Ультразвуковая диагностика (УЗД).
3.1. Принцип УЗД. Ультразвуковая диагностика – метод визуализации органов и тканей с помощью ультразвуковых волн. В силу своей простоты, безвредности и эффек- тивности широко применяется в медицине – особенно на ранних стадиях диагностическо- го процесса.
3.2. Физика ультразвука. Звук - это механическая продольная волна, распростра- няющаяся в упругих средах (твердых, жидких, газообразных), в которой колебания частиц находятся в той же плоскости, что и направление распространения энергии. Звуковые ко- лебания с частотой свыше 20 000 в секунду (20 КГц) называются ультразвуком. С диагно- стической целью применяют ультразвук с частотой от 2 до 20 МГц. В отличие от электро- магнитных волн (к которым относится и рентгеновское излучение), для распространения звука необходима среда, т.е. волна переносит энергию, но не материю, в вакууме ультра- звук не распространяется. Энергия диагностического ультразвука не превышает 0,05 Вт/см2, он практически не вызывает биологических эффектов. Высокочастотный диагно- стический ультразвуковой сигнал гасится воздухом, поэтому зона исследования покрыва- ется гелем, что создает полноценную среду для передачи сигнала с датчика в ткани.
Принципы построения ультразвукового изображения. Ультразвук вырабатывается пьезокристаллом (в современных аппаратах их несколько), размещенным в датчике УЗ- сканера. Ультразвуковые волны в виде узкого пучка направляются в исследуемую часть тела и претерпевают изменения – ослабляются, поглощаются, преломляются, отражаются, интерферируют и т.д. Измененная ультразвуковая волна отражается от границы двух раз- ных по плотности сред и возвращается к датчику.
|
|
|
Отраженные эхо-сигналы принимаются тем же пьезокристаллом датчика и после компьютерной обработки преобразуются в ультразвуковое изображение. При этом учиты- вается время возвращения сигнала и его интенсивность. Скорость распространения уль- тразвуковой волны разная в различных тканях – минимальная в воздухе – 348 м/с, макси- мальная в костной ткани – 4050 м/с, но при обработке поступившего сигнала используется усредненная скорость волны – 1540 м/с. Использование указанной величины позволяет осуществить калибровку диагностических приборов при измерениях. Разные ткани по- разному проводят ультразвук, а, значит, отраженные сигналы имеют различную интен- сивность, их пространственное расположение геометрически подобно анатомическим структурам. Особенностью УЗИ является изображение среза органа, а не его проекции на плоскость, характерной для рентгеновского исследования. Соответственно, если ультра- звуковой луч проходит через исследуемый орган мимо патологического очага, то на экране монитора изображения этого очага не получится. И наоборот, если патологический очаг, находясь вне органа, проецируется на него, то и на полученной эхограмма этот очаг будет выглядеть как бы «в органе».
|
|
|
Для улучшения качества изображения в ультразвуковой диагностике используют так называемые акустические окна – ткани и структуры, расположенные между ультразвуко- вым датчиком исследуемым объектом. Они должны соответствовать ряду требований:
- высокая звукопроводимость; оптимальное вещество для акустического окна – гомогенная жидкость, классический пример акустического окна – осмотр органов малого таза через наполненный мочевой пузырь;
- ткани не должны значительно рассеивать ультразвук;
- малое расстояние между датчиком и исследуемым объектом (кроме всего прочего, это позволяет использовать высокочастотные датчики с большей разрешающей способностью);
- ширина акустического окна должна быть больше исследуемого объекта или хотя бы сопоставима с ней.
Хорошими акустическими окнами могут быть печень или мышцы. В противном слу- чае акустическое окно можно создать – наполнить, например, желудок жидкостью для
|
|
|
осмотра поджелудочной железы или сместить датчиком петли кишечника для этих же це- лей.
Основные методы УЗД.
Методы ультразвукового исследования по способу генерирования, обработки сигна- ла и построения ультразвукового изображения можно разделить на 4 группы:
одномерную эхографию (А-режим или метод и М-режим), двухмерную эхографию (В-режим),
3-х и 4-мерную реконструкцию изображения (3Д и 4Д режимы), допплерография в разных вариантах
Кроме того, используется сочетание некоторых из перечисленных методов, а также применение эхоконтрастов.
