Узи является как метод исследования. Ультразвуковой метод исследования. История развития. Что определяет УЗИ. Физические свойства УЗИ. Виды ультразвуковой диагностики

Справка: Ультразвуковые волны – это звуковые волны с частотой свыше 20 килогерц. При помощи ультразвука ориентируются в пространстве летучие мыши и дельфины. Ультразвук нашел свое применение и во многих отраслях жизни человека: для анализа структуры металла и эхолокации морского дна, на воздушном транспорте и в рыболовстве, в ежедневной практике инспектора ГИБДД и т.д.. С 1956 г. ультразвуковые волны стали применяться для определения различных заболеваний.

Узи - это...

Ультразвуковое исследование (УЗИ) - это исследование состояния органов и тканей с помощью ультразвуковых волн. Ультразвуковое исследование основано на способности ультразвука отражаться от внутренних органов и тканей различной плотности, что проявляется в виде изображения на экране сканера. Этим методом осматривают те органы, которые не содержат воздуха.

Ультразвуковое исследование является одним из самых распространенных методов диагностики благодаря своей безопасности. Ультразвук, применяющийся в аппаратуре, совершенно безвреден. Он не вызывает никаких побочных явлений и тем более повреждений. Ультразвуковое исследование гораздо безопаснее рентгеновского и во многих случаях позволяет наиболее точно диагностировать заболевание.

Преимущества узи

Метод УЗИ имеет ряд преимуществ перед другими аналогичными методами. Это:

Безопасность и безболезненность

Многофункциональность

(с помощью ультразвуковых волн можно посмотреть почти все внутренние органы во время одного посещения врача).

Быстрота

(Вы получите ультразвуковое заключение через 5-10 минут после окончания обследования).

Как проходит ультразвуковое исследование

Все ультразвуковые исследования проводятся, как правило, когда пациент лежит на кушетке. На кожу исследуемого врач наносит прозрачный гель для создания наиболее близкого контакта, так как воздух не проводит ультразвук и гасит его еще до проникновения лучей в ткани пациента, что резко ухудшает изображение органов. После нанесения геля врач специальным датчиком, излучающим ультразвуковые волны и принимающим отраженные волны, проводит УЗИ.

Виды УЗИ. Их цели. Подготовка.

Ниже перечислены виды ультразвуковых исследований, цели их применения и подготовка в ним:

1. УЗИ органов брюшной полости (печени, желчного пузыря, поджелудочной железа, селезенки)

Производится для оценки размеров и структуры этих органов, позволяет выявить врожденные аномалии развития, диффузную и очаговую патологию паренхиматозных органов (печень, поджелудочная железа, селезенка), оценить состояние стенок желчного пузыря (наличие воспалительных изменений, изменений, связанных с нарушением обмена веществ, выявить наличие объемных образований (полипов и злокачественных образований), оценить состояние полости желчного пузыря (наличие конкрементов и т.п.), состояние желчевыводящих путей, сосудов брюшной полости и забрюшинных лимфоузлов, моторную функцию желчного пузыря, косвенно сделать вывод о заболеваниях желудка и кишечника.

Подготовка к УЗИ органов брюшной полости: перед осмотром органов брюшной полости нужно воздержаться от приема пищи, всякой жидкости, никотина, а также не жевать жевательную резинку за 6-8 часов до исследования. В идеале следует проводить это УЗИ строго натощак утром.

2. УЗИ мочевыводящей системы (почек, мочеточников, мочевого пузыря)

Позволяет оценить размеры органов, структуру паренхимы почек, состояние чашечно-лоханочной (выводящей мочу) системы почек, состояние стенок и полости мочевого пузыря, выявить диффузную и очаговую патологию почек, наличие конкрементов (камней) во всех отделах мочевыводящей системы и врожденных аномалий развития.

В качестве подготовки перед УЗИ мочевыводящей системыследует выпить 600-700 мл любой жидкости(негазированной) за 1 час до УЗИ и не мочиться в течение 1 часа. Кушать и пить можно.

3. УЗИ половой системы у женщин

Позволяет оценить размеры и структуру матки, маточных труб и яичников, выявить врожденные аномалии развития, кисты, очаговые, узловые и диффузные формы заболеваний, выявить гормональные нарушения, пронаблюдать процесс созревания и выделения яйцеклетки (фолликулогенез), сделать вывод о причинах бесплодия, диагностировать беременность в раннем сроке, а также патологию беременности, оценить развитие плода.

Взрослым женщинам УЗИ органов малого таза проводится как трансабдоминально (через живот), так и трансвагинально (внутриполостным датчиком через влагалище). Сочетание этих двух способов обследования позволяет дать максимально точную информацию о состоянии органов малого таза и не требует подготовки.

Подготовки для УЗИ органов малого таза у женщин не требуется.

4. УЗИ половой системы у мужчин

Производится для оценки размеров и структуры органов, выявления заболеваний воспалительной природы, их осложнений (кисты, конкременты, нарушения оттока мочи и т.д.) и объемных образований (аденом и злокачественных образований).

Для осмотра предстательной железы применяются два способа обследования - через живот (трансабдоминальный) и через прямую кишку (трансректальное УЗИ – ТРУЗИ).

Для подготовки к трансабдоминальному УЗИ (через живот) нужно накопить мочевой пузырь, т.е. за 1 час до УЗИ выпить примерно 600-700 мл негазированной жидкости и не мочиться в течение 1 часа. Перед трансректальным УЗИ (ТРУЗИ) нужно сделать две очистительные клизмы: вечером накануне обследований и утром перед обследованием), наполнять мочевой пузырь не нужно. Кушать можно перед обоими видами обследования.

5. Акушерское УЗИ (УЗИ плода)

Производится в сроке 10-14 недель, 20-24 недели и 30-34 недели. Цель обследования – это оценка правильности развития плода, исключение врожденных пороков развития.

Подготовки к этому исследованию не требуется.

6. УЗИ щитовидной железы

Позволяет оценить размеры и структуру железы, выявить диффузную, очаговую и узловую патологию щитовидной железы. Учитывая то, что наш регион является эндемичным по дефициту йода в воде, воздухе и пище, патологии щитовидной железы у нас много. Щитовидная железа управляет уровнем обмена веществ, поэтому является очень важным органом и требует внимания.

Подготовки для УЗИ щитовидной железы не требуется.

7. УЗИ молочных желез

Позволяет диагностировать предрасположенность к серьезным заболеваниям молочных желез (дисгормональные изменения), а также сами эти заболевания (мастопатии, кисты и объемные образования доброкачественные и злокачественные). В осмотр молочных желез входит осмотр подмышечных лимфоузлов.

Подготовки для УЗИ молочных желез не требуется.

8. УЗИ слюнных желез

Производится для оценки размеров и структуры их для диагностики воспалительных, диффузных и очаговых поражений этих органов, которые встречаются нередко.

Подготовки для УЗИ слюнных желез не требуется.

9. УЗИ периферических лимфоузлов

Производится для верификации того, что пальпируемое подкожное образование – это лимфоузлы, а также для дифференциации воспалительных и метастатических лимфоузлов, хотя наиболее точный метод дифференциации – это пункционная биопсия пальпируемых образований.

Подготовки для УЗИ периферических лимфоузлов не требуется.

10. УЗИ подкожных образований

Часто люди находят у себя под кожей уплотнения или образования и не знают, куда им обратиться и что делать. Они приходят на УЗИ, и мы выясняем природу образования.

Подготовки для УЗИ подкожных образований не требуется.

11. УЗИ послеоперационных швов

В случаях длительного незаживления послеоперационных швов УЗИ играет решающую роль для диагностики причины этого состояния.

Для этого вида УЗИ подготовки не требуется.

12. УЗИ суставов

Позволяет установить причину болей в области сустава. Дело в том, что болит не всегда сам сустав, а болят окружающие мягкие ткани. УЗИ позволяет оценить состояние мягких тканей суставов и контуры костей, образующих сустав. Рентгеновское исследование определяет состояние костных структур сустава, а УЗИ состояние хрящей, суставных поверхностей, синовиальной оболочки сустава, связок и менисков, наличие жидкости в полости сустава и окружающих его сумках, то есть УЗИ позволяет оценить воспалительные, травматические, дегенеративные и деструктивные изменения в суставах и окружающих суставы мягких тканей.

Подготовки для УЗИ суставов не требуется.

13. Для детей: УЗИ головного мозга (нейросонография)

Проводится для оценки правильности развития мозговых структур детей, наличия внутричерепной гипертензии, последствий родовых травм.

14. УЗИ тазобедренных суставов

Проводится для оценки правильности развития тазобедренного сустава. Для этих исследований подготовки также не требуется.

Методы УЗИ

Существует несколько видов ультразвуковых исследований, среди которых наиболее часто используется сканирование (то, что традиционно принято называть УЗИ). В последнее время с нему добавилась допплерография. В основу допплерографии положен эффект Доплера (это изменение длины волны, отраженной от движущихся предметов). Этот эффект позволяет изучать кровоток и состояние проходимости кровеносных сосудов.

В последние годы широко используются внутриполостные исследования как методика исследования ультразвуковыми волнами. Для них разработаны специальные датчики. Также проводятся гинекологические трансвагинальные и урологические трансректальные исследования. Это способы диагностики являются наиболее точными и современными и позволяют получить информацию практически о каждом миллиметре тканей половых женских внутренних половых органов и предстательной железы у мужчин, поэтому в современной медицине они рекомендуются к широкому использованию. При проведении внутриполостных исследований большое внимание уделяется их стерильности, для чего используются специальные насадки на ультразвуковые датчики и технологии обработки датчиков. Внутриполостные исследования являются также безболезненными и не доставляют каких либо значительных неудобств для пациента, хотя подготовка к этим обследованиям имеет серьезное значение.

Ультразвуковая диагностика – это быстрый, безболезненный и безопасный метод получения достоверной информации о Вашем здоровье. УЗИ помогает поставить точный диагноз в кратчайшие сроки и контролировать эффективность лечения.

Ультразвуковое исследование или УЗИ (эхосопия, сонография), как и компьютерная томография или ядерно-магнитная резонансная томография, относится к современным визуальным методам исследования. Однако существуют и другие ультразвуковые методы исследования, с помощью которых можно проводить исследования кровеносных сосудов или тонов сердца ребенка.

С помощью ультразвука можно зафиксировать движения. Только частота посылаемых звуковых волн должна превышать границу частоты мерцаний, воспринимаемых глазом. Это методика используется, например, при оценке движений плода в утробе матери.

