Эхографическая семиотика и основы интерпретации полученных данных.
Ультразвуковая диагностика в клинической медицине
Лекция. (автор доц. Прокопенко О.П.)
Ультразвуковая диагностика (УЗД) имеет несколько синонимов: эхография, ультрасонография, ультразвуковое сканирование, сонография и все они широко используются в клинической медицине.
Метод УЗД имеет ряд существенных преимуществ перед другими методами медицинской интроскопии:
v Безвредность и безболезненность ультразвукового исследования (УЗИ).
v Полное отсутствие ионизирующей радиации.
v Способность изучения подвижных структур в организме (движение клапанов сердца, сокращение миокарда, оценка скоростных характеристик кровотока в сосудах, двигательная активность стенки желудка и кишечника и пр.)
v Очень низкая энергоемкость аппаратуры УЗД.
v Простота исполнения УЗИ и быстрота получения информации.
v Компактность УЗ-аппаратуры, позволяющая проводить исследования в операционных, реанимационных палатах, даже в машинах скорой помощи.
Однако, как и все методы медицинской визуализации, эхография имеет некоторые недостатки и ограничения:
v Невозможность качественного исследования костной ткани или расположенных за ней анатомических структур.
v Трудность получения полноценного изображения внутренних органов при наличии в них воздуха (легкие, желудок, кишечник).
v Метод операторозависимый (нет стандартных положений датчика и многое зависит от искусства врача УЗД).
|
|
|
Физико-технические основы эхографии.
Ультразвук представляет собой механические колебания, которые распространяются в виде продольной волны в среде, обладающей упругими свойствами. В направлении распространения волны передается энергия колебаний.
В 1880 г. Выдающийся физик П.Кюри открыл явление пьезоэффекта, а через год другой французский ученый Г. Липман описал принцип обратного пьезоэффекта, которые и легли в основу работы современных ультразвуковых аппаратов. В 1929 г. российским исследователем С.Я.Соколовым были заложены основы ультразвуковой дефектоскопии в технике и промышленности (обнаружение скрытых дефектов в металле и бетонных блоках). Созданные тогда аппараты послужили прототипами медицинских диагностических приборов. Однако, только с появлением компактных компьютерных систем начался бурный расцвет метода ультразвуковой диагностики.
A. Скорость распространения УЗ-волн в среднем равна 1540 м/сек. Этот факт позволяет использовать данный параметр для определения размеров исследуемых органов, патологических образований и определения глубины их залегания.
B. Частота колебаний выражается в герцах (Гц). Для исследования биологических объектов в медицине используются акустические волны частотой миллион и более колебаний в секунду (2 - 15 Мгц) Определенные цифры указаны на каждом датчике, который врач держит в своей руке и на это надо обращать внимание, потому что каждой частоте соответствует и глубина исследования. Например: датчиком с маркировкой 3,5 Мгц можно исследовать органы расположенные на глубине до 15-20 см (печень, почки, предстательная железа и пр.). Датчиком, на котором обозначены 7,5 Мгц изучают органы или ткани на глубине до 4-5 см (щитовидная железа, поверхностно расположенные лимфатические железы).
|
|
|
C. Интенсивность колебаний (сила звука) незначительная - для диагностических целей используют ультразвук, имеющий интенсивность 0,005-0,01 Вт/см2, что делает УЗИ любых органов и систем человека безопасным.
Есть и другие показатели, определяющие качество ультразвуковых колебаний: мощность, длина волны, затухание, поглощение, отражение, преломление. Но для понимания построения ультразвукового изображения необходимо знать еще одну характеристику - акустический импеданс, т.е. волновое сопротивление среды, через которую проходит ультразвук. Оно определяет условия отражения и преломления волн на границе среды.
