Ультразвуковая диагностика

Ультразвуковая диагностика

Ультразвуковая диагностика 

 

• Ультразвук — это звук с частотой более 20000 колебаний в секунду (или 20 кГц)-волнообразное распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды с частотой свыше 20 000 Гц 
• Скорость, с которой ультразвук распространяется в среде, зависит от свойств этой среды, в частности, от ее плотности. Скорость распространения ультразвука в тканях человека при температуре 37°С равна 1540 м/с.
• Ультразвуковая диагностика основана на принципе эхолокации — приеме сигналов посланных пьезоелементом датчика, а затем отраженных от поверхностей раздела тканевых сред, обладающих различными акустическими свойствами.
• Ультразвуковое исследование (эхография, сонография) относится к неионизирующим методам исследования.
• Благодаря простоте выполнения, безвредности, высокой информативности оно получило широкое распространение в клинической практике. В ряде случаев ультразвукового исследования бывает достаточно для установления диагноза, в других — ультразвук используется наряду с прочими (рентгенологическими, радионуклидными) методами.

• Для получения ультразвуковых колебаний в технических и медицинских аппаратах используется явление обратного пьезоэффекта - колебания пластинки из пьезоматериала под воздействием электрического тока.
• Основной элемент датчика –это тонкая пластина из материала, обладающего пьезоэлектрическими свойствами. В настоящее время  это не  природный кварц, а полученные искусственным путем материалы (титанаты свинца, бария и др.).
• Информация о внутреннем строении органов и тканей тела человека передается отражением от них ультразвуковой волны. При ее воздействии на пьезоэлемент датчика в нем образуются электрические заряды, которые после соответствующих преобразований образуют изображение на экране устройства.

Основные этапы развития  УЗИ

 

• 1881г братьями П. Кюри и Ж.П. Кюри открыт Пьезоэффект
• 1916- К.В. Шиловский и П. Ланжевен разработали сонар, использовавшийся для навигации судов, определения расстояния для цели и поиска подводных лодок.
• 1929 году С.Я.Соколов применил ультразвук для неразрушающего контроля в металлургии (дефектоскопия).
• 1937 г одномерная эхоэнцефалографии.
• 1950 г.- Людвиг и Струзерс- Первое сообщение об использовании эхографии для выявления заболеваний желчного пузыря.
• 1952г Howry Bliss- 2х –мерное изображение (В –режим)
• 1954г –эхокардиография
• 1959г- использование в акушерстве и гинекологии
• 1972г разработана серая шкала

 

 
Ограниченность применения УЗИ 

 

• Лечащие врачи иногда переоценивают значимость ультразвукового исследования. Нужно напомнить: врач ультразвуковой диагностики дает заключение, а диагноз выставляет лечащий врач на основе всей совокупности данных осмотра, анализов и исследований.
• УЗИ - достаточно субъективная методика, поэтому одни и те же данные могут трактоваться разными врачами по-разному. Нет смысла переценивать прилагаемые к протоколу исследования снимки, поскольку изображение напрямую зависит от настроек аппарата УЗИ и принтера, угла сечения и т.д. Важна и квалификация врача, поскольку различные акустические помехи и артефакты способны дать картину тех заболеваний, которых у больного нет.

 

 

 
От чего зависит точность и  достоверность УЗИ? 

 

• от  аппарата УЗИ, программного обеспечения, набора датчиков, размера монитора;
• анатомических особенностей пациента, сопутствующих заболеваний (например, при болезнях легких или смещении органов средостения не всегда удается получить качественную картину сердца на ЭхоКГ - эхокардиографии);
• Подготовки пациента. При выраженном метеоризме или плохой подготовке пациента возникают большие трудности для исследования
• наличии  или отсутствия информации о пациенте (специалисту УЗД необходимы данные анамнеза, некоторых анализов, а выявление небольших отклонений определяется нередко случайными факторами, которые могут по-разному трактоваться при отсутствии анамнеза и данных лабораторных исследований);
• качества оформления протокола 
• Квалификации и опыта специалиста ультразвуковой диагностики

 

 
Основные режимы: 

 

• В ультразвуковой диагностике используется обычно 3 режима работы аппарата УЗИ: одномерный (А и М), двухмерный (В), допплеровский
• А-режим или «режим амплитуды»
• М-режим или «режим движения» (англ., Motion)
• В-режим или «режим яркости» (англ., Brightness)
• D-режим или «допплеровский режим»

А-тип развертки сигнала  
(А-режим).  

 

• А-метод получил название от начальной буквы английского слова amplitude (амплитуда). Отраженные сигналы воспроизводятся в виде пиков на горизонтальной оси экрана аппарата.
• Зная скорость распространения ультразвуковой волны в тканях тела человека, можно определить расстояние до этой зоны, разделив пополам (так как ультразвуковой луч проходит этот путь дважды) произведение времени возврата импульса на скорость ультразвука.
• Значение амплитуды на экране аппарата характеризует (качественно, а не количественно, так как невозможно учесть все потери энергии импульса на пути до зоны отражения и обратно) разницу в акустической плотности тканей.
• Несмотря на то, что аппарат, работающий в одномерном режиме, устроен относительно просто, а количество информации, получаемой с его помощью, ограничено, устройства этого типа и в настоящее время успешно применяются в некоторых областях медицины. Датчик аппарата, работающего в одномерном режиме, чаще всего имеет цилиндрическую форму (в виде толстого карандаша).