Визуальные ультразвуковые исследования

УЗИ - это метод, основанный на эхолокации, в целях диагностики используются импульсные ультразвуковые волны. Основная часть ультразвукового аппарата - специальный ультразвуковой датчик, содержащий пьезоэлектрический кристалл - источник и приемник ультразвуковых волн, способный трансформировать электрический ток в звуковые волны и наоборот, звуковые волны вновь превращать в электрические импульсы. Он посылает звуковые волны через короткие интервалы в направлении исследуемого органа, отражаясь от которого звуковые волны возвращаются в виде эха. Это эхо улавливается датчиком и трансформируется в электрические импульсы, подсоединенный компьютер преобразует их в светящиеся точки различной интенсивности (чем сильнее эхо, тем ярче точка), из которых на экране монитора получается изображение исследуемого органа или патологического процесса. При необходимости делаются снимки, которые прилагаются к истории болезни. Во время УЗИ к телу в определенных местах прикладывается специальный датчик.

Невизуальные ультразвуковые исследования

В основе проведения ультразвукового исследования (без получения изображения) лежит эффект Допплера - изменение частоты звука при отражении от движущегося объекта. В биологических средах таким объектом является кровь внутри сосудов. Таким образом, звуковую волну отражают форменные элементы крови, и она возвращается назад. Отраженные звуковые волны накладываются, и в результате слышатся тоны звуков. По высоте тона можно судить о скорости кровотока. Этот вид ультразвукового исследования чаще всего применяется для определения тонов плода в период беременности, для контроля за этими тонами во время лечения и для диагностики различных заболеваний кровеносных сосудов.

Выполнение УЗИ

Методика УЗИ проста. Исследование проводить несложно, необходимо лишь приложить к телу пациента специальный ультразвуковой датчик. Для лучшего контакта датчика с поверхностью тела кожу пациента смазывают специальным гелем.

Диагностика с помощью УЗИ

Для качественного выполнения УЗИ необходим хороший «проводник» для беспрепятственного распространения звуковых волн. Ультразвуковое исследование хорошо подходит для исследования органов, содержащих воду. В связи с тем, что воздух является плохим проводником, УЗИ трудно выполнимо при вздутии живота. Плохо распространяются звуки и в костной ткани, поэтому, например, череп удается осмотреть только у маленьких детей, у которых еще не заросли роднички.

При выполнении УЗИ хорошо видны печень и желчный пузырь. На мониторе можно видеть не только камень, находящийся в желчном пузыре или замедление оттока желчи, но и изменение тканей печени, например, можно предположить наличие ожирения печени , цирроз или злокачественные опухоли. Благодаря УЗИ хорошо видны почки и селезенка. В малом тазу можно осмотреть предстательную железу у мужчин, матку и яичники - у женщин. В гинекологии все шире применяется влагалищная эхоскопия, с помощью которой можно лучше оценить состояние внутренних половых органов женщины. При применении ультразвукового обследования можно провести осмотр кровеносных сосудов брюшной полости и поджелудочной железы пациента.

Опасно ли УЗИ?

Ультразвуковые исследования совершенно безопасны. При их проведении не используется ионизирующее излучение в отличие, например, от рентгенографии . Сонография применяется даже в период беременности.

Об ультразвуковой диагностике на сегодняшний день известно немало. Росту популяризации данной методики исследования человеческого организма на протяжении полувека способствовала ее доказанная безопасность и информативность.

Несмотря на то что общим представлением об УЗ скрининге обладает большая часть современных пациентов, остается немало вопросов, недостаточная освещенность которых вызывает множество дискуссий.

Начать, пожалуй, следует с того, что представляет собой как таковое. Современная научная медицина постоянно развивается, не стоит на месте, что позволяет ученым достигать различных способов изучения состояния организма.

В любом случае поиски приводят специалистов к совершенствованию диагностического института. Одним из таких открытий по праву считают УЗИ. Пытаясь дать определение понятию «УЗ исследование», в первую очередь стоит отметить его неинвазивность.

Проведение ультразвукового обследования внутренних органов человека позволяет дать максимально объективную оценку их состояния, функционирования, подтвердить или опровергнуть подозрения на развитие патологических процессов, а также отслеживать, происходит ли восстановление пораженных в прошлом органов в ходе назначенного лечения.

Между тем стоит отметить, что отрасль ультразвуковой диагностики не перестает идти вперед уверенными шагами, открывая новые возможности для доступного выявления заболеваний.

Как ультразвук применяется при обследовании: принцип действия

Процесс выявления патологий происходит за счет восприятия сигналов высокой частоты. Ультразвуковые волны, или, если их можно так назвать, сигналы, подаются через датчик оборудования на обследуемый объект, результатом чего и становится отображение на экране аппарата.

Для идеально плотного соприкосновения с исследуемой поверхностью на кожу человека наносят специальный гель, обеспечивающий скольжение датчика и предотвращающий попадание воздуха между ним и исследуемым участком.

Четкость изображения во многом зависит от величины коэффициента отражения внутреннего органа, который разнится за счет его неоднородной плотности и структуры. Именно поэтому УЗ исследование не проводят при диагностике легких: полное отражение сверхзвуковых сигналов воздухом, присутствующим в легких, препятствует получению какой-либо достоверной информации о легочной ткани.

При этом чем выше уровень плотности обследуемого участка органа, тем выше сопротивление к отражению. В результате чего на мониторе возникают затемненные или более светлые картинки изображения. Первый вариант изображения встречается чаще, во втором случае говорят о наличии конкрементов. Более светлое изображение можно наблюдать в ходе диагностики костной ткани.

Различные ткани обладают разной степенью проходимости по отношению к эхосигналу. Это и обеспечивает работу такого устройства

Какие органы можно исследовать?

Востребованность данной диагностической процедуры несложно объяснить ее универсальностью.

УЗ скрининг позволяет получить объективные данные о состоянии самых главных органов и систем человека:

• головной мозг;
• лимфоузлы, внутренние пазухи;
• глаза;
• щитовидная железа;
• сердечно-сосудистая система;
• органы брюшной полости;
• органы малого таза;
• печень;
• мочевыделительная система.

Несмотря на то что исследовать головной мозг с помощью ультразвука можно только в детском возрасте, данный метод обследования применим и к сосудам шеи и головы.

Такая диагностическая процедура позволяет получить детальное представление о кровотоке, нарушениях работы сосудов, обеспечивающих питание мозга. Скрининг проводят также при подозрении на заболевания эндокринной системы, а также гайморита, воспалительных процессов в гайморовых и лобных пазухах с целью обнаружения гноя в них.

С помощью специального датчика диагност способен оценить состояние сосудов глазного дна, стекловидного тела, глазного нерва, получить информацию о кровоснабжении артерий. Один из органов, имеющих максимально удобное поверхностное расположение для проведения УЗ диагностики — щитовидная железа. Все, что интересует специалиста в ходе обследования, – размер долей железы, наличие доброкачественных узловых образований, состояние лимфооттока.

При процедуре скрининга сердца и сосудов важно изучить состояние сосудов, клапанов и артерий, выявить аневризмы и стенозы, а также обнаружить тромбоз глубоких сосудов, функциональность миокарда, объем желудочка.

На данный момент в медицине широко используется такой метод обследования организма, позволяющий исследовать любые структуры организма абсолютно безболезненно

Другие органы для исследования ультразвуком

С помощью ультразвука обследуют и органы брюшной полости, малого таза, печень. Благодаря диагностике стало возможным своевременное выявление воспалительных процессов, образований камней и их габаритов, наличия новообразований (их злокачественность или доброкачественность определить с помощью ультразвука невозможно).

Отдельного внимания заслуживает УЗ диагностика женского организма. Важность ультразвукового метода исследования сложно переоценить, поскольку его используют в качестве альтернативной процедуры маммографии и рентгенографии. Однако в некоторых случаях ультразвук не способен увидеть отложения солей (кальцинатов) в молочных железах, которые нередко говорят о наличии опухоли.

Определить, нет ли в пределах матки или яичников новообразований (кисты, фибромы, миомы, раковой опухоли), способен ультразвук.

Чтобы объективно оценить состояние данных органов, исследование чаще всего проводят с наполненным мочевым пузырем (трансабдоминальным путем), но иногда прибегают и к трансвагинальной диагностике, как правило, в определенный день менструального цикла.

Как проходит процедура?

Наверное, большинству современных пациентов, периодически обращающихся за медицинской помощью, известно, как проходить исследование. Для того чтобы получить необходимую информацию о состоянии обследуемых объектов, важно обеспечить проникновение сверхчастотных волновых импульсов.

Перед началом ультразвуковой процедуры врач настраивает оборудование, в соответствии с настройками, применяемыми для процедуры скрининга различных органов, поскольку ткани человеческого организма в разных степенях поглощают или отражают ультразвук.

Таким образом, в ходе процедуры происходит несущественное нагревание тканей. Никакого вреда это не несет человеческому организму, поскольку процесс нагревания происходит за ограниченный период, не успевая повлиять на общее состояние пациента и его ощущения. Скрининг осуществляется с помощью специального сканера и датчика волн высокой частотности.

Последний испускает волны, после чего происходит отражение или поглощение ультразвука от исследуемых участков, а приемник принимает поступающие волны и отправляет их в компьютер, в результате они преображаются с помощью специальной программы и отображаются на экране в режиме реального времени.

Сам процесс проведения такой процедуры достаточно простой и абсолютно безболезненный,а со стороны пациента не требуется каких-либо специфических подготовительных мер

Как вести себя пациенту во время исследования?

Ультразвуковая диагностика – это процедура, прохождение которой происходит следующим образом:

• Пациент обеспечивает доступ аппарата к исследуемому участку тканей.
• В ходе исследования больной неподвижно лежит, однако по требованию врача может сменить позу.
• Начинается скрининг с момента соприкосновения специального датчика с поверхностью исследуемого участка. Врач несильно должен прижимать его к кожным покровам, предварительно смазав исследуемую поверхность гелеобразным веществом.
• Продолжительность процедуры в редких случаях превышает 15–20 минут.
• Завершающим этапом скрининга является составление врачом итогового заключения, расшифровать результаты которого следует лечащему врачу.

В отличие от обычных процедур, некоторые гинекологические исследования выполняются с помощью специального датчика, имеющего вытянутую форму, поскольку вводят его через влагалище. Какие-либо болезненные ощущения во время процедуры исключены.

Эхогенность, гипоэхогенность и гиперэхогенность: что означает?

Как правило, УЗ скрининг представляет собой процедуру, принципом которой является эхолокация.

Как уже говорилось, это свойство тканей органов отражать поступающий к ним ультразвук, что в ходе диагностики заметно специалисту в качестве черно-белого изображения на экране. Поскольку каждый орган отражается по-разному (из-за структуры, жидкости в нем и т.д.), он виден на мониторе в определенном цвете. Например, плотные ткани отображаются белым цветом, а жидкости – черным.

