Jedným z technických úspechov modernej medicíny je jej široké využitie pri štúdiu vnútorných orgánov vysokofrekvenčného ultrazvuku, výkonného a neškodného diagnostického nástroja.
Samotná ultrazvuková technológia je známa už viac ako 80 rokov. Pokusy o použitie ultrazvuku na lekársku diagnostiku viedli v roku 1937 k vzniku jednorozmernej echoencefalografie. Na začiatku päťdesiatych rokov však bolo možné získať ultrazvukový obraz vnútorných orgánov a tkanív jedinca. Odteraz sa v medicíne stále viac používa ultrazvuk. V súčasnosti sa používa v chirurgii, v rôznych fyzioterapeutických postupoch a najmä v diagnostike. Použitie ultrazvukovej diagnostiky urobilo skutočnú revolúciu v pôrodníctve.
Ultrazvuk: princíp činnosti
Ultrazvuk je rovnaký mechanický kmitanie elastického média ako zvuk, ktorý sa od neho líši len frekvenciou.
Ultrazvuková frekvencia leží nad hornou hranicou ľudského dosahu sluchu (20 kHz). Použitie ultrazvuku je založené na jeho schopnosti bez výraznej absorpcie preniknúť do mäkkých tkanív tela, čo sa odráža v hustejších tkanivách a heterogenitách.
Pomocou ultrazvukového vyšetrenia vnútorných orgánov (echografia) sa na povrch tela nasmeruje tenký zväzok ultrazvukových impulzov generovaný malým piezoelektrickým snímačom, ktorý môže pracovať ako generátor a ako prijímač ultrazvukových vibrácií. Ďalší osud týchto impulzov závisí od vlastností tkanív nachádzajúcich sa v jeho ceste: impulzy nimi môžu prechádzať, odrážať sa nimi alebo nimi absorbovať.
Analýza odrazených signálov (uskutočňovaná pomocou počítača) umožňuje získať obraz prierezu tela pozdĺž dráhy snímača.
Ultrazvukové vyšetrenie (ultrazvuk) má jednu veľmi dôležitú vlastnosť: radiačná sila potrebná na zobrazovanie je taká nevýznamná, že nespôsobuje žiadne škodlivé účinky. To je hlavná výhoda ultrazvuku cez röntgenové žiarenie.
Čo je ultrazvukové vyšetrenie?
Ultrazvukové vyšetrenie je bezbolestný postup lekára. Tenká vrstva špeciálneho gélu sa aplikuje na pokožku skúmanej oblasti tela, čo zlepšuje jej kontakt so senzorom (dobrý kontakt snímača s kožou do značnej miery určuje kvalitu obrazu). Počas postupu sa sonda pomaly pohybuje cez testovaciu plochu. Ultrazvukové skenovanie nevyžaduje žiadnu predchádzajúcu prípravu a na takéto vyšetrenie pacient nemusí chodiť do nemocnice.
Moderné ultrazvukové zariadenie umožňuje získať rôzne typy obrázkov: pohyblivé alebo sled statických záberov. V obidvoch prípadoch môže byť obrázok zaznamenaný pre ďalšiu analýzu.
Ultrazvuk počas tehotenstva
Snáď najdôležitejšie použitie ultrazvukových metód nájdených v štúdiách tehotných žien. Umožňujú vám získať informácie o stave plodu, bez toho, aby ste ho alebo matku vystavili akémukoľvek nebezpečenstvu, ktoré je veľmi dôležité vo veľmi skorých štádiách tehotenstva (2,5-3 týždne). Tieto informácie sa často nedajú získať inými spôsobmi.
V prvých troch mesiacoch tehotenstva môže ultrazvuková echografia určiť, či je plod nažive, určiť jeho vek a určiť počet vyvíjajúcich sa embryí. Po treťom mesiaci môže ultrazvuk detegovať niektoré vrodené chyby plodu, ako je napríklad spina bifida, a presne určiť polohu placenty a odhaliť jej predčasné odlúčenie.
Pomocou ultrazvukového skenovania môžete určiť veľkosť plodu počas tehotenstva a presne presne predpovedať dátum dodávky. S pomocou ultrazvuku si môžete všimnúť aj tep plodu. Röntgenové vyšetrenia počas tehotenstva sa teraz vyžadujú len za osobitných okolností.
Široko používaný v prenatálnej (prenatálnej) diagnostike, metóda detekcie vývojových anomálií plodu - amniocentéza (výber tekutiny z plodového vaku obklopujúceho plod, zvyčajne v 15. - 17. týždni tehotenstva) - je riadená ultrazvukom.
Vývoj a zavedenie nových typov ultrazvukových štúdií do praxe a ich dostupnosť spôsobili revolúciu v pôrodníckej praxi, zjednodušili kontrolu priebehu tehotenstva a zvýšili jeho spoľahlivosť.
Princíp činnosti ultrazvukového stroja
Ultrazvuková diagnóza sa úspešne používa v lekárskej praxi a dlhodobo sa etablovala ako relatívne lacná a úplne bezpečná metóda výskumu. Najvyhľadávanejšou oblasťou diagnózy je vyšetrenie tehotných žien a vyšetrujú sa aj všetky vnútorné orgány, krvné cievy a kĺby. Princíp echolokácie je základom technológie ultrazvukového zobrazovania.
Ako to funguje?
Ultrazvuk je akustické oscilácie s frekvenciou vyššou ako 20 kHz, ktoré sú pre ľudský sluch neprístupné. Lekárske ultrazvukové zariadenie využíva frekvenčný rozsah od 2 do 10 MHz.
Existujú tzv. Piezoelektrické - jednotlivé kryštály niektorých chemických zlúčenín, ktoré reagujú na ultrazvukové vlny s elektrickým nábojom a na elektrický náboj - ultrazvukom. To znamená, že kryštály (piezoelektrické prvky) sú prijímačom a vysielačom ultrazvukových vĺn súčasne. Piezoelektrické prvky sú umiestnené v ultrazvukovom senzore, cez ktorý sú poslané vysokofrekvenčné impulzy do ľudského tela. Senzor je navyše vybavený akustickým zrkadlom a zvukovo izolačnou vrstvou. Odrazená časť lúča zvukových vĺn sa vracia do senzora, ktorý ich premieňa na elektrický signál a prenáša na hardvérový a softvérový systém - samotný ultrazvukový prístroj. Signál sa spracuje a zobrazí na monitore. Najčastejšie používaný čierno-biely formát obrazu. Časti, ktoré odrážajú vlny do jedného stupňa alebo iné, sú na obrazovke označené stupňami šedej, biele farby sú plne reflexné tkaniny a čierne farby sú kvapaliny a dutiny.
Ako ultrazvuková vlna?
Ultrazvukový signál prechádzajúci tkanivami ľudského tela je absorbovaný a odrážaný v závislosti od ich hustoty a rýchlosti šírenia zvukových vĺn. Husté prostredia, ako sú kosti, kamene v obličkách, močový mechúr, odrážajú zvuk takmer v plnom rozsahu. Voľnejšie tkanivá, tekutiny a dutiny absorbujú čiastočne alebo úplne vlny.
Hlavnými charakteristikami ultrazvukového obrazu sú echogenita a vodivosť zvuku. Echogenicita - schopnosť tkanív odrážať ultrazvukové vlny, rozlišovať hypo- a hyperechogenicitu. Zvuková vodivosť - schopnosť tkanív prechádzať ultrazvukom. Pri hodnotení týchto charakteristík sa vychádza z analýzy predmetu, jeho opisu a záveru.
Ultrazvukové vyšetrenie ultrazvukových skenerov na úrovni expertov
Naša klinika je vybavená modernými stacionárnymi ultrazvukovými prístrojmi od spoločnosti Medison a Toshiba, ktoré sú schopné vykonávať akékoľvek diagnostické úlohy. Skenery sú vybavené ďalšími monitormi, ktoré kopírujú obraz pacienta. Expertná úroveň technológie znamená zdokonalené metódy získavania informácií:
- potlačenie zrna obrazu;
- viaczložkové skenovanie;
- energetická dopplerova sonografia;
- nastavenia, ktoré zlepšujú obraz na ťažko dostupných miestach;
- digitálne technológie;
- vysoké rozlíšenie obrazovky;
- trojrozmerných a štvorrozmerných režimoch.
Tieto štúdie, ak je to potrebné, môže byť klient zaznamenaný na DVD-ROM.
S ultrazvukom, to je nielen trieda zariadenia, ktoré je dôležité, ale aj profesionalita lekára, ktorý vykonáva diagnózu. Odborníci našej kliniky majú dlhoročné pracovné skúsenosti a vysokú kvalifikáciu, čo umožňuje správne dešifrovať výsledky štúdie.
