Ecografia în medicină

Metode de diagnostic cu ultrasunete

4.2.1. Ecografia

4.2.2. Dopplerografie

4.2.3. Metode de achizitie a imaginilor

Utilizarea metodelor de diagnostic cu ultrasunete în medicină practică

4.3.1. Măsurarea vitezei fluxului sanguin

4.3.2. Diagnosticul ecografic al tulburărilor circulatia cerebrala

4.3.3. Ecoencefalografie

4.3.4. Diagnosticarea cu ultrasunete a unor organe interne

4.3.5. Diagnosticul cu ultrasunete în cardiologie

4.3.6. Diagnosticul cu ultrasunete în pediatrie

4.3.7. Diagnosticul cu ultrasunete în ginecologie și obstetrică

4.3.8. Diagnosticul cu ultrasunete în endocrinologie

4.3.9. Diagnosticul cu ultrasunete în oftalmologie

4.3.10. Avantajele și dezavantajele diagnosticului cu ultrasunete

Ecografia în medicină

Ecografia în practică medicală găsește exclusiv aplicare largă. Se foloseste in diagnosticare (encefalografie, cardiografie, osteodensitometrie etc.), tratament (pietre de zdrobire, fonoforeza, acupunctura etc.), prepararea medicamentelor, curatarea si sterilizarea instrumentarului si medicamentelor.

Ecografia este utilizată în cardiologie, chirurgie, stomatologie, urologie, obstetrică, ginecologie, pediatrie, oftalmologie patologia abdominalăși alte domenii de practică medicală.

Metode cu ultrasunete diagnostice

ÎN diagnosticul cu ultrasunete Sunt utilizate atât reflexia undei (ecoul) de la obiecte staționare (frecvența undei nu se modifică), cât și reflexia de la obiectele în mișcare (se modifică frecvența undei - efectul Doppler).

Prin urmare, cu ultrasunete metode de diagnosticîmpărțite în ecografice și dopplerografice.

Transiluminare cu ultrasunete bazată pe absorbția diferită a ultrasunetelor de către diferite țesuturi ale corpului. La cercetare organ intern O undă ultrasonică de o anumită intensitate este direcționată în ea și intensitatea semnalului transmis este înregistrată de un senzor situat pe cealaltă parte a organului. În funcție de gradul de modificare a intensității, imaginea este reprodusă structura interna organ.

Sonografie

Sonografie - Aceasta este o metodă de a studia structura și funcția organelor și de a obține o imagine a unei secțiuni transversale a organelor corespunzătoare dimensiunii și stării lor reale.

În ecografie, se face o distincție între ecolocație și scanarea cu ultrasunete.

Ecolocație - Aceasta este o metodă de înregistrare a intensității semnalului reflectat (ecoul) de la limita de fază.

Principii generale formarea semnalelor de eco de la limitele țesuturilor și organelor studiate sunt similare principiilor binecunoscute ale radarului și sonarului. Obiectul studiat este iradiat cu impulsuri ultrasonice scurte, a căror energie este concentrată de-a lungul unui fascicul îngust.

Pulsul, care se propagă în mediu de la sursa ultrasonică, ajungând la interfața dintre medii cu impedanțe diferite de undă Z, este reflectat de la limită și lovește receptorul ultrasonic (senzorul). Cu cât diferența de impedanțe de undă a acestor medii este mai mare, cu atât energia pulsului reflectat este mai mare. Cunoscând viteza de propagare a pulsului ultrasonic (în țesuturile biologice, în medie, 1540 m/s) și timpul în care pulsul a parcurs distanța până la limita suportului și înapoi, putem calcula distanța d de la ultrasonic. sursă la această limită:

Această relație stă la baza vizualizării cu ultrasunete a obiectelor în timpul ecolocației.

Mișcarea senzorului vă permite să identificați dimensiunea, forma și locația obiectului examinat.

De fapt, viteza ultrasunetelor variază pentru diferite țesuturi cu +- 5%. Prin urmare, cu o precizie de 5% este posibil să se determine distanța până la limitele obiectului și cu o precizie de 10% extinderea obiectului studiat de-a lungul razei.

În timpul ecolocalizării, sunt emise doar impulsuri scurte. În echipamentele medicale cu ultrasunete, generatorul de ultrasunete funcționează în modul puls cu o frecvență de 2,5 - 4,5 MHz.

De exemplu, ecocardiografia folosește impulsuri cu ultrasunete cu o durată de aproximativ 1 microsecundă. Senzorul funcționează în modul de emisie mai puțin de 0,1% din timp, iar restul timpului (99,9%) în modul recepție. În acest caz, pacientul primește doze minime Furnizarea de iradiere cu ultrasunete nivel sigur efecte asupra țesuturilor.

Avantajele importante ale ecografiei includ natura sa neionizantă și intensitate scăzută energie utilizată. Siguranța metodei este determinată și de concizia impactului. După cum sa menționat deja, imaginile cu ultrasunete funcționează în modul de radiație pentru doar 0,1 -0,14 timpi de ciclu. În acest sens, în timpul unei examinări normale, timpul real de iradiere este de aproximativ 1 s. La aceasta este necesar să adăugăm că până la 50% din energia undelor ultrasonice, atenuante, nu ajunge la obiectul studiat.

Scanare cu ultrasunete

Pentru a obține imagini ale organelor se folosește scanare cu ultrasunete.