Врач, специализирующийся на УЗ исследованиях, знает, какая эхогенность в норме должна быть у каждого органа. При отклонениях показателей в большую или меньшую сторону доктор и ставит диагноз. Здоровые ткани видны в сером цвете, и в этом случае говорят об изоэхогенности.

При гипоэхогенности, т.е. понижении нормы, цвет картинки становится темнее. Повышенная эхогенность называется гиперэхогенностью. К примеру, конкременты в почках гиперэхогенны, и волна ультразвука не может пройти сквозь них.

Гипоэхогенность — это не заболевание, а участок высокой плотности, чаще всего оказывающийся кальцинированным уплотнением, образованным жиром, костным образованием или отложением камней

В таком случае врачу на экране видна лишь верхняя часть камня или его тень. Гипоэхогенность свидетельствует о развитии отечности в тканях. При этом черным цветом отражается на экране наполненный мочевой пузырь, и это является нормальным показателем.

Немаловажным моментом является то, что заметка специалиста о повышенной эхогенности должна служить поводом для серьезного беспокойства. В некоторых случаях данный признак говорит о развитии воспалительного процесса, возникновении опухоли.

Причины погрешностей

Абсолютно все специалисты, задействованные в сфере скрининг-диагностик, имеют представление о внушительном числе так называемых артефактов, которые нередко встречаются в ходе выполнения процедуры.

Распознать те или иные признаки УЗ исследования далеко не всегда удается безошибочно, чему виной можно назвать:

• физическую ограниченность возможностей методики;
• возникновение акустических эффектов в ходе воздействия ультразвука на ткани исследуемого органа;
• погрешности в методическом плане проведения обследования;

некорректную интерпретацию результатов скрининга.

Артефакты, встречающиеся во время процедуры

Самыми распространенными артефактами, способными повлиять на заключение и ход исследования, являются:

Акустическая тень

Формируется от камнеобразований, костей, пузырьков воздуха, соединительнотканных и плотных образований.

Значительное отражение звука от камня приводит к тому, что звук за ним не распространяется, и на снимках такой эффект выглядит как тень

Артефакт широкого луча

При попадании в срез отображения на экране желчного пузыря или кистозного образования визуально заметным становится своеобразный плотный осадок, возникает двойной контур. Причиной такого неточного отображения данных считают погрешности в технической исправности датчиков. Избежать его можно, проводя исследование в двух проекциях.

«Хвост кометы»

Визуализировать феномен можно в случае прохождения ультразвуком новообразований, имеющих сильно отражающую поверхность. Чаще всего данный артефакт имеет четкое значение и влечет постановку конкретного диагноза, говоря об образовании кальцинатов, желчных камней, газа, а также при попадании воздуха между аппаратом и эпидермисом (из-за неустойчивого прилегания).

Чаще всего этот феномен наблюдается при сканировании небольших кальцинатов, мелких желчных камней, пузырьков газа, металлических тел и т.д.

Скоростной артефакт

Учитывать его стоит при обработке полученного изображения, поскольку скорость звука неизменна, что позволяет высчитать по времени возвращения сигнала и определить расстояние до исследуемого объекта.

Зеркальное отражение

Возникновение ложных структур или новообразований можно объяснить многократным отражением ультразвука при прохождении сквозь плотные объекты (печень, сосуды, диафрагма). Особенно часто данный артефакт имеет место при сканировании органа, имеющего среду с энергией, которая предназначена для незначительного поглощения волн.

Данный артефакт является может быть маркером возможных патологий, при которых повышается плотность мягких тканей

Сравнение ультразвука с другими видами обследования

Помимо УЗ исследования, существуют и другие, не менее информативные способы диагностики.

Среди аппаратных методов обследования организма пациента, ничем не уступающих по частоте применения УЗИ, являются:

• рентгенография;
• магнитно-резонансная томография;
• компьютерная томография.

При этом выделить из них самый эффективный невозможно. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, но нередко один метод диагностики дополняет другой, позволяя подвести итоги подозрениям врачей при недостаточно выраженной клинической картине.

Сравнивая УЗ скрининг с МРТ, стоит обратить внимание, что аппарат последнего вида диагностики представляет собой мощнейший магнит, который оказывает непосредственное влияние на организм пациента благодаря электромагнитным волнам. При этом УЗ исследование представляет собой процедуру, в ходе которой ультразвуковые волны минимальной мощности проникают через внутренние органы с различной степенью плотности.

Этот вид диагностики намного чаще применяют при заболеваниях органов брюшной полости, в т. ч. печени, желчного пузыря, поджелудочной железы, системы мочевыводящих путей и почек, желез эндокринной системы, сосудов шеи и головы.

Различия между УЗ скринингом, рентгеном и КТ

Однако ультразвук бессилен при обследовании легких и костного аппарата. Здесь на помощь придет рентгенография. Несмотря на доступность прохождения УЗ скрининга, процедура не несет в себе никакой опасности пациенту.

В отличие от рентгенографии, которая применяется при необходимости исследования костей, ультразвук способен отобразить лишь мягкие и хрящевые ткани. К тому же УЗ скрининг не обладает столь негативными побочными эффектами в виде ионизирующего излучения. Выбирая между применением ультразвука и КТ при подозрениях на заболевания головного мозга, легких и костных тканей, специалисты, при отсутствии противопоказаний, отдают приоритет последнему.

Вместе с контрастирующим веществом врачам нередко удается добиться качественного отображения, несущего в себе больше информативных деталей. При этом КТ дает облучение и в ряде случаев может быть противопоказано. При необходимости проведения повторных диагностических процедур с целью минимизировать риск облучения выбор останавливают на УЗ исследовании.

Все из вышеперечисленных методов диагностики обладают высокой информативностью. Обследование выбирается в индивидуальном порядке, в зависимости от алгоритма скрининга и клинической картины пациента. УЗ диагностика, так же как и другие способы исследований, имеет свои преимущества и недостатки, поэтому прохождение процедуры строго определено показаниями.

Трудно поверить, что столь широкое применение ультразвука в медицине началось с обнаружения его травмирующего действия на живые организмы. Впоследствии было определено, что физическое воздействие ультразвука на биологические ткани, полностью зависит от его интенсивности, и может быть стимулирующим или разрушающим. Особенности же распространения ультразвука в тканях, легли в основу ультразвуковой диагностики.

Сегодня, благодаря развитию компьютерных технологий, стали доступны принципиально новые методики обработки информации, получаемой с помощью лучевых диагностических методов. Медицинские изображения, являющиеся результатом компьютерной обработки искажений различных видов излучения (рентгеновского, магнитно-резонансного или ультразвукового), возникающих в результате взаимодействия с тканями организма, позволили поднять диагностику на новый уровень. Ультразвуковое исследование (УЗИ), обладая массой преимуществ, таких как небольшая стоимость, отсутствие вредного воздействия ионизации и распространенность, выгодно выделяющих его среди других диагностических методик, однако, очень незначительно уступает им в информативности.

Физические основы

Стоит отметить, что очень маленький процент пациентов, прибегающих к ультразвуковой диагностике, задается вопросом, что такое УЗИ, на каких принципах основано получение диагностической информации и какова ее достоверность. Отсутствие такого рода сведений, нередко приводит к недооценке опасности поставленного диагноза или, напротив, к отказу от обследования, в связи с ошибочно бытующим мнением о вредности ультразвука.

По сути, ультразвук представляет собой звуковую волну, частота которой находится выше порога, который способен воспринять человеческий слух. В основе УЗИ лежат следующие свойства ультразвука – способность распространяться в одном направлении и одновременно переносить определенный объем энергии. Воздействие упругих колебаний ультразвуковой волны на структурные элементы тканей, приводит к их возбуждению и дальнейшей передаче колебаний.

Таким образом, происходит формирование и распространение ультразвуковой волны, скорость распространения которой, полностью зависит от плотности и структуры исследуемой среды. Каждый вид ткани человеческого организма обладает акустическим сопротивлением различной интенсивности. Жидкость, оказывая наименьшее сопротивление, является оптимальной средой, обеспечивающей распространение ультразвуковых волн. Например, при частоте ультразвуковой волны, равной 1 MГц, ее распространение в костной ткани составит всего 2 мм, а в жидкой среде – 35 см.

При формировании УЗ-изображения используют еще одно свойство ультразвука – отражаться от сред, обладающих различным акустическим сопротивлением. То есть, если в однородной среде волны ультразвука распространяются исключительно прямолинейно, то при появлении на пути объекта с другим порогом сопротивления происходит частичное их отражение. Например, при переходе границы, разделяющей мягкую ткань от кости, происходит отражение 30% ультразвуковой энергии, а при переходе от мягких тканей к газовой среде, отражается практически 90%. Именно этот эффект обусловливает невозможность исследования полых органов.

Важно! Эффект полного отражения ультразвуковой волны от воздушных сред обусловливает необходимость применения при УЗИ-исследовании, контактного геля, устраняющего воздушную прослойку между сканером и поверхностью тела пациента.

В основе УЗИ лежит эффект эхолокации. Желтым цветом изображен генерируемый ультразвук, а голубым отраженный

Виды УЗИ-датчиков

Существуют различные виды УЗИ, суть которых заключаются в использовании УЗ-датчиков (преобразователей или трансдюссеров), имеющих различные конструктивные особенности, обусловливающие некоторые различия в форме получаемого среза. Ультразвуковой датчик представляет собой прибор, осуществляющий излучение и прием УЗ-волн. Форма луча, испускаемого преобразователем, а также его разрешающая способность, является определяющими при последующем получении качественного компьютерного изображения. Какие бывают УЗ-датчики?

Различают следующие их виды:

• линейные . Форма среза, получаемая в результате применения такого датчика, выглядит в виде прямоугольника. В связи с высокой разрешающей способностью, но недостаточной глубиной сканирования, предпочтение таким датчикам отдают при проведении акушерских исследований, изучении состояния сосудов, молочной и щитовидной желез;
• секторные . Картинка на мониторе имеет форму треугольника. Такие датчики имеют преимущества при необходимости исследования большого пространства из небольшой доступной площади, например, при исследовании через межреберное пространство. Применяются, преимущественно, в кардиологии;
• конвексные . Срез, получаемый при применении такого датчика, имеет форму сходную с первым и вторым типом. Глубина сканирования, составляющая около 25 см, позволяет применять его для исследования глубоко расположенных органов, например, органов малого таза, брюшной полости, тазобедренных суставов.

В зависимости от целей и области исследования могут применяться следующие УЗ-датчики:

• трансабдоминальный. Датчик, осуществляющий сканирование, непосредственно с поверхности тела;
• трансвагинальный. Предназначен для исследования женских репродуктивных органов, непосредственно, через влагалище;
• трансвезикальные. Применяется для исследования полости мочевого пузыря через мочевыводящий канал;
• транректальный. Используется для исследования предстательной железы, путем введения преобразователя в прямую кишку.