Princíp ultrazvuku
Pokiaľ ide o údržbu, opravu alebo prácu na ultrazvukovom zariadení, je predovšetkým potrebné pochopiť fyzikálne základy procesov, s ktorými sa budeme musieť zaoberať. Samozrejme, ako v každom prípade, existuje toľko nuansy a jemností, ale odporúčame, aby ste najprv zvážili podstatu procesu. V tomto článku sa dotkneme nasledujúcich otázok:
- Čo je to ultrazvuk, aké sú jeho vlastnosti a parametre
- Tvorba ultrazvuku v modernej technológii na báze piezokeramík
- Princípy ultrazvuku: reťazec premeny elektrickej energie na ultrazvukovú energiu a naopak.
- Základy tvorby obrazu na displeji ultrazvukového prístroja.
Pozrite sa na naše video o tom, ako funguje ultrazvuk
Našou hlavnou úlohou je pochopiť, čo je to ultrazvuk a aké sú jeho vlastnosti v modernom lekárskom výskume.
O zvuku.
Vieme, že frekvencie od 16 Hz do 18 000 Hz, ktoré je človek schopný vnímať, sú bežne nazývané zvuk. Na svete je však aj mnoho zvukov, ktoré nemôžeme počuť, pretože sú pod alebo nad rozsahom frekvencií, ktoré sú pre nás k dispozícii: sú to infra a ultra zvuk, resp.
Zvuk má vlnovú povahu, to znamená, že všetky zvuky existujúce v našom vesmíre sú vlny, ako v iných prípadoch mnohé iné prírodné javy.
Z fyzického hľadiska je vlna excitáciou média, ktoré sa šíri prenosom energie, ale bez prenosu hmoty. Inými slovami, vlny predstavujú priestorovú zmenu maxima a minima akejkoľvek fyzikálnej veličiny, napríklad hustotu látky alebo jej teplotu.
Parametre vĺn (vrátane zvuku) je možné charakterizovať prostredníctvom ich dĺžky, frekvencie, amplitúdy a periódy oscilácií.
Podrobnejšie zvážte parametre vlny:
Maximá a minimá fyzickej veličiny môžu byť podmienečne reprezentované ako hrebene a žľaby vlny.
Vlnová dĺžka je vzdialenosť medzi týmito hrebeňmi alebo medzi priehlbinami. Preto čím bližšie sú hrebene k sebe - tým kratšia je vlnová dĺžka a čím vyššia je jej frekvencia, tým väčšia je vzdialenosť od seba - čím vyššia je vlnová dĺžka a naopak - tým nižšia je jej frekvencia.
Ďalším dôležitým parametrom je amplitúda kmitania alebo stupeň odchýlky fyzikálnej veličiny od jej priemernej hodnoty.
Všetky tieto parametre sú navzájom prepojené (pre každý vzťah existuje presný matematický opis vo forme vzorcov, ale nedáme ich tu, pretože našou úlohou je pochopiť základný princíp a vždy ho môžeme opísať z fyzického hľadiska). Každá z charakteristík je dôležitá, ale častejšie budete musieť počuť o frekvencii ultrazvuku.
Má váš ultrazvukový prístroj slabú kvalitu obrazu? Požiadajte inžiniera, aby zavolal priamo na pracovisko a on vykoná bezplatnú diagnostiku a nakonfiguruje ultrazvukový skener
Vysokofrekvenčný zvuk: Ako spôsobiť niekoľko tisíc vibrácií za sekundu
Existuje niekoľko spôsobov, ako získať ultrazvuk, ale najčastejšie technika využíva kryštály piezoelektrických prvkov a piezoelektrický efekt založený na ich aplikácii: povaha piezoelektrických prvkov umožňuje generovať vysokofrekvenčný zvuk pod vplyvom napätia, čím vyššia je frekvencia napätia, tým rýchlejšie (častejšie) kryštál začína vibrovať, vzrušujúci vysokofrekvenčné oscilácie v prostredí.
Akonáhle sa v oblasti vysokofrekvenčných zvukových vibrácií, piezocrystal, naopak, začne vyrábať elektrinu. Zahrnutím takéhoto kryštálu do elektrického obvodu a určitým spôsobom, spracovaním signálov z neho získaných, môžeme vytvoriť obraz na displeji ultrazvukového prístroja.
Aby sa však tento proces stal možným, je potrebné mať drahé a komplikované vybavenie.
Napriek desiatkam a dokonca stovkám vzájomne prepojených komponentov ultrazvukového skenera možno skener rozdeliť na niekoľko hlavných blokov, ktoré sa podieľajú na premene a prenose rôznych druhov energie.
Všetko začína zdrojom energie schopným udržiavať vysoké napätie vopred určených hodnôt. Potom sa cez množstvo pomocných jednotiek a pod neustálym riadením špeciálneho softvéru prenáša signál do senzora, ktorého hlavným prvkom je piezokryštalická hlava. Premieňa elektrickú energiu na ultrazvukovú energiu.
Prostredníctvom akustickej šošovky zo špeciálnych materiálov a zodpovedajúceho gélu vstupuje ultrazvuková vlna do tela pacienta.
Podobne ako každá vlna, aj ultrazvuk má tendenciu odrážať sa od povrchu, s ktorým sa stretáva.
Ďalej vlna prechádza reverznou cestou cez rôzne tkanivá ľudského tela, akustický gél a šošovka dopadajú na piezokryštalickú mriežku senzora, ktorá premieňa energiu akustickej vlny na elektrickú energiu.
Prijatím a správnym výkladom signálov zo senzora môžeme simulovať objekty, ktoré sú v rôznych hĺbkach a sú pre ľudské oko neprístupné.
Princíp konštrukcie obrazu založený na ultrazvukových skenovacích dátach
Presne zvážte, ako nám získané informácie pomáhajú pri budovaní obrazu na ultrazvukovom skeneri. Základom tohto princípu je odlišná akustická impedancia alebo odolnosť plynných, kvapalných a pevných médií.
Inými slovami, kosti, mäkké tkanivá a tekutiny nášho tela prenášajú a odrážajú ultrazvuk v rôznej miere, čiastočne ho absorbujú a rozptyľujú.
Celý výskumný proces možno rozdeliť na mikroperiódy a iba malá časť každého obdobia prenáša senzor. Zvyšok času sa čaká na odpoveď. Zároveň je čas medzi prenosom a príjmom signálu priamo prenesený do vzdialenosti od senzora k „videnému“ objektu.
Informácie o vzdialenosti od každého bodu nám pomáhajú pri budovaní modelu študovaného objektu a používajú sa aj pri meraniach potrebných pre ultrazvukovú diagnostiku. Údaje sú farebne kódované - výsledkom je obraz, ktorý potrebujeme na obrazovke ultrazvuku.
Najčastejšie je to čierno-biely formát, pretože sa verí, že na odtiene sivej sú naše oči citlivejšie as väčšou presnosťou. uvidia rozdiel v čítaní, hoci v moderných zariadeniach používajú farebnú reprezentáciu, napríklad na štúdium rýchlosti prietoku krvi a dokonca aj na zvukovú prezentáciu údajov. Ten spolu s video sekvenciou v Dopplerových režimoch pomáha presnejšie diagnostikovať a slúži ako ďalší zdroj informácií.
Ale späť k konštrukcii najjednoduchšieho obrazu a podrobnejšie zvážme tri prípady:
Príklady najjednoduchších obrázkov budú študované na základe režimu B. Vizualizácia kostného tkaniva a iných pevných útvarov sa skladá zo svetlých plôch (hlavne bielych), pretože zvuk najlepšie odráža pevné povrchy a vracia sa takmer úplne do senzora.
Ako príklad môžeme jasne vidieť biele oblasti - kamene v obličkách pacienta.
Vizualizácia tekutín alebo dutín je znázornená čiernymi plochami v obraze, pretože zvuk bez prekážok prechádza ďalej do tela pacienta a nedostávame žiadnu odozvu.
Mäkké tkanivá, ako je štruktúra samotnej obličky, budú reprezentované oblasťami s rôznymi stupňami šedej. Presnosť diagnózy a zdravia pacienta bude závisieť vo veľkej miere od kvality vizualizácie takýchto objektov.
Takže dnes sme sa dozvedeli o tom, čo je ultrazvuk a ako sa používa v ultrazvukových skeneroch na štúdium orgánov ľudského tela.
Ak má váš ultrazvukový prístroj zlú kvalitu obrazu, kontaktujte naše servisné stredisko. Inžinieri ERSPlus s veľkými skúsenosťami a vysokou kvalifikáciou sú vždy pripravení vám pomôcť.