Scanarea este mișcarea unui fascicul ultrasonic îndreptat către un obiect în timpul examinării. Scanarea asigură înregistrarea secvenţială a semnalelor de la puncte diferite obiect; imaginea apare pe ecranul monitorului și este înregistrată în memoria dispozitivului și poate fi reprodusă pe hârtie fotografică sau film. Imaginea poate fi supusă unei prelucrări matematice, măsurând, în special, dimensiunea diferitelor elemente ale obiectului. Luminozitatea fiecărui punct de pe ecran depinde direct de intensitatea semnalului de eco. Imaginea de pe ecranul monitorului este de obicei reprezentată de 16 nuanțe gri sau o paletă de culori care reflectă structura acustică a țesăturilor.

În diagnosticarea cu ultrasunete se folosesc trei tipuri de scanare: paralelă (propagarea paralelă a undelor ultrasonice), sectorială (propagarea undelor ultrasonice sub formă de fascicul divergent) și complex (cu mișcare sau balansare a senzorului).

Scanare paralelă

Scanarea paralelă se realizează folosind senzori multicristalini care asigură propagarea paralelă a vibrațiilor ultrasonice. La examinarea organelor cavitate abdominală Găsiți ceea ce aveți nevoie este mai rapid repere anatomice. Acest tip de scanare oferă viziunea unui câmp vizual larg într-o zonă apropiată și densitate mare linii acustice în zona îndepărtată.

Scanarea sectorului

Scanarea sectorială oferă avantajul unei zone mici de contact cu obiectul atunci când accesul la zona studiată este limitat (ochi, inimă, creier prin fontanel). Scanarea sectorială oferă un câmp vizual larg în câmpul îndepărtat.

Scanarea sectorului convex

Scanarea sectorului convex, care este un tip de scanare sectorială, diferă prin faptul că cristalele senzorului sunt aranjate pe suprafata convexa. Acest lucru oferă un câmp vizual larg, menținând în același timp un câmp vizual bun în câmpul apropiat.

Scanare complexă

Scanarea complexă este efectuată atunci când senzorul se mișcă într-o direcție perpendiculară pe linia de propagare a fasciculului de ultrasunete. Deoarece senzorul este în mișcare constantă și ecranul are o strălucire lungă, impulsurile reflectate se îmbină, formând o imagine a unei secțiuni transversale a organului care este examinat la o anumită adâncime. Pentru scanări complexe, senzorul este fixat pe un trepied special. Pe lângă deplasarea senzorului de-a lungul suprafeței, acesta este balansat la un anumit unghi în jurul axei sale. Acest lucru asigură o creștere a cantității de energie reflectată percepută.

DOPPLEROGRAFIE

Ecografia Doppler este o metodă de diagnostic bazată pe efectul Doppler.

efectul Doppler

În 1842, Christian Doppler, un fizician și astronom austriac, a subliniat existența efectului care a fost numit ulterior după el.

Efectul Doppler reprezintă o modificare a frecvenței unei unde emise de o sursă atunci când sursa sau receptorul se mișcă în raport cu mediul în care se propagă unda.

În Dopplerografie, aceasta este exprimată printr-o modificare a frecvenței undelor ultrasonice emise de o sursă staționară atunci când sunt reflectate de obiecte în mișcare și recepționate de un receptor staționar.

Dacă generatorul emite ultrasunete cu o frecvență ע Г, iar obiectul studiat se mișcă cu o viteză V, atunci frecvența ultrasunetelor ע П înregistrată de receptor (senzor) poate fi găsită prin formula:

unde V este viteza corpului în mediu,

C este viteza de propagare a undei ultrasonice în mediu.

Diferența de frecvență a undelor emise de generator și percepute de receptor se numește deplasare de frecvență Doppler. ÎN cercetare medicala Deplasarea frecvenței Doppler se calculează folosind formula:

unde V este viteza de mișcare a obiectului, C este viteza de propagare a ultrasunetelor în mediu, ע Г este frecvența inițială a generatorului.

Deplasarea de frecvență determină viteza de mișcare a obiectului studiat.

Metodele Doppler folosesc atât radiații continue, cât și semnale pulsate.

Sursa de radiații și receptorul funcționează simultan în modul continuu. Semnalul primit este procesat și se determină viteza obiectului.

În modul puls, un senzor este, de asemenea, utilizat pentru emisie și recepție. El periodic un timp scurt funcționează ca emițător, iar în intervalele dintre radiații, ca receptor. Rezoluția spațială se realizează prin emisia de impulsuri ultrasonice scurte.

Sonografia Doppler este utilizată eficient în diagnosticul fluxului sanguin și al inimii. În acest caz, se determină dependența modificării frecvenței semnalului de intrare de viteza de mișcare a globulelor roșii sau a țesuturilor în mișcare ale inimii.

Dacă viteza obiectului v este foarte mare viteza mai mica Unda ultrasunete v uz, atunci deplasarea Doppler a frecvenței F în raport cu frecvența undei originale f va fi scrisă sub forma:

F= 2fcosθ v rev. /v noduri

Aici θ este unghiul dintre direcția fluxului și direcția fasciculului ultrasonic (Fig. 23).

Sânge

Senzor

Dublarea deplasării de frecvență rezultă din faptul că obiectele acționează mai întâi ca receptori în mișcare și apoi ca emițători în mișcare.

De asemenea, din formula de mai sus rezultă că dacă obiectele se deplasează către senzori, atunci F>0, dacă sunt departe de senzori, atunci F<0.

Dacă măsori F, atunci, cunoscând unghiul θ, poți determina viteza obiectului.

De exemplu, dacă viteza ultrasunetelor în țesut este de 1540 m/s, iar frecvența semnalului sondei cu ultrasunete este de 5-10 MHz, atunci viteza fluxului sanguin poate fi de 1-100 cm/s, iar schimbarea frecvenței Doppler va fie 10 2 -10 4 Hz, t .e. Schimbarea frecvenței Doppler va apărea în domeniul de frecvență audio.