Важно! Как правило, ультразвуковое исследование с помощью трансвагинального, трансректального или трансвезикального датчика, осуществляется с целью уточнения данных, полученных с помощью трансабдоминального сканирования.

Виды УЗ-датчиков, используемых для диагностики

Режимы сканирования

Способ отображения, полученной в результате сканирования информации, зависит от используемого режима сканирования. Различают следующие режимы работы ультразвуковых сканеров.

A-режим

Самый простой режим, позволяющий получить одномерное изображение эхо-сигналов, в виде обычной амплитуды колебаний. Каждое повышение пика амплитуды соответствует повышению степени отражения УЗ-сигнала. В связи ограниченной информативностью, УЗИ обследование в A-режиме, используется только в офтальмологии, для получения биометрических показателей глазных структур, а также для выполнения эхоэнцефалограмм в неврологии.

M-режим

В определенной степени, M-режим, представляет собой модифицированный A-режим. Где глубина исследуемой области отражена на вертикальной оси, а изменения импульсов, произошедшие в определенном временном промежутке – на горизонтальной оси. Метод применяется в кардиологии, для оценки изменений в сосудах и сердце.

B-режим

Наиболее используемый на сегодняшний день режим. Компьютерная обработка эхо-сигнала, позволяет получить серошкальное изображение анатомических структур внутренних органов, строение и структура которых позволяет судить о наличии или отсутствии патологических состояний или образований.

D-режим

Спектральная доплерография. Основывается на оценке сдвига частоты отражения УЗ-сигнала от движущихся объектов. Поскольку допплерография применяется для исследования сосудов, сущность эффекта Доплера заключается в изменении частоты отражения ультразвука от эритроцитов, движущихся от или к датчику. При этом движение крови в направлении датчика усиливает эхо-сигнал, а в противоположном направлении – уменьшает. Результатом такого исследования является спекрограмма, на которой по горизонтальной оси отражается время, а по вертикальной – скорость движения крови. Графическое изображение, расположенное выше оси, отражает поток, движущийся к датчику, а ниже оси –в направлении от датчика.

СDК-режим

Цветовое доплеровское картирование. Отражает зарегистрированный частотный сдвиг в виде цветного изображения, где красным цветом отображается поток, направленный в сторону датчика, а синим – в противоположную сторону. Сегодня изучение состояния сосудов выполняют в дуплексном режиме, сочетающим B- и СDК-режим.

3D-режим

Режим получения объемного изображения. Для осуществления сканирования в этом режиме, применяют возможность фиксирования в памяти сразу нескольких кадров, полученных во время исследования. Основываясь на данные серии снимков, выполненных с небольшим шагом, система воспроизводит трехмерное изображение. УЗИ 3D широко применяется в кардиологии, особенно в сочетании с доплеровским режимом, а также в акушерской практике.

4D-режим

4D УЗИ представляет собой 3D-изображение, выполненное в режиме реального времени. То есть, в отличие от 3D-режима, получают нестатическое изображение, которое можно повернуть и осмотреть со всех сторон, а двигающийся объемный объект. Применяется 4D-режим, преимущественно в кардиологии и акушерстве для осуществления скрининга.

Важно! К сожалению, в последнее время наблюдается тенденция использования возможностей четырехмерного ультразвукового исследования в акушерстве без медицинских показаний, что, несмотря на относительную безопасность процедуры, категорически не рекомендуется.

Области применения

Области применения ультразвуковой диагностики практически безграничны. Постоянное совершенствование оборудование позволяет исследовать ранее недоступные для ультразвука структуры.

Акушерство

Акушерство является той областью, где ультразвуковые методы исследования применяются наиболее широко. Основной целью, для чего делают УЗИ, при беременности являются:

• определение наличия плодного яйца на начальных сроках беременности;
• выявление патологических состояний, связанных с неправильным развитием беременности (пузырный занос, мертвый плод, внематочная беременность);
• определение надлежащего развития и положения плаценты;
• фитометрия плода – оценка его развития путем измерения его анатомических частей (головки, трубчатых костей, окружности живота);
• общая оценка состояния плода;
• выявление аномалий развития плода (гидроцефалия, анэнцифалия, синдром Дауна и т. д.).

УЗ-снимок глаза, при помощи которого диагностируется состояние всех элементов анализатора

Офтальмология

Офтальмология, является одной из областей, где ультразвуковая диагностика занимает несколько обособленные позиции. В определенной степени это связано с небольшим размером исследуемой области и довольно большим количеством альтернативных методов исследования. Применение ультразвука целесообразно при выявлении патологий структур глаза, особенно при потере прозрачности, когда обычное оптическое исследование абсолютно неинформативно. Хорошо доступна для исследования орбита глаза, однако, процедура требует применения высокочастотного оборудования с высоким разрешением.

Внутренние органы

Исследование состояния внутренних органов. При исследовании внутренних органов УЗИ делают с двумя целями:

• профилактическое обследование, с целью выявления скрытых патологических процессов;
• целенаправленное исследование при подозрении на наличие заболеваний воспалительного или иного характера.

Что показывает УЗИ при исследовании внутренних органов? В первую очередь, показателем, позволяющим оценить состояние внутренних органов, является соответствие внешнего контура исследуемого объекта его нормальным анатомическим характеристикам. Увеличение, уменьшение или утрата четкости контуров свидетельствует о различных стадиях патологических процессов. Например, увеличение размеров поджелудочной железы, свидетельствует об остром воспалительном процессе, а уменьшение размеров с одновременной потерей четкости контуров – о хроническом.

Оценка состояния каждого органа производится исходя из его функционального назначения и анатомических особенностей. Так, при исследовании почек, анализируют не только их размер, расположение, внутреннюю структуру паренхимы, но и размер чашечно-лоханочной системы, а также наличие конкрементов в полости. При исследовании паренхиматозных органов, смотрят на однородность паренхимы и ее соответствие плотности здорового органа. Любые изменения эхо-сигнала, не соответствующие структуре, расцениваются как посторонние образования (кисты, новообразования, конкременты).

Кардиология

Широкое применение, УЗИ диагностика, нашла в области кардиологии. Исследование сердечно-сосудистой системы позволяет определить ряд параметров, характеризующих наличие или отсутствие аномалий:

• размер сердца;
• толщина стенок сердечных камер;
• размер полостей сердца;
• строение и движение сердечных клапанов;
• сократительная активность сердечной мышцы;
• интенсивность движения крови в сосудах;
• кровоснабжение миокарда.

Неврология

Исследование головного мозга взрослого человека, с помощью ультразвука достаточно затруднительно, вследствие физических свойств черепной коробки, имеющей многослойную структуру, разнообразной толщины. Однако, у новорожденных детей таких ограничений можно избежать, выполняя сканирование через незакрытый родничок. Благодаря отсутствию вредного воздействия и неинвазивности, УЗИ является методом выбора в детской пренатальной диагностике.

Исследование проводится как детям, так и взрослым

Подготовка

Ультразвуковое исследование (УЗИ), как правило, не требует длительной подготовки. Одним из требований при исследовании органов брюшной полости и малого таза, является максимальное снижение количества газов в кишечнике. Для этого, за сутки до процедуры, следует исключить из рациона продукты, вызывающие газообразование. При хроническом нарушении пищеварения, рекомендуется принять ферментативные препараты (Фестал, Мезим) или препараты, устраняющие вздутие живота (Эспумизан).

Исследование органов малого таза (матки, придатков, мочевого пузыря, предстательной железы) требуется максимальное наполнение мочевого пузыря, который, увеличиваясь не только отодвигает кишечник, но и служит своеобразным акустическим окном, позволяя четко визуализировать, расположенные позади него анатомические структуры. Органы пищеварения (печень, поджелудочную железу, желчный пузырь) исследуют на голодный желудок.

Отдельной подготовки требует трансректальное обследование предстательной железы у мужчин. Так как введение УЗ-датчика осуществляется через анус, непосредственно перед диагностикой, необходимо сделать очистительную клизму. Проведение трансвагинального обследования у женщин не требует наполнения мочевого пузыря.

Техника выполнения

Как делают УЗИ? Вопреки первому впечатлению, создающемуся у пациента, лежащего на кушетке, движения датчика по поверхности живота далеко не хаотичны. Все перемещения датчика направлены на получение изображения исследуемого органа в двух плоскостях (сагиттальной и аксиальной). Положение датчика в сагиттальной плоскости, позволяет получить продольное сечение, а в аксиальной – поперечное.

В зависимости от анатомической формы органа, его изображение на мониторе может существенно меняться. Так, форма матки при поперечном сечении имеет форму овала, а при продольном – грушевидную форму. Для обеспечения полного контакта датчика с поверхностью тела, на кожу периодически наносят гель.

Исследование органов брюшной полости и малого таза надо делать в положении лежа на спине. Исключением являются почки, которые исследуют сначала лежа, попросив пациента повернуться сначала на один бок, а затем на другой, после чего сканирование продолжают при вертикальном положении пациента. Таким образом, можно оценить их подвижность и степень смещения.

Трансректальное исследование простаты может проводиться в любых удобных для пациента и врача положениях (на спине или на боку)

Зачем делать УЗИ? Совокупность положительных сторон ультразвуковой диагностики, позволяет выполнять исследование не только при подозрении на наличие какого-либо патологического состояния, но и с целью осуществления планового профилактического обследования. Не вызовет затруднений и вопрос где сделать обследование, так как таким оборудованием сегодня располагает любая клиника. Однако, при выборе медицинского учреждения следует опираться в первую очередь не техническую оснащенность, а на наличие профессиональных врачей, так как качество результатов УЗИ в большей мере, нежели других диагностических методов, зависят от врачебного опыта.

Введение

Возрастающее значение визуализирующих диагностических методик в клинической практике следует объяснять сту­дентам-медикам уже на ранних этапах образования. Ши­рокое распространение и неинвазивный характер сонографии требуют уже сегодня знакомить завтрашних врачей с этой сравнительно безопасной методикой. Не секрет, что подавляющее число специалистов ультразву­ковой диагностики проходили и проходят первичную специа­лизацию на рабочем месте, т.е. за спиной врача, проводящего обычный прием больных. Если везет - удается увидеть дос­таточно широкий спектр патологии, нет — только наиболее распространенные заболевания. В результате подготовка врача, вер­нувшегося после такого обучения, страдает большими пробе­лами в специальном образовании. В практической работе пе­ред ним возникает огромное количество вопросов, которые тре­буют немедленного ответа.