А-режим (от англ. amplitude – амплитуда) – заключается в воспроизведении эхосиг- нала в виде пиков на прямой линии. Высота пиков характеризует интенсивность отраже- ния сигнала от границы двух сред на его пути, а расстояние между пиками соответствует расстоянию между структурами на пути сигнала. Метод до сих пор применяется в про- мышленной дефектоскопии. В медицине практически утратил свою актуальность. Приме- нялся при исследовании мозга – эхоэнцефалография, при изучении структур глазного яб- лока – эхоофтальмография, для оценки толщины подкожно-жировой клетчатки, при поиске жидкости в гайморовых пазухах – эхогайморография.
|
|
|
М-режим (от англ.motion – движение) - показывает одновременное сканирование движущихся структур с разверткой изображения во времени. Благодаря развертке во вре- мени формируется двумерное изображение, состоящее из множества кривых линий раз- личной яркости. По вертикали отображается величина расстояния от объекта до датчика, по горизонтали – время сканирования. Метод применяется для исследования движущихся объектов, чаще сердца - эхокардиография. Позволяет оценить толщину и особенности движения миокарда и состояние клапанного аппарата сердца.
В-режим (от англ. brightness – яркость) – самая распространѐнная методика в уль- тразвуковом сканировании. Еѐ ещѐ называют ультразвуковым сканированием, но это всѐ же не плоскостное, а суммационное изображение толщи органа. Используется практиче- ски во всех областях применения диагностического ультразвука – от исследования суста- вов до акушерства и кардиологии. Изображение представляет из себя мозаику из множе- ства точек – пикселов, яркость которых (то есть степень «белизны» или «черноты») определяется интенсивностью отраженных от объекта эхосигналов – так называемая «се- рая шкала». Исследование идѐт в режиме real time – сканирование в масштабе реального времени. При этом неподвижные изображения - кадры (результат каждого полного прохо- да луча через исследуемую зону) с большой частотой сменяют друг друга, создавая впе- чатление движения. То есть, у исследователя имеется возможность «в живую» наблюдать динамические процессы, происходящие внутри тела пациента. Метод основан на получе- нии ряда анатомических срезов через те или иные плоскости тела, выбираемые исследова- телем, с полседующим анализом полученных изображений. Фактически происходит при- жизненное изучение анатомии того или иного органа пациента.
Разрешающая способность ультразвуковых датчиков в выявлении патологических процессов, локализованных на различной глубине, значительно отличается. Для исследо- вания глубоко расположенных областей используются низкочастотные датчики, но при этом снижается чувствительность метода. Для исследования поверхностных структур че- ловеческого тела нужны высокочастотные датчики, которые значительно увеличивают разрешающую способность метода.
Изображение на экране может быть прямоугольным, трапециевидным или в виде сектора, что зависит от конструкции датчика (датчики соответственно называются линей- ными, трапециевидными, секторными и др.).
В зависимости от доступа для проведения осмотра все УЗ-исследования делятся на чрескожные, полостные (трансвагинальные, трансректальные, трансуретральные, транс- пищеводные и эндоскопические), инвазивные (интраоперационные).
3Д режим является результатом компьютерной обработки информации, полученной в В-режиме. После сложной цифровой обработки объема информации, полученного при выполнении последовательных срезов в В-режиме, создается виртуальное трехмерное ста- тическое изображение неподвижного объекта. Возможность трехмерной реконструкции изображения напрямую связана с высокой производительностью компьютерной системы, обрабатывающей полученную информацию. Метод позволяет проводить точный анализ объемов изучаемых объектов, получать любой срез практически в любой плоскости ска- нирования (в том числе и венечный) и уточнять данные, полученные с помощью двухмер- ной эхографии. Полученные данные можно сохранить на жестком диске и проанализиро- вать после исследования (так называемое «повторное виртуальное исследование»).
Наибольшее распространение получили ледующие способы реконструкции:
поверхностная реконструкция (удобен для исследования личика плода и су- ставной поверхности);
«рентгеновский» метод (после сквозного сканирования объема в исследуемом блоке информация преобразуется в плоскостную, как при рентгенологическом исследова- нии); метод используется в артрологии.
объемный режим (позволяет получать избирательные сигналы только от наиболее плотных структур или только от жидкостных образований и дает возможность, например, изучать скелет плода или объемно реконструировать чашечно-лоханочный комплекс почки при гидронефротической трансформации ).
Исследование в 3Д-режиме применяется для получения объемных изображений пло- да в различные сроки беременности для выявления врожденных пороков развития, в гине- кологии для изучения особенностей строения матки и придатковых образований, в онко- логической и хирургической практике для детального изучения объемных образований брюшной полости и забрюшинного пространства, измерения объема щитовидной железы и т.д.
4Д режим - real time 3Д – трехмерный ультразвук в реальном масштабе времени, и он позволяет проводить трехмерную реконструкцию подвижных объектов. Метод исполь- зуется, в основном, в фетальной эхокардиографии для более точной пренатальной диа- гностики врожденных пороков сердца плода. Представляет собой сложные сочетания 3Д реконструкции движений сердца плода с различными модификациями допплеровских ре- жимов.
