwięki dopplerowskie opierają się na stałym napromieniowaniu i stałym odbiorze odbitych fal ultradźwiękowych. Wielkość przesunięcia częstotliwości odbitego sygnału jest określona przez ruch wszystkich struktur wzdłuż całej ścieżki wiązki ultradźwiękowej w głębokości jej penetracji. Uzyskane informacje są więc całkowite. Brak możliwości analizy przepływu w ściśle określonym miejscu jest wadą ciągłej sonografii dopplerowskiej. Jednocześnie ma ważną zaletę: umożliwia pomiar wysokich przepływów krwi.
Impulsowa sonografia dopplerowska opiera się na okresowej emisji serii impulsów fal ultradźwiękowych, które, odbite od czerwonych krwinek, są konsekwentnie postrzegane
Rys. 3.5. Dopplerowski spektrogram przepuszczalnego przepływu krwi
przez ten sam czujnik. W tym trybie sygnały są odbijane, odbijane tylko z pewnej odległości od czujnika, która jest ustalana według uznania lekarza. Miejsce przepływu krwi nazywa się objętością kontrolną (KO). Możliwość oceny przepływu krwi w dowolnym punkcie jest główną zaletą impulsowej sonografii dopplerowskiej.
Mapowanie metodą Dopplera koloru jest oparte na kodowaniu w kolorze wartości przesunięcia Dopplera częstotliwości wypromieniowanej. Technika zapewnia bezpośrednią wizualizację przepływu krwi w sercu i stosunkowo dużych naczyniach (patrz rys. 3.6 dla wstawki koloru). Czerwony kolor odpowiada przepływowi w kierunku czujnika, niebieski - z czujnika. Ciemne odcienie tych kolorów odpowiadają niskim prędkościom, jasnym odcieniom - wysokim. Ta technika pozwala nam ocenić zarówno stan morfologiczny naczyń, jak i stan przepływu krwi. Ograniczeniem metody jest niemożność uzyskania obrazu małych naczyń krwionośnych o niskiej prędkości przepływu krwi.
Doppler energetyczny opiera się na analizie przesunięć dopplerowskich bez częstotliwości, odzwierciedlających prędkość czerwonych krwinek, jak w przypadku konwencjonalnego mapowania dopplerowskiego, ale amplitudy wszystkich ech widma Dopplera, odzwierciedlające gęstość krwinek czerwonych w danej objętości. Uzyskany obraz jest podobny do zwykłego mapowania kolorowego Dopplera, ale różni się tym, że wszystkie naczynia otrzymują obrazowanie, niezależnie od ich przebiegu w stosunku do wiązki ultradźwięków, w tym naczyń krwionośnych o bardzo małej średnicy i małym natężeniu przepływu krwi. Jednak nie można ocenić na podstawie wzorców dopplerowskich energii ani kierunku, natury, ani prędkości przepływu krwi. Informacja jest ograniczona jedynie faktem przepływu krwi i liczbą naczyń. Odcienie koloru (z reguły z przejściem z ciemnopomarańczowego do jasnopomarańczowego i żółtego) niosą informację nie o prędkości przepływu krwi, ale o intensywności sygnałów echa odbijanych przez poruszające się elementy krwi (patrz Rys. 3.7 na kolorowej wkładce). Wartość diagnostyczna ultrasonografii dopplerowskiej to zdolność do oceny unaczynienia narządów i obszarów patologicznych.
Możliwości kolorowego mapowania dopplerowskiego i dopplera mocy są łączone w technice kolorowego dopplera konwergentnego.
Połączenie trybu B z odwzorowaniem strumieniowym lub odwzorowaniem kolorów energii nazywane jest badaniem dupleksowym, dając największą ilość informacji.
Trójwymiarowe mapowanie dopplerowskie i trójwymiarowa energia Dopplera to techniki, które umożliwiają obserwację trójwymiarowego obrazu przestrzennego rozmieszczenia naczyń krwionośnych w czasie rzeczywistym z dowolnego kąta, co pozwala im dokładnie ocenić ich związek z różnymi strukturami anatomicznymi i procesami patologicznymi, w tym nowotworami złośliwymi.
Echo Contrast. Ta technika opiera się na dożylnym podawaniu konkretnych kontrastujących substancji zawierających wolne mikropęcherzyki gazu. Aby uzyskać klinicznie skuteczny kontrast, konieczne są następujące warunki wstępne. Przy podawaniu dożylnym takich środków kontrastujących echo, tylko substancje, które swobodnie przechodzą przez naczynia włosowate krążenia płucnego, mogą dostać się do złoża tętniczego, tj. Pęcherzyki gazu powinny być mniejsze niż 5 mikronów. Drugim warunkiem jest stabilność mikropęcherzyków gazu, gdy krążą one w ogólnym układzie naczyniowym przez co najmniej 5 minut.