В то же время следует подчеркнуть, что каждый сонографический диагноз хорош настолько, насколько хорош специ­алист по ультразвуковой диагностике. Неправильных диаг­нозов можно избежать за счет глубокого знания анатомии и ультразвуковой морфологии, неослабевающей скрупулез­ности и, когда это необходимо, сопоставления с результа­тами других визуализирующих исследований. Начальный успех («Я уже вижу все паренхиматозные органы») не дол­жен порождать самоуверенности во время обучения. Дей­ствительно глубокие знания могут быть получены только путем длительной самостоятельной работы в клинике, на­копления практического опыта, изучения анатомических особенностей нормы и патологии.

При этом, тщательно подготовленный дидактический ма­териал, отражающий многолетний клинический опыт будет, стимулировать и возмож­но даже вдохновит многих обучающихся.

Теоретические основы метода

Звук - это механическая продольная волна, в которой колебания частиц находится в той же плос­кости, что и направление распространения энер­гии. Волна переносит энергию, но не ма­терию. Верхняя граница слышимого звука - 20000 Гц. Звук с частотой, превышающей эту величину, называется ультразвуком. Частота - эго число полных колебаний (циклов) за период вре­мени в 1 секунду. Единицами измерения частоты являются герц (Гц) и мегагерц (МГц). Один герц - это одно колебание в секунду. Один мега­герц = 1000000 герц. В современных ультразвуковых при­борах для получения изображения используется ультразвук частотой от 2 МГц и выше.

Для получения ультразвука используются специ­альные преобразователи или трансдьюсеры, кото­рые превращают электрическую энергию в энергию ультразвука. Получение ультразвука базируется на обратном пьезоэлектрическом эффекте, упражнения . Суть эф­фекта состоит в том, что если к определенным ма­териалам (пьезоэлектрикам) приложить электриче­ское напряжение, то произойдет изменение их формы. С этой целью в ультразвуковых приборах чаще всего применяются искусственные пьезоэлектрики, такие, как цирконат или титанат свинца. При отсутствии электрического тока пье­зоэлемент возвращается к исходной форме, а при изменении полярности вновь произойдет измене­ние формы, но уже в обратном направлении. Если к пьезоэлементу приложить быстропеременный ток, то элемент начнет с высокой частотой сжимать­ся и расширяться (т.е. колебаться), генерируя ульт­развуковое поле. Рабочая частота трансдьюсера (резонансная частота) определяется отношением скорости распространения ультразвука в пьезоэлементе к удвоенной толщине этого пьезоэлемента. Детектирование отраженных сигналов базируется на прямом пьезоэлектрическом эффекте. Возвращающиеся сигналы вызывают коле­бания пьезоэлемента и появление на его гранях переменного электрического тока. В этом случае пьезоэлемент функционирует как ультразвуковой датчик. Обычно в ультразвуковых приборах для из­лучения и приема ультразвука используются одни и те же элементы. Поэтому термины "преобразо­ватель", "трансдьюсер", "датчик" являются синони­мами.

В отличие от электромагнитных волн (свет, радиоволны и т.д.) для распространения звука не­обходима среда - он не может распространяться в вакууме. Как и все волны, звук можно описать ря­дом параметров. Кроме частоты это, длина волны, скорость распространения в среде, период, амплиту­да и интенсивность. Частота, период, амплитуда и интенсивность определяются источником звука, скорость распространения - средой, а длина вол­ны - и источником звука, и средой.

Период - это время, необходимое для получения одного полно­го цикла колебаний. Единицами измере­ния периода являются секунда (с) и микросекунда (мкс). Одна микросекунда является одной милли­онной долей секунды. Период (мкс) = 1/частота (МГц).

Длина волны - это длина, которую занима­ет в пространстве одно колебание. Еди­ницы измерения - метр (м) и миллиметр (мм). Ско­рость распространения ультразвука - это ско­рость, с которой волна перемещается в среде. Еди­ницами скорости распространения ультразвука яв­ляются метр в секунду (м/с) и миллиметр в микро­секунду (мм/мкс). Скорость распространения ульт­развука определяется плотностью и упругостью среды. Скорость распространения ультразвука уве­личивается при увеличении упругости и уменьшении плотности среды.

Усредненная скорость распространения ультразвука в тканях тела чело­века составляет 1540 м/с - на эту скорость запро­граммировано большинство ультразвуковых диаг­ностических приборов.

Эта величина, введенная в программу компьютера, основана на допущении, что скорость рас­пространения звука в тканях постоянна. Однако звук проходит через печень со скоростью около 1570 м/с, в то время как через жировую ткань идет с меньшей скорос­тью - около 1476 м/с. Предполагаемое среднее значение скорости, которое хранится в компьютере, приводит к некоторым отклонениям, но не вызывает больших иска­жений.

Скорость распространения ультразвука (С), частота (f) и длина волны () свя­заны между собой следующим уравнением: С= f х .

Так как в нашем случае скорость считается по­стоянной (1540 м/с), то оставшиеся две перемен­ные f и связаны между собой обратно пропор­циональной зависимостью. Чем выше частота, тем меньше длина волны и тем меньше размеры объ­ектов, которые мы можем увидеть.

Для получения изображения в ультразвуковой диагностике используется не ультразвук, который излучается трансдьюсером непрерывно (посто­янной волной), а ультразвук, излучаемый в виде коротких импульсов (импульсный).

Эти колебания испускаются кристаллом (пьезоэлектрический эф­фект) как звуковая волна точно так же, как звуковые волны испускаются мембраной громкоговорителя, хотя частоты, используемые в сонографии, не слышны челове­ческим ухом.

В зависимости от цели применения, монографическая частота может быть от 2.0 до 15.0 МГц.

Для характеристики импульсного ультразвука используются дополни­тельные параметры. Частота повторения импуль­сов - это число импульсов, излучаемых в едини­цу времени (секунду). Частота повторения им­пульсов измеряется в герцах (Гц) и килогерцах (кГц).

Продолжительность импульса - это вре­менная протяженность одного импульса.

Измеряется в секундах (с) и микросекундах (мкс).

Фактор занятости - это часть времени, в которое происходит излучение (в форме импуль­сов) ультразвука.

Пространственная протяжен­ность импульса (ППИ) - это длина пространст­ва, в котором размещается один ультразвуковой импульс.

Для мягких тканей простран­ственная протяженность импульса (мм) равна произведению 1.54 (скорость распространения ультразвука в мм/мкс) и числа колебаний (циклов) в импульсе (n), отнесенному к частоте в МГц. Или, ППИ = 1,54хn/f.

Уменьшения пространственной протяженности импульса можно достичь (а это очень важно для улучшения осевой разрешающей способности) за счет уменьшения числа колеба­ний в импульсе или увеличения частоты.

Ампли­туда ультразвуковой волны - это максимальное отклонение наблюдаемой физической перемен­ной от среднего значения

Интенсив­ность ультразвука - эго отношение мощности волны к площади, по которой распределяется ультразвуковой поток. Измеряется в ваттах на квадратный сантиметр (Вт/кв.см).

При равной мощности излучения, чем меньше площадь пото­ка, тем выше интенсивность. Интенсивность так­же пропорциональна квадрату амплитуды. Так, если амплитуда удваивается, то интенсивность учетверяется. Интенсивность неоднородна как по площади потока, так и, в случае импульсного ульт­развука, во времени.

При прохождении через любую среду будет на­блюдаться уменьшение амплитуды и интенсивно­сти ультразвукового сигнала, которое называется затуханием. Затухание ультразвукового сигнала вы­зывается поглощением, отражением и рассеивани­ем. Единицей затухания является децибел (дБ). Ко­эффициент затухания - это ослабление ультразву­кового сигнала на единицу длины пути этого сиг­нала (дБ/см). Коэффициент затухания возрастает с увеличением частоты.

Звуковые волны от датчика, состоящего из множества кристаллов, проникают через ткани, отражаются и возвращаются как эхо к датчику. Вернувшиеся эхосигналы в обратном порядке преобразуются кристаллами в электрические импульсы и используются затем компьюте­ром для построения сонографического изображения.

Преломление - это изменение направления распространения ультразвукового луча при пересечении им грани­цы сред с различными скоростями приведения ультразвука. Синус угла преломления равен про­изведению синуса угла падения на величину, по­лученную от деления скорости распространения ультразвука во второй среде на скорость в первой. Синус угла преломления, а, следовательно, и сам угол преломления тем больше, чем больше раз­ность скоростей распространения ультразвука в двух средах. Преломление не наблюдается, если скорости распространения ультразвука в двух сре­дах равны или угол падения равен 0. Говоря об от­ражении, следует иметь в виду, что в том случае, когда длина волны много больше размеров неров­ностей отражающей поверхности, имеет место зер­кальное отражение.

Еще одним важ­ным параметром среды является акустическое со­противление.

Акустическое сопротивление - это произведение значения плотности среды и ско­рости распространения ультразвука. Сопротивле­ние (Z) = плотность () х скорость распростране­ния (С).

При прохождении ультразвука через ткани на границе сред с различным акустическим сопро­тивлением и скоростью проведения ультразву­ка возникают явления отражения, преломления, рассеивания и поглощения. В зависимости от угла говорят о перпендикулярном и наклонном (под уг­лом) падения ультразвукового луча. При наклонном паде­нии ультразвукового луча определяют угол паде­ния, угол отражения и угол преломления. Угол падения равен углу отражения. При перпенди­кулярном падении ультразвукового луча он может быть полностью отражен или частично отражен, частично проведен через границу двух сред; при этом направление ультразвука, перешедшего из одной среды в другую среду, не изменяется. Интенсивность отраженного ультразвука и ультразвука, прошедшего границу сред, зави­сит от исходной интенсивности и разности аку­стических сопротивлений сред. Отношение ин­тенсивности отраженной волны к интенсивности падающей волны называется коэффициентом от­ражения. Отношение интенсивности ультразвуко­вой волны, прошедшей через границу сред, к ин­тенсивности падающей волны называется коэффи­циентом проведения ультразвука. Таким образом, если ткани имеют различные плотности, но одина­ковое акустическое сопротивление - отражения ультразвука не будет. С другой стороны, при боль­шой разнице акустических сопротивлении интен­сивность отражения стремится к 100%. Примером этого служит страница воздух/мягкие ткани. На гра­нице этих сред происходит практически полное от­ражение ультразвука. Чтобы улучшить проведение ультразвука в ткани тела человека, используют соединительные среды (гель). Звуковые волны отражаются от границы раздела между средами с различной акустической плотностью (т.е. различным распространением звука). Отражение зву­ковых волн пропорционально разнице акустической плот­ности: умеренная разница будет отражать, и возвращать часть звукового луча к датчику, ос­тавшиеся звуковые волны будут передаваться и проникать дальше в слои тканей, лежащие глубже. Если разница в акустической плотности больше, интенсивность отраженного звука также увеличивается, а интенсивность проникающего дальше зву­ка пропорционально уменьшается. Если акустическая плот­ность существенно различается, зву­ковой луч полностью отражается, и в результате образуется тотальная акустическая тень (полное отражение). Аку­стическая тень наблюдается позади костей (ребра), камней (в почках или желчном пузыре) и газа (газ в кишечнике).