|
|
|
Каждая ткань в организме человека обладает определенным акустическим импедансом. Наименьшим сопротивлением обладает жидкость, что делает ее идеальной средой для распространения ультразвука, т.е. от нее нет отражений В свою очередь костная ткань имеет значительное акустическое сопротивление, поэтому поглощение УЗ-колебаний происходит в первых микрометрах кости и в большей степени они отражаются. Как результат - костные структуры зачастую преобразуются в непреодолимый экран, который не позволяет проводить исследование УЗ-исследование органов, расположенных за ними. Например - головной мозг у взрослого человека, а у детей до года это сделать возможно, т.к. у них еще открыты роднички. УЗ-волны частично отражаются даже тогда, когда разность акустических плотностей на границе двух сред не превышает 1%. Поэтому эхо -импульсные методы визуализации позволяют получать прекрасный контраст в изображении границ между средами-тканями. Ярким примером может являться возможность увидеть на экране аппарата всех слоев стенки желудка, увидеть слизистую желчного пузыря, толщина которой увеличивается при остром воспалении.
|
|
|
В любом УЗ-аппарате для формирования изображения используются датчики или ультразвуковые преобразователи / лоцирующие зонды или трансдюссеры /, которые являются и генераторами УЗ-колебаний, и одновременно выполняют роль приемника отраженных от тканей эхосигналов.
Опуская сложные вопросы конструирования и технических особенностей, можно выделить условно три типа датчиков: секторные, конвексные (выпуклые) и линейные, (рис.1)
1. Секторные датчики имеют небольшую сферическую поверхность до 2,0 - 2,5 см в диаметре. На экране аппарата регистрируемое изображение имеет форму усеченного конуса. Преимуществом секторного датчика является возможность визуализации исследуемого биологического объекта через небольшое "окно", например, исследование сердца через межреберные промежутки, интраоперационное исследование головного мозга при нейрохирургических операциях и др.
2. При работе конвексным датчиком на экране УЗ-аппарата регистрируется изображение в виде трапеции и появляется возможность увидеть весь орган, расположенный на определенной глубине, например - почка.
3. Линейный детектор дает изображение в виде прямоугольника, он чаще всего используется для изучения щитовидной и молочных желез. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, обусловленные конструкторскими особенностями.
На самом деле, в зависимости от сферы применения УЗ-датчиков они делятся (рис.2) на трансректальные, трансвагинальные, интраоперационные, биопсийные, кардиологические, многофункциональные.
Для проведения УЗИ необходим очень хороший контакт между трансдюссером и кожей пациента, поскольку ввести ультразвуковой "луч" в тело человека через воздух невозможно из-за очень высокого коэффициента отражения между воздушной средой и мягкими тканями - более 99%. Поэтому контакт поддерживается путем использования специального геля, который наносится на рабочую поверхность датчика и кожу пациента (рис.3).
Существует несколько способов регистрации ультразвуковых волн, отразившихся от исследуемого биологического объекта в теле человека.
А-метод (от amplitude) не дает эхо-изображения в привычном смысле, а эхо-сигналы наблюдаются в одномерном виде в виде амплитудной линии вдоль оси абсцисс и если отражений нет, то эта линия прямая. Если проникающий вглубь ультразвуковой луч достигает объекта, отражающего его, то линия на экране образует пик, т.е. характеризует отражение, а место, где находится пик на оси абсцисс указывает глубину объекта. Метод А широко использовался в свое время в офтальмологии для определения инородных тел и на какой глубине в глазном яблоке они находятся. Можно было определить отслойку сетчатки и пр. Применяли его и в неврологии для решения вопроса о кровоизлиянии в мозг, о наличии опухолевого процесса в мозге.
М-метод (motion-движение) используется для изучения движущихся объектов и позволяет определить их место в различные моменты движения. Медленная развертка в горизонтальном направлении позволяет получить М-запись в координатах " время-перемещение ", т.е. на экране аппарата мы будем видеть постоянно движущуюся кривую линию. Типичным примером применения М-режима является исследование движения створок клапанов сердца, сокращение миокарда. Этот метод называют «эхокардиографией», и он широко используется в кардиологии.
Наиболее широко в клинической медицине используется В-метод (bright-яркость) ультразвукового сканирования, позволяющий отображать занесенную в компьютер УЗ-аппарата информацию в двумерном виде (по глубине и ширине), регистрируется на экране как плоское изображение глубинного к упоминанию ультразвуковой визуализации обычно подразумевают В-режим.