Princíp ultrazvukového stroja. Ultrazvukový senzor
Pod ultrazvukom rozumieme zvukové vlny, ktorých frekvencia je mimo rozsahu frekvencií vnímaných ľudským uchom.
Objav ultrazvuku siaha až k pozorovaniu letu netopierov. Vedci, zaslepujúci netopiere, zistili, že tieto zvieratá nestrácajú svoju orientáciu počas letu a môžu sa vyhnúť prekážkam. Po tom, čo si zakryli aj uši, sa roztrhla orientácia v priestore netopierov a narazili na prekážky. To viedlo k záveru, že netopiere v tme sú vedené zvukovými vlnami, ktoré nie sú zachytené ľudským uchom. Tieto pozorovania boli urobené už v XVII storočí, zároveň bol navrhnutý termín "ultrazvuk". Bat pre orientáciu v priestore vyžaruje krátke pulzy ultrazvukových vĺn. Tieto impulzy, odrazené od prekážok, sú po určitom čase vnímané uchom netopiera (fenomén ozveny). V čase, ktorý prechádza od momentu vyžarovania ultrazvukového impulzu do vnímania odrazeného signálu, zviera určí vzdialenosť k objektu. Okrem toho netopier môže tiež určiť smer, ktorým sa vracia signál ozveny, lokalizáciu objektu v priestore. Vysiela ultrazvukové vlny a potom vníma odrazený obraz okolitého priestoru.
Princíp umiestnenia ultrazvuku spočíva v prevádzke mnohých technických zariadení. Podľa takzvaného princípu pulzného ozvenu funguje sonar, ktorý určuje polohu nádoby vzhľadom na húfy rýb alebo morského dna (ozvena ozveny), ako aj ultrazvukové diagnostické zariadenia používané v medicíne: zariadenie vyžaruje ultrazvukové vlny, potom vníma odrazené signály a čas, ktorý uplynie od okamihu žiarenia do okamihu vnímania signálu ozveny, určuje priestorovú polohu odrazovej štruktúry.
Čo sú zvukové vlny?
Zvukové vlny sú mechanické vibrácie, ktoré sa šíria v priestore ako vlny, ktoré sa vyskytujú po vrhnutí kameňa do vody. Šírenie zvukových vĺn do veľkej miery závisí od látky, v ktorej sa šíria. To sa vysvetľuje skutočnosťou, že zvukové vlny sa vyskytujú len vtedy, keď častice hmoty oscilujú.
Keďže zvuk sa môže šíriť iba z materiálnych objektov, vo vákuu sa nevytvára zvuk (pri skúškach sa často kladie otázka „spätné zasypávanie“: ako sa zvuk šíri vo vákuu?).
Zvuk v prostredí sa môže šíriť v pozdĺžnom aj priečnom smere. Ultrazvukové vlny v kvapalinách a plynoch sú pozdĺžne, pretože jednotlivé častice média oscilujú pozdĺž smeru šírenia zvukovej vlny. Ak rovina, v ktorej častice média oscilujú, je umiestnená v pravom uhle k smeru šírenia vĺn, ako napríklad v prípade morských vĺn (oscilácie častíc vo vertikálnom smere a šírenie vĺn v horizontálnej rovine), hovoria o priečnych vlnách. Takéto vlny sú tiež pozorované v tuhých látkach (napríklad v kostiach). V mäkkých tkanivách sa ultrazvuk šíri hlavne vo forme pozdĺžnych vĺn.
Keď sú jednotlivé častice pozdĺžnej vlny posunuté smerom k sebe, ich hustota, a teda tlak v substancii média na tomto mieste sa zvyšuje. Ak sa častice od seba odlišujú, lokálna hustota látky a tlak v tomto mieste sa znižujú. Ultrazvuková vlna vytvára zónu s nízkym a vysokým tlakom. Pri prechode ultrazvukovej vlny cez tkanivo sa tento tlak veľmi rýchlo mení v mieste média. Aby sa odlíšil tlak vytváraný ultrazvukovou vlnou od konštantného tlaku média, nazýva sa tiež premenlivý alebo akustický tlak.
Parametre zvukovej vlny
Parametre zvukovej vlny zahŕňajú:
Amplitúda (A), napríklad maximálny akustický tlak („výška vlny“).
Frekvencia (v), t.j. počet oscilácií za 1 s. Jednotka frekvencie je Hertz (Hz). V diagnostických prístrojoch používaných v medicíne používajte frekvenčný rozsah od 1 do 50 MG c (1 MHz = 106 Hz, zvyčajne v rozsahu 2,5-15 MHz).
Vlnová dĺžka (λ), t.j. vzdialenosť od susedného hrebeňa vlny (presnejšie, minimálna vzdialenosť medzi bodmi s rovnakou fázou).
Rýchlosť šírenia alebo rýchlosť zvuku (-ov). Záleží na médiu, v ktorom sa šíri zvuková vlna, ako aj na frekvencii.
Tlak a teplota majú významný účinok, ale vo fyziologickom teplotnom rozsahu sa tento účinok môže zanedbať. Pre každodennú prácu je užitočné si uvedomiť, že čím hustejšie prostredie, tým väčšia rýchlosť zvuku v ňom.
Rýchlosť zvuku v mäkkých tkanivách je asi 1500 m / s a zvyšuje sa so zvyšujúcou sa hustotou tkaniva.
Tento vzorec je kľúčový pre lekársku echografiu. S jeho pomocou je možné vypočítať vlnovú dĺžku λ ultrazvuku, ktorá umožňuje určiť minimálnu veľkosť anatomických štruktúr, ktoré sú stále viditeľné ultrazvukom. Tieto anatomické štruktúry, ktorých veľkosť je menšia ako dĺžka ultrazvukovej vlny, s ultrazvukom sú nerozoznateľné.
Vlnová dĺžka umožňuje získať pomerne hrubý obraz a nie je vhodný na vyhodnotenie malých štruktúr. Čím vyššia je ultrazvuková frekvencia, tým menšia je vlnová dĺžka a veľkosť anatomických štruktúr, ktoré sa ešte dajú rozlíšiť.
Možnosť detailovania sa zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou ultrazvuku. To znižuje hĺbku prenikania ultrazvuku do tkaniva, t.j. jeho prenikajúca schopnosť sa znižuje. S rastúcou frekvenciou ultrazvuku sa teda znižuje dostupná hĺbka výskumu tkaniva.
Vlnová dĺžka ultrazvuku použitého v echografii na štúdium tkanív sa pohybuje od 0,1 do 1 mm. Menšie anatomické štruktúry nie je možné identifikovať.
Ako získať ultrazvuk?
Piezoelektrický efekt
Výroba ultrazvuku používaného v lekárskej diagnostike je založená na piezoelektrickom účinku - schopnosti kryštálov a keramiky deformovať pôsobením pôsobiaceho napätia. Pri pôsobení striedavého napätia sa periodicky deformujú kryštály a keramika, t.j. vznikajú mechanické vibrácie a vytvárajú sa ultrazvukové vlny. Piezoelektrický efekt je reverzibilný: ultrazvukové vlny spôsobujú deformáciu piezoelektrického kryštálu, ktorý je sprevádzaný výskytom merateľného elektrického napätia. Piezoelektrické materiály teda slúžia ako generátory ultrazvukových vĺn a ich prijímače.
Keď sa objaví ultrazvuková vlna, šíri sa v spojovacom médiu. "Pripojenie" znamená, že medzi ultrazvukovým generátorom a prostredím, v ktorom je distribuovaný, je veľmi dobrá vodivosť zvuku. Na tento účel sa zvyčajne používa štandardný ultrazvukový gél.
Na uľahčenie prechodu ultrazvukových vĺn z tuhej keramiky piezoelektrického prvku do mäkkých tkanív je potiahnutý špeciálnym ultrazvukovým gélom.
Pri čistení ultrazvukového senzora je potrebná opatrnosť! Zodpovedajúca vrstva vo väčšine ultrazvukových senzorov sa zhoršuje pri opätovnom spracovaní alkoholom z „hygienických“ dôvodov. Preto pri čistení ultrazvukového senzora je nutné striktne dodržiavať pokyny pripojené k zariadeniu.