Эхосигналы не появляются, если нет различий в акустической плотности граничащих сред: гомогенные жидкости (кровь, желчь, моча и содержимое кист, а также асцитическая жидкость и плев­ральный выпот) выглядят как эхонегативные (черные) структуры, например, желчный пузырь и печеночные сосуды.

Процессор УЗ аппарата рассчитывает глубину, на которой возникло эхо, путем регистрации разницы времени между момента­ми излучения акустической волны и получения эхосигнала. Эхосигналы от тканей, лежащих рядом с датчиком, возвращаются раньше, чем от тканей, лежащих на глу­бине.

В случае если длина волны сопоставима с неровностями от­ражающей поверхности или имеется неоднород­ность самой среды, происходит рассеивание ульт­развука. При обратном рассеивании ультразвук отражается в том направлении, откуда пришел исходный луч. Интенсивность рассеянных сигналов увеличивается с увеличением неоднород­ности среды и увеличением частоты (т.е. уменьше­нием длины волны) ультразвука. Рассеивание от­носительно мало зависит от направления падающе­го луча и, следовательно, позволяет лучше визуа­лизировать отражающие поверхности, не говоря уже о паренхиме органов. Для того, чтобы отражен­ный сигнал был правильно расположен на экране, необходимо знать не только направление излучен­ного сигнала, но и расстояние до отражателя. Это расстояние равно 1/2 произведения скорость и ультразвука в среде на время между излучением и прие­мом отраженного сигнала. Произведе­ние скорости на время делится пополам, так как ультразвук проходит двойной путь (от излучателя до отражателя и назад), а нас интересует только расстояние от излучателя до отражателя.

В то же время, перед тем как вернуться к датчику, эхо может отражаться не­сколько раз назад и вперед, что занимает время движения, не соответствующее расстоянию до места его возникновения. Процессор УЗ аппарата ошибочно располагает эти реверберационные сигналы в более глубоком слое.

Применение в общемедицинской практике

Известно, что прохождение ультразвука через биологические объекты вызывает два вида эффектов: механические и тепловые. Поглощение энергии звуковой волны приводит к её затуханию, а высвободившаяся энергия трансформируется в тепловую. Причём выраженность разогрева взаимосвязана с интенсивностью УЗ - излучения. Частным случаем биологических эффектов ультразвука является кавитация. При этом в озвученной жидкости формируется множество пульсирующих пузырьков, заполненных газом, паром или их смесью.

Рис. 1. Тест-объект Американского института ультразвука в медицине

Американ­ский институт ультразвука в медицине на основании анализа результатов исследований воздействия ультразвука, на клетки растений и животных в 1993 году сделал следую­щее заявления: “Никогда не сообщалось о подтвержденных био­логических эффектах у пациентов или лиц, рабо­тающих на приборе, вызванных облучением (ульт­развуком), интенсивность которого типична для со­временных ультразвуковых диагностических уста­новок. Хотя существует возможность, что такие биологические эффекты могут быть выявлены в будущем, современные данные указывают, что польза для больного при благоразумном использо­вании диагностического ультразвука перевешива­ет потенциальный риск, если таковой вообще су­ществует"’.

Происходит постоянное совершенствование ультра­звуковых диагностических приборов и бурное развитие ультразвуковой ди­агностики,.

Представляется перспективным дальнейшее совершенствование доп­плеровских методик, особенно таких, как энерге­тический допплер, допплеровская цветовая визуа­лизация тканей.

Вариант цветового допплеровского картирования получил название "энергетического допплера" (Power Doppler). При энергетическом допплере определяется не значение допплеровско­го сдвига в отраженном сигнале, а его энергия. Та­кой подход позволяет повысить чувствительность ме­тода к низким скоростям, сделать её почти угол независимой, правда, ценой потери возможности оп­ределения абсолютного значения скорости, и направ­ления потока.

В будущем может стать весьма важным направлением ультразвуковой ди­агностики трехмерная эхография. На сегодняшний день существуют не­сколько коммерчески доступных ультразвуковых диагностических установок, позволяющих прово­дить трехмерную реконструкцию изображений, од­нако, вопрос о клиническом значении этого направле­ние остается открытым.

В конце шестидесятых годов прошлого тысячелетия были впервые применены ультразвуковые контра­сты. Для визуализации правых отделов сердца в настоящее время существует ком­мерчески доступный контраст “Эховист" (Шеринг). Препарат следующего поколения, полученный путём умень­шения размеров частиц контраста, может рецир­кулировать в кровеносной системе человека (“Левовист”, Шеринг). Этот контраст существенно улуч­шает допплеровский сигнал, как спектральный, так и цветовой, что может оказаться существенным для оценки опухолевого кровотока.

Использование ультратонких датчиков при внутриполостной эхографии открывает новые возможно­сти для исследования полых органов и структур. В то же время, широкое применение этой методики ограничивается высокой стоимо­стью специализированных датчиков, которые к тому же могут применяться для исследования ог­раниченное число раз.

Весьма перспективным направлением объективизации получаемой информации при УЗИ является компьютерная обработка изображений. В этом случае появляется возможность улучшить точность диагностики незначи­тельных структурных изменений в паренхиматоз­ных органах. Однако, полученные к настояще­му времени результаты существенного клиническо­го значения не имеют.

Основные сведения об используемом оборудовании

В качестве типичного примера сонографического оборудования рассмотрим устройство аппарата среднего класса (рис. 2).

Рис. 2. Панель управления УЗ аппарата (Toshiba)

Прежде всего, необходимо правильно ввести имя пациента (А, В), чтобы в дальнейшем правильно идентифицировать изображение. Клавиши для изменения программы обработки изображе­ния (С) или Lsugopa датчика (D) находятся в верхней поло­вине панели управления. На большинстве панелей клавиша остановки изображе­ния (FREEZE) (Е) находится в правом нижнем углу. После ее нажатия ультразвуковое изображение в реальном масшта­бе времени застывает. Мы рекомендуем всегда держать палец левой руки наготове. Это сокращает какую-либо задержку при остановке желаемого изображения с целью измерения, изу­чения или вывода на принтер. Для общего усиления получа­емых эхосигналов используется регулятор GAIN (F). Для избирательно­го управления эхосигналами на разной глубине усиление можно выборочно изменять с помощью ползунковых ре­гуляторов (G), компенсируя потери сигнала, связанные с глубиной. С помощью «колобка» (I) изображение можно смещать вверх или вниз, увеличивать или уменьшать раз­мер поля зрения, а также размещать метки или маркеры для измерения в любом месте экрана. Режим работы «ко­лобка» (измерение или ввод комментариев) устанавлива­ется соответствующими клавишами. Чтобы облегчить пос­ледующее изучение сонограммы, рекомендуется до выведения изображения на принтер (М) выбрать соответ­ствующий маркер тела (L) и с помощью «колобка» (I) от­метить позицию датчика. Остальные функции не столь важ­ны и могут быть изучены позже в процессе работы с аппаратом.

Сердцем современных сонографических комплексов являет­ся главный генератор импульсов (в современных аппаратах - мощный процессор), который управ­ляет всеми системами ультразвукового прибора. Генератор импульсов посылает электри­ческие импульсы на трансдьюсер, который генери­рует ультразвуковой импульс и направляет его в ткани, принимает отраженные сигналы, преобразо­вывая их в электрические колебания. Эти электри­ческие колебания далее направляются на радио­частотный усилитель, к которому обычно подклю­чается временно-амплитудный peгулятop усиления (ВАРУ, регулятор компенсации тканевого поглоще­ния по глубине) Ввиду того, что затухание ультразвукового сигнала в тканях происходит по экспо­ненциальному закону, яркость объектов на экране с увеличением глубины прогрессивно падает. Использование линейного усилителя, т.е. усилителя, пропорционально усиливающего все сигналы, привело бы к переусилению сигналов в непосредственной близости от датчика при попытке улучшения визуализации глубоко расположенных объектов. Использование логарифмических усили­телей позволяет решить эту проблему. Ультразву­ковой сигнал усиливается пропорционально време­ни задержки его возвращения - чем позже вернул­ся, тем сильнее усиление. Таким образом, приме­нение ВАРУ позволяет получить на экране изобра­жение одинаковой яркости по глубине. Усиленный таким образом радиочастотный электрический сиг­нал подается затем на демодулятор, где он выпрям­ляется и фильтруется и еще раз усиленный на видеоусилителе подается на экран монитора.

Для сохранения изображения на экране мони­тора необходима видеопамять. Она может быть разделена на аналоговую и цифровую. Первые мо­ниторы позволяли представлять информацию в аналоговой бистабильной форме. Устройство, на­зываемое дискриминатором, позволяло изменять порог дискриминации - сигналы, интенсивность которых была ниже порога дискриминации, не про­ходили через него и соответствующие участки эк­рана оставались темными. Сигналы, интенсивность которых превышала порог дискриминации, пред­ставлялись на экране в виде белых точек. При этом яркость точек не зависела от абсолютного значе­ния интенсивности отраженного сигнала - все бе­лые точки имели одинаковую яркость. При таком способе представления изображения - он получил название "бистабильный" хорошо были видны границы органов и структуры с высокой отражаю­щей способностью (например, почечный синус), однако, оценить структуру паренхиматозных орга­нов не представлялось возможным. Появление в 70-х годах приборов, которые позволяли переда­вать на экране монитора оттенки серого цвета, зна­меновало начало эры серошкальных приборов. Эти приборы давали возможность получать информа­цию, которая была недостижима при использова­нии приборов с бистабильным изображением. Раз­витие компьютерной техники и микроэлектроники позволило вскоре перейти от аналоговых изобра­жений к цифровым. Цифровые изображения в ульт­развуковых установках формируются на больших матрицах (обычно 512x512 пикселей) с числом гра­даций серого 16-32-64-128-256 (4-5-6-7-8 бит). При визуализации на глубину 20 см на матрице 512x512 пикселей один пиксель будет соответствовать линейным размерам в 0.4 мм. На современ­ных приборах имеется тенденция к увеличению раз­меров дисплеев без потери качества изображения и на приборах среднего класса (12 дюймовый <30 см по диагонали) экран становится обычным явле­нием.