B-эхосканер представляет из себя ультразвуковой компьютерный томограф, работающий в режиме реального времени, т.е. с высокой скоростью /миллисекунды/, формирующий томографическое изображение исследуемого органа. Частота смены изображений на экране аппарата настолько велика, что воспринимается врачом как непрерывное.
Улучшение качества эхо-изображения и повышение его информативности в современных УЗ-аппаратах связано с работой в режиме «серой шкалы». Реконструированное на дисплее изображение среза органа имеет различные оттенки черно-белого (серого) цвета в зависимости от интенсивности (яркости) отраженных от биологического объекта ультразвуковых волн. Каждый зарегистрированный импульс реализуется в зависимости от интенсивности соответствующей степенью свечения (от десятков до сотен градаций). Во время регистрации максимальная интенсивность эхо-сигнала проявляется на экране ярко-белым цветом (эхопозитивный участок), а минимальная – черным (эхонегативный участок). Поэтому плотные конкременты в желчном пузыре или в почках выглядят белыми, а образования, содержащие жидкость (кисты) - черными. При необходимости подвижное изображение на мониторе можно остановить путем так называемого «замораживания» в электронной памяти аппарата.
Одной из самых сложных проблем, с которой сталкивается обучающийся методу УЗИ, является пространственная ориентация в исследуемом органе. В отличие от привычных фронтальных изображений, с которыми врачи часто сталкиваются при изучении обычных рентгенограмм, на экране УЗ- аппарата мы видим не сам орган в целом, а его сечение-срез в плоскости прохождения через этот анатомический объект ультразвуковых лучей. Надо учитывать, что в режиме реального времени ежеминутно плоскости сечений-сканов меняются многократно т.к. рука врача с датчиком, часто меняет свое положение.
Наглядной иллюстрацией особенностей ультразвуковой картины может быть вид печени, изучаемой в анатомическом театре. Прозектор острым лезвием скальпеля разделяет орган на части и взору обучаемых предстает паренхима с перегородками, венами, артериями, желчными протоками, которые имеют различный диаметр и толщину стенок. Врач патологоанатом может разделять печень в различных направлениях – фронтальном, сагитальном, косом и пр., тем не менее мы узнаем внутриорганные вышеописанные структуры органа. При ультразвуковом исследовании УЗ-лучи подобно анатомическому ножу абсолютно безболезненно и мгновенно пронизывают/разрезают биологический объект (орган). Они, эти лучи, согласуются с положением датчика. Полученное сечение и будет базовым аналогом эхографического изображения органа в месте сканирования. Из множества сканов-срезов воссоздается точное представление о форме, структуре и размерах данного органа. На рис.4 представлена нормальная почка. Всего только один скан-срез дает нам возможность измерить длину, ширину органа, его структуру и пр.
Эхографическая семиотика и основы интерпретации полученных данных.
К основным ультразвуковым критериям при описании внутренних органов и различных патологических процессов нужно отнести следующие: эхогенность, эхоструктура, звукопроводность, форма выявленных изменений, контуры, трубчатые структуры / сосуды, протоки/, акустическая тень, эффект дорсального усиления и пр.
Под эхогенностью понимают способность биологического объекта отражать ультразвук. Она зависит от многих составляющих- от угла сканирования, акустического сопротивления и пр. Однако, нас здесь интересует терминология. Например: биологический объект может быть анэхогенным или эхонегативным – это синонимы. Этим объектом могут быть: желчный пузырь, солитарная киста печени, наполненный мочевой пузырь. В данном случае ультразвуковые колебания почти не отражаются и свободно проникают через жидкость содержащий объект, который на экране УЗ-аппарата выглядит черным (рис.5)
Если гидрофильность ткани высокая, то акустическое сопротивление незначительное и на экране видим темно-серый участок, т.е. сниженная эхогенность – при остром гепатите, при остром тиреоидите, метастазах меланомы в печень и т.д. Плотные структуры (камни почек, желчного пузыря) отражают ультразвуковые волны почти в полном объеме и на дисплее УЗ-аппарата видим ярко-белые участки – это гиперэхогенные образования (рис.6).
