Ултразвукови методи за изследване

1. Понятие за УЗ

Ултра звукови вълни- това са еластични вибрации на средата с честота, която е над обхвата на чуваемите от човека звуци - над 20 kHz. Горен лимит ултразвукови честотиможе да се счита за 1 - 10 GHz. Тази граница се определя от междумолекулните разстояния и следователно зависи от агрегатно състояниевещество, в което се разпространяват ултразвукови вълни. Имат висока проникваща способност и преминават през тъканите на тялото, които не позволяват Видима светлина. Ултразвуковите вълни са нейонизиращи лъчения и в диапазона, използван в диагностиката, не предизвикват значителни биологични ефекти. По отношение на средния интензитет тяхната енергия не надвишава при използване на къси импулси 0,01 W/cm 2 . Следователно, няма противопоказания за изследването. Самата процедура ултразвукова диагностикакраткотраен, безболезнен и може да се повтаря многократно. Ултразвуковата инсталация заема малко място и не изисква защита. Може да се използва за изследване както на болни, така и на амбулаторни пациенти.

По този начин ултразвуковият метод е метод за дистанционно определяне на позицията, формата, размера, структурата и движенията на органи и тъкани, както и патологични огнища с помощта на ултразвуково лъчение. Той гарантира, че дори незначителните промени в плътността се записват биологични среди. През следващите години е вероятно да се превърне в основен образен метод в диагностичната медицина. Поради своята простота, безвредност и ефективност, в повечето случаи трябва да се използва върху ранни стадиидиагностичен процес.

За генериране на ултразвук се използват устройства, наречени ултразвукови излъчватели. Най-разпространени са електромеханичните излъчватели, базирани на явлението обратен пиезоелектричен ефект. Обратният пиезоелектричен ефект се състои в механична деформация на телата под въздействието на електрическо поле. Основната част на такъв излъчвател е плоча или пръчка, изработена от вещество с добре дефинирани пиезоелектрични свойства (кварц, Рошелска сол, керамичен материал на основата на бариев титанат и др.). Електродите се нанасят върху повърхността на плочата под формата на проводими слоеве. Ако към електродите се приложи променливо електрическо напрежение от генератор, плочата, благодарение на обратния пиезоелектричен ефект, ще започне да вибрира, излъчвайки механична вълна със съответната честота.

Най-големият ефект от излъчването на механична вълна възниква, когато е изпълнено условието за резонанс. По този начин, за плочи с дебелина 1 mm, резонанс възниква за кварц при честота 2,87 MHz, Рошелска сол при 1,5 MHz и бариев титанат при 2,75 MHz.

Въз основа на пиезоелектричния ефект (директен пиезоелектричен ефект) може да се създаде ултразвуков приемник. В този случай под въздействието на механична вълна (ултразвукова вълна) възниква деформация на кристала, което води чрез пиезоелектричния ефект до генериране на променливо електрическо поле; може да се измери съответното електрическо напрежение.

Използването на ултразвук в медицината е свързано с особеностите на неговото разпространение и характерни свойства. Нека разгледаме този въпрос.По своята физическа природа ултразвукът, подобно на звука, е механична (еластична) вълна. Дължината на ултразвуковата вълна обаче е значително по-малка от дължината на звуковата вълна. Дифракцията на вълната зависи значително от съотношението на дължината на вълната и размера на телата, върху които вълната дифрагира. „Непрозрачно“ тяло с размери 1 m няма да бъде пречка за звукова вълна с дължина 1,4 m, но ще стане пречка за ултразвукова вълна с дължина 1,4 mm и ще се появи „ултразвукова сянка“. Това дава възможност в някои случаи да не се взема предвид дифракцията на ултразвуковите вълни, като се разглеждат тези вълни като лъчи по време на пречупване и отражение, подобно на пречупването и отражението на светлинните лъчи).

Отражението на ултразвука на границата на две среди зависи от съотношението на техните вълнови импеданси. По този начин ултразвукът се отразява добре на границите мускул - надкостница - кост, на повърхността на кухи органи и т.н. Поради това е възможно да се определи местоположението и размера хетерогенни включвания, кухини, вътрешни органии т.н. (ултразвукова локация). Ултразвуковата локация използва както непрекъснато, така и импулсно излъчване. В първия случай се изследва стояща вълна, която възниква от интерференцията на падащи и отразени вълни от интерфейса. Във втория случай се наблюдава отразеният импулс и се измерва времето на разпространение на ултразвука до изследвания обект и обратно. Познавайки скоростта на разпространение на ултразвука, се определя дълбочината на обекта.

Вълновото съпротивление (импеданс) на биологичните среди е 3000 пъти по-голямо от вълновото съпротивление на въздуха. Следователно, ако ултразвуков излъчвател се приложи върху човешкото тяло, ултразвукът няма да проникне вътре, а ще се отрази поради тънък слой въздух между излъчвателя и биологичния обект. За да се елиминира въздушният слой, повърхността на ултразвуковия излъчвател е покрита със слой масло.

Скоростта на разпространение на ултразвуковите вълни и тяхното поглъщане значително зависят от състоянието на околната среда; Това е основата за използването на ултразвук за изследване на молекулярните свойства на дадено вещество. Изследвания от този вид са предмет на молекулярната акустика.

2. Източник и приемник на ултразвуково лъчение

Ултразвуковата диагностика се извършва с помощта на ултразвукова инсталация. Това е сложно и в същото време доста преносимо устройство, направено под формата на стационарно или мобилно устройство. За генериране на ултразвук се използват устройства, наречени ултразвукови излъчватели. Източник и приемник (сензор) ултразвукови вълнипри такава инсталация - пиезокерамична пластина (кристал), поставена в антената (звукова сонда). Тази плоча е ултразвуков трансдюсер. Променливият електрически ток променя размерите на плочата, като по този начин възбужда ултразвукови вибрации. Вибрациите, използвани за диагностика, са с къса дължина на вълната, което позволява да се оформят в тесен лъч, насочен към изследваната част от тялото. Отразените вълни се възприемат от същата плоча и се преобразуват в електрически сигнали. Последните се подават към високочестотен усилвател и се обработват допълнително и се представят на потребителя под формата на едномерно (под формата на крива) или двуизмерно (под формата на картина) изображение. Първият се нарича ехограма, а вторият се нарича ултразвук (сонограма) или ултразвуково сканиране.

Честотата на ултразвуковите вълни се избира в зависимост от целта на изследването. За дълбоки структури се използват по-ниски честоти и обратно. Например за изследване на сърцето се използват вълни с честота 2,25-5 MHz, в гинекологията - 3,5-5 MHz, а за ехография на окото - 10-15 MHz. В съвременните инсталации ехото и сонограмите се подлагат на компютърен анализ с помощта на стандартни програми. Информацията се отпечатва в азбучен и цифров вид, може да се записва на видеокасета, включително цветно.

Всички ултразвукови инсталации, с изключение на тези, базирани на ефекта на Доплер, работят в режим на импулсна ехолокация: излъчва се кратък импулс и се възприема отразеният сигнал. В зависимост от изследователските цели, които използват различни видовесензори Някои от тях са предназначени за сканиране от повърхността на тялото. Други сензори са свързани с ендоскопска сонда и се използват за интракавитарно изследване, включително в комбинация с ендоскопия (ендосонография). Тези сензори, както и сондите, предназначени за ултразвукова локализация на операционната маса, могат да бъдат стерилизирани.

Според принципа на действие всички ултразвукови устройства са разделени на две групи: импулсно ехо и доплер. За определяне се използват устройства от първата група анатомични структури, тяхното визуализиране и измерване. Устройствата от втората група позволяват да се получат кинематични характеристики на бързо протичащи процеси - кръвен поток в съдовете, сърдечни контракции. Това разделение обаче е условно. Има инсталации, които позволяват едновременно да се изследват както анатомични, така и функционални параметри.