Štruktúra ultrazvukového senzora
Generátor ultrazvukových vibrácií sa skladá z piezoelektrického materiálu, väčšinou keramického, na prednej a zadnej strane, kde sú elektrické kontakty. Zodpovedajúca vrstva sa aplikuje na prednú stranu smerom k pacientovi, ktorá je navrhnutá pre optimálny ultrazvuk v tkanive. Na zadnej strane sú piezoelektrické kryštály pokryté vrstvou, ktorá silne absorbuje ultrazvuk, ktorý zabraňuje odrazu ultrazvukových vĺn v rôznych smeroch a obmedzuje pohyblivosť kryštálu. To nám umožňuje zaistiť, aby ultrazvukový snímač vyžaroval čo najkratšie ultrazvukové impulzy. Trvanie impulzu je určujúcim faktorom v axiálnom rozlíšení.
Senzor pre ultrazvuk v b-móde spravidla pozostáva z mnohých malých, vedľa seba susediacich keramických kryštálov, ktoré sú konfigurované individuálne alebo v skupinách.
Ultrazvukový senzor je veľmi citlivý. To je na jednej strane vysvetlené tým, že vo väčšine prípadov obsahuje keramické kryštály, ktoré sú veľmi krehké, na druhej strane tým, že súčasti senzora sú umiestnené veľmi blízko pri sebe a môžu byť posunuté alebo rozbité mechanickým trepaním alebo nárazom. Cena moderného ultrazvukového senzora závisí od typu zariadenia a je približne rovnaká ako cena vozidla strednej triedy.
Pred prepravou ultrazvukového zariadenia bezpečne upevnite ultrazvukový senzor na prístroj a odpojte ho. Senzor sa pri páde ľahko rozbije a aj menšie trasenie môže spôsobiť vážne poškodenie.
V rozsahu frekvencií používaných v lekárskej diagnostike nie je možné získať ostro zaostrený lúč, podobný laseru, s ktorým je možné „sondovať“ tkanivá. Aby sa však dosiahlo optimálne priestorové rozlíšenie, je potrebné usilovať sa čo najviac znížiť priemer ultrazvukového lúča (ako synonymum ultrazvukového lúča sa niekedy používa termín „ultrazvukový lúč“), ktorý zdôrazňuje, že v prípade ultrazvukového poľa ide o priestorovú štruktúru, ktorá má ideálne minimum. priemer).
Čím menší je ultrazvukový lúč, tým lepšie sú detaily anatomických štruktúr viditeľné pomocou ultrazvuku.
Preto je ultrazvuk zameraný čo možno najviac v určitej hĺbke (o niečo hlbšie, ako je študovaná štruktúra), takže ultrazvukový lúč vytvára „pás“. Zameriavajú ultrazvuk buď pomocou „akustických šošoviek“ alebo aplikovaním pulzných signálov na rôzne piezokeramické prvky snímača s rôznymi vzájomnými posunmi v čase. Súčasné zaostrenie na väčšiu hĺbku vyžaduje zvýšenie aktívneho povrchu alebo otvoru ultrazvukového snímača.
Keď je senzor zaostrený, v ultrazvukovom poli sú tri zóny:
Najjasnejší ultrazvukový obraz sa získa, keď sa predmet, ktorý je predmetom štúdie, nachádza v ohniskovej zóne ultrazvukového lúča. Objekt sa nachádza v ohniskovej zóne, keď má ultrazvukový lúč najmenšiu šírku, čo znamená, že jeho rozlíšenie je maximálne.
V blízkosti ultrazvuku
Blízka zóna je priamo susediaca s ultrazvukovým snímačom. Tu sa ultrazvukové vlny emitované povrchom rôznych piezokeramických prvkov navzájom prekrývajú (inými slovami, dochádza k interferencii ultrazvukových vĺn), preto sa vytvára ostro nehomogénne pole. Vysvetlite to jasným príkladom: ak hodíte do vody hrsť kamienkov, potom sa kruhové vlny, ktoré sa od seba líšia, navzájom prekrývajú. V blízkosti miesta, kde padá kamienok, čo zodpovedá blízkej zóne, sú vlny nepravidelné, ale v určitej vzdialenosti sa postupne približujú ku kruhovému tvaru. Skúste aspoň raz tento experiment s deťmi pri chôdzi v blízkosti vody! Výrazná nehomogenita blízkej ultrazvukovej zóny vytvára fuzzy obraz. Samotné homogénne médium v blízkej zóne vyzerá ako striedavé svetlé a tmavé pruhy. Preto je blízka ultrazvuková zóna na hodnotenie obrazu takmer alebo vôbec nevhodná. Tento efekt je najvýraznejší v konvexných a sektorových senzoroch, ktoré emitujú rozbiehavý ultrazvukový lúč; Pre lineárny senzor je najmenej výrazná heterogenita blízkych zón.
Je možné určiť, do akej miery sa blízka ultrazvuková zóna šíri, ak otáčaním gombíka zosilňujete signál a súčasne sledujete ultrazvukové pole v blízkosti snímača. Blízka ultrazvuková zóna môže byť rozpoznaná bielym listom v blízkosti senzora. Skúste porovnať blízku zónu lineárnych a sektorových snímačov.
Pretože blízka ultrazvuková zóna nie je použiteľná pri hodnotení obrazu objektu, počas ultrazvukového vyšetrenia, snažia sa minimalizovať blízku zónu a používať ju rôznymi spôsobmi na jej odstránenie z oblasti, ktorá je predmetom štúdie. To sa môže uskutočniť napríklad výberom optimálnej polohy senzora alebo elektronickým vyrovnaním nerovností ultrazvukového poľa. Ale v praxi je to najjednoduchšie dosiahnuť pomocou takzvaného pufra naplneného vodou, ktorý je umiestnený medzi senzorom a predmetom štúdie. To vám umožňuje zobraziť hluk blízkej zóny z miesta študovaného objektu. Ako tlmivý roztok sa zvyčajne používajú špeciálne dýzy pre jednotlivé snímače alebo univerzálnu gélovú podložku. Namiesto vody sa v súčasnosti používajú silikónové plastové dýzy.
S povrchným usporiadaním študovaných štruktúr môže použitie pufra významne zlepšiť kvalitu ultrazvukového obrazu.
Oblasť zamerania
Ohnisková zóna sa vyznačuje tým, že na jednej strane je priemer (šírka) ultrazvukového lúča tu najmenší a na druhej strane v dôsledku pôsobenia zbernej šošovky je intenzita ultrazvuku najväčšia. To umožňuje vysoké rozlíšenie, t.j. schopnosť jasne rozlíšiť detaily objektu. Anatomická formácia alebo objekt, ktorý sa má skúmať, sa preto musí nachádzať v oblasti zaostrenia.
Ďalšia ultrazvuková oblasť
Vo vzdialenej ultrazvukovej zóne sa ultrazvukový lúč rozbieha. Pretože ultrazvukový lúč je pri prechode cez tkanivo oslabený, intenzita ultrazvuku, najmä jeho vysokofrekvenčnej zložky, sa znižuje. Oba tieto procesy nepriaznivo ovplyvňujú rozlíšenie a tým aj kvalitu ultrazvukového obrazu. Preto v štúdii v ďalekej ultrazvukovej zóne sa stratí čírosť objektu - čím viac je od senzora.
Rozlíšenie zariadenia
Rozlíšenie optického a akustického systému vizuálneho výskumu je určené minimálnou vzdialenosťou, pri ktorej sú dva objekty v obraze vnímané ako samostatné. Rezolúcia je dôležitým kvalitatívnym ukazovateľom charakterizujúcim efektívnosť metódy zobrazovacieho výskumu.
V praxi sa často prehliada, že zvýšenie rozlíšenia je zmysluplné len vtedy, keď sa predmet, ktorý je predmetom štúdie, podstatne líši v jeho akustických vlastnostiach od okolitých tkanív, t.j. má dostatočný kontrast. Zvýšenie rozlíšenia v neprítomnosti dostatočného kontrastu nezlepší diagnostické schopnosti štúdie. Axiálne rozlíšenie (v smere šírenia ultrazvukového lúča) leží v oblasti zdvojenej hodnoty vlnovej dĺžky. Prísne povedané, životnosť jednotlivých vyžarovaných impulzov je rozhodujúca. Stáva sa to o niečo viac ako dve po sebe nasledujúce výkyvy. To znamená, že so snímačom s pracovnou frekvenciou 3,5 MHz by sa mali tkanivové štruktúry 0,5 mm teoreticky vnímať ako samostatné štruktúry. V praxi sa to pozoruje len za podmienky, že štruktúry sú dostatočne kontrastné.
Bočné (laterálne) rozlíšenie závisí od šírky ultrazvukového lúča, ako aj od zaostrenia, a teda od hĺbky vyšetrenia. V tomto ohľade sa rozlíšenie veľmi líši. Najvyššie rozlíšenie je pozorované v ohniskovej zóne a je približne 4-5 vlnových dĺžok. Bočné rozlíšenie je teda 2-3 krát slabšie ako axiálne rozlíšenie. Typickým príkladom je ultrazvuk pankreatického kanála. Lumen kanála môže byť jasne viditeľný iba vtedy, keď je kolmý na smer ultrazvukového lúča. Časti vedenia umiestnené vľavo a vpravo z iného uhla už nie sú viditeľné, pretože axiálne rozlíšenie je silnejšie ako bočné.