Metoda Doppler este folosită și pentru studiul vaselor mari ale capului (Doppler transcranian).

Datorită inofensivității și simplității sale, metoda cu ultrasunete poate fi utilizată pe scară largă în examinarea populației în timpul examinării clinice. Este indispensabil atunci când studiezi copiii și femeile însărcinate. În clinică, este folosit pentru a identifica modificări patologice la persoanele bolnave. Pentru examinarea creierului, ochilor, glandelor tiroide și salivare, sânilor, inimii, rinichilor, femeilor însărcinate cu un termen mai mare de 20 de săptămâni. nu necesită pregătire specială.

Pacientul este examinat în diferite poziții ale corpului și diferite poziții ale sondei de mână (senzor). În acest caz, medicul nu se limitează de obicei la poziții standard. Prin schimbarea poziției senzorului se urmărește obținerea celor mai complete informații despre starea organelor. Pielea de deasupra părții corpului examinată este lubrifiată cu un mijloc care transmite bine ultrasunetele pentru un contact mai bun (vaselină sau un gel special).

Atenuarea ultrasunetelor este determinată de rezistența ultrasonică. Valoarea sa depinde de densitatea mediului și de viteza de propagare a undei ultrasonice în acesta. Ajuns la limita a două medii cu impedanțe diferite, fasciculul acestor unde suferă o schimbare: o parte din el continuă să se propage în noul mediu și o parte din el este reflectată. Coeficientul de reflexie depinde de diferența de impedanță a mediului de contact. Cu cât diferența de impedanță este mai mare, cu atât se reflectă mai multe unde. În plus, gradul de reflexie este legat de unghiul de incidență al undelor pe planul adiacent. Cea mai mare reflexie are loc la un unghi drept de incidență. Datorită reflexiei aproape complete a undelor ultrasonice la limitele unor medii, în timpul examinării cu ultrasunete trebuie să se ocupe de zone „oarbe”: acestea sunt plămânii plini de aer, intestinele (dacă există gaz în el) și zone. de țesut situat în spatele oaselor. Până la 40% din valuri sunt reflectate la limita țesutului muscular și oaselor și aproape 100% sunt reflectate la limita țesutului moale și a gazului, deoarece gazul nu conduce undele ultrasonice.

Metode cu ultrasunete

Trei metode de diagnosticare cu ultrasunete sunt cele mai răspândite în practica clinică: examinarea unidimensională (ecografie), examinarea bidimensională (scanare, sonografie) și dopplerografia. Toate se bazează pe înregistrarea semnalelor de eco reflectate de la un obiect.

1) Ecografia unidimensională

La un moment dat, termenul „ecografie” însemna orice examinare cu ultrasunete, dar în ultimii ani a fost folosit în principal pentru a se referi la o metodă de examinare unidimensională. Există două opțiuni: metoda A și metoda M. Cu metoda A, senzorul este într-o poziție fixă ​​pentru a înregistra semnalul de eco în direcția radiației. Semnalele de eco sunt reprezentate într-o formă unidimensională, ca semne de amplitudine pe axa timpului. De aici, apropo, numele metodei. Provine din cuvântul englezesc amplitudine. Cu alte cuvinte, semnalul reflectat formează o figură pe ecranul indicator sub forma unui vârf pe o linie dreaptă. Vârful inițial al curbei corespunde momentului de generare a impulsului ultrasonic. Vârfurile repetate corespund ecourilor din structurile anatomice interne. Amplitudinea semnalului afișat pe ecran caracterizează mărimea reflexiei (în funcție de impedanță), iar timpul de întârziere față de începerea scanării caracterizează adâncimea neomogenității, adică distanța de la suprafața corpului. la țesuturile care reflectau semnalul. În consecință, metoda unidimensională oferă informații despre distanțele dintre straturile de țesut de-a lungul traseului pulsului de ultrasunete.

Metoda A a câștigat o poziție puternică în diagnosticul bolilor creierului, organului de vedere și inimii. În clinica de neurochirurgie este folosit sub denumirea de ecoencefalografie pentru a determina dimensiunea ventriculilor creierului și poziția structurilor diencefalice mediane. Deplasarea sau dispariția vârfului corespunzător structurilor liniei mediane indică prezența unui focar patologic în interiorul craniului (tumoare, hematom, abces etc.). Aceeași metodă, numită ecooftalmografie, este folosită în clinica bolilor oculare pentru a studia structura globului ocular, opacitățile vitroase, dezlipirea de retină sau coroidă și pentru a localiza un corp străin sau o tumoră pe orbită. În clinica de cardiologie, structura inimii este evaluată prin ecocardiografie. Dar aici folosesc o variație a metodei A - metoda M (din engleză mișcare - mișcare).

Cu metoda M, senzorul este, de asemenea, într-o poziție fixă. Amplitudinea semnalului ecou la înregistrarea unui obiect în mișcare (inima, vasul) se modifică. Dacă deplasați ecograma cu o cantitate mică cu fiecare impuls de sondare ulterior, obțineți o imagine sub forma unei curbe, numită ecogramă M. Frecvența de trimitere a impulsurilor ultrasonice este mare - aproximativ 1000 pe 1 s, iar durata impulsului este foarte scurtă, doar 1 μs. Astfel, senzorul funcționează doar 0,1% din timp ca emițător și 99,9% ca dispozitiv de recepție. Principiul metodei M este că impulsurile de curent electric generate în senzor sunt transmise la o unitate electronică pentru amplificare și procesare și apoi sunt transmise la un tub catodic al unui monitor video (ecocardiografie) sau la un sistem de înregistrare - un înregistrator. (ecocardiografie).