3. Обект на ултразвуково изследване

Поради своята безвредност и простота ултразвуковият метод може да се използва широко при изследване на населението по време на клиничен преглед. Незаменим е при изучаване на деца и бременни жени. В клиниката се използва за откриване патологични променипри болни хора. За изследване на мозъка, очите, щитовидната и слюнчените жлези, гърдата, сърцето, бъбреците, бременни с термин над 20 седмици. не се изисква специално обучение.

Пациентът се изследва в различни позиции на тялото и различни позиции на ръчната сонда (сензор). В този случай лекарят обикновено не се ограничава до стандартни позиции. Сменяйки позицията на сензора, той се стреми да получи възможното пълна информацияза състоянието на органите. Кожата върху изследваната част от тялото се намазва с ултразвуково средство за по-добър контакт(вазелин или специален гел).

Затихването на ултразвука се определя от ултразвуковото съпротивление. Стойността му зависи от плътността на средата и скоростта на разпространение на ултразвуковата вълна в нея. Достигайки границата на две среди с различни импеданси, лъчът на тези вълни претърпява промяна: част от него продължава да се разпространява в новата среда, а част от него се отразява. Коефициентът на отражение зависи от разликата в импеданса на контактната среда. Колкото по-голяма е разликата в импеданса, толкова повече вълни се отразяват. Освен това степента на отражение е свързана с ъгъла на падане на вълните върху съседната равнина. Най-голямото отражение се получава при прав ъгъл на падане. Поради почти пълното отразяване на ултразвуковите вълни в границите на някои среди, по време на ултразвуково изследване трябва да се работи със „слепи“ зони: това са белите дробове, пълни с въздух, червата (ако има газ в тях) и области тъкан, разположена зад костите. На границата мускулна тъкани костите, до 40% от вълните се отразяват, а на границата на меките тъкани и газа - почти 100%, тъй като газът не провежда ултразвукови вълни.

4. Ултразвукови методи на изследване

Най-разпространена в клинична практикаоткрива три метода за ултразвукова диагностика: едномерно изследване (ехография), двумерно изследване (скенер, сонография) и доплерография. Всички те се основават на запис на ехо сигнали, отразени от обект.

Понастоящем в клиничната практика се използва ехографски метод, базиран на запис на вълни, отразени от интерфейсите на среди с различно акустично съпротивление, и метод, базиран на ефекта на Доплер, т.е. записване на промени в честотата на ултразвуковите вълни, отразени от движещи се граници между медиите. Последната техника ви позволява да получите информация за хемодинамиката на органите и системите и се използва главно за изследване на сърцето и кръвоносните съдове.

При изследване на органи пикочно-половата системаОсновно се използва ехографският метод за ултразвуково записване, който според естеството на възпроизвеждане се разделя на:

1) едномерна ехография (А-метод), която ви позволява да получите информация за обект само в една посока (едно измерение) и по този начин не предоставя пълна картина на формата и размера на обекта, който се изследва;
2) двуизмерна ехография (ултразвуково сканиране, B-метод), която, за разлика от едноизмерната, позволява да се получи двуизмерно плоско изображение на обект под формата на ехотомографски срез (сканиране);
3) Ултразвук в режим "М" (движение - движение), при който движението на отразените ултразвукови вълни се разгръща във времето, което дава фалшив двуизмерен образ, когато истинският размер на органа се записва хоризонтално по пътя на разпространението на ултразвуковата вълна и времето се записва вертикално. Скоростта на изместване на времето и мащабът на изображението на екрана се променят произволно.

Количеството и качеството на отразените вълни се определя от физическите процеси, протичащи по време на преминаването на ултразвука през средата. Колкото по-голяма е разликата в акустичното съпротивление на средата, толкова повече ултразвукови вълни се отразяват на тяхната граница. Тъй като акустичното съпротивление на средата е функция от плътността на средата, количеството и качеството на отразените ултразвукови вълни обективно предават детайлите на структурата на вътрешните органи и тъкани в зависимост от тяхната плътност.

От една страна, поради изключително голямата разлика в акустичното съпротивление на тъканите и въздуха на границата между тези среди, почти целият ултразвук се отразява обратно и следователно често не е възможно да се получи информация за тъканите, лежащи зад въздуха слой. От друга страна, най-добри условияразпространението на ултразвук създава течности от всякакви химичен състав, а пълните с течност образувания са особено лесни за визуализиране.

При извършване на ултразвук е необходимо да се помни за реверберацията - появата на допълнително изображение на разстояние два пъти по-голямо от истинското. Това явление се основава на многократно отразяване на част от възприеманите вълни от повърхността на сензора или от границата на кух орган, в резултат на което ултразвуковата вълна повтаря своя път, което предизвиква въображаемо отражение. Подценяването на това явление може да доведе до сериозни диагностични грешки.

Честотата на ултразвука, използван за диагностични цели, е в диапазона 0,8-7 MHz и съществува следната закономерност: колкото по-висока е ултразвуковата честота, толкова по-голяма е разделителната способност; Поглъщането на ултразвук от тъканите се увеличава и съответно намалява проникващата способност. С намаляване на честотата на ултразвука се наблюдава обратният модел, следователно, за изследване на близко разположени обекти се използват сензори с по-висока честота (5-7 MHz), а за дълбоко разположени и големи органи е необходимо да се използват нискочестотни сензори (2,5-3,5 MHz).

Ултразвукът се извършва в затъмнена стая, тъй като при ярка светлина човешкото око не възприема сивите тонове на телевизионния екран. В зависимост от целите на изследването се избира един или друг режим на работа на устройството. За да се изключи въздушен слой между сензора и тялото на пациента, кожата в областта на изследването е покрита със среда за потапяне.

През 1794 г. Spallanzani забелязва, че ако ушите на прилепа са запушени, той губи ориентация и предполага, че ориентацията в пространството се осъществява чрез излъчвани и възприемани невидими лъчи.

За първи път ултразвукът е получен в лабораторни условия през 1830 г. от братята Кюри. След Втората световна война Холмс, въз основа на принципа на сонарно устройство, използвано в подводния флот, проектира диагностични устройства, които станаха широко разпространени в акушерството, неврологията и офталмологията. Впоследствие подобряването на ултразвуковите устройства доведе до факта, че този методднес се превърна в най-разпространения метод за изобразяване на паренхимни органи. Диагностична процедуратя е краткотрайна, безболезнена и може да се повтаря многократно, което позволява контрол върху лечебния процес.

Какво определя ултразвукът?

Ултразвуков методпредназначени за дистанционно определяне на позицията, формата, размера, структурата и движението на органи и тъкани на тялото, както и за идентифициране на патологични огнища с помощта на ултразвуково лъчение.

Ултразвуковите вълни са механични, надлъжни вибрации заобикаляща среда, с честота на трептене над 20 kHz.

За разлика от електромагнитните вълни (светлина, радиовълни и др.), за разпространението на ултразвуковия звук е необходима среда - въздух, течност, тъкан (не се разпространява във вакуум).

Както всички вълни, V-звукът се характеризира със следните параметри:

• Честотата е броят на пълните трептения (цикли) за период от време от 1 секунда. Мерните единици са херц, килохерц, мегахерц (Hz, kHz, MHz). Един херц е трептене от 1 секунда.
• Дължината на вълната е дължината, която една вибрация заема в пространството. Измерва се в метри, см, мм и др.
• Периодът е времето, необходимо за получаване на един пълен цикъл от трептения (секунди, милисекунди, микросекунди).
• Амплитуда (интензитет - височина на вълната) - определя енергийното състояние.
• Скоростта е скоростта, с която Y вълната преминава през среда.