Sagitálne rozlíšenie závisí od šírky ultrazvukového lúča v rovine kolmej na skenovaciu rovinu a charakterizuje rozlíšenie v smere kolmom na smer šírenia a následne hrúbku obrazovej vrstvy. Sagitálne rozlíšenie je zvyčajne horšie ako axiálne a laterálne. V inštrukciách pripojených k ultrazvuku sa tento parameter spomína len zriedka. Treba však predpokladať, že sagitálne rozlíšenie nemôže byť lepšie ako laterálne rozlíšenie a že tieto dva parametre sú porovnateľné iba v sagitálnej rovine v ohniskovej zóne. Pri väčšine ultrazvukových snímačov je sagitálne zaostrenie nastavené do určitej hĺbky a nie je jasne vyjadrené. V praxi sa sagitálne zaostrovanie ultrazvukového lúča uskutočňuje použitím zodpovedajúcej vrstvy v senzore ako akustickej šošovky. Variabilné zaostrenie kolmé na rovinu obrazu, teda zmenšenie hrúbky tejto vrstvy je dosiahnuteľné len pomocou matice piezoelementov.
V prípadoch, keď je výskumný pracovník poverený podrobným popisom anatomickej štruktúry, je potrebné ju skúmať v dvoch vzájomne kolmých rovinách, ak to umožňujú anatomické vlastnosti študovanej oblasti. Rozlíšenie sa zároveň znižuje z axiálneho smeru na laterálny az laterálneho na sagitálny.
Typy ultrazvukových snímačov
V závislosti od umiestnenia piezoelektrických prvkov existujú tri typy ultrazvukových snímačov:
V lineárnych senzoroch sú piezoelektrické prvky umiestnené pozdĺž priamky oddelene alebo v skupinách a paralelne emitujú ultrazvukové vlny v tkanive. Po každom prechode tkaninou sa objaví obdĺžnikový obraz (po dobu 1 s - približne 20 obrázkov alebo viac). Výhodou lineárnych snímačov je možnosť dosiahnuť vysoké rozlíšenie v blízkosti umiestnenia snímača (t.j. relatívne vysoká kvalita obrazu v blízkej zóne), nevýhodou je malé pole ultrazvukového prehľadu vo veľkej hĺbke (to je spôsobené tým, že na rozdiel od konvexných a sektorových senzory, ultrazvukové lúče lineárneho senzora sa nerozlišujú).
Senzor fázového poľa sa podobá lineárnemu senzoru, ale je menší. Skladá sa zo série kryštálov s oddelenými nastaveniami. Snímače tohto typu vytvárajú na monitore obraz sektorového snímača. Zatiaľ čo v prípade mechanického sektorového snímača je smer ultrazvukového impulzu určený otáčaním piezoelektrického prvku, pri práci so senzorom s fázovým radom sa pomocou smeru (fázového posunu) všetkých aktivovaných kryštálov získa smerovaný zaostrený ultrazvukový lúč. To znamená, že jednotlivé piezoelektrické prvky sú aktivované s časovým oneskorením a v dôsledku toho je ultrazvukový lúč emitovaný v šikmom smere. To vám umožní zaostriť ultrazvukové lúče v súlade s úlohou štúdie (elektronické zaostrovanie) a zároveň výrazne zlepšiť rozlíšenie v požadovanej časti ultrazvukového obrazu. Ďalšou výhodou je schopnosť dynamicky zaostriť prijímaný signál. V tomto prípade je zaostrenie počas príjmu signálu nastavené na optimálnu hĺbku, čo tiež výrazne zlepšuje kvalitu obrazu.
V senzore mechanického sektora sú ultrazvukové vlny v dôsledku mechanického kmitania prvkov snímača vyžarované v rôznych smeroch, takže obraz je vytvorený vo forme sektora. Po každom prechode tkaninou sa vytvorí obraz (10 alebo viac za 1 s). Výhodou sektorového snímača je, že umožňuje získať široké zorné pole vo veľkej hĺbke a nevýhodou je, že nie je možné študovať v blízkej zóne, pretože zorné pole v blízkosti snímača je príliš úzke.
V konvexnom senzore sú piezoelektrické prvky umiestnené pozdĺž seba v oblúku (zakrivený senzor). Kvalita obrazu je krížením medzi obrazom získaným lineárnymi a sektorovými senzormi. Konvexný senzor, podobne ako lineárny, sa vyznačuje vysokým rozlíšením v blízkej zóne (hoci nedosahuje rozlíšenie lineárneho senzora) a zároveň je široké zorné pole v hĺbke tkaniva podobné sektorovému senzoru.
Len s dvojrozmerným usporiadaním prvkov ultrazvukového meniča vo forme matrice je možné zamerať ultrazvukový lúč súčasne v bočnom a sagitálnom smere. Táto takzvaná matica piezoelementov (alebo dvojrozmerná matica) navyše umožňuje získať údaje o troch rozmeroch, bez ktorých nie je možné skenovať množstvo tkaniva pred senzorom. Výroba matrice piezoelektrických prvkov je náročný proces, ktorý vyžaduje použitie najnovších technológií, preto len nedávno výrobcovia začali vybavovať svoje ultrazvukové zariadenia konvexnými senzormi.
Ultrazvuková diagnostická metóda
Ultrazvuková diagnostická metóda je metóda získania lekárskeho obrazu na základe registrácie a počítačovej analýzy ultrazvukových vĺn odrazených od biologických štruktúr, to znamená na základe echového efektu. Metóda sa často označuje ako echografia. Moderné zariadenia pre ultrazvukové vyšetrenie (USI) sú univerzálne digitálne systémy s vysokým rozlíšením s možnosťou skenovania vo všetkých režimoch (obr. 3.1).
Ultrazvuková diagnostická sila je prakticky neškodná. Ultrazvuk nemá žiadne kontraindikácie, je bezpečný, bezbolestný, atraumatický a nie je zaťažujúci. V prípade potreby sa môže vykonať bez prípravy pacientov. Ultrazvukové zariadenie môže byť dodané do akejkoľvek funkčnej jednotky na vyšetrenie neprepraviteľných pacientov. Veľkou výhodou, najmä v prípade nejasného klinického obrazu, je možnosť súčasného vyšetrenia mnohých orgánov. Dôležitá je aj vysoká nákladová efektivita echografie: náklady na ultrazvuk sú niekoľkonásobne nižšie ako náklady na röntgenové vyšetrenia a ešte menej na počítačovú tomografiu a magnetickú rezonanciu.
Avšak ultrazvuková metóda má niektoré nevýhody:
- vysoká závislosť prístrojov a operátorov;
- veľká subjektivita pri interpretácii echografických obrazov;
- nízky obsah informácií a zlá viditeľnosť zmrazených obrázkov.
Ultrasonografia sa stala jednou z metód, ktoré sa najčastejšie používajú v klinickej praxi. Pri rozpoznávaní chorôb mnohých orgánov možno ultrazvuk považovať za preferovanú, prvú a hlavnú diagnostickú metódu. V diagnosticky náročných prípadoch nám ultrazvukové údaje umožňujú načrtnúť plán ďalšieho vyšetrenia pacientov s použitím najúčinnejších metód ožarovania.
FYZIKÁLNE A BIOPHYZICKÉ ZÁKLADY DIAGNOSTICKEJ METÓDY ULTRASOUND
Ultrazvuk označuje zvukové vibrácie ležiace nad prahom sluchu ľudského orgánu, t.j. majú frekvenciu vyššiu ako 20 kHz. Fyzikálnym základom ultrazvuku je piezoelektrický efekt objavený v roku 1881 bratmi Curie. Jeho praktické uplatnenie súvisí s vývojom ultrazvukovej priemyselnej detekcie chýb ruským vedcom S. Ya Sokolovom (koniec 20. rokov - začiatok 30. rokov 20. storočia). Prvé pokusy o použitie ultrazvukovej metódy na diagnostické účely v medicíne patria do konca 30. rokov. Dvadsiate storočie. Široké používanie ultrazvuku v klinickej praxi začalo v šesťdesiatych rokoch.