2) Scanare cu ultrasunete (sonografie)

Scanarea cu ultrasunete oferă o imagine bidimensională a organelor. Această metodă este cunoscută și sub denumirea de metoda B (din engleză brightness - luminozitate). Esența metodei este de a muta fasciculul de ultrasunete de-a lungul suprafeței corpului în timpul studiului. Acest lucru asigură că semnalele sunt înregistrate simultan sau secvenţial din mai multe puncte ale obiectului. Seria rezultată de semnale servește la formarea unei imagini. Apare pe ecranul indicator și poate fi înregistrat pe hârtie sau film Polaroid. Această imagine poate fi studiată cu ochiul, sau poate fi supusă unei prelucrări matematice, determinându-se dimensiunile: aria, perimetrul, suprafața și volumul organului studiat.

În timpul scanării cu ultrasunete, luminozitatea fiecărui punct luminos de pe ecranul indicator depinde direct de intensitatea semnalului de eco. Un semnal puternic de ecou provoacă un punct luminos pe ecran, iar semnalele slabe provoacă diferite nuanțe de gri, până la negru (sistem de scară de gri). Pe dispozitivele cu un astfel de indicator, pietrele apar alb strălucitor, iar formațiunile care conțin lichid apar negre.

Majoritatea instalatiilor cu ultrasunete permit scanarea cu un fascicul de unde de diametru relativ mare si la o rata mare de cadre pe secunda, cand timpul de miscare a fasciculului de ultrasunete este mult mai mic decat perioada de miscare a organelor interne. Aceasta oferă observarea directă pe ecranul indicator a mișcărilor organelor (contracții și relaxări ale inimii, mișcările respiratorii ale organelor etc.). Se spune că astfel de studii sunt efectuate în timp real (cercetare „în timp real”).

Cel mai important element al unui scaner cu ultrasunete, care oferă funcționare în timp real, este o unitate de memorie digitală intermediară. În ea, imaginea cu ultrasunete este convertită într-una digitală și se acumulează pe măsură ce semnalele sunt primite de la senzor. În același timp, imaginea este citită din memorie de un dispozitiv special și prezentată la viteza necesară pe ecranul televizorului. Memoria intermediară are un alt scop. Datorită acesteia, imaginea are un caracter semiton, la fel ca o radiografie. Dar gama de gradații de gri pe o radiografie nu depășește 15-20, iar într-o instalație cu ultrasunete atinge 64 de niveluri. Memoria digitală intermediară vă permite să opriți imaginea unui organ în mișcare, adică să luați un „cadru înghețat” și să o studiați cu atenție pe ecranul monitorului televizorului. Dacă este necesar, această imagine poate fi surprinsă pe film sau hârtie Polaroid. Puteți înregistra mișcările unui organ pe suport magnetic - disc sau bandă.

3) Dopplerografie

Sonografia Doppler este una dintre cele mai elegante tehnici instrumentale. Se bazează pe principiul Doppler. Se precizează: frecvența semnalului ecou reflectat de un obiect în mișcare este diferită de frecvența semnalului emis. Sursa undelor ultrasonice, ca în orice instalație cu ultrasunete, este un traductor ultrasonic. Este nemișcat și formează un fascicul îngust de valuri îndreptate către organul studiat. Dacă acest organ se mișcă în timpul procesului de observare, atunci frecvența undelor ultrasonice care se întorc la traductor diferă de frecvența undelor primare. Dacă un obiect se deplasează către un senzor staționar, întâlnește mai multe unde ultrasonice în aceeași perioadă de timp. Dacă obiectul se îndepărtează de senzor, atunci există mai puține valuri.

Dopplerografia este o metodă de diagnostic cu ultrasunete bazată pe efectul Doppler. Efectul Doppler este o modificare a frecvenței undelor ultrasonice percepute de senzor, care apare ca urmare a mișcării obiectului studiat în raport cu senzorul.

Există două tipuri de studii Doppler - continue și pulsate. În primul, generarea undelor ultrasonice este efectuată în mod continuu de un element piezocristal, iar înregistrarea undelor reflectate este efectuată de un altul. În unitatea electronică a aparatului sunt comparate două frecvențe ale vibrațiilor ultrasonice: cele îndreptate către pacient și cele reflectate de acesta. Prin schimbarea frecvențelor acestor oscilații se apreciază viteza de mișcare a structurilor anatomice. Analiza deplasării de frecvență poate fi făcută acustic sau folosind înregistratoare.

Sonografia Doppler continuă este o metodă de cercetare simplă și accesibilă. Este cel mai eficient la viteze mari de flux sanguin, care apar, de exemplu, în zonele de îngustare a vaselor de sânge. Cu toate acestea, această metodă are un dezavantaj semnificativ. O modificare a frecvenței semnalului reflectat are loc nu numai datorită mișcării sângelui în vasul studiat, ci și datorită oricăror alte structuri în mișcare care apar pe calea undei ultrasonice incidente. Astfel, cu ultrasunete Doppler continuu se determina viteza totala de miscare a acestor obiecte.

Dopplerografia pulsată nu prezintă acest dezavantaj. Vă permite să măsurați viteza într-o zonă a volumului de control specificată de medic. Dimensiunile acestui volum sunt mici - doar câțiva milimetri în diametru, iar poziția sa poate fi stabilită în mod arbitrar de către medic, în conformitate cu sarcina specifică a studiului. În unele dispozitive, viteza fluxului sanguin poate fi determinată simultan în mai multe volume de control - până la 10. Astfel de informații reflectă imaginea completă a fluxului sanguin în zona studiată a corpului pacientului. Să subliniem, apropo, că studiul vitezei fluxului sanguin este uneori numit fluorimetrie ultrasonică.