Честотата, периодът, амплитудата и интензитетът се определят от източника на звука, а скоростта на разпространение се определя от средата.

Скоростта на разпространение на ултразвука се определя от плътността на средата. Например, във въздуха скоростта е 343 m/s, в белите дробове - повече от 400, във вода - 1480, в меките тъкани и паренхимните органи от 1540 до 1620 и в костна тъканУлтразвукът се движи с повече от 2500 m в секунда.

Средната скорост на разпространение на ултразвука в човешката тъкан е 1540 m/s – повечето апарати за ултразвукова диагностика са програмирани за тази скорост.

Основата на метода е взаимодействието на ултразвук с човешка тъкан, което се състои от два компонента:

Първият е излъчването на кратки ултразвукови импулси, насочени към изследваните тъкани;

Вторият е формирането на изображение въз основа на сигнали, отразени от тъканите.

Пиезоелектричен ефект

За получаване на ултразвук се използват специални преобразуватели - сензори или преобразуватели, които преобразуват електрическата енергия в ултразвукова енергия. Получаването на ултразвук се основава на обратен пиезоелектричен ефект. Същността на ефекта е, че когато електрическо напрежение се приложи към пиезоелектричния елемент, неговата форма се променя. С отсъствие електрически токПиезоелектричният елемент се връща в първоначалната си форма и когато полярността се промени, формата отново ще се промени, но в обратна посока. Ако се приложи променлив ток към пиезоелектричния елемент, елементът ще започне от висока честотавибрира, генерирайки ултразвукови вълни.

При преминаване през която и да е среда ще има отслабване на ултразвуковия сигнал, което се нарича импеданс (поради поглъщането на енергия от средата). Стойността му зависи от плътността на средата и скоростта на разпространение на ултразвука в нея. При достигане на границата на две среди с различни импеданси настъпват следните промени: част от ултразвуковите вълни се отразяват и се връщат обратно към сензора, а част продължава да се разпространява по-нататък; колкото по-висок е импедансът, толкова повече ултразвукови вълни се отразяват. Коефициентът на отражение зависи и от ъгъла на падане на вълните – правият ъгъл дава най-голямо отражение.

(на границата въздух - меки тъканинастъпва почти пълно отразяване на ултразвука и следователно за подобряване на проводимостта на ултразвук в тъканите на човешкото тяло се използват свързващи среди (гел).

Връщащите се сигнали карат пиезоелектричния елемент да осцилира и се преобразува в електрически сигнали - директен пиезоелектричен ефект.

Ултразвуковите сензори използват изкуствени пиезоелектрици като оловен цирконат или оловен титанат. Те са сложни устройства и в зависимост от метода на сканиране на изображението се разделят на сензори за устройства бавенсканиранията обикновено са едноелементни и бързсканиране в реално време - механично (многоелементно) и електронно. В зависимост от формата на полученото изображение има сектор, линеен и изпъкнал (изпъкнал)сензори Освен това има интракавитарни (трансезофагеални, трансвагинални, трансректални, лапароскопски и интралуминални) сензори.

Предимства на устройствата за бързо сканиране: възможност за оценка на движенията на органи и структури в реално време, значително намаляване на времето за провеждане на изследването.

Предимства на секторното сканиране:

• голяма зрителна площ в дълбочина, която ви позволява да покриете целия орган, например бъбрек или плод;
• възможност за сканиране през малки „прозрачни прозорци“ за ултразвук, например в междуребрието при сканиране на сърцето, при изследване на женските полови органи.

Недостатъци на секторното сканиране:

• наличието на "мъртва зона" на 3-4 см от повърхността на тялото.

Предимства на линейното сканиране:

• лека "мъртва зона", която позволява да се изследват близки до повърхността органи;
• наличието на няколко фокуса по цялата дължина на лъча (т.нар. динамично фокусиране), което осигурява висока яснота и разделителна способност по цялата дълбочина на сканиране.

Недостатъци на линейното сканиране:

• по-тясно зрително поле в дълбочина в сравнение със секторното сканиране, което не ви позволява да „видите“ целия орган наведнъж;
• невъзможност за сканиране на сърцето и затруднено сканиране на женските полови органи.

Въз основа на принципа на действие ултразвуковите сензори се разделят на две групи:

• Пулсово ехо – за определяне на анатомични структури, тяхната визуализация и измерване.
• Доплер - ви позволява да получите кинематична характеристика (оценка на скоростта на кръвния поток в съдовете и сърцето).

Тази способност се основава на ефекта на Доплер - промяна в честотата на приемания звук, когато кръвта се движи спрямо стената на съда. В този случай звуковите вълни, излъчвани в посоката на движение, се компресират, така да се каже, увеличавайки честотата на звука. Вълните, излъчвани в обратна посока, изглежда се разтягат, причинявайки намаляване на честотата на звука. Сравняването на оригиналната ултразвукова честота с променената дава възможност да се определи доплеровото изместване и да се изчисли скоростта на движение на кръвта в лумена на съда.

Така импулсът на ултразвукова вълна, генериран от сензора, се разпространява през тъканта и при достигане на границата на тъкани с различна плътност се отразява към трансдюсера. Получените електрически сигнали се изпращат към високочестотен усилвател, обработват се в електронния блок и се показват като:

• едномерен (под формата на крива) - под формата на пикове на права линия, което ви позволява да оцените разстоянието между тъканните слоеве, например в офталмологията (А-метод „амплитуда“) или да изследвате движението обекти, например сърцето (М-метод).
• двуизмерно (B-метод, под формата на картина) изображение, което ви позволява да визуализирате различни паренхимни органи и сърдечно-съдовата система.

За получаване на изображение в ултразвуковата диагностика се използва ултразвук, който се излъчва от преобразувател под формата на къси ултразвукови импулси (импулс).

Допълнителни параметри се използват за характеризиране на импулсен ултразвук:

• Честотата на повторение на импулса (броят импулси, излъчвани за единица време - секунда) се измерва в Hz и kHz.
• Продължителност на импулса (продължителност на един импулс), измерена в секунди. и микросекунди.
• Интензитетът на ултразвука е съотношението на мощността на вълната към площта, върху която е разпределен ултразвуковият поток. Измерва се във ватове на квадратен сантиметър и като правило не надвишава 0,01 W/sq.cm.

В модерните ултразвукови устройстваЗа получаване на изображения се използва ултразвук с честота от 2 до 15 MHz.

В ултразвуковата диагностика обикновено се използват сензори с честоти 2,5; 3.0; 3,5; 5,0; 7,5 мегахерца. Колкото по-ниска е честотата на ултразвука, толкова по-голяма е дълбочината на проникването му в тъканите; ултразвукът с честота 2,5 MHz прониква до 24 cm, 3-3,5 MHz - до 16-18 cm; 5.0 MHz – до 9-12 см; 7,5 MHz до 4-5 см. За изследване на сърцето се използва честота 2,2-5 MHz, в офталмологията - 10-15 MHz.

Биологичен ефект на ултразвук

и неговата безопасност за пациента непрекъснато се обсъжда в литературата. Ултразвукът може да причини биологичен ефектчрез механични и термични въздействия. Затихването на ултразвуковия сигнал възниква поради абсорбция, т.е. превръщане на енергията на ултразвуковите вълни в топлина. Загряването на тъканите се увеличава с увеличаване на интензитета на излъчвания ултразвук и неговата честота. Редица автори отбелязват т.нар. кавитацията е образуването в течност на пулсиращи мехурчета, пълни с газ, пара или смес от двете. Една от причините за кавитация може да бъде ултразвукова вълна.