Podstatou piezoelektrického efektu je, že pri deformácii jednotlivých kryštálov sa niektoré chemické zlúčeniny (kremeň, titán-bárium, sulfid kademnatý, atď.), Najmä pod vplyvom ultrazvukových vĺn, na povrchu týchto kryštálov objavujú elektrické náboje opačného znamienka. Ide o tzv. Priamy piezoelektrický efekt (piezo v gréčtine znamená tlač). Naopak, keď sa na tieto monokryštály aplikuje striedavý elektrický náboj, vznikajú v nich mechanické oscilácie s emisiami ultrazvukových vĺn. Tým istým piezoprvkom teda môže byť striedavo prijímač, potom zdroj ultrazvukových vĺn. Táto časť ultrazvukového stroja sa nazýva akustický menič, snímač alebo snímač.
Ultrazvuk je distribuovaný v médiách vo forme striedajúcich sa zón kompresie a zriedenia molekúl látky, ktoré spôsobujú oscilačné pohyby. Zvukové vlny, vrátane ultrazvuku, sú charakterizované obdobím oscilácie - časom, počas ktorého molekula (častica) vykonáva jednu úplnú osciláciu; frekvencia - počet oscilácií za jednotku času; dĺžka je vzdialenosť medzi bodmi tej istej fázy a rýchlosťou šírenia, ktorá závisí najmä od elasticity a hustoty média. Vlnová dĺžka je nepriamo úmerná frekvencii. Čím nižšia je vlnová dĺžka, tým vyššie je rozlíšenie ultrazvukového zariadenia. V lekárskych ultrazvukových diagnostických systémoch sa bežne používajú frekvencie od 2 do 10 MHz. Rozlíšenie moderných ultrazvukových prístrojov dosahuje 1-3 mm.
Akékoľvek prostredie, vrátane rôznych tkanív tela, zabraňuje šíreniu ultrazvuku, to znamená, že má inú akustickú impedanciu, ktorej hodnota závisí od ich hustoty a rýchlosti ultrazvuku. Čím vyššie sú tieto parametre, tým väčšia je akustická impedancia. Takáto všeobecná charakteristika akéhokoľvek elastického média sa označuje ako "impedancia".
Po dosiahnutí hranice dvoch médií s rôznou akustickou odolnosťou sa zväzok ultrazvukových vĺn podrobuje významným zmenám: jedna časť sa naďalej šíri v novom médiu, do určitej miery sa ním absorbuje, druhá sa odráža. Koeficient odrazu závisí od rozdielu akustického odporu tkanív susediacich medzi sebou: čím väčší je tento rozdiel, tým väčší je odraz a prirodzene, čím väčšia je amplitúda zaznamenaného signálu, čo znamená, že jasnejšie a jasnejšie bude vyzerať na obrazovke zariadenia. Úplný reflektor je hranica medzi tkanivami a vzduchom.
METÓDY VÝSKUMU ULTRASOUND
V súčasnosti sa v klinickej praxi používajú ultrazvuk v b - a M-móde a Doppler.
B-mód je technika, ktorá poskytuje informácie v podobe dvojrozmerných séroskopických tomografických obrazov anatomických štruktúr v reálnom čase, čo umožňuje vyhodnotiť ich morfologický stav. Tento režim je hlavný, vo všetkých prípadoch s jeho použitím začína ultrazvuk.
Moderné ultrazvukové zariadenie zachytáva najmenšie rozdiely v úrovniach odrazených odrazov, ktoré sú zobrazené v rôznych odtieňoch sivej. To umožňuje rozlišovať medzi anatomickými štruktúrami, dokonca sa mierne líšia v akustickej impedancii. Čím nižšia je intenzita ozveny, tým tmavší je obraz, a naopak, čím väčšia je energia odrazeného signálu, tým je obraz jasnejší.
Biologické štruktúry môžu byť anechoické, hypoechoické, stredne echogénne, hyperechoické (obr. 3.2). Anechoický obraz (čierny) je charakteristický pre útvary naplnené tekutinou, ktoré prakticky neodrážajú ultrazvukové vlny; hypoechoické (tmavo šedé) - tkaniny s významnou hydrofilitou. Echo-pozitívny obraz (sivý) dáva väčšine tkanivových štruktúr. Zvýšená echogenita (svetlošedá) má husté biologické tkanivo. Ak sú ultrazvukové vlny plne odrazené, potom objekty vyzerajú hyperechoicky (jasne biela) a za nimi je takzvaný akustický tieň, ktorý má vzhľad tmavej cesty (pozri obr. 3.3).
Obr. 3.2. Stupeň úrovne echogenity biologických štruktúr: a - anechoický; b - hypoechoické; - stredná echogenita (echopozitívna); g - zvýšená echogenita; d - hyperechoické
Obr. 3.3. Echogramy obličiek v pozdĺžnom reze s označením rôznych štruktúr
echogenicita: - anechoický dilatovaný komplex pohár-panva; b - hypoechoický parenchým obličiek; v - parenchýme pečene s priemernou echogenitou (echopozitívne); d - renálny sinus so zvýšenou echogenitou; d - hyperechoický kameň v panvovo-ureterickom segmente
Režim v reálnom čase umožňuje získať na monitore „živý“ obraz orgánov a anatomických štruktúr, ktoré sú v prirodzenom funkčnom stave. To je dosiahnuté tým, že moderné ultrazvukové zariadenia produkujú množstvo obrázkov za sebou s intervalom stotín sekundy, čo spolu vytvára neustále sa meniaci obraz, ktorý zachytáva najmenšie zmeny. Prísne vzaté, táto technika a všeobecne ultrazvuková metóda by sa nemala nazývať „echografia“, ale „echoskopia“.
M-režim - jednorozmerný. V ňom je jedna z dvoch priestorových súradníc nahradená časovou súradnicou tak, že pozdĺž vertikálnej osi je uložená vzdialenosť od snímača k umiestnenej konštrukcii a pozdĺž horizontálnej osi - času. Tento režim sa používa hlavne na výskum srdca. Poskytuje informácie vo forme kriviek odrážajúcich amplitúdu a rýchlosť pohybu srdcových štruktúr (pozri obr. 3.4).
Dopplerova sonografia je technika založená na použití fyzikálneho Dopplerovho efektu (po mene rakúskeho fyzika). Podstatou tohto efektu je, že z pohybujúcich sa objektov sa odrážajú ultrazvukové vlny s upravenou frekvenciou. Tento frekvenčný posun je úmerný rýchlosti pohybu štruktúr, ktoré sa nachádzajú, a ak ich pohyb smeruje smerom k senzoru, frekvencia odrazeného signálu sa zvyšuje a naopak frekvencia vĺn odrazených od pohybujúceho sa objektu sa znižuje. S týmto efektom sa stretávame neustále a pozorujeme napríklad zmenu frekvencie zvuku z áut, vlakov a lietadiel, ktoré sa ponáhľajú.
V súčasnej dobe sa v klinickej praxi využíva fluorescenčná spektrálna dopplerovská sonografia, farebné Dopplerovské mapovanie, mocnový doppler, konvergentná dopplerova farba, trojrozmerné dopplerovské mapovanie farieb, trojrozmerná energia dopplerografie.
Flux spektrálna dopplerova sonografia je navrhnutá tak, aby umožňovala relatívne vysoký prietok krvi
Obr. 3.4. M - modálna krivka pohybu prednej mitrálnej chlopne
plavidlá a komory srdca. Hlavným typom diagnostických informácií je spektrografický záznam, ktorý predstavuje časový priebeh rýchlosti prúdenia krvi. Na tomto grafe je na vertikálnej osi vynesená rýchlosť a na horizontálnej osi je vynesený čas. Signály, ktoré sú zobrazené nad horizontálnou osou, idú od prietoku krvi nasmerovaného na senzor pod touto osou - zo snímača. Okrem rýchlosti a smeru prietoku krvi formou Dopplerovho spektrogramu je možné určiť povahu prietoku krvi: laminárny tok je zobrazený ako úzka krivka s jasnými obrysmi a turbulentný s širokou nerovnomernou krivkou (obrázok 3.5).
Existujú dve možnosti pre prietokovú dopplerovskú sonografiu: kontinuálnu (konštantnú vlnu) a pulznú.
Plynulý Dopplerov ultrazvuk je založený na konštantnom žiarení a konštantnom príjme odrazených ultrazvukových vĺn. Veľkosť frekvenčného posunu odrazeného signálu je určená pohybom všetkých štruktúr pozdĺž celej dráhy ultrazvukového lúča v hĺbke jeho prieniku. Výsledné informácie sú teda úplné. Neschopnosť izolovanej analýzy prúdenia na presne definovanom mieste je nevýhodou kontinuálnej dopplerovskej sonografie. Zároveň má dôležitú výhodu: umožňuje meranie vysokých prietokov krvi.