Rezultatele unui studiu Doppler pulsat pot fi prezentate medicului în trei moduri: sub formă de indicatori cantitativi ai vitezei fluxului sanguin, sub formă de curbe și auditiv, adică semnale tonale la ieșirea sonoră. Ieșirea sonoră permite să diferențiezi după ureche un flux de sânge omogen, regulat, laminar și un flux sanguin turbulent în vortex într-un vas alterat patologic. Când este înregistrat pe hârtie, fluxul sanguin laminar este caracterizat printr-o curbă subțire, în timp ce fluxul sanguin vortex este prezentat printr-o curbă largă și eterogenă.

Cele mai mari capabilități sunt asigurate de instalațiile pentru ecografie Doppler bidimensională în timp real. Acestea oferă o tehnică specială numită angiodinografie. În aceste instalații, prin transformări electronice complexe, se realizează vizualizarea fluxului sanguin în vasele și camerele inimii. În acest caz, sângele care se mișcă spre senzor este colorat în roșu, iar de la senzor - albastru. Intensitatea culorii crește odată cu creșterea vitezei fluxului sanguin. Scanările bidimensionale cu coduri de culori se numesc angiograme.

Sonografia Doppler este utilizată clinic pentru a studia forma, contururile și lumenii vaselor de sânge. Peretele fibros al vasului este un bun reflector al undelor ultrasunete și, prin urmare, este clar vizibil pe sonograme. Acest lucru face posibilă detectarea îngustării și trombozei vaselor de sânge, a plăcilor individuale de ateroscleroză din ele, a tulburărilor de flux sanguin și a determina starea circulației colaterale.

În ultimii ani, combinația dintre sonografie și Dopplerografie (așa-numita sonografie duplex) a devenit deosebit de importantă. Produce atât o imagine a vaselor (informații anatomice), cât și o înregistrare a curbei fluxului sanguin în ele (informații fiziologice). Există posibilitatea cercetării directe neinvazive pentru diagnosticarea leziunilor ocluzive ale diferitelor vase cu evaluarea simultană a fluxului sanguin în ele. În acest fel, ei monitorizează umplerea cu sânge a placentei, contracțiile inimii fetale, direcția fluxului sanguin în camerele inimii, determină fluxul invers al sângelui în sistemul venei porte, calculează gradul de stenoză vasculară, etc.

În prezent, în practica clinică, se utilizează o metodă ecografică, bazată pe înregistrarea undelor reflectate de la interfețele mediilor cu rezistență acustică diferită, și o metodă bazată pe efectul Doppler, i.e. înregistrarea modificărilor frecvenței undelor ultrasonice reflectate de la granițele în mișcare între medii. Ultima tehnică vă permite să obțineți informații despre hemodinamica organelor și sistemelor și este folosită în principal pentru studierea inimii și a vaselor de sânge.

La examinarea organelor sistemului genito-urinar, se utilizează în principal metoda ecografică de înregistrare a ultrasunetelor, care, în funcție de natura reproducerii, este împărțită în:

1) ecografie unidimensională (metoda A), care vă permite să obțineți informații despre un obiect într-o singură direcție (o singură dimensiune) și, astfel, nu oferă o imagine completă a formei și dimensiunii obiectului studiat;
2) ecografie bidimensională (scanare cu ultrasunete, metoda B), care, spre deosebire de unidimensională, permite obținerea unei imagini plane bidimensionale a unui obiect sub forma unei secțiuni ecotomografice (scanare);
3) Ultrasunetele în modul „M” (mișcare - mișcare), în care mișcarea undelor ultrasonice reflectate se desfășoară în timp, ceea ce oferă o imagine bidimensională falsă atunci când dimensiunea reală a organului este înregistrată orizontal de-a lungul căii de propagare a undei ultrasonice, iar timpul este înregistrat pe verticală. Viteza de măsurare a timpului și scara imaginii de pe ecran se modifică în mod arbitrar.

Cantitatea și calitatea undelor reflectate este determinată de procesele fizice care au loc în timpul trecerii ultrasunetelor prin mediu. Cu cât diferența de rezistență acustică a suportului este mai mare, cu atât mai multe unde ultrasonice sunt reflectate la interfața lor. Deoarece impedanța acustică a unui mediu este o funcție de densitatea mediului, cantitatea și calitatea undelor ultrasonice reflectate transmit în mod obiectiv detaliile structurii organelor și țesuturilor interne în funcție de densitatea acestora.

Pe de o parte, din cauza diferenței extrem de mari de rezistență acustică a țesuturilor și a aerului la interfața dintre aceste medii, aproape toate ultrasunetele sunt reflectate înapoi și, prin urmare, adesea nu este posibil să se obțină informații despre țesuturile aflate în spatele aerului. strat. Pe de altă parte, cele mai bune condiții pentru propagarea ultrasunetelor sunt create de lichide de orice compoziție chimică, iar formațiunile umplute cu lichid sunt deosebit de ușor de vizualizat.

Când efectuați o ecografie, este necesar să vă amintiți despre reverberație - apariția unei imagini suplimentare la o distanță de două ori mai mare decât cea adevărată. Acest fenomen se bazează pe reflectarea repetată a unei părți din undele percepute de pe suprafața senzorului sau de la marginea unui organ gol, în urma căreia unda ultrasonică își repetă calea, ceea ce provoacă o reflexie imaginară. Subestimarea acestui fenomen poate duce la erori grave de diagnostic.

Frecvența ultrasunetelor utilizate în scopuri de diagnostic este în intervalul 0,8-7 MHz și există următorul model: cu cât frecvența ultrasunetelor este mai mare, cu atât rezoluția este mai mare; Absorbția ultrasunetelor de către țesuturi crește și, în consecință, scade capacitatea de penetrare. Odată cu o scădere a frecvenței ultrasunetelor, se observă modelul opus, prin urmare, pentru a studia obiectele aflate în apropiere, se folosesc senzori de frecvență mai mare (5-7 MHz), iar pentru organele adânci și mari este necesar să se utilizeze frecvența joasă. senzori (2,5-3,5 MHz).