Изследвания, свързани с ефектите на ултразвука върху клетките, експериментална работа върху растения и животни и епидемиологични проучвания накараха Американския ултразвуков институт да направи следното изявление:

„Никога не е имало документирани биологични ефекти при пациенти или оператори на устройства, причинени от излагане на ултразвук с интензитета, типичен за съвременните диагностични ултразвукови апарати. Въпреки че е възможно такива биологични ефекти да бъдат идентифицирани в бъдеще, настоящите доказателства сочат, че ползата за пациента от разумното използване на диагностичен ултразвук превишава потенциалния риск, ако има такъв."

За изследване на кои органи и системи се използва ултразвуковият метод?

• Паренхимни органи коремна кухинаи ретроперитонеалното пространство, включително тазовите органи (ембрион и фетус).
• Сърдечно-съдовата система.
• Щитовидна жлеза и млечни жлези.
• Меки тъкани.
• Новороден мозък.

Какви критерии се използват при ултразвукови изследвания:

1. КОНТУРИ – ясни, равни, неравни.
2. ЕХО СТРУКТУРА:

• течност;
• Полутечен;
• Плат - по-голяма или по-малка плътност.

Ултразвуковият диагностичен метод е метод за получаване на медицински образ въз основа на регистрация и компютърен анализ на ултразвукови вълни, отразени от биологични структури, т.е. въз основа на ехо ефекта. Методът често се нарича ехография. Съвременни устройстваза ултразвуково изследване (ултразвук) са универсални цифрови системи с висока разделителна способност с възможност за сканиране във всички режими (фиг. 3.1).

Мощността на ултразвуковата диагностика е практически безвредна. Ехографията няма противопоказания, безопасна е, безболезнена, атравматична и ненатоварваща. При необходимост може да се извърши без подготовка на пациентите. Ултразвуковото оборудване може да бъде доставено до всяко функционално отделение за изследване на нетранспортируеми пациенти. Голямо предимство, особено когато е неясен клинична картина, е възможността за едновременно изследване на много органи. Важна е и голямата рентабилност на ехографията: цената на ултразвука е няколко пъти по-ниска от рентгеновите изследвания и още повече от компютърната томография и ядрено-магнитен резонанс.

Ултразвуковият метод обаче има и някои недостатъци:

Силна зависимост от хардуер и оператор;

По-голяма субективност при интерпретацията на ехографските изображения;

Ниско информационно съдържание и лоша демонстративност на замразените изображения.

Ултразвукът вече се превърна в един от най-често използваните методи в клиничната практика. При разпознаване на заболявания на много органи ултразвукът може да се счита за предпочитан, първи и основен диагностичен метод. В диагностично трудни случаи ултразвуковите данни ни позволяват да очертаем план за по-нататъшно изследване на пациентите, като използваме най-ефективните методи на облъчване.

ФИЗИЧНИ И БИОФИЗИЧНИ ОСНОВИ НА УЛТРАЗВУКОВАТА ДИАГНОСТИКА

Ултразвукът се отнася до звукови вибрации, които са над прага на възприятие от човешкия слухов орган, т.е. имат честота над 20 kHz. Физическата основа на ултразвука е пиезоелектричният ефект, открит през 1881 г. от братята Кюри. Практическото му приложение е свързано с развитието на ултразвукова промишлена дефектоскопия от руския учен С. Я. Соколов (края на 20-те - началото на 30-те години на ХХ век). Първи опити за използване ултразвуков методза диагностични цели в медицината датират от края на 30-те години. ХХ век. Широко приложениеУлтразвукът в клиничната практика започва през 60-те години на миналия век.

Същността на пиезоелектричния ефект е, че когато се деформират монокристали на определени химични съединения (кварц, титан, барий, кадмиев сулфид и др.), По-специално под въздействието на ултразвукови вълни, върху повърхностите на тези кристали. Това е така нареченият директен пиезоелектричен ефект (пиезо на гръцки означава натискам). Напротив, когато се приложи променлив електрически заряд към тези монокристали, в тях възникват механични вибрации с излъчване на ултразвукови вълни. Така един и същ пиезоелектричен елемент може последователно да бъде приемник и източник на ултразвукови вълни. Тази част в ултразвуковите машини се нарича акустичен преобразувател, трансдюсер или сензор.

Ултразвукът се разпространява в средата под формата на редуващи се зони на компресия и разреждане на молекулите на веществото, които извършват осцилаторни движения. Звуковите вълни, включително ултразвуковите, се характеризират с период на вибрация - времето, през което една молекула (частица) извършва една пълна вибрация; честота - броят на трептенията за единица време; дължина - разстоянието между точките на една фаза и скоростта на разпространение, която зависи главно от еластичността и плътността на средата. Дължината на една вълна е обратно пропорционална на нейната честота. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-висока е разделителната способност на ултразвуковото устройство. Медицинските ултразвукови диагностични системи обикновено използват честоти от 2 до 10 MHz. Разделителната способност на съвременните ултразвукови апарати достига 1-3 mm.

Всяка среда, включително различни тъкани на тялото, предотвратява разпространението на ултразвук, т.е. има различно акустично съпротивление, чиято стойност зависи от тяхната плътност и скоростта на ултразвук. Колкото по-високи са тези параметри, толкова по-голяма е акустичната устойчивост. Тази обща характеристика на всяка еластична среда се обозначава с термина "импеданс".

Достигайки границата на две среди с различно акустично съпротивление, лъчът от ултразвукови вълни претърпява значителни промени: една част от него продължава да се разпространява в новата среда, поглъщайки се в една или друга степен от нея, другата се отразява. Коефициентът на отражение зависи от разликата в акустичното съпротивление на съседни тъкани: колкото по-голяма е тази разлика, толкова по-голямо е отражението и, естествено, по-голяма е амплитудата на записания сигнал, което означава, че толкова по-лек и по-ярък ще изглежда той екрана на устройството. Пълният рефлектор е границата между тъканта и въздуха.

УЛТРАЗВУКОВИ МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНЕ

Понастоящем в клиничната практика се използват ултразвук в B- и M-режим и доплеров ултразвук.

B-режим е техника, която предоставя информация под формата на двуизмерни сиви томографски изображения на анатомични структури в реално време, което позволява да се оцени тяхното морфологично състояние. Този режим е основният, във всички случаи ултразвукът започва с неговото използване.

Съвременното ултразвуково оборудване улавя и най-малките разлики в нивата на отразените ехо сигнали, които се показват в много нюанси сиво. Това прави възможно разграничаването на анатомични структури, които дори леко се различават една от друга по отношение на акустичното съпротивление. Колкото по-нисък е интензитетът на ехото, толкова по-тъмно е изображението и, обратно, колкото по-голяма е енергията на отразения сигнал, толкова по-ярко е изображението.

Биологичните структури могат да бъдат анехогенни, хипоехогенни, средноехогенни, хиперехогенни (фиг. 3.2). Анехогенен образ (черен) е характерен за образувания, пълни с течност, която практически не отразява ултразвукови вълни; хипоехогенни (тъмно сиви) - тъкани със значителна хидрофилност. Ехо-позитивен образ (сив) се произвежда от повечето тъканни структури. Плътните биологични тъкани имат повишена ехогенност (светлосив цвят). Ако ултразвуковите вълни са напълно отразени, тогава обектите изглеждат хиперехогенни (ярко бели), а зад тях има така наречената акустична сянка, която изглежда като тъмна пътека (виж Фиг. 3.3).