Эталоном средней эхогенности является нормальная паренхима печени (рис.7). Эхогенность может быть смешанной, неодинаковой, это наблюдается при циррозе печени, хроническом тиреоидите и т.д. Однако, нужно помнить, что эхогенность образования не всегда соответствует анатомической его плотности. Так липома, являясь гиперэхогенной структурой, не имеет плотной текстуры своей ткани.
Звукопроводность – эхо-признак, который отражает способность ультразвуковых колебаний распространяться на глубину. Пониженная звукопроводность характеризуется тем, что дальний от датчика контур органа (например, печени) определяется намного хуже, чем обычно, а иногда совсем не просматривается. Такая картина определяется при жировой дистрофии печени. В свою очередь жидкостная среда является высоко звукопроводной.
Это облегчает визуализацию расположенных за ней анатомических объектов. Примером может быть УЗИ матки и придатков, а также предстательной железы через наполненный мочевой пузырь.
Эхоструктура является очень важной характеристикой при изучении паренхимы органов или новообразований. Гомогенная структура наблюдается при равномерном распределении эхо-сигналов одинаковой интенсивности и присуща для нормальной щитовидной железы, печени и пр. При неоднородной (гетерогенной) эхоструктуре на экране определяются участки с различной степенью интенсивности эхо-сигналов. Примером может быть ткань печени при циррозе и пр.
Форма и контуры выявленных патологических участков всегда заносится в протокол УЗ-исследования.
Трубчатые или тубулярные структуры постоянно находятся в поле зрения врача УЗД. Они представлены кровеносными сосудами, желчными протоками. На дисплее аппарата четко прослеживается их стенка в виде эхогенной линии толщиной 1-2 мм и эхонегативный просвет (черный) лентовидной формы диаметром от 2-3 мм до 20-25 мм. Изучение диаметра сосуда или протока имеет важное диагностическое значение (рис.8). В просвете крупных сосудов могут быть обнаружены и тромботические массы в виде эхогенных образований, которые суживают просвет сосуда.
Понятие «акустическая тень» часто встречается в протоколах УЗИ. Камни желчного пузыря, почек, кальцинаты в паренхиматозных органах, обызвествленные стенки паразитарных кист (эхинококк в печени) обладают очень низкой звукопроводностью и почти все ультразвуковые волны от них отражаются. В результате чего за ними выявляется акустическая тень или дорожка, для понимания этого феномена надо снова вернуться к рис. 6, на котором отчетливо за двумя камнями желчного пузыря наблюдается подобная картина тени. Кстати, этот феномен имеет важное дифференциально-диагностическое значение. На рис. 9 в желчном пузыре также наблюдается эхогенная структура небольших размеров, округлой формы, но это не конкремент – это полип (мягкотканая структура) и за ним отсутствует акустическая тень.
Характерным признаком жидкость содержащих образований является «эффект дорсального усиления» (на самом деле это артефакт, но в литературе часто обозначается как эффект). На экране аппарата УЗД он проявляется повышением эхогенности позади жидкостной кисты печени (рис. 10).
Таким образом, если на мониторе за эхонегативным/анэогенным образованием определяется светлая полоса усиления эхосигналов, можно с уверенностью говорить, что оно содержит жидкость. Другие эхографические признаки, такие как симптом «горба», симптом «мишени», «гало – эффект» имеют узкую направленность и изложены в специальных руководствах по УЗД.
Однородная структура и относительно четкие контуры характерны для доброкачественных образований (рис. 11). Это гемагиома печени, которая встречается довольно часто в практике врача УЗД. Эхо-картина рака печени совершенно другая – структура неоднородная, контуры нечеткие и местами неровные, а эхогенность снижена (рис. 12).
УЗ-исследование в некоторых случаях не требует никакой подготовки и для пациента не обременительно. Это - эхография щитовидной железы, молочных желез, сердца, сосудов и пр. Но для исследования органов брюшной полости, женской мужской половой сферы нужна определенная подготовка и на исследование пациент должен явиться натощак.