O ultrasunete este efectuată într-o cameră întunecată, deoarece în lumină puternică ochiul uman nu percepe tonuri de gri pe ecranul televizorului. În funcție de obiectivele cercetării, se selectează unul sau altul mod de funcționare al dispozitivului. Pentru a exclude un strat de aer între senzor și corpul pacientului, pielea din zona de studiu este acoperită cu un mediu de imersie.

Este greu de crezut că o astfel de utilizare pe scară largă a ultrasunetelor în medicină a început odată cu descoperirea efectului său traumatic asupra organismelor vii. Ulterior, s-a stabilit că efectul fizic al ultrasunetelor asupra țesutului biologic depinde în totalitate de intensitatea acestuia, putând fi stimulant sau distructiv. Particularitățile propagării ultrasunetelor în țesuturi au stat la baza diagnosticului cu ultrasunete.

Astăzi, datorită dezvoltării tehnologiei informatice, au devenit disponibile tehnici fundamental noi de procesare a informațiilor obținute prin metode de diagnosticare a radiațiilor. Imaginile medicale, care sunt rezultatul prelucrării computerizate a distorsiunilor diferitelor tipuri de radiații (raze X, rezonanță magnetică sau ultrasunete) rezultate din interacțiunea cu țesuturile corpului, au făcut posibilă ridicarea diagnosticului la un nou nivel. Examinarea cu ultrasunete (ultrasunete), având multe avantaje, cum ar fi costul redus, absența efectelor nocive ale ionizării și prevalența, o distinge favorabil între alte tehnici de diagnosticare, cu toate acestea, este foarte puțin inferioară acestora în conținutul informației.

Bazele fizice

Este de remarcat faptul că un procent foarte mic dintre pacienții care apelează la diagnosticul cu ultrasunete se întreabă ce este ecografie, ce principii sunt folosite pentru a obține informații de diagnostic și care este fiabilitatea acesteia. Absența acestui tip de informații duce adesea la o subestimare a pericolului diagnosticului sau, dimpotrivă, la refuzul examinării, din cauza părerii eronate că ultrasunetele este dăunătoare.

În esență, ultrasunetele este o undă sonoră a cărei frecvență este peste pragul pe care auzul uman îl poate percepe. Ultrasunetele se bazează pe următoarele proprietăți ale ultrasunetelor - capacitatea de a se propaga într-o direcție și de a transfera simultan o anumită cantitate de energie. Impactul vibrațiilor elastice ale unei unde ultrasonice asupra elementelor structurale ale țesuturilor duce la excitarea acestora și transmiterea ulterioară a vibrațiilor.

Astfel, are loc formarea și propagarea unei unde ultrasonice, a cărei viteză de propagare depinde complet de densitatea și structura mediului studiat. Fiecare tip de țesut din corpul uman are rezistență acustică de intensitate diferită. Lichidul, oferind cea mai mică rezistență, este mediul optim pentru propagarea undelor ultrasonice. De exemplu, cu o frecvență a undelor ultrasonice de 1 MHz, propagarea acesteia în țesutul osos va fi de numai 2 mm, iar într-un mediu lichid – 35 cm.

Când se formează o imagine cu ultrasunete, se folosește o altă proprietate a ultrasunetelor - este reflectată de medii cu rezistență acustică diferită. Adică, dacă într-un mediu omogen undele ultrasonice se propagă exclusiv rectiliniu, atunci când un obiect cu un prag de rezistență diferit apare pe cale, ele sunt parțial reflectate. De exemplu, la trecerea graniței care separă țesutul moale de os, 30% din energia ultrasonică este reflectată, iar la trecerea de la țesutul moale la un mediu gazos, aproape 90% este reflectată. Acest efect face imposibilă studierea organelor goale.

Important! Efectul reflectării complete a undei ultrasonice din mediul de aer necesită utilizarea unui gel de contact în timpul examinării cu ultrasunete, care elimină spațiul de aer dintre scaner și suprafața corpului pacientului.

Ecografia se bazează pe efectul ecolocației. Ultrasunetele generate sunt afișate cu galben, iar ultrasunetele reflectate sunt afișate cu albastru.

Tipuri de senzori cu ultrasunete

Există diferite tipuri de ultrasunete, a căror esență este utilizarea senzorilor cu ultrasunete (convertoare sau traductoare) care au caracteristici de design diferite care provoacă unele diferențe în forma feliei rezultate. Un senzor ultrasonic este un dispozitiv care emite și primește unde ultrasonice. Forma fasciculului emis de convertor, precum și rezoluția acestuia, sunt decisive în producerea ulterioară a imaginilor computerizate de înaltă calitate. Ce tipuri de senzori cu ultrasunete există?

Se disting următoarele tipuri:

• liniar Forma tăiată obținută ca urmare a utilizării unui astfel de senzor arată ca un dreptunghi. Datorită rezoluției înalte, dar adâncimii de scanare insuficiente, astfel de senzori sunt preferați atunci când se efectuează examinări obstetricale, se studiază starea vaselor de sânge, a glandelor mamare și tiroide;
• sectoriale Imaginea de pe monitor are forma unui triunghi. Astfel de senzori au avantaje atunci când este necesar să se studieze un spațiu mare dintr-o zonă mică disponibilă, de exemplu, atunci când se studiază prin spațiul intercostal. Sunt utilizate în principal în cardiologie;
• convex. Felia obținută la utilizarea unui astfel de senzor are o formă similară cu primul și al doilea tip. Adâncimea de scanare de aproximativ 25 cm îi permite să fie utilizat pentru examinarea organelor profunde, de exemplu, organele pelvine, cavitatea abdominală și articulațiile șoldului.