W praktyce klinicznej technika kontrastu echa jest stosowana na dwa sposoby. Pierwsza to dynamiczna angiografia kontrastu echa. Jednocześnie znacznie poprawia się wizualizacja przepływu krwi, zwłaszcza w płytkich naczyniach o głębokim siedzeniu z niskim przepływem krwi; czułość mapowania kolorowego Dopplera i sonografii dopplerowskiej energii jest znacznie zwiększona; możliwe jest obserwowanie wszystkich faz kontrastu naczyniowego w czasie rzeczywistym; zwiększa dokładność oceny zwężeń zmian w naczyniach krwionośnych. Drugi kierunek to kontrast echa tkankowego. Zapewnia to fakt, że niektóre substancje kontrastowe są selektywnie włączane w strukturę niektórych narządów. W tym przypadku stopień, szybkość i czas ich akumulacji są różne w tkankach niezmienionych i patologicznych. Tak więc ogólnie można ocenić perfuzję narządów, polepszono rozdzielczość kontrastu między tkanką prawidłową a chorą, co przyczynia się do poprawy dokładności diagnozy różnych chorób, zwłaszcza nowotworów złośliwych.
Rozszerzono także możliwości diagnostyczne metody ultradźwiękowej z powodu pojawienia się nowych technologii pozyskiwania i przetwarzania końcowego obrazów ultradźwiękowych. Należą do nich w szczególności czujniki wieloczęstotliwościowe, technologie tworzenia panoramicznego, panoramicznego, trójwymiarowego obrazu. Obiecującymi obszarami dalszego rozwoju metody diagnostyki ultradźwiękowej są zastosowanie technologii matrycowej do zbierania i analizowania informacji o strukturze struktur biologicznych; tworzenie maszyn ultradźwiękowych, dających obrazy całych sekcji obszarów anatomicznych; analiza widmowa i fazowa odbijanych fal ultradźwiękowych.
KLINICZNE ZASTOSOWANIE METODY DIAGNOSTYCZNEJ ULTRADŹWIĘKOWEJ
Ultradźwięki są obecnie używane na wiele sposobów:
- monitorowanie wykonania manipulacyjnych narzędzi diagnostycznych i terapeutycznych (nakłucia, biopsje, drenaż itp.);
USG w nagłych wypadkach należy uznać za pierwszą i obowiązkową metodę badania instrumentalnego pacjentów z ostrymi chorobami chirurgicznymi brzucha i miednicy. Jednocześnie dokładność diagnostyczna sięga 80%, dokładność rozpoznawania uszkodzeń narządów miąższowych wynosi 92%, a wykrycie płynu w jamie brzusznej (w tym hemoperitoneu-ma) wynosi 97%.
Monitorowanie ultradźwięków wykonuje się wielokrotnie z różną częstotliwością podczas ostrego procesu patologicznego, aby ocenić jego dynamikę, skuteczność terapii, wczesną diagnozę powikłań.
Celem badań śródoperacyjnych jest wyjaśnienie charakteru i zakresu procesu patologicznego, a także monitorowanie adekwatności i radykalności operacji.
USG we wczesnych stadiach po zabiegu ma na celu przede wszystkim identyfikację przyczyn niekorzystnego przebiegu okresu pooperacyjnego.
Kontrola ultradźwiękowa nad wykonywaniem instrumentalnych zabiegów diagnostycznych i terapeutycznych zapewnia wysoką dokładność penetracji do jednej lub drugiej struktury anatomicznej lub obszarów patologicznych, co znacznie zwiększa skuteczność tych procedur.
Ultradźwięki przesiewowe, tj. Badania bez wskazań medycznych, są przeprowadzane w celu wczesnego wykrywania chorób, które nie są jeszcze klinicznie widoczne. Wykonalność tych badań wskazuje w szczególności, że częstotliwość nowo zdiagnozowanych chorób narządów jamy brzusznej podczas badań przesiewowych „zdrowych” ludzi osiąga 10%. Doskonałe wyniki wczesnego diagnozowania nowotworów złośliwych uzyskuje się przez badanie ultrasonograficzne gruczołów sutkowych u kobiet w wieku powyżej 40 lat i prostaty u mężczyzn w wieku powyżej 50 lat.
Ultradźwięki mogą być wykonywane zarówno przez skanowanie zewnętrzne, jak i wewnątrzustrojowe.