а б В Г Д

Ориз. 3.2.Скала на нивата на ехогенност на биологичните структури: а - анехогенна; б - хипоехогенен; c - средна ехогенност (ехопозитивна); G - повишена ехогенност; d - хиперехогенен

Ориз. 3.3.Ехограми на бъбреците в надлъжен разрез с обозначение на различни структури

ехогенност: а - анехогенен разширен пиелокалцеален комплекс; б - хипоехогенен бъбречен паренхим; в - чернодробен паренхим със средна ехогенност (ехопозитивен); d - бъбречен синус с повишена ехогенност; d - хиперехогенен камък в уретеропелвичния сегмент

Режимът в реално време осигурява „живо“ изображение на органи и анатомични структури в тяхното естествено функционално състояние на екрана на монитора. Това се постига с факта, че съвременните ултразвукови машини произвеждат множество изображения, следващи едно след друго на интервали от стотни от секундата, което общо създава постоянно променяща се картина, която записва и най-малките промени. Строго погледнато, тази техника и ултразвуковият метод като цяло трябва да се наричат ​​не „ехография“, а „ехоскопия“.

М-режим - едномерен. При него една от двете пространствени координати се заменя с времева, така че по вертикалната ос се нанася разстоянието от сензора до локализираната конструкция, а по хоризонталната ос – времето. Този режим се използва главно за сърдечен преглед. Той предоставя информация под формата на криви, отразяващи амплитудата и скоростта на движение на сърдечните структури (виж фиг. 3.4).

Доплерография е техника, базирана на използването на физическия ефект на Доплер (на името на австрийския физик). Същността на този ефект е, че ултразвуковите вълни се отразяват от движещи се обекти с променена честота. Това изместване на честотата е пропорционално на скоростта на движение на разположените структури и ако движението им е насочено към сензора, честотата на отразения сигнал се увеличава и, обратно, честотата на вълните, отразени от отдалечаващия се обект, намалява. Ние се сблъскваме с този ефект през цялото време, наблюдавайки например промените в честотата на звука от автомобили, влакове и самолети, бързащи покрай нас.

Понастоящем в клиничната практика в различна степен се използват поточен спектрален доплер, цветно доплерово картографиране, мощен доплер, конвергентен цветен доплер, триизмерно цветно доплерово картографиране и триизмерен енергиен доплер.

Стрийминг спектрална доплерография предназначени за оценка на кръвния поток в относително големи

Ориз. 3.4. M - модална крива на движение на предното платно на митралната клапа

съдове и камери на сърцето. Основният тип диагностична информация е спектрографски запис, който представлява измерване на скоростта на кръвния поток във времето. На такава графика скоростта се нанася по вертикалната ос, а времето се нанася по хоризонталната ос. Сигналите, показани над хоризонталната ос, идват от кръвния поток, насочен към сензора, под тази ос - от сензора. В допълнение към скоростта и посоката на кръвния поток, чрез вида на доплеровата спектрограма също е възможно да се определи естеството на кръвния поток: ламинарен поток се показва като тясна крива с ясни контури, турбулентният поток се показва като широк разнородна крива (фиг. 3.5).

Има два варианта на флоу доплер ултразвук: непрекъснат (постоянна вълна) и импулсен.

Непрекъснатата доплерова ехография се основава на постоянно излъчване и постоянно приемане на отразени ултразвукови вълни. В този случай големината на честотното изместване на отразения сигнал се определя от движението на всички структури по целия път на ултразвуковия лъч в рамките на дълбочината на неговото проникване. Следователно получената информация е обобщена. Недостатък на непрекъснатата доплерография е невъзможността за изолиран анализ на потоци в строго определено място. В същото време той има и важно предимство: позволява измерване на високи скорости на кръвния поток.

Импулсната доплерография се основава на периодичното излъчване на поредица от ултразвукови импулси, които, отразявайки се от червените кръвни клетки, последователно възприемат -

Ориз. 3.5.Доплерова спектрограма на трансмитрален кръвен поток

със същия сензор. В този режим се записват сигнали, отразени само от определено разстояние от сензора, което се задава по преценка на лекаря. Мястото, където се изследва кръвния поток, се нарича референтен обем (CV). Способността да се оцени кръвния поток във всяка дадена точка е основното предимство на импулсния доплеров ултразвук.

Цветно доплерово картографиране въз основа на цветно кодиране на стойността на доплеровото изместване на излъчваната честота. Техниката осигурява директна визуализация на кръвотока в сърцето и роднина големи съдове(вижте Фиг. 3.6 върху цветната вложка). Червеният цвят съответства на потока, който отива към сензора, синият - от сензора. Тъмните нюанси на тези цветове съответстват на ниски скорости, светлите нюанси на високи скорости. Тази техника ви позволява да оцените както морфологичното състояние на кръвоносните съдове, така и състоянието на кръвния поток. Ограничение на техниката е невъзможността да се получат изображения на малки кръвоносни съдове с ниска скорост на кръвния поток.

Силова доплерография се основава на анализа не на честотните доплерови смени, отразяващи скоростта на движение на червените кръвни клетки, както при конвенционалното доплерово картографиране, а на амплитудите на всички ехо сигнали на доплеровия спектър, отразяващи плътността на червените кръвни клетки в дадена сила на звука. Полученото изображение е подобно на конвенционалното цветно доплерово картографиране, но се различава по това, че се изобразяват всички съдове, независимо от пътя им спрямо ултразвуковия лъч, включително кръвоносни съдове с много малък диаметър и ниска скорост на кръвния поток. Невъзможно е обаче да се прецени посоката, естеството или скоростта на кръвния поток от силовите доплерограми. Информацията е ограничена само от факта на кръвния поток и броя на съдовете. Нюансите на цвета (като правило, с преход от тъмно оранжево към светло оранжево и жълто) предават информация не за скоростта на кръвния поток, а за интензивността на ехо сигналите, отразени от движещи се елементи на кръвта (виж фиг. 3.7 на цветната вложка). Диагностичната стойност на мощната доплерография се състои в способността да се оцени васкуларизацията на органи и патологични зони.

В техниката са комбинирани възможностите на цветното доплерово картографиране и мощния доплер конвергентна цветна доплерография.

Комбинацията от B-режим с цветово картографиране на поток или енергия се нарича дуплексно проучване, предоставяйки най-голямо количество информация.

3D Доплер и 3D Power Doppler - това са техники, които позволяват да се наблюдава триизмерна картина на пространственото местоположение кръвоносни съдовев реално време от всякакъв ъгъл, което дава възможност да се оцени точно връзката им с различни анатомични структури и патологични процеси, включително злокачествени тумори.

Ехо контраст. Тази техника се основава на интравенозно приложение на специални контрастни вещества, съдържащи свободни газови микромехурчета. За да се постигне клинично ефективно усилване на контраста, са необходими следните предпоставки. Когато такива ехоконтрастни агенти се прилагат интравенозно, само онези вещества, които свободно преминават през капилярите на белодробната циркулация, могат да навлязат в артериалното легло, т.е. газовите мехурчета трябва да бъдат по-малки от 5 микрона. Второто задължително условие е стабилността на газовите микромехурчета, когато те циркулират в общата съдова система за най-малко 5 минути.

В клиничната практика ехоконтрастната техника се използва в две посоки. Първият е динамична ехоконтрастна ангиография. В същото време значително се подобрява визуализацията на кръвния поток, особено в малки, дълбоко разположени съдове с ниска скорост на кръвния поток; значително се повишава чувствителността на цветното доплерово картографиране и мощната доплерова сонография; осигурява възможност за наблюдение на всички фази на съдовия контраст в реално време; точността на оценката на стенозиращите лезии на кръвоносните съдове се увеличава. Второто направление е тъканен ехоконтраст. Това се осигурява от факта, че някои ехоконтрастни вещества избирателно се включват в структурата на определени органи. Освен това степента, скоростта и времето на тяхното натрупване в непроменени и патологични тъкани са различни. По този начин като цяло става възможно да се оцени органната перфузия, подобрявайки разделителната способност на контраста между нормалната и болната тъкан, което спомага за повишаване на точността на диагнозата на различни заболявания, особено злокачествени тумори.