 

Одномерный М-режим УЗИ

 

• Был предложен и нашел наибольшее применение в кардиологической практике, так как предназначен для исследования движущихся структур.
• M-режим, от слова motion - движение: ультразвуковой луч проникает внутрь тканей в одной точке и отражается. На мониторе по вертикальной оси откладывается расстояние до различных исследуемых структур, а по горизонтальной оси - время.
• На экране при этом воспроизводится график перемещения изучаемого объекта во времени. Изображение может быть остановлено («заморожено») для детального изучения и измерений параметров.
• М-режим используется для измерения полостей, кист, камер сердца, просвета крупных сосудов, толщины стенок и т. д. Качество и точность измерений в этом режиме значительно выше, чем при использовании других режимов.

М-режим или «режим движения» (англ., Motion)

• Двухмерный (секторальный, В-режим, 2Д–режим): позволяет получить двухмерное плоскостное изображение на некоторой глубине расположенных рядом структур и их движение во времени. Это наиболее простой для восприятия режим, потому что он отражает анатомическую структуру, как на поперечном разрезе (получается своего рода томограмма).

Допплерография

 

• D-метод (ультразвуковая допплерография). Метод ультразвуковой допплерографии основан на эффекте, открытом австрийским физиком К.Допплером в 1842 г.
• Эффект Допплера (Допплера) - изменение частоты волны, отраженной от движущегося объекта. Если объект приближается к датчику, отраженная частота выше начальной, и наоборот. Зная начальную и конечную частоту ультразвука, с помощью эффекта Допплера стало возможным определять скорость кровотока.
• Суть метода:Отраженные сигналы проходят цифровую обработку и, в зависимости от направления доплеровского сдвига на выбранном и отмеченном участке обычного двумерного изображения показывается цветом направление движения перемещающихся структур. Обычно смещение по направлению к датчику кодируется красным, отдатчика — синим цветом (и артериальный и венозный потоки крови). Области турбулентного движения маркируются желтым или зеленым цветом, а отсутствие перемещения крови — глубоким черным цветом. С помощью цветного доплеровского картирования можно видеть кровообращение на уровне мелких артериальных и венозных сосудов и фиксировать даже незначительные препятствия кровотоку (сужения сосудов, атеросклеротические бляшки и др.).

 

 

Допплерография

 

Используется для:

• качественной оценки кровотока - определение характера тока крови: ламинарный (равномерный поток) или турбулентный (множественные завихрения).
• количественной оценки кровотока - определение скоростей крови в сосуде.
• На мониторе УЗИ-сигнал отображается в виде графика, где по горизонтали откладывается время, а по вертикали - скорость потока. Монитор делится на две части с помощью изолинии. Выше изолинии отображаются графики частиц, которые движутся по направлению К датчику, а ниже - частицы, движущиеся ОТ датчика. Такой допплеровский режим может быть постоянно-волновым (ПВД) или импульсно-волновым (ИВД). С помощью импульсно-волнового режима специалист УЗИ-диагностики может оценить потоки крови на заданной глубине, а при использовании постоянно-волнового режима можно выяснить характер потока на протяжении всего ультразвукового луча, с большими скоростями и на большей глубине.

 

Допплеровский режим:  

 

• Непрерывная (постоянно-волновая)  (ПВД)

 

• импульсно-волновая (ИВД).

 

• Цветовое допплеровское картирование (ЦДК)

 

• Энергетическая допплерография (ЭД)

 

 

• На мониторе УЗИ-сигнал отображается в виде графика, где по горизонтали откладывается время, а по вертикали - скорость потока. Монитор делится на две части с помощью изолинии. Выше изолинии отображаются графики частиц, которые движутся по направлению К датчику, а ниже - частицы, движущиеся ОТ датчика. Такой допплеровский режим может быть постоянно-волновым (ПВД) или импульсно-волновым (ИВД). С помощью импульсно-волнового режима специалист УЗИ-диагностики может оценить потоки крови на заданной глубине, а при использовании постоянно-волнового режима можно выяснить характер потока на протяжении всего ультразвукового луча, с большими скоростями и на большей глубине.

• Разновидностью допплеровского режима УЗИ является цветное допплеровское исследование (цветное допплеровское картирование). Характер кровотокока (ламинарный или турбулентный) закодированы разными цветами, интенсивность которых определяется скоростью потока крови.

Ультразвуковой датчик 

 

• излучает всего 0.1% времени, а весь остальной период получает отраженный (как эхо) органами и тканями ультразвук, на основе которого компьютер формирует изображение на мониторе.
• Чем выше частота передатчика (и меньше длина волны), тем выше разрешение (то есть лучше качество изображения).
• С другой стороны, чем ниже частота, тем глубже проникает ультразвуковое излучение. Диапазон оптимальных частот для ультразвуковой диагностики составляет 1-10 МГц.

Виды датчиков:

 

• Датчики общего назначения - наиболее часто используемые в практике устройства контактного сканирования (абдоминальные, акушерские, для исследования поверхностно расположенных органов и тканей, педиатрические).
• Датчики специального назначения -пункционные, биопсийные, кардиологические, внутриполостные (вагинальные, ректальные, пищеводные и т.п.), интраоперационные, лапороскопические и ряд других.