Электронно-лучевая трубка ультразвукового при­бора (дисплей, монитор) использует остро сфоку­сированный пучок электронов для получения ярко­го пятна на экране, покрытом специальным фосфо­ром. С помощью отклоняющих пластин это пятно можно перемещать по экрану. При А-типе разверт­ки (А - вместо английского слова “амплитуда” (Аmplitude)) по одной оси откладывается расстояние от датчика, по другой - интенсивность отраженного сигнала. В современных приборах А-тип развертки практически не используется. В-тип раз­вертки (В - вместо английского слова “яркость" (Brightness)) позволяет вдоль линии сканирования получить информацию об интенсивности отражен­ных сигналов в виде различия яркости отдельных точек, составляющих эту линию. М-тип (иногда ТМ) развертки (М - вместо английского слова ‘"движе­ние" (Motion)) позволяет регистрировать движение (перемещение) отражающих структур во времени. При этом по вертикали регистрируются перемеще­ния отражающих структур в виде точек различной яркости, а по горизонтали - смещение положения этих точек во времени. Для получения двумерного томографического изображения необ­ходимо тем или иным образом произвести переме­щение линии сканирования вдоль плоскости скани­рования. В приборах медленного сканирования это достигалось перемещением датчика вдоль поверх­ности тела пациента вручную.

Используемые в настоящее время сонографические аппа­раты могут работать с различными типами датчиков, что позволяет их использовать как в кабинете ультразвуковой диагностики, так и в отделениях интенсивной терапии и неотложной помощи. Датчики обычно хранятся на удерживающей стойке с правой стороны аппарата.

Ультразвуковые датчики представляют собой сложные устройства и, в зависимости от способа развертки изображения, делятся на датчики для приборов медленного сканирования (одноэлемент­ные) и быстрого сканирования (сканирования в ре­альном времени) - механические и электронные. Механические датчики могут быть одно- и много­элементными (анулярные). Развертка ультразвуково­го луча может достигаться за счет качания элемента, вращения элемента или качания акустического зеркала. Изображение на экране в этом случае имеет форму сектора (секторные датчики) или окружности (круговые датчики). Электронные датчики являются многоэлементными и в зависи­мости от формы получаемого изображения могут быть секторными, линейными, конвексными (вы­пуклыми). Развертка изображения в сек­торном датчике достигается за счет качания ульт­развукового луча с его одновременной фокусировкой. Секторальные датчики дают веерообразное изображе­ние, узкое вблизи датчика и расширяющееся по мере уве­личения глубины. Такое расходящееся распространение звука может быть получено за счет механического движения пьезоэлементов. Датчики, исполь­зующие такой принцип, дешевле, но имеют слабую изно­состойкость. Электронный вариант (фазовое управление) более дорогой и используются преимущественно в кар­диологии. Их рабочая частота 2.5-3.0 МГц. Помех, связан­ных с отражением звука ребрами, можно избежать, при­кладывая датчик в межреберные промежутки и выбирая оптимальное расхождение луча в диапазоне 60-90° для уве­личения глубины проникновения. Недостатками этих типов датчиков являются низкая разрешающая спо­собность в ближнем поле, уменьшение количества линий сканирования с увеличением глубины (пространственная разрешающая способность), сложность обращения.

В линейных и конвексных датчиках развертка изображения достигается путем возбуждения группы элементов с пошаговым их переме­щением вдоль антенной решетки с одновременной фокусировкой.

Одноэлементный трансдьюсер в форме диска в режиме непрерывного излучения образует ультра­звуковое поле, форма которого меняется в зави­симости от расстояния. В ряде случаев могут на­блюдаться дополнительные ультразвуковые "пото­ки", получившие названия боковых лепестков. Рас­стояние от диска на длину протяженности ближне­го поля (зоны) называется ближней зоной. Зона за границей ближней называется дальней. Прожженность ближней зоны равна отношению квадрата диаметра трансдьюсера к 4 длинам волны. В даль­ней зоне диаметр ультразвукового поля увеличи­вается. Место наибольшего сужения ультразвуко­вого луча называется зоной фокуса, а расстояние между трансдьюсером и зоной фокуса - фокусным расстоянием. Существуют различные способы фокусировки ультразвукового луча. Наиболее про­стым способом фокусировки является акустиче­ская линза. С ее помощью можно сфо­кусировать ультразвуковой луч на определенной глубине, которая зависит от кривизны линзы. Дан­ный способ фокусировки не позволяет оперативно изменять фокусные расстояние, что неудобно в практической работе.

Другим способом фокусировки является использование акустического зер­кала. В этом случае, изменяя расстоя­ние между зеркалом и трансдьюсером, мы будем менять фокусное расстояние. В современных при­борах с многоэлементными электронными датчи­ками основой фокусировки является электронная фокусировка. Имея систему электрон­ной фокусировки, мы можем с панели прибора изменять фокусное расстояние, однако, для каждого изображения мы будем иметь только одну зону фо­куса.

Так как для получения изображения исполь­зуются очень короткие ультразвуковые импульсы, излучаемые 1000 раз в секунду (частота повторе­ния импульсов 1 кГц), то 99,9% времени прибор работает как приемник отраженных сигналов. Имея такой запас времени, возможно, запрограммировать прибор таким образом, чтобы при первом по­лучении изображения была выбрана ближняя зона фокуса и информация, полученная с этой зоны, была сохранена. Далее - выбор следующей зоны фокуса, получение информации, сохранение. И так далее. В результате получается комбиниро­ванное изображение, сфокусированное по всей глубине. Следует, правда, отметить, что такой спо­соб фокусировки требует значительных временных затрат на получение одного изображения (кадра), что вызывает уменьшение частоты кадров и мер­цание изображения. Почему же столько усилий при­кладывается для фокусировки ультразвукового луча? Дело в том, что чем уже луч, тем лучше боко­вая (латеральная) разрешающая способность. Боковая разрешающая способность - это минимальное расстояние между двумя объек­тами, расположенными перпендикулярно направ­лению распространения энергии, которые пред­ставляются на экране монитора в виде раздельных структур. Боковая разрешающая спо­собность равна диаметру ультразвукового луча. Осевая разрешающая способность - это мини­мальное расстояние между двумя объектами, рас­положенными вдоль направления распространения энергии, которые представляются на экране мони­тора в виде раздельных структур. Осе­вая разрешающая способность зависит от пространственной протяженности ультразвукового им­пульса - чем короче импульс, тем лучше разреше­ние. Для укорочения импульса используется как ме­ханическое, так и электронное гашение ультразву­ковых колебаний. Как правило, осевая разрешаю­щая способность лучше боковой.

В настоящее время приборы медленного (руч­ного, сложного) сканирования представляют лишь исторический интерес. Морально они умерли с по­явлением приборов быстрого сканирования (при­боров, работающих в реальном времени). Однако их основные компоненты сохраняются и в совре­менных приборах (естественно, с использованием современной элементной базы).

Приборы быстрого сканирования, или как их чаще называют, приборы, работающие в реальном времени, в настоящее время полностью заменили приборы медленного, или ручного, сканирования. Это связано с целым рядом преимуществ, которы­ми обладают эти приборы: возможность оценивать движение органов и структур в реальном времени (т.е. практически в тот же момент времени); резкое уменьшение затрат времени на исследование; воз­можность проводить исследования через неболь­шие акустические окна. Если приборы медленного сканирования можно сравнить с фотоаппаратом (получение неподвижных изображений), то прибо­ры, работающие в реальном времени, с кино, где неподвижные изображения (кадры) с большой частотой сменяют друг друга, создавая впечатление движения. В приборах быстрого сканирования ис­пользуются, как уже говорилось выше, механиче­ские и электронные секторные датчики, электрон­ные линейные датчики, электронные конвексные (выпуклые) датчики, механические радиальные датчики. Некоторое время назад на ряде приборов появились трапециевидные датчики, поле зрения которых имело трапециевидную форму, однако, они не показали преимуществ относительно конвексных датчиков, но сами имели целый ряд недостат­ков.

В настоящее время наилучшим датчиком для исследования органов брюшной полости, забрюшинного пространства и малого таза является конвексный. Он обладает относительно небольшой контактной поверхностью и очень большим полем зрения в средней и дальней зонах, что упрощает и ускоряет проведение исследования.

Рабочие частоты таких датчиков от 2.5 МГц (у пациентов с ожирением) до 5 МГц (у худощавых пациентов), в среднем - 3.5-3.75 МГц. Такую конструкцию можно рассматривать как компромисс между линейными и секторальными датчиками. Конвексный датчик дает широкую ближнюю и дальнюю зоны изоб­ражения и легче в обращении, чем секторальный датчик. Однако плотность линий сканирования с увеличением рас­стояния от датчика уменьшается. При сканировании органов верхней части живота необходимо аккуратно управлять датчиком, чтобы избежать появления акустической тени от нижних ребер.

При сканировании ультразвуковым лучом ре­зультат каждого полного прохода луча называется кадром. Кадр формируется из большого количест­ва вертикальных линий. Каждая пиния - это как минимум один ультразвуковой импульс.

Частота повторения импульсов для получения се­рошкального изображения в современных прибо­рах составляет 1 кГц (1000 импульсов в секунду). Существует взаимосвязь между частотой повторе­ния импульсов (ЧПИ), числом линий, формирующих кадр, и количеством кадров в единицу времени: ЧПИ = число линий х частота кадров. На экране мо­нитора качество получаемого изображения будет определяться, в частности, плотностью линий. Для линейного датчика плотность линий (линий/см) яв­ляется отношением числа линий, формирующих кадр, к ширине части монитора, на котором фор­мируется изображение. Линейные датчики испускают звуковые волны парал­лельно друг другу и создают прямоугольное изображение. Ширина изображения и количество линий сканирования постоянны по всей глубине. Достоинством линейных датчиков является хорошая разрешающая спо­собность в ближнем поле. Эти датчики используются преимущественно с высокой частотой (5.0-7.5 МГц и выше) для исследования мягких тканей и щитовидной железы. Недостатком их является большая площадь рабочей по­верхности, что ведет к появлению артефактов при прикла­дывании к искривленной поверхности тела из-за попадаю­щих между датчиком и кожей пузырьков газа. Кроме того, акустическая тень, которая образуется от ребер, мо­жет портить изображение. Как правило, линей­ные датчики не годятся для визуализации органов грудной клетки или верхней части живота. Для датчика секторного типа плотность линий (линий/градус) - отношение числа линий, формирующих кадр, к углу сектора. Чем выше частота кадров, установленная в прибо­ре, тем (при заданной частоте повторения импуль­сов) меньше число линий, формирующих кадр, тем меньше плотность линий на экране монитора, тем ниже качество получаемою изображения. Правда, при высокой частоте кадров мы имеем хорошее временное разрешение, что очень важно при эхокардиографических исследованиях.