Диагностичните възможности на ултразвуковия метод също се разшириха поради появата на нови технологии за получаване и последваща обработка на ехографски изображения. Те включват по-специално многочестотни сензори, технологии за формиране на широкоформатни, панорамни и триизмерни изображения. Обещаващи насоки за по-нататъшно развитие на метода за ултразвукова диагностика са използването на матрична технология за събиране и анализ на информация за структурата на биологичните структури; създаване на ултразвукови устройства, които осигуряват изображения на пълни разрези на анатомични области; спектрален и фазов анализ на отразени ултразвукови вълни.

КЛИНИЧНО ПРИЛОЖЕНИЕ НА УЛТРАЗВУКОВИЯ МЕТОД ЗА ДИАГНОСТИКА

Понастоящем ултразвукът се използва в много области:

Планирани изследвания;

Спешна диагностика;

Мониторинг;

Интраоперативна диагностика;

Следоперативни изследвания;

Мониторинг на изпълнението на диагностични и терапевтични инструментални манипулации (пункции, биопсии, дренажи и др.);

Прожекция.

Спешният ултразвук трябва да се счита за първи и задължителен метод за инструментално изследване на пациенти с остри хирургични заболявания на корема и таза. В същото време диагностичната точност достига 80%, точността на разпознаване на увреждане на паренхимните органи е 92%, а откриването на течност в коремната кухина (включително хемоперитонеума) е 97%.

Мониторните ултразвукови изследвания се извършват многократно на различни интервали по време на острия патологичен процес, за да се оцени неговата динамика, ефективността на терапията, ранна диагностикаусложнения.

Целта на интраоперативните изследвания е да се изясни естеството и степента на патологичния процес, както и да се проследи адекватността и радикалността на оперативната интервенция.

Ултразвук в ранни датислед операцията са насочени главно към установяване на причината за неблагоприятния ход на следоперативния период.

Ултразвуковият контрол върху извършването на инструментални диагностични и терапевтични манипулации осигурява висока точност на проникване до определени анатомични структури или патологични зони, което значително повишава ефективността на тези процедури.

Скрининговите ултразвукови изследвания, т.е. изследвания без медицински показания, се извършват за ранно откриване на заболявания, които все още не са се проявили клинично. Осъществимостта на тези изследвания се доказва по-специално от факта, че честотата на новодиагностицираните заболявания на коремните органи по време на скрининг ултразвук на „здрави“ хора достига 10%. Отлични резултати в ранната диагностика на злокачествените тумори дава скрининговата ехография на млечни жлези при жени над 40 години и на простата при мъже над 50 години.

Ултразвукът може да се извърши чрез външно или интракорпорално сканиране.

Външното сканиране (от повърхността на човешкото тяло) е най-достъпно и напълно ненатоварващо. Няма противопоказания за прилагането му, има само едно общо ограничение - наличието на повърхност на раната в областта на сканиране. За да се подобри контактът на сензора с кожата, свободното му движение през кожата и да се осигури най-добро проникване на ултразвукови вълни в тялото, кожата на тестовото място трябва да бъде обилно намазана със специален гел. Сканирането на обекти, разположени на различни дълбочини, трябва да се извършва с определена честота на излъчване. По този начин, когато се изследват повърхностно разположени органи (щитовидна жлеза, млечни жлези, мекотъканни структури на ставите, тестиси и др.), За предпочитане е честота от 7,5 MHz и по-висока. За изследване на дълбоко разположени органи се използват сензори с честота 3,5 MHz.

Интракорпоралният ултразвук се извършва чрез въвеждане на специални сензори в човешкото тяло през естествени отвори (трансректални, трансвагинални, трансезофагеални, трансуретрални), пункция в съдове, през хирургични рани, а също и ендоскопски. Сензорът се приближава възможно най-близо до определен орган. В тази връзка става възможно използването на високочестотни преобразуватели, поради което разделителната способност на метода рязко се увеличава и става възможно висококачествено визуализиране на най-малките структури, които са недостъпни при външно сканиране. Например, трансректалното ултразвуково изследване, в сравнение с външното сканиране, предоставя важна допълнителна диагностична информация в 75% от случаите. Степента на откриване на интракардиални тромби при трансезофагеална ехокардиография е 2 пъти по-висока, отколкото при външен преглед.

Общите модели на формиране на ехографско изображение в сива скала се проявяват чрез специфични модели, характерни за определен орган, анатомична структура или патологичен процес. В този случай тяхната форма, размер и позиция, естеството на контурите (гладки/неравномерни, ясни/размити), вътрешна ехо структура, изместване и за кухи органи (жлъчка и пикочен мехур), в допълнение, състоянието на стената (дебелина, ехо-плътност, еластичност) подлежат на оценка), наличието на патологични включвания в кухината, предимно камъни; степен на физиологично свиване.

Кисти, пълни със серозна течност, се появяват като кръгли, равномерно анехогенни (черни) зони, заобиколени от ехоположителен (сив) ръб на капсулата с гладки, ясни контури. Специфичен ехографски признак на кисти е ефектът на дорзалното усилване: задната стена на кистата и тъканите зад нея изглеждат по-светли от останалата част от дължината (фиг. 3.8).

Кухините с патологично съдържание (абсцеси, туберкулозни кухини) се различават от кистите по неравномерността на техните контури и най-важното - хетерогенността на ехо-отрицателната вътрешна ехоструктура.

Възпалителните инфилтрати се характеризират с неправилна кръгла форма, неясни контури и равномерно и умерено намалена ехогенност на зоната на патологичния процес.

Ехографската картина на хематома на паренхимните органи зависи от времето, изминало от нараняването. В първите няколко дни е хомогенно ехо-отрицателен. След това в него се появяват ехоположителни включвания, които са отражение на кръвни съсиреци, чийто брой непрекъснато нараства. След 7-8 дни започва обратният процес - лизиране на кръвни съсиреци. Съдържанието на хематома отново става равномерно ехоотрицателно.

Ехоструктурата на злокачествените тумори е разнородна, със зони от целия спектър

Ориз. 3.8.Сонографско изображение на единична бъбречна киста

ехогенност: анехогенна (кръвоизлив), хипоехогенна (некроза), ехопозитивна (туморна тъкан), хиперехогенна (калцификация).

Ехографската картина на камъните е много показателна: хиперехогенна (ярко бяла) структура с акустична ехо-отрицателна тъмна сянка зад нея (фиг. 3.9).

Ориз. 3.9.Сонографско изображение на камъни в жлъчката

В момента ултразвукът е достъпен за почти всички анатомични области, органи и анатомични структури на човек, макар и в различна степен. Този метод е приоритетен при оценка както на морфологичното, така и на функционалното състояние на сърцето. Информативната му стойност е висока и при диагностицирането на огнищни заболявания и увреждания на паренхимните органи на корема, заболявания на жлъчния мехур, тазовите органи, външните мъжки полови органи, щитовидната и млечните жлези, очите.

ПОКАЗАНИЯ ЗА ЕХОГРАФИЯ

Глава

1. Изследване на мозъка при малки деца, главно при съмнение за вродено нарушение на неговото развитие.

2. Изследване на мозъчните съдове, за да се установят причините за мозъчно-съдови инциденти и да се оцени ефективността на съдовите операции.

3. Изследване на очите за диагностициране на различни заболявания и наранявания (тумори, отлепване на ретината, вътреочни кръвоизливи, чужди тела).