Skanowanie zewnętrzne (z powierzchni ciała ludzkiego) jest najbardziej dostępne i całkowicie lekkie. Nie ma przeciwwskazań do jego wdrożenia, istnieje tylko jedno ogólne ograniczenie - obecność powierzchni rany w obszarze skanowania. Aby poprawić kontakt czujnika ze skórą, jego swobodny ruch po skórze i zapewnić najlepszą penetrację fal ultradźwiękowych do ciała, skórę w miejscu badania należy obficie posmarować specjalnym żelem. Skanowanie obiektów na różnych głębokościach powinno odbywać się z określoną częstotliwością promieniowania. Tak więc w badaniu narządów powierzchownych (tarczycy, gruczołów sutkowych, struktur tkanek miękkich stawów, jąder itp.) Preferowana jest częstotliwość 7,5 MHz i wyższa. Do badania głębokich narządów stosuje się czujniki o częstotliwości 3,5 MHz.
Ultradźwięki wewnątrzskórne wykonuje się przez wprowadzenie specjalnych czujników do organizmu ludzkiego przez naturalne otwory (przezprzeszczepowo, przezpochwowo, przezprzełykowo, przezcewkowo), wkłucie do naczyń, przez rany chirurgiczne i endoskopowo. Czujnik jest doprowadzany jak najbliżej tego lub tego organu. W związku z tym możliwe jest zastosowanie przetworników wysokiej częstotliwości, dzięki czemu rozdzielczość metody gwałtownie wzrasta, możliwe staje się zapewnienie wysokiej jakości wizualizacji najmniejszych struktur, które są niedostępne podczas skanowania zewnętrznego. Na przykład ultrasonografia transrektalna w porównaniu ze skanowaniem zewnętrznym dostarcza ważnych dodatkowych informacji diagnostycznych w 75% przypadków. Wykrycie skrzepliny wewnątrzsercowej w echokardiografii przezprzełykowej jest 2 razy większe niż w badaniu zewnętrznym.
Ogólne wzorce powstawania echograficznego obrazu seroskopowego przejawiają się w konkretnych obrazach charakterystycznych dla jednego lub innego organu, struktury anatomicznej, procesu patologicznego. Jednocześnie ich kształt, wielkość i położenie, charakter konturów (równomierny / nierówny, wyraźny / niewyraźny), wewnętrzna echostruktura, przemieszczalność i puste organy (woreczek żółciowy), a także stan ściany (grubość, gęstość echa, elastyczność ), obecność w jamie wtrąceń patologicznych, zwłaszcza kamieni; stopień skurczu fizjologicznego.
Torbiele wypełnione płynem surowiczym są wyświetlane w postaci zaokrąglonych, jednolicie bezechowych (czarnych) stref otoczonych echo-dodatnim (szarym) obrzeżem kapsuły o nawet ostrych konturach. Specyficznym znakiem echograficznym torbieli jest efekt wzmocnienia grzbietowego: tylna ściana torbieli i znajdujące się za nią tkanki wydają się jaśniejsze niż reszta długości (ryc. 3.8).
Formacje brzuszne o zawartości patologicznej (ropnie, jamy gruźlicze) różnią się od torbieli nierównością konturów i, co najważniejsze, niejednorodnością echo-ujemnej echostruktury wewnętrznej.
Nacieki zapalne charakteryzują się nieregularnym okrągłym kształtem, rozmytymi konturami, równomiernie i umiarkowanie zmniejszoną echogenicznością procesu patologicznego.
Obraz echograficzny krwiaka narządów miąższowych zależy od czasu, jaki upłynął od chwili urazu. W ciągu pierwszych kilku dni jest jednorodny ehonegative. Następnie pojawiają się w nim echo-pozytywne inkluzje, które są odbiciem skrzepów krwi, których liczba stale rośnie. Po 7-8 dniach rozpoczyna się proces odwrotny - liza skrzepów krwi. Zawartość krwiaka ponownie staje się jednolicie echo-ujemna.
Echostruktura nowotworów złośliwych jest heterogeniczna, ze strefami całego spektrum
Rys. 3.8. Echograficzny obraz samotnej torbieli nerki
echogeniczność: bezechowa (krwotok), hypoechogeniczna (martwica), echo-dodatnia (tkanka nowotworowa), hiperechiczna (zwapnienie).
Obraz echograficzny kamieni jest bardzo demonstracyjny: hiperechiczna (jasna biel) struktura z akustycznym ciemnym negatywnym cieniem za nim (rys. 3.9).
Rys. 3.9. Obraz sonograficzny kamieni woreczka żółciowego
Obecnie ultradźwięki są dostępne niemal we wszystkich obszarach anatomicznych, narządach i strukturach anatomicznych osoby, choć w różnym stopniu. Ta metoda jest priorytetem w ocenie zarówno stanu morfologicznego, jak i funkcjonalnego serca. Jest również wysoce informacyjny w diagnostyce chorób ogniskowych i urazów miąższowych narządów jamy brzusznej, chorób pęcherzyka żółciowego, narządów miednicy, męskich zewnętrznych narządów płciowych, tarczycy i gruczołów sutkowych, oczu.