Ультразвуковой метод исследования позволяет получать не только информацию о структурном со­стоянии органов и тканей, но и характеризовать потоки в сосудах. В основе этой способности ле­жит эффект Допплера - изменение частоты при­нимаемого звука при движении относительно сре­ды источника или приемника звука или тела, рас­сеивающего звук. Он наблюдается из-за того, что скорость распространения ультразвука в любой однородной среде является постоянной. Следова­тельно, если источник звука движется с постоян­ной скоростью, звуковые волны, излучаемые, в на­правлении движения как бы сжимаются, увеличи­вая частоту звука Волны, излучаемые в обратном направлении, как бы растягиваются, вызывая сни­жение частоты звука. Путем сопостав­ления исходной частоты ультразвука с измененной возможно определить допплеровский сдвиги рас­считать скорость. Не имеет значения, излучается ли звук движущимся объектом или этот объект отражает звуковые волны. Во втором случае источ­ник ультразвука может быть неподвижным (ультра­звуковой датчик), а в качестве отражателя ультра­звуковых волн могут выступать движущиеся эрит­роциты. Допплеровский сдвиг может быть как по­ложительным (если отражатель движется к источ­нику звука), так и отрицательным (если отражатель движется от источника звука) в том случае, если направление падения ультразвукового луча не па­раллельно направлению движения отражателя, необходимо скорректировать допплеровский сдвиг на косинус угла и между падающим лучом и направлением движения отражателя. Для получения допплеровской информации применяются два типа устройств - постоянноволновые и импульсные. В постоянноволновом доп­плеровском приборе датчик состоит из двух трансдьюсеров: один из них постоянно излучает ультразвук, другой постоянно принимает отражен­ные сигналы. Приемник определяет допплеров­ский сдвиг, который обычно составляет -1/1000 частоты источника ультразвука (слышимый диапа­зон) и передает сигнал на громкоговорители и. параллельно на монитор для качественной и количественной оценки кривой. Постоянноволновые приборы детектируют кровоток почти по всему ходу ультразвукового луча или. другими словами, имеют большой контрольный объем. Это может вызвать получение неадекватной информации при попадании в контрольный объем нескольких сосудов. Однако большой контрольный объем бывает, полезен при расчете падения давления при cтeнозе клапанов сердца. Для того чтобы оценить кровоток в какой-либо конкретной области, необходимо разместить кон­трольный объем в исследуемой области (например, внутри определенного сосуда) под визуальным кон­тролем на экране монитора. Это может быть дос­тигнуто при использовании импульсного прибора. Существует верхний предел допплеровского сдви­га, который может быть детектирован импульсны­ми приборами (иногда его называют пределом Найквиста). Он составляет примерно 1/2 частоты повто­рения импульсов. При его превышении происходит искажение допплеровского спектра (aliasing) Чем выше частота повторения импульсов, тем больший допплеровский сдвиг может быть определен без искажений, однако, тем ниже чувствительность прибора к низкоскоростным потокам.

Ввиду того, что ультразвуковые импульсы, на­правляемые в ткани, содержат большое количест­во частот помимо основной, а также из-за того, что скорости отдельных участков потока неодинаковы, отраженный импульс состоит из большого количе­ства различных частот. С помощью бы­строго преобразования Фурье частотный состав импульса может быть представлен в виде спектра, который может быть изображен на экране монито­ра в виде кривой, где по горизонтали откладыва­ются частоты допплеровскою сдвига, а по вертикали - амплитуда каждой составляющей. По доп­плеровскому спектру, возможно, определять боль­шое количество скоростных параметров кровото­ка (максимальная скорость, скорость в конце диа­столы, средняя скорость и т.д.), однако, эти показатели являются углозависимыми и их точность крайне зависит от точности коррекции угла. И если в крупных неизвитых сосудах коррекция угла не вы­зывает проблем, то в мелких извитых сосудах (со­суды опухоли) определить направление потока дос­таточно сложно. Для решения этой проблемы был предложен ряд почти уголнезависимым индексом наиболее распространенными из которых являют­ся индекс резистентности и пульсаторный индекс. Индекс резистентности является отношением раз­ности максимальной и минимальной скоростей к максимальной скорости потока. Пульсаторный индекс является отношением разности максимальной и минимальной скоростей к средней скорости потока.

Получение допплеровского спектра с одною кон­трольного объема позволяет оценивать кровоток в очень небольшом участке. Цветовая визуализация потоков (цветовое допплеровское картирование) по­зволяет получать двумерную информацию о крово­токах в реальном времени в дополнение к обычной серошкальной двумерной визуализации. Цветовая допплеровская визуализация расширяет возможно­сти импульсного принципа получения изображения Сигналы, отраженные от неподвижных структур, рас­познаются и представляются е серошкальном виде. Если отраженный сигнал имеет частоту, отличную от излученного, то это означает, что он отразился от дви­жущегося объекта. В этом случае производится оп­ределение допплеровского сдвига, его знак и вели­чина средней скорости. Эти параметры используют­ся для определения цвета, его насыщенности и яр­кости. Обычно направление потока к датчику кодиру­ется красным, а отдатчика - синим цветом. Яркость цвета определяется скоростью потока.

Для правильной интерпретации ультразвукового изображе­ния обязательно знание физических свойств звука, лежа­щих в основе образования артефактов.

Артефакт в ультразвуковой диагностике - это появ­ление на изображении несуществующих структур, отсут­ствие существующих структур, неправильное располо­жение структур неправильная яркость структур, непра­вильные очертания структур, неправильные размеры структур.

Реверберацию, один из наиболее часто встре­чающихся артефактов, наблюдается в том случае, если ультразвуковой импульс попадает между двумя или бо­лее отражающими поверхностями. При этом часть энергии ультразвукового импульса многократно отражается от этих поверхностей, каждый раз, частично возвраща­ясь к датчику через равные промежутки времени. Результатом этого будет появление на экране мо­нитора несуществующих отражающих поверхностей, ко­торые будут располагаться за вторым отражателем на расстоянии равном расстоянию между первым и вторым отражателями. Уменьшить реверберации иногда удает­ся изменением положения датчика.

Не менее важный артефакт - это так называемая дистальная акустическая тень. Артефакт акустической тени возникает за сильно отражающими или сильно поглощающими ультразвук структурами. Меха­низм образования акустической тени аналогичен фор­мированию оптической.

Акустическая тень проявляется как зона сниже­ния эхогенности (гипоэхогенная или анэхогеная = черная) и обнаруживается позади сильно отражающих структур, таких как содержащая кальций кость. Так, исследованию органов верхней части живота препятствуют нижние реб­ра, а нижней части таза - лонное сочленение. Этот эф­фект, однако, может быть использован для выявления кальцифицированных камней желчного пузыря, камней почек и атеросклеротических бляшек. Похожая тень может вызываться газом в легких или в кишечнике.

Артефакт эхогенного «хвоста кометы», ряд авторов рассматривают как проявление акустической тени. В свою очередь другие источники указывают, что данный артефакт наблюдается в том случае, когда ультразвук вызывает собственные колебания объекта и является вариантом реверберации. Он часто наблюдается позади мелких пузырьков газа или мелких металлических предметов. Артефакт эхогенного «хвоста кометы» может препят­ствовать выявлению структур, расположенных позади пе­тель кишечника, содержащих газ. Воздушный артефакт служит препятствием преимуще­ственно при выявлении органов, расположенных ретроперитонеально (поджелудочная железа, почки, лимфатичес­кие узлы), позади желудка или петель кишечника, содержащих газ.

Ввиду того, что далеко не всегда весь отраженный сигнал возвращает­ся к датчику, возникает артефакт эффектив­ной отражательной поверхности, которая меньше реаль­ной отражательной поверхности. Из-за этого артефакта определяемые с помощью ультразвука размеры конкрементов обычно немного меньше, чем истинные. Прелом­ление может вызывать неправильное положение объек­та на полученном изображении. В том случае, если путь ультразвука отдатчика к отражающей структу­ре и назад не является одним и тем же, возникает неправильное положение объекта на полученном изображе­нии.

Следующим характерным проявлением является так называемая краевая тень позади кист. Наблюда­ется, главным образом, позади всех округлых полостей, скрывающих звуковые волны по ходу касательной. Краевая тень вызывается рассеянием и преломлением зву­ковой волны, может наблюдаться позади желчного пузыря. Это требует тщательного анализа, чтобы объяс­нить происхождение акустической тени эффектом краевой тени, вызванной желчным пузырем, а не очагом жировой инфильтрации печени.

Артефакт боковых теней свя­зан с преломлением и, иногда, интерференцией ультра­звуковых волн при падении ультразвукового луча по ка­сательной на выпуклую поверхность (киста, шеечный отдел желчного пузыря) структуры, скорость прохожде­ния ультразвука в которой существенно отличается от ок­ружающих тканей.

Артефакты, связанные с неправильным определением скорости ультразвука возникают из-за того, что реальная скорость распростра­нения ультразвука в той или иной ткани больше или мень­ше усредненной (1,54 м/с) скорости, на которую запро­граммирован прибор.

Артефакты толщины ультразвукового луча - это появление, главным обра­зом в жидкость содержащих органах, пристеночных от­ражений, обусловленных тем, что ультразвуковой луч имеет конкретную толщину и часть этого луча может од­новременно формировать изображение органа и изо­бражение рядом расположенных структур.

Артефакт дистального псевдоусиления сигнала возникает позади слабо по­глощающих ультразвук структур (жидкостные, жидкость содержащие образования). Относительное дистальное акустическое усиление обнаруживается, когда часть звуковых волн проходит ка­кое-то расстояние через гомогенную жидкость. Из-за сни­женного уровня отражения в жидкости звуковые волны ос­лабляются меньше, по сравнению с проходящими через соседние ткани, и имеют большую амплитуду. Это дает в дистальных отделах повышенную эхогенность, которая проявляется как полоска повышенной яркости поза­ди желчного пузыря, мочевого пузыря или даже позади крупных сосудов, таких как аорта. Такое повышение эхогенности является физическим феноменом, не связанным с истин­ными свойствами нижележащих тканей. Акустическое усиление, тем не менее, может быть использовано для того, чтобы отличить почечные или печеночные кисты от гипоэхогенных опухолей.

Контроль качества ультразвукового оборудова­ния включает в себя определение относительной чувствительности системы, осевой и боковой раз­решающей способностей, мертвой зоны, правиль­ности работы измерителя расстояния, точности ре­гистрации, правильности работы ВАРУ, определе­ние динамическою диапазона серой шкалы и т.д. Для контроля качества работы ультразвуковых при­боров используются специальные тест-объекты или тканево-эквивалентные фантомы. Они являются коммерчески доступными, однако в нашей стране пока мало распространены, что делает практически невозможным провести поверку ультразвукового диагностического оборудовании на местах.