4. Изследване на слюнчените жлези за оценка на тяхното морфологично състояние.

5. Интраоперативен контрол на тоталното отстраняване на мозъчните тумори.

Шия

1. Изследване на каротидните и вертебралните артерии:

Продължителни, често повтарящи се тежки главоболия;

Често повтарящи се припадъци;

Клинични признаци на мозъчно-съдови инциденти;

Клиничен синдром на субклавиална кражба (стеноза или оклузия на брахиоцефалния ствол и субклавиалната артерия);

Механична травма (съдово увреждане, хематом).

2. Изследване на щитовидната жлеза:

Всяко съмнение за нейното заболяване;

3. Изследване на лимфни възли:

Подозрение за тяхното метастатично увреждане при откриване на злокачествен тумор на всеки орган;

Лимфоми от всякаква локализация.

4. Неорганни новообразувания на шията (тумори, кисти).

Гърди

1. Сърдечен преглед:

Диагностика на вродени сърдечни пороци;

Диагностика на придобити сърдечни пороци;

Количествено определяне функционално състояниесърце (глобален и регионален систолен контрактилитет, диастолно пълнене);

Оценка на морфологичното състояние и функцията на интракардиалните структури;

Идентифициране и установяване на степента на нарушения на интракардиалната хемодинамика (патологично шунтиране на кръвта, регургитантни потоци поради недостатъчност на сърдечните клапи);

Диагностика на хипертрофична миокардиопатия;

Диагностика на интракардиални кръвни съсиреци и тумори;

Откриване на исхемична миокардна болест;

Определяне на течност в перикардната кухина;

Количествена оценка на белодробна артериална хипертония;

Диагностика на сърдечно увреждане поради механична травма на гръдния кош (натъртвания, разкъсвания на стени, прегради, хорди, клапи);

Оценка на радикалността и ефективността на сърдечната хирургия.

2. Изследване на дихателните органи и медиастинума:

Определяне на течност в плевралните кухини;

Изясняване на естеството на лезиите на гръдната стена и плеврата;

Диференциране на тъканни и кистозни неоплазми на медиастинума;

Оценка на състоянието на медиастиналните лимфни възли;

Диагностика на тромбоемболия на ствола и основните клонове на белодробната артерия.

3. Изследване на млечните жлези:

Изясняване на несигурни радиологични данни;

Диференциране на кисти и тъканни образувания, идентифицирани чрез палпация или рентгенова мамография;

Оценка на бучки в млечната жлеза с неизвестна етиология;

Оценка на състоянието на млечните жлези с увеличение на аксиларните, суб- и супраклавикуларните лимфни възли;

Оценка на състоянието на силиконовите гръдни протези;

Пункционна биопсия на образувания под ехографски контрол.

Стомах

1. Изследване на паренхимните органи на храносмилателната система (черен дроб, панкреас):

Диагностика на фокални и дифузни заболявания (тумори, кисти, възпалителни процеси);

Диагностика на наранявания от механична травма на корема;

Откриване на метастатично чернодробно увреждане при злокачествени тумори с всякаква локализация;

Диагностика на портална хипертония.

2. Проучване жлъчните пътищаи жлъчния мехур:

Диагностика на холелитиаза с оценка на състоянието на жлъчните пътища и идентифициране на камъни в тях;

Изясняване на характера и тежестта на морфологичните промени при остър и хроничен холецистит;

Установяване на естеството на постхолецистектомичния синдром.

Поради своята безвредност и простота ултразвуковият метод може да се използва широко при изследване на населението по време на клиничен преглед. Незаменим е при изучаване на деца и бременни жени. В клиниката се използва за идентифициране на патологични промени при болни хора. За изследване на мозъка, очите, щитовидната и слюнчените жлези, гърдата, сърцето, бъбреците, бременни с термин над 20 седмици. не се изисква специално обучение.

Пациентът се изследва в различни позиции на тялото и различни позиции на ръчната сонда (сензор). В този случай лекарят обикновено не се ограничава до стандартни позиции. Променяйки позицията на сензора, той се стреми да получи най-пълната информация за състоянието на органите. Кожата върху изследваната част от тялото се намазва с продукт, който пропуска ултразвука за по-добър контакт (вазелин или специален гел).

Затихването на ултразвука се определя от ултразвуковото съпротивление. Стойността му зависи от плътността на средата и скоростта на разпространение на ултразвуковата вълна в нея. Достигайки границата на две среди с различни импеданси, лъчът на тези вълни претърпява промяна: част от него продължава да се разпространява в новата среда, а част от него се отразява. Коефициентът на отражение зависи от разликата в импеданса на контактната среда. Колкото по-голяма е разликата в импеданса, толкова повече вълни се отразяват. Освен това степента на отражение е свързана с ъгъла на падане на вълните върху съседната равнина. Най-голямото отражение се получава при прав ъгъл на падане. Поради почти пълното отразяване на ултразвуковите вълни в границите на някои среди, по време на ултразвуково изследване трябва да се работи със „слепи“ зони: това са белите дробове, пълни с въздух, червата (ако има газ в тях) и области тъкан, разположена зад костите. До 40% от вълните се отразяват на границата на мускулната тъкан и костта и почти 100% се отразяват на границата на меките тъкани и газа, тъй като газът не провежда ултразвукови вълни.

Ултразвукови методи

Три метода на ултразвукова диагностика са най-разпространени в клиничната практика: едноизмерно изследване (ехография), двуизмерно изследване (скенер, сонография) и доплерография. Всички те се основават на запис на ехо сигнали, отразени от обект.

1) Едномерна ехография

Някога терминът „ехография” е означавал всяко ултразвуково изследване, но през последните години се използва главно за едноизмерен метод на изследване. Има два варианта: А-метод и М-метод. При А-метода сензорът е във фиксирана позиция, за да записва ехо сигнала в посоката на излъчване. Ехо сигналите се представят в едномерна форма, като амплитудни маркировки върху времевата ос. Оттук, между другото, и името на метода. Произлиза от английската дума амплитуда. С други думи, отразеният сигнал образува фигура на екрана на индикатора под формата на връх на права линия. Първоначалният пик на кривата съответства на момента на генериране на ултразвуковия импулс. Повтарящите се пикове съответстват на ехо от вътрешни анатомични структури. Амплитудата на сигнала, показан на екрана, характеризира големината на отражението (в зависимост от импеданса), а времето на забавяне спрямо началото на сканирането характеризира дълбочината на нехомогенността, т.е. разстоянието от повърхността на тялото. към тъканите, отразили сигнала. Следователно, едномерният метод предоставя информация за разстоянията между тъканните слоеве по пътя на ултразвуковия импулс.

А-методът зае силни позиции в диагностиката на заболявания на мозъка, органа на зрението и сърцето. В клиниката по неврохирургия се използва под името ехоенцефалография за определяне на размера на мозъчните вентрикули и положението на средните диенцефални структури. Изместването или изчезването на пика, съответстващ на структурите на средната линия, показва наличието на патологичен фокус вътре в черепа (тумор, хематом, абсцес и др.). Същият метод, наречен ехоофталмография, се използва в очната клиника за изследване на структурата на очна ябълка, облачност стъкловидно тяло, отлепване на ретината или хориоидеята, за локализиране в орбитата на чуждо тяло или тумор. В кардиологичната клиника структурата на сърцето се оценява с помощта на ехокардиография. Но тук те използват вариант на А-метода - М-метод (от английското motion - движение).