WSKAZANIA DO WYKONANIA
1. Badanie mózgu u małych dzieci, głównie w przypadkach podejrzenia wrodzonego upośledzenia jego rozwoju.
2. Badanie naczyń mózgowych w celu ustalenia przyczyn zaburzeń krążenia mózgowego i oceny skuteczności operacji wykonywanych na naczyniach.
3. Badanie wzroku w diagnostyce różnych chorób i urazów (guzy, odwarstwienie siatkówki, krwotoki wewnątrzgałkowe, ciała obce).
4. Badanie gruczołów ślinowych w celu oceny ich stanu morfologicznego.
5. Śródoperacyjne monitorowanie całkowitego usunięcia guzów mózgu.
1. Badanie tętnic szyjnych i kręgowych:
- długotrwałe, nawracające silne bóle głowy;
- powtarzające się omdlenia;
- objawy kliniczne upośledzonego krążenia mózgowego;
- zespół kliniczny kradzieży podobojczyka (zwężenie lub zamknięcie głowy ramiennej i tętnicy podobojczykowej);
- uraz mechaniczny (uszkodzenie naczyń krwionośnych, krwiaki).
2. Badanie tarczycy:
- wszelkie podejrzenia jej choroby;
3. Badanie węzłów chłonnych:
- podejrzenie zmiany przerzutowej w przypadku rozpoznanego nowotworu złośliwego dowolnego organu;
- chłoniak w dowolnym miejscu.
4. Nowotwory nieorganiczne szyi (guzy, torbiele).
1. Badanie serca:
- diagnoza wrodzonych wad serca;
- diagnoza nabytych wad serca;
- ilościowa ocena stanu funkcjonalnego serca (globalna i regionalna kurczliwość skurczowa, napełnianie rozkurczowe);
- ocena stanu morfologicznego i funkcji struktur wewnątrzsercowych;
- identyfikacja i określenie stopnia wewnątrzsercowych zaburzeń hemodynamicznych (patologiczne przetaczanie krwi, przepływy zwrotne w przypadku niewydolności zastawek serca);
- diagnoza miokardiopatii przerostowej;
- diagnoza skrzepliny wewnątrzsercowej i guzów;
- wykrywanie niedokrwiennej choroby mięśnia sercowego;
- oznaczanie płynu w jamie osierdziowej;
- ilościowa ocena tętniczego nadciśnienia płucnego;
- diagnostyka uszkodzeń serca w przypadku mechanicznych obrażeń klatki piersiowej (siniaki, łzy ścian, ścianki działowe, pasy, zawory);
- ocena radykalizmu i skuteczności operacji serca.
2. Badanie narządów oddechowych i śródpiersia:
- oznaczanie płynu w jamach opłucnowych;
- wyjaśnienie natury uszkodzeń ściany klatki piersiowej i opłucnej;
- różnicowanie tkankowych i torbielowatych nowotworów śródpiersia;
- ocena węzłów chłonnych śródpiersia;
- rozpoznanie choroby zakrzepowo-zatorowej tułowia i głównych gałęzi tętnicy płucnej.
3. Badanie gruczołów mlecznych:
- wyjaśnienie niepewnych danych radiologicznych;
- różnicowanie torbieli i uszkodzeń tkanek wykrytych przez badanie palpacyjne lub mammografię rentgenowską;
- ocena guzków piersi o nieznanej etiologii;
- ocena stanu gruczołów mlecznych ze wzrostem węzłów chłonnych pachowych, pod- i nadobojczykowych;
- ocena stanu silikonowych protez piersi;
- biopsja formacji pod kontrolą USG.
1. Badanie narządów miąższowych układu pokarmowego (wątroba, trzustka):
- diagnoza chorób ogniskowych i rozproszonych (guzy, torbiele, procesy zapalne);
- diagnostyka uszkodzeń w przypadku mechanicznego uszkodzenia brzucha;
- wykrywanie przerzutów do wątroby w nowotworach złośliwych dowolnej lokalizacji;
- diagnoza nadciśnienia wrotnego.
2. Badanie dróg żółciowych i woreczka żółciowego:
- diagnoza kamicy żółciowej z oceną stanu dróg żółciowych i definicją kamienia nazębnego w nich;
- wyjaśnienie natury i nasilenia zmian morfologicznych w ostrym i przewlekłym zapaleniu pęcherzyka żółciowego;
- ustalenie charakteru zespołu postcholecystektomii.