În funcție de scopul și domeniul cercetării, pot fi utilizați următorii senzori cu ultrasunete:

• transabdominale. Un senzor care scanează direct de la suprafața corpului;
• transvaginale. Conceput pentru a studia organele reproducătoare feminine direct prin vagin;
• transvezical. Folosit pentru a examina cavitatea vezicii urinare prin canalul urinar;
• transrectal. Folosit pentru a examina glanda prostatică prin introducerea unui traductor în rect.

Important! De regulă, examinarea cu ultrasunete folosind un senzor transvaginal, transrectal sau transvezical este efectuată pentru a clarifica datele obținute prin scanarea transabdominală.

Tipuri de senzori cu ultrasunete utilizați pentru diagnosticare

Moduri de scanare

Modul în care sunt afișate informațiile obținute în urma scanării depinde de modul de scanare utilizat. Există următoarele moduri de operare ale scanerelor cu ultrasunete.

Modul A

Cel mai simplu mod care vă permite să obțineți o imagine unidimensională a semnalelor de ecou sub forma unei amplitudini de oscilație normală. Fiecare creștere a amplitudinii de vârf corespunde unei creșteri a gradului de reflectare a semnalului cu ultrasunete. Datorită conținutului limitat de informații, examinarea cu ultrasunete în modul A este utilizată numai în oftalmologie, pentru obținerea de indicatori biometrici ai structurilor oculare, precum și pentru efectuarea de ecoencefalograme în neurologie.

modul M

Într-o anumită măsură, modul M este un mod A modificat. Unde adâncimea zonei studiate este reflectată pe axa verticală, iar modificările impulsurilor care au apărut într-o anumită perioadă de timp sunt reflectate pe axa orizontală. Metoda este utilizată în cardiologie pentru a evalua modificările vaselor de sânge și ale inimii.

B-mod

Cel mai folosit mod astăzi. Prelucrarea computerizată a semnalului ecou permite obținerea unei imagini în scară de gri a structurilor anatomice ale organelor interne, a cărei structură și structură permit să se judece prezența sau absența condițiilor sau formațiunilor patologice.

modul D

Dopplerografia spectrală. Pe baza unei evaluări a deplasării de frecvență a reflexiei semnalului ultrasonic de la obiectele în mișcare. Deoarece ultrasunetele Doppler sunt folosite pentru a studia vasele de sânge, esența efectului Doppler este schimbarea frecvenței de reflexie a ultrasunetelor de la globulele roșii care se deplasează de la sau către senzor. În acest caz, mișcarea sângelui în direcția senzorului crește semnalul de eco, iar în direcția opusă scade. Rezultatul unui astfel de studiu este o spectrogramă, care reflectă timpul de-a lungul axei orizontale și viteza de mișcare a sângelui de-a lungul axei verticale. Imaginea grafică situată deasupra axei reflectă fluxul care se deplasează către senzor, iar sub axă - în direcția îndepărtată de senzor.

Modul CDK

Cartografiere Doppler color. Reflectă schimbarea frecvenței înregistrate sub forma unei imagini color, unde fluxul îndreptat către senzor este afișat în roșu, iar în direcția opusă în albastru. Astăzi, studiul stării vaselor de sânge se realizează în modul duplex, combinând modul B și CDK.

modul 3D

Modul de achizitie volumetrica a imaginii. Pentru a efectua scanarea în acest mod, aceștia folosesc capacitatea de a înregistra simultan în memorie mai multe cadre obținute în timpul studiului. Pe baza datelor dintr-o serie de imagini luate în trepte mici, sistemul reproduce o imagine tridimensională. Ecografia 3D este utilizată pe scară largă în cardiologie, în special în combinație cu modul Doppler, precum și în practica obstetrică.

modul 4D

Ecografia 4D este o imagine 3D realizată în timp real. Adică, spre deosebire de modul 3D, ei obțin o imagine non-statică care poate fi rotită și examinată din toate părțile, dar un obiect tridimensional în mișcare. Modul 4D este utilizat, în principal, în cardiologie și obstetrică pentru screening.

Important! Din păcate, recent a existat o tendință de a utiliza capacitățile ecografiei în patru dimensiuni în obstetrică fără indicații medicale, care, în ciuda siguranței relative a procedurii, nu este categoric nerecomandat.

Domenii de utilizare

Domeniile de aplicare a diagnosticului cu ultrasunete sunt aproape nelimitate. Îmbunătățirea constantă a echipamentelor face posibilă studierea structurilor anterior inaccesibile cu ultrasunete.

Obstetrică

Obstetrica este domeniul în care metodele de cercetare cu ultrasunete sunt cele mai utilizate. Principalele scopuri pentru care se efectuează ultrasunetele în timpul sarcinii sunt:

• determinarea prezenței unui ovul fertilizat în stadiile incipiente ale sarcinii;
• identificarea stărilor patologice asociate cu dezvoltarea anormală a sarcinii (aluniță hidatiformă, făt mort, sarcină ectopică);
• determinarea dezvoltării și poziției corecte a placentei;
• fitometria fătului - evaluarea dezvoltării acestuia prin măsurarea părților sale anatomice (cap, oase tubulare, circumferință abdominală);
• evaluarea generală a stării fetale;
• detectarea anomaliilor de dezvoltare fetală (hidrocefalie, anencefalie, sindrom Down etc.).