Следующим этапом развития компьютерных технологий и медицинской техники явилось появление допплерографии.
Без этого метода УЗД нельзя представить современную кардиологию, сосудистую хирургию, неврологию и пр. Метод основан на эффекте Допплера, который не был врачом, а был физиком и математиком и сделал это открытие в далеком 1842 г. Эффект Допплера состоит в том, что частота волн, принимаемых наблюдателем, зависит от скорости движения источника излучения и наблюдателя. Другими словами, если направить ультразвуковой луч по направлению кровеносного сосуда, то движущиеся эритроциты будут выполнять роль отражателей, вызывая изменения частоты ультразвукой волны. Это изменение частоты (допплеровский сдвиг) прямо пропорционально скорости потока крови в сосуде. Далее может быть определено направление потока крови, т.к. поток, направленный в сторону ультразвукового излучателя (он же является и приемником УЗ отраженных волн) уменьшает частоту/длину волн, а при удалении источника частота (длина) увеличивается. И, компьютерная обработка отраженного эхо-сигнала, наряду с другими критериями привела к созданию нового класса УЗ- приборов, которые полученные данные представляют в виде цифровых значений (например, скорость кровотока в сосуде, ширина самого сосуда и пр.) в виде кривых подобных М-режиму, но с другими значениями, а также звуковыми сигналами, подобным шумам и тонам при аускультации.
В последствии создали метод цветового допплеровского картирования (ЦДК оценки), когда допплеровская информация воспроизводится на экране прибора вместе с двухмерным полутоновым изображением (метод В) для совместной оценки морфологии исследуемого сосуда, геометрии потоков и их функциональных характеристик. Существует и триплексный режим, когда добавляется спектрограмма со своими значениями (рис. 13).
Оригинальная методика под названием энергетический допплер позволяет изучать сеть мелких сосудов и отражает плотность эритроцитов в определенном изучаемом объеме паренхимы органа, т.е. оценить васкуляризацию (рис.14). Примером может быть изучение степени нарушения васкуляризации в паренхиме почки при хронических воспалительных процессах, по сравнению с кровоснабжением нормальной ткани.
В клиническую кардиологию внедрено трехмерное цветовое картирование изображения сердца, работающее в режиме реального времени, при этом можно вводить специальные эхо-контрастные средства (соновью - вводится внутривенно).
С большим интересом встречена кардиологами Spekle Tracking эхокардиография, которая позволяет оценивать структурно-функциональные изменения миокарда в любой точке сердца. Это, так называемая методика отслеживания дифракционных пятен, что способствует выявлению функциональных нарушений при кардиомиопатиях и ишемии миокарда, особенно в начальных стадиях, что особенно ценно.
В последние годы в клинической практике получил интересный метод УЗД, который приветствовали с энтузиазмом гепатологи, эндокринологи, гинекологи, урологи и др. – это эластография. Она основана на изучении упругости/жесткости нормальных и патологически измененных тканей. Существует 2 вида эластографии:
1. Компрессионная
2. Эластография сдвиговой волны.
Результатом могут быть количественная характеристика ткани, выраженная в килопаскалях (кПа), а на экране УЗ- аппарата получаем цветокодированное эластографическое изображение в зоне исследования (рис.15). Причем красная цветовая гамма демонстрирует жесткую ткань (цирроз печени, раковая опухоль) и характеризуется высокими цифрами в кПа. Нежесткие ткани с низкими цифрами упругости изображаются на дисплее в голубой цветовой гамме – это нормальная ткань печени, например. В некоторых аппаратах изображение преподносится в обратном порядке – синий цвет – жесткая ткань, а розово-красная – нормальная.
Закачивая лекцию, следует сказать, что для освоения этого интереснейшего метода медицинской визуализации необходимо безусловно знать анатомию, топографию, патологическую анатомию, патфизиологию и клинические дисциплины. Перефразируя Великого Гиппократа можно утверждать «в медицине ничего не изолировано, все связано со всем».
Спасибо за внимание
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 121; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!