Pulzná dopplerovská sonografia je založená na periodickej emisii série pulzov ultrazvukových vĺn, ktoré sú po odraze z červených krviniek dôsledne vnímané
Obr. 3.5. Dopplerov spektrogram prechodu krvi
pomocou rovnakého senzora. V tomto režime sa signály odrážajú, odrážajú sa len z určitej vzdialenosti od senzora, ktorý je nastavený podľa uváženia lekára. Miesto prietoku krvi sa nazýva kontrolný objem (KO). Schopnosť hodnotiť prietok krvi v danom bode je hlavnou výhodou pulznej Dopplerovej sonografie.
Farebné Dopplerovo mapovanie je založené na kódovaní farby Dopplerovho posunu hodnoty vyžarovanej frekvencie. Táto technika poskytuje priamu vizualizáciu prietoku krvi v srdci a v relatívne veľkých cievach (pozri obrázok 3.6 pre farebnú vložku). Červená farba zodpovedá prietoku v smere snímača, modrý - zo snímača. Tmavé odtiene týchto farieb zodpovedajú nízkym rýchlostiam, svetlým odtieňom - vysokým. Táto technika nám umožňuje vyhodnotiť morfologický stav ciev a stav prietoku krvi. Obmedzenie spôsobu je nemožnosť získať obraz malých krvných ciev s nízkou rýchlosťou prúdenia krvi.
Energia Doppler je založená na analýze nefrekvenčných Dopplerových posunov, odrážajúcich rýchlosť červených krviniek, ako je to pri konvenčnom Dopplerovom mapovaní, ale amplitúdy všetkých ozvien Dopplerovho spektra, odrážajúce hustotu červených krviniek v danom objeme. Výsledný obraz je podobný obvyklému farebnému Dopplerovmu mapovaniu, ale líši sa v tom, že všetky cievy dostávajú zobrazovanie, bez ohľadu na ich priebeh v porovnaní s ultrazvukovým lúčom, vrátane krvných ciev s veľmi malým priemerom as malým prietokom krvi. Nie je však možné posúdiť z energetických Dopplerových modelov buď o smere, povahe alebo rýchlosti prúdenia krvi. Informácie sú obmedzené iba skutočnosťou, že ide o prietok krvi a počet ciev. Farebné odtiene (spravidla s prechodom z tmavo oranžovej na svetlooranžovej a žltej) nesú informácie o rýchlosti prúdenia krvi, ale o intenzite signálov ozveny odrazených pohybujúcimi sa krvnými prvkami (pozri obr. 3.7 na farebnej vložke). Diagnostická hodnota energie Dopplerovej sonografie je schopnosť hodnotiť vaskularizáciu orgánov a patologických oblastí.
Možnosti farebného Dopplerovho mapovania a výkonového dopplera sú kombinované v konvergentnej farebnej dopplerovej technike.
Kombinácia B-módu so streamingovým alebo energetickým mapovaním farieb sa označuje ako duplexná štúdia, ktorá poskytuje najväčšie množstvo informácií.
Trojrozmerné dopplerovské mapovanie a trojdimenzionálna Dopplerova energia sú techniky, ktoré umožňujú pozorovať trojrozmerný obraz priestorového usporiadania krvných ciev v reálnom čase z akéhokoľvek uhla, čo im umožňuje presne vyhodnotiť ich vzťah s rôznymi anatomickými štruktúrami a patologickými procesmi vrátane malígnych nádorov,
Echo Kontrast. Táto technika je založená na intravenóznom podávaní špecifických kontrastných látok obsahujúcich voľné plynové mikrobublinky. Na dosiahnutie klinicky efektívneho kontrastu sú potrebné nasledujúce predpoklady. Pri intravenóznom podávaní s takýmito činidlami kontrastujúcimi s ozveny môžu do arteriálneho lôžka vstupovať len tie látky, ktoré voľne prechádzajú cez kapiláry pľúcnej cirkulácie, to znamená, že plynové bubliny by mali byť menšie ako 5 mikrometrov. Druhým predpokladom je stabilita mikrobublín plynu, keď cirkulujú vo všeobecnom cievnom systéme najmenej 5 minút.
V klinickej praxi sa technika kontrastu ozveny používa dvoma spôsobmi. Prvým z nich je dynamická angiografia kontrastného ozvenu. Súčasne sa významne zlepšuje vizualizácia prietoku krvi, najmä v plytkých hlboko uložených cievach s nízkym prietokom krvi; citlivosť farebného Dopplerovho mapovania a energetická Dopplerova sonografia je významne zvýšená; je možné pozorovať všetky fázy vaskulárneho kontrastu v reálnom čase; zvyšuje presnosť stanovenia stenotických lézií krvných ciev. Druhým smerom je kontrast tkanivového ozvenu. To je zabezpečené tým, že niektoré látky s kontrastnou látkou sú selektívne zahrnuté do štruktúry niektorých orgánov. V tomto prípade sa stupeň, rýchlosť a čas ich akumulácie líšia v nezmenených a patologických tkanivách. Vo všeobecnosti je teda možné hodnotiť perfúziu orgánov, zlepšuje sa rozlíšenie kontrastu medzi normálnym a postihnutým tkanivom, čo prispieva k zlepšeniu presnosti diagnózy rôznych ochorení, najmä malígnych nádorov.
Diagnostické schopnosti ultrazvukového spôsobu sa rozšírili aj vďaka vzniku nových technológií na získavanie a následné spracovanie ultrazvukových obrazov. Patria sem najmä viacfrekvenčné snímače, technológie na vytváranie širokouhlého, panoramatického trojrozmerného obrazu. Sľubnými oblasťami pre ďalší vývoj ultrazvukovej diagnostickej metódy je použitie matricovej technológie na zber a analýzu informácií o štruktúre biologických štruktúr; tvorba ultrazvukových prístrojov, poskytujúcich obrazy celých častí anatomických oblastí; spektrálna a fázová analýza odrazených ultrazvukových vĺn.
KLINICKÉ POUŽITIE DIAGNOSTICKEJ METÓDY ULTRASOUND
Ultrazvuk sa v súčasnosti používa v mnohých smeroch:
- monitorovanie vykonávania diagnostických a terapeutických inštrumentálnych manipulácií (vpichy, biopsie, drenáže atď.);
Núdzový ultrazvuk by mal byť považovaný za prvý a povinný spôsob inštrumentálneho vyšetrenia pacientov s akútnymi chirurgickými ochoreniami brucha a panvy. Diagnostická presnosť zároveň dosahuje 80%, presnosť rozpoznávania poškodenia parenchymálnych orgánov je 92% a detekcia tekutiny v bruchu (vrátane hemoperitoneu-ma) je 97%.
Monitorovanie ultrazvukového vyšetrenia sa vykonáva opakovane v rôznych intervaloch počas akútneho patologického procesu na posúdenie jeho dynamiky, účinnosti terapie a včasnej diagnostiky komplikácií.
Cieľom intraoperačných štúdií je objasniť charakter a rozsah patologického procesu, ako aj monitorovať primeranosť a radikálnosť operácie.
Ultrazvuk v počiatočných štádiách po operácii je zameraný hlavne na identifikáciu príčin nepriaznivého priebehu pooperačného obdobia.
Ultrazvuková kontrola výkonu inštrumentálnych diagnostických a terapeutických manipulácií poskytuje vysokú presnosť prieniku do jednej alebo druhej anatomickej štruktúry alebo patologickej oblasti, čo výrazne zvyšuje účinnosť týchto postupov.
Skríningové ultrazvukové vyšetrenia, tj štúdie bez lekárskych indikácií, sa uskutočňujú na včasnú detekciu ochorení, ktoré ešte nie sú klinicky zjavné. Uskutočniteľnosť týchto štúdií poukazuje najmä na to, že frekvencia novo diagnostikovaných ochorení brušných orgánov pri skríningu ultrazvuku „zdravých“ ľudí dosahuje 10%. Vynikajúce výsledky včasnej diagnostiky malígnych nádorov sú zabezpečené skríningom ultrazvuku prsných žliaz u žien starších ako 40 rokov a prostaty u mužov starších ako 50 rokov.
Ultrazvuk môže byť uskutočňovaný vonkajším aj intraorporálnym skenovaním.