Допплерография – метод ультразвукового исследования движущихся объектов, ос- нованный на применении эффекта, описанного австрийским астрономом Кристианом До- пплером в 1842 году и носящем его имя. К.Допплер обратил внимание на различные окраски галактик и смог понять, что изменение цвета зависит от направления их движе- ния. Первоначально допплеровский эффект был описан для электромагнитного волнового излучения, но оказался общим для любого волнового процесса – в том числе и для аку- стического. Методика основывается на выявлении так называемого частотного доппле- ровского сдвига – изменения длины волны и частоты отраженного акустического сигнала
– в зависимости от направления движения исследуемого объекта. Существует две основ- ные модификации допплеровских режимов работы: постоянно-волновой и импульсно- волновой допплеровский режимы. Они различаются способом излучения диагностическо- го сигнала датчиком – в первом случае сигнал излучается непрерывно, а во втором – в прерывистом режиме. Постоянно-волновой допплер применяется только в кардиологии, так как позволяет работать с высокоскоростными потоками крови, но не дает возможно- сти определить глубину залегания исследуемого объекта. Импульсно-волновой допплер применяется практически во всех остальных областях. Выявленный частотный сдвиг об- считывается компьютером ультразвукового сканера, и полученная информация может
быть представлена в различных вариантах - спектральный допплеровский анализ, цвето- вые допплеровские модификации.
В первом случае информация преподносится в виде так называемого «допплеровско- го спектра» - диаграммы или кривой. Это позволяет определить как качественные, так и количественные характеристики кровотока в исследуемом сосуде.
Цветовые допплеровские модификации представляют в основном качественные ха- рактеристики кровотока и, в свою очередь делятся на ряд режимов:
- цветовое допплеровское картирование (ЦДК) – при нем происходит картирова- ние (окраска) разными цветами движущейся в сосудах крови. Это позволяет определить скорость и направление потока (от датчика - к датчику). Применяется в кардиологии, ан- гиологии, терапии, акушерстве для выявления аномально направленных потоков крови, дифференциации артериальных и венозных потоков;
- энергетическое допплеровское картирование (ЭД или ЭДК) – движущиеся объ- екты картируются переливом одного цвета, метод не дает возможности судить о направ- лении потока, но позволяет оценить его энергию. Другое название методики – ультразву- ковая ангиография – так как на экране хорошо видны даже мелкие сосуды обследуемой зоны, и можно качественно оценить архитектонику сосудистого русла периферии. Широ- ко применяется для оценки особенностей кровоснабжения объемного образования в онко- логической практике, гинекологии, терапии, урологии;
- конвергентный допплер (ЦДК+ЭДК) – сочетает в себе перечисленные методи- ки, улучшая каждую из них. Применяется в выше перечисленных областях.
- тканевой допплер или тканевое допплеровское изображение (оценка локальной сократимости миокарда) – метод позволяет отконтрастировать миокард от движущихся потоков крови и улучшить визуализацию его структур, а значит с высокой точностью оценить сократительную способность миокарда.
- трехмерная реконструкция сосудистого дерева при ЭДК – сочетание режима 3-Д и ЭДК, позволяет более точно оценить взаимное расположение объемного образования и сосудистого русла в зоне обследования. Наибольшее применение методика нашла в онко- логии.
Кроме перечисленных методов ультразвуковой диагностики нередко используются их сочетания: дуплексный режим – сочетание В-режима и одного из допплеровских ре- жимов в масштабе реального времени; триплексный режим – сочетание серошкального изображения с цветовым и спектральным допплеровскими режимами. Применяются во всех направлениях ультразвуковой диагностики, где требуется точная оценка особенно- стей сосудистого русла.
Контрастные вещества, применяемые в ультразвуковой диагностике основаны на принципе усиления интраваскулярного контрастирования тканей за счет содержащихся в контрасте пузырьков газа. Наиболее распространѐнные контрастные вещества для УЗИ это эховист и левовист. УЗИ с использованием контрастныъ веществ применяют при кардиологических и онкологических исследованиях (уточнение типа васкуляризации объ- емных образований – чаще всего печени), в гинекологии (методика контрастирования по- лости матки и маточных труб - эхогистеросальпингоскопия).
Эффективность ультразвуковых исследований зависит от ряда условий: качества оборудования, профессиональных навыков и опыта исследователя, технологии проведе- ния исследования.
Поэтому метод УЗИ считается самым субъективным из всех лучевых методов исследова- ния.
Учитывая высокую информативность метода УЗИ, его неинвазивность, быстроту получения информации и доступность, методы УЗИ практически не имеют абсолютных показаний и имеет самый высокий индекс применения.
Ограничения метода УЗИ. Следует подчеркнуть, что ультразвуковой метод имеет свои ограничения. С его помощью можно выявлять образования или структуры только в
том случае, когда их акустические характеристики будут отличаться от акустических ха- рактеристик окружающих тканей и размер этих объектов будет не меньше длины волны датчика. Ограничивают применение УЗД тучность больных, выраженный метеоризм, большое количество свободной жидкости в брюшной полости.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 105; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!