При М-метода сензорът също е във фиксирана позиция. При регистриране на движещ се обект (сърце, съд) амплитудата на ехо сигнала се променя. Ако измествате ехограмата с малко с всеки следващ импулс на сондиране, получавате изображение под формата на крива, наречена М-ехограма. Честотата на изпращане на ултразвукови импулси е висока - около 1000 за 1 s, а продължителността на импулса е много малка, само 1 μs. По този начин сензорът работи само 0,1% от времето като излъчвател и 99,9% като приемащо устройство. Принципът на М-метода е, че електрически токови импулси, генерирани в сензора, се предават на електронен блок за усилване и обработка и след това се извеждат към електроннолъчева тръба на видеомонитор (ехокардиография) или към записваща система - рекордер (ехокардиография).

2) Ултразвуково сканиране (сонография)

Ултразвуковото сканиране осигурява двуизмерно изображение на органите. Този метод е известен още като В-метод (от англ. bright - яркост). Същността на метода е да се движи ултразвуковият лъч по повърхността на тялото по време на изследването. Това гарантира, че сигналите се записват едновременно или последователно от много точки на обекта. Получената поредица от сигнали служи за формиране на изображение. Показва се на индикаторния екран и може да се запише на хартия или филм Polaroid. Това изображение може да бъде изучавано с окото или може да бъде подложено на него математическа обработка, определяне на размерите: площ, периметър, повърхност и обем на изследвания орган.

При ултразвуково сканиранеяркостта на всяка светеща точка на екрана на индикатора зависи пряко от интензитета на ехо сигнала. Силният ехо сигнал причинява ярко светлинно петно ​​на екрана, а слабите сигнали причиняват различни нюанси на сивото, до черно (система на сивата скала). На устройства с такъв индикатор камъните изглеждат ярко бели, а образуванията, съдържащи течност, изглеждат черни.

Повечето ултразвукови инсталации позволяват сканиране с лъч от вълни с относително голям диаметър и висока честота на кадрите в секунда, когато времето, необходимо за движение на ултразвуковия лъч, е много по-малко периоддвижения на вътрешните органи. Това осигурява директно наблюдение върху екрана на индикатора на движенията на органите (свивания и отпускания на сърцето, дихателни движения на органите и др.). Твърди се, че такива изследвания се извършват в реално време (изследвания в „реално време“).

Най-важният елемент от ултразвуковия скенер, осигуряващ работа в реално време, е междинна цифрова памет. При него ултразвуковото изображение се преобразува в цифрово и се натрупва при получаване на сигнали от сензора. В същото време изображението се чете от паметта от специално устройство и се представя с необходимата скорост на телевизионния екран. Междинната памет има друга цел. Благодарение на него изображението има полутонов характер, както при рентгенова снимка. Но обхватът на сивите градации на рентгенова снимка не надвишава 15-20, а в ултразвукова инсталация достига 64 нива. Междинната цифрова памет ви позволява да спрете изображението на движещ се орган, тоест да вземете „стоп кадър“ и внимателно да го проучите на екрана на телевизионния монитор. Ако е необходимо, това изображение може да бъде заснето на филм или хартия Polaroid. Можете да запишете движенията на даден орган на магнитен носител - диск или лента.

3) Доплерография

Доплерографията е една от най-елегантните инструментални техники. Основава се на принципа на Доплер. Той гласи: честотата на ехо сигнала, отразен от движещ се обект, е различна от честотата на излъчвания сигнал. Източникът на ултразвукови вълни, както във всяка ултразвукова инсталация, е ултразвуков преобразувател. Той е неподвижен и образува тесен лъч от вълни, насочен към изследвания орган. Ако този орган се движи по време на процеса на наблюдение, тогава честотата на ултразвуковите вълни, връщащи се към трансдюсера, се различава от честотата на първичните вълни. Ако даден обект се движи към неподвижен сензор, той среща повече ултразвукови вълни за същия период от време. Ако обектът се отдалечи от сензора, тогава има по-малко вълни.

Доплерография - ултразвуков метод диагностично изследване, базиран на ефекта на Доплер. Ефектът на Доплер е промяна в честотата на ултразвуковите вълни, възприемани от сензора, която възниква в резултат на движението на изследвания обект спрямо сензора.

Доплеровите изследвания са два вида - непрекъснати и импулсни. При първия генерирането на ултразвукови вълни се извършва непрекъснато от един пиезокристален елемент, а регистрацията на отразените вълни се извършва от друг. В електронния блок на апарата се сравняват две честоти на ултразвукови вибрации: насочени към пациента и отразени от него. По промяната на честотите на тези трептения се съди за скоростта на движение на анатомичните структури. Анализът на изместването на честотата може да се извърши акустично или с помощта на записващи устройства.

Непрекъсната доплерография - проста и наличен методизследвания. Той е най-ефективен при високи скорости на кръвния поток, които се появяват например в области на стесняване на кръвоносните съдове. Въпреки това, този метод има значителен недостатък. Промяна в честотата на отразения сигнал възниква не само поради движението на кръвта в изследвания съд, но и поради всякакви други движещи се структури, които се появяват по пътя на падащата ултразвукова вълна. Така с непрекъснат доплер ултразвук се определя общата скорост на движение на тези обекти.

Свободен от този недостатък импулсна доплерография. Позволява ви да измервате скоростта в предписано от лекарязона за контрол на обема. Размерите на този обем са малки - само няколко милиметра в диаметър, а позицията му може да бъде произволно зададена от лекаря в съответствие със специфичната задача на изследването. В някои устройства скоростта на кръвния поток може да се определи едновременно в няколко контролни обема - до 10. Такава информация отразява пълната картина на кръвния поток в изследваната област на тялото на пациента. Нека отбележим между другото, че изследването на скоростта на кръвния поток понякога се нарича ултразвукова флуориметрия.

Резултатите от импулсно доплерово изследване могат да бъдат представени на лекаря по три начина: под формата на количествени показатели за скоростта на кръвния поток, под формата на криви и слухови, т.е. тонални сигнали на звуковия изход. Звуковият изход позволява да се разграничи на ухо хомогенен, правилен, ламинарен кръвен поток и вихров турбулентен кръвен поток в патологично променен съд. Когато се записва на хартия, ламинарният кръвен поток се характеризира с тънка крива, докато вихровият кръвен поток е показан с широка и хетерогенна крива.

Най-големи възможности предоставят инсталациите за двуизмерен доплеров ултразвук в реално време. Те осигуряват специална техника, наречена ангиодинография. В тези инсталации чрез сложни електронни трансформации се постига визуализация на кръвотока в съдовете и камерите на сърцето. В този случай кръвта, движеща се към сензора, се оцветява в червено, а от сензора - в синьо. Интензивността на цвета се увеличава с увеличаване на скоростта на кръвния поток. Цветно кодираните двуизмерни сканирания се наричат ​​ангиограми.

Доплеровата сонография се използва клинично за изследване на формата, контурите и лумените на кръвоносните съдове. Фиброзната стена на съда е добър рефлектор на ултразвукови вълни и следователно е ясно видима на сонограмите. Това дава възможност да се открият отделни стеснения и тромбози на кръвоносните съдове атеросклеротични плакив тях нарушенията на кръвния поток определят състоянието на колатералното кръвообращение.

През последните години комбинацията от сонография и доплерография (т.нар. дуплекс сонография) придобива особено значение. Той създава както изображение на съдовете (анатомична информация), така и запис на кривата на кръвотока в тях (физиологична информация). Има възможност за директно неинвазивно изследване за диагностика на оклузивни лезии различни съдовес едновременна оценка на кръвотока в тях. По този начин те наблюдават кръвоснабдяването на плацентата, контракциите на сърцето на плода, посоката на кръвния поток в камерите на сърцето, определят обратния поток на кръвта в системата на порталната вена, изчисляват степента на съдова стеноза, и т.н.