Vonkajšie skenovanie (z povrchu ľudského tela) je najprístupnejšie a úplne svetlé. Neexistujú žiadne kontraindikácie pre jeho realizáciu, existuje len jedno všeobecné obmedzenie - prítomnosť povrchu rany v oblasti skenovania. Na zlepšenie kontaktu senzora s pokožkou, jeho voľný pohyb po pokožke a zabezpečenie najlepšieho prieniku ultrazvukových vĺn do tela by mala byť koža v mieste štúdie hojne natretá špeciálnym gélom. Skenovanie objektov v rôznych hĺbkach by sa malo vykonávať s určitou frekvenciou žiarenia. V štúdii povrchových orgánov (štítna žľaza, prsné žľazy, štruktúry mäkkých tkanív kĺbov, semenníkov atď.) Je teda výhodná frekvencia 7,5 MHz a vyššia. Pre štúdium hlbokých orgánov sa používajú senzory s frekvenciou 3,5 MHz.
Intracorporálne ultrazvukové vyšetrenia sa vykonávajú zavedením špeciálnych senzorov do ľudského tela cez prirodzené otvory (transrektálne, transvaginálne, transesofagálne, transuretrálne), prepichnutím do ciev, cez chirurgické rany a endoskopicky. Snímač je privedený čo najbližšie k tomuto orgánu. V tomto ohľade je možné použiť vysokofrekvenčné prevodníky, vďaka čomu sa rozlíšenie metódy dramaticky zvyšuje, je možné poskytovať vysokokvalitnú vizualizáciu najmenších štruktúr neprístupných počas externého skenovania. Napríklad transrektálny ultrazvuk v porovnaní s externým skenovaním poskytuje dôležité ďalšie diagnostické informácie v 75% prípadov. Detekcia intrakardiálnych trombov pri echokardiografii echokardiografie je 2-krát vyššia ako v externej štúdii.
Všeobecné vzorce tvorby echografického seroscale obrazu sa prejavujú špecifickými obrazmi špecifickými pre jeden alebo iný orgán, anatomickú štruktúru, patologický proces. Zároveň ich tvar, veľkosť a poloha, charakter obrysov (rovnomerné / nerovnomerné, číre / fuzzy), vnútorná echostruktúra, premiestniteľnosť a pre duté orgány (žlčník), ako aj stav steny (hrúbka, hustota ozveny, elasticita) ), prítomnosť patologických inklúzií v dutine, najmä kameňov; stupeň fyziologickej kontrakcie.
Cysty naplnené seróznou tekutinou sú zobrazené vo forme zaoblených, rovnomerne anechoických (čiernych) zón obklopených echo-pozitívnym (sivým) okrajom kapsuly s dokonca ostrými kontúrami. Špecifickým echografickým znakom cyst je účinok dorzálnej amplifikácie: zadná stena cysty a tkanivá za ňou sú jasnejšie ako zvyšok dĺžky (obr. 3.8).
Abdominálne formácie s patologickým obsahom (abscesy, tuberkulózne dutiny) sa líšia od cyst nerovnomernosťou kontúr a, čo je najdôležitejšie, heterogenitou echoc negatívnej vnútornej echostruktúry.
Zápalové infiltrácie sú charakterizované nepravidelným okrúhlym tvarom, fuzzy kontúrami, rovnomerne a mierne zníženou echogenitou patologického procesu.
Echografický obraz hematómu parenchymálnych orgánov závisí od času, ktorý uplynul od úrazu. V prvých dňoch je homogénny ehonegative. Potom sa v ňom objavia echo-pozitívne inklúzie, ktoré sú odrazom krvných zrazenín, ktorých počet sa neustále zvyšuje. Po 7-8 dňoch sa začína reverzný proces - lýza krvných zrazenín. Obsah hematómu sa opäť stáva rovnomerne echo-negatívnym.
Echostruktúra zhubných nádorov je heterogénna, so zónami celého spektra
Obr. 3.8. Echografický obraz solitárnej cysty obličiek
echogenicita: anechoické (krvácanie), hypoechoické (nekróza), echo-pozitívne (nádorové tkanivo), hyperechoické (kalcifikácia).
Echografický obraz kameňov je veľmi demonštratívny: hyperechoická (jasná biela) štruktúra s akustickým tmavým negatívnym tieňom za ním (Obr. 3.9).
Obr. 3.9. Sonografický obraz kameňov žlčníka
V súčasnosti je ultrazvuk dostupný takmer vo všetkých anatomických oblastiach, orgánoch a anatomických štruktúrach človeka, aj keď v rôznych stupňoch. Táto metóda je prioritou pri hodnotení morfologického a funkčného stavu srdca. Je tiež vysoko informatívny v diagnostike fokálnych ochorení a poranení parenchymálnych abdominálnych orgánov, ochorení žlčníka, panvových orgánov, vonkajších pohlavných orgánov, štítnej žľazy a prsných žliaz, očí.
INDIKÁCIE PRE VYKONÁVANIE POUŽITIA
1. Štúdia mozgu u malých detí, najmä v prípadoch podozrenia na vrodené poškodenie jeho vývoja.
2. Štúdium mozgových ciev s cieľom stanoviť príčiny porúch mozgovej cirkulácie a zhodnotiť účinnosť operácií vykonaných na cievach.
3. Vyšetrenie očí na diagnostiku rôznych ochorení a poranení (nádory, odchlípenie sietnice, intraokulárne krvácanie, cudzie telieska).
4. Štúdium slinných žliaz na posúdenie ich morfologického stavu.
5. Intraoperačné monitorovanie celkového odstránenia mozgových nádorov.
1. Štúdium karotických a vertebrálnych artérií:
- dlhotrvajúce, opakujúce sa ťažké bolesti hlavy;
- opakujúca sa synkopa;
- klinické príznaky zhoršenej cirkulácie mozgu;
- klinický syndróm subklavického krádeže (stenóza alebo oklúzia brachiálnej hlavy a subklavickej artérie);
- mechanické poškodenie (poškodenie krvných ciev, hematómy).
2. Vyšetrenie štítnej žľazy:
- akékoľvek podozrenie z jej choroby;
3. Vyšetrenie lymfatických uzlín:
- podozrenie na metastatickú léziu v prípade identifikovaného zhubného nádoru akéhokoľvek orgánu;
- lymfómu akéhokoľvek miesta.
4. Anorganické novotvary krku (nádory, cysty).
1. Vyšetrenie srdca:
- diagnostika vrodených srdcových vád;
- diagnostika získaných srdcových defektov;
- kvantitatívne hodnotenie funkčného stavu srdca (globálna a regionálna systolická kontraktilita, diastolická náplň);
- hodnotenie morfologického stavu a funkcie intrakardiálnych štruktúr;
- identifikácia a stanovenie stupňa intrakardiálnych hemodynamických porúch (patologický posun krvi, regurgitantné toky v prípade nedostatočnosti srdcových chlopní);
- diagnostika hypertrofickej myokardiopatie;
- diagnostika intrakardiálneho trombu a nádorov;
- detekcia ischemického ochorenia myokardu;
- stanovenie tekutiny v perikardiálnej dutine;
- kvantitatívne hodnotenie pľúcnej arteriálnej hypertenzie;
- diagnostika poškodenia srdca pri mechanickom poranení hrudníka (podliatiny, slzy stien, priečky, akordy, ventily);
- hodnotenie radikalizmu a efektívnosti srdcových operácií.
2. Vyšetrenie respiračných a mediastinálnych orgánov: t
- stanovenie tekutiny v pleurálnych dutinách;
- objasnenie povahy lézií hrudnej steny a pohrudnice;
- diferenciácia tkanivových a cystických novotvarov mediastína;
- hodnotenie mediastinálnych lymfatických uzlín;
- diagnostika tromboembolizmu trupu a hlavných vetiev pľúcnej tepny.
3. Vyšetrenie prsných žliaz:
- objasnenie neistých rádiologických údajov;
- diferenciácia cyst a tkanivových lézií zistených palpáciou alebo röntgenovou mamografiou;
- hodnotenie hrudiek hrudníka neznámej etiológie;
- posúdenie stavu mliečnych žliaz s nárastom axilárnych, sub- a supraclavikulárnych lymfatických uzlín;
- posúdenie stavu silikónových protéz;
- biopsia formácií pod ultrazvukovou kontrolou.
1. Štúdium parenchymálnych orgánov tráviaceho systému (pečeň, pankreas):
- diagnostika fokálnych a difúznych ochorení (nádory, cysty, zápalové procesy);
- diagnostika poškodenia v prípade mechanického poranenia brucha;
- detekciu metastatického poškodenia pečene v malígnych nádoroch akejkoľvek lokalizácie;
- diagnózy portálnej hypertenzie.
2. Vyšetrenie žlčových ciest a žlčníka:
- diagnostika cholelitiázy s posúdením stavu žlčových ciest a definícia počtu v nich;
- objasnenie povahy a závažnosti morfologických zmien pri akútnej a chronickej cholecystitíde;
- charakteristika syndrómu postcholecystektómie.