Imagine cu ultrasunete a ochiului, cu ajutorul căreia este diagnosticată starea tuturor elementelor analizorului

Oftalmologie

Oftalmologia este una dintre domeniile în care diagnosticul cu ultrasunete ocupă o poziție oarecum separată. Într-o anumită măsură, acest lucru se datorează dimensiunii reduse a zonei de studiu și numărului destul de mare de metode alternative de cercetare. Utilizarea ultrasunetelor este recomandată în identificarea patologiilor structurilor oculare, mai ales când există o pierdere a transparenței, când examenul optic convențional este absolut neinformativ. Orbita ochiului este ușor accesibilă pentru examinare, cu toate acestea, procedura necesită utilizarea de echipamente de înaltă frecvență cu rezoluție înaltă.

Organe interne

Studiul stării organelor interne. La examinarea organelor interne, ultrasunetele se efectuează în două scopuri:

• examinare preventivă pentru identificarea proceselor patologice ascunse;
• cercetare țintită dacă se suspectează prezența unor boli de natură inflamatorie sau de altă natură.

Ce arată ultrasunetele la examinarea organelor interne? În primul rând, un indicator care ne permite să evaluăm starea organelor interne este corespondența conturului extern al obiectului studiat cu caracteristicile sale anatomice normale. O creștere, scădere sau pierdere a clarității contururilor indică diferite etape ale proceselor patologice. De exemplu, o creștere a dimensiunii pancreasului indică un proces inflamator acut, iar o scădere a dimensiunii cu o pierdere simultană a clarității contururilor indică unul cronic.

Starea fiecărui organ este evaluată pe baza scopului său funcțional și a caracteristicilor anatomice. Astfel, atunci când examinează rinichii, ei analizează nu numai dimensiunea, localizarea, structura internă a parenchimului, ci și dimensiunea sistemului pielocaliceal, precum și prezența pietrelor în cavitate. Când studiază organele parenchimului, ei se uită la omogenitatea parenchimului și corespondența acestuia cu densitatea unui organ sănătos. Orice modificări ale semnalului de eco care nu corespund structurii sunt considerate formațiuni străine (chisturi, neoplasme, pietre).

Cardiologie

Diagnosticul cu ultrasunete și-a găsit o largă aplicație în domeniul cardiologiei. Un studiu al sistemului cardiovascular vă permite să determinați o serie de parametri care caracterizează prezența sau absența anomaliilor:

• dimensiunea inimii;
• grosimea pereților camerelor inimii;
• dimensiunea cavităților inimii;
• structura și mișcarea valvelor cardiace;
• activitatea contractilă a mușchiului inimii;
• intensitatea mișcării sângelui în vase;
• alimentarea cu sânge a miocardului.

Neurologie

Studierea creierului adult cu ajutorul ultrasunetelor este destul de dificilă din cauza proprietăților fizice ale craniului, care are o structură multistrat și o grosime variabilă. Cu toate acestea, la copiii nou-născuți astfel de restricții pot fi evitate prin scanarea printr-o fontanelă deschisă. Datorită absenței efectelor nocive și a caracterului neinvaziv, ecografia este metoda de elecție în diagnosticul prenatal pediatric.

Studiul este efectuat atât pentru copii, cât și pentru adulți

Pregătirea

Examinarea cu ultrasunete (ultrasunete), de regulă, nu necesită o pregătire îndelungată. Una dintre cerințele la examinarea organelor abdominale și pelvine este reducerea maximă a cantității de gaze din intestine. Pentru a face acest lucru, cu o zi înainte de procedură, ar trebui să excludeți din dieta dumneavoastră alimentele care provoacă formarea de gaze. Pentru tulburările digestive cronice se recomandă administrarea de medicamente enzimatice (Festal, Mezim) sau medicamente care elimină balonarea (Espumizan).

Examinarea organelor pelvine (uter, anexe, vezică urinară, prostată) necesită umplerea maximă a vezicii urinare, care, atunci când este mărită, nu numai că împinge intestinele deoparte, ci servește și ca un fel de fereastră acustică, permițând vizualizarea clară a anatomiei. structuri situate în spatele acestuia. Organele digestive (ficat, pancreas, vezica biliară) sunt examinate pe stomacul gol.

Examenul transrectal al glandei prostatei la bărbați necesită o pregătire specială. Deoarece senzorul cu ultrasunete este introdus prin anus, imediat înainte de diagnostic, este necesar să se facă o clisma de curățare. Examenul transvaginal la femei nu necesită umplerea vezicii urinare.

Tehnica de execuție

Cum se face o ecografie? Spre deosebire de prima impresie creată de pacientul întins pe canapea, mișcările senzorului de-a lungul suprafeței abdomenului sunt departe de a fi haotice. Toate mișcările senzorului au ca scop obținerea unei imagini a organului studiat în două planuri (sagital și axial). Poziția senzorului în plan sagital permite obținerea unei secțiuni longitudinale, iar în plan axial – una transversală.

În funcție de forma anatomică a organului, imaginea acestuia pe monitor poate varia semnificativ. Astfel, forma uterului în secțiune transversală este ovală, iar în secțiune longitudinală este în formă de pară. Pentru a asigura contactul complet al senzorului cu suprafața corpului, gelul este aplicat periodic pe piele.

Examinarea organelor abdominale și pelvine trebuie făcută în decubit dorsal. O excepție o constituie rinichii, care se examinează mai întâi în decubit, cerând pacientului să se întoarcă mai întâi pe o parte și apoi pe cealaltă, după care scanarea continuă cu pacientul în poziție verticală. În acest fel, se poate aprecia mobilitatea și gradul de deplasare a acestora.

Examinarea transrectală a prostatei poate fi efectuată în orice poziție convenabilă pentru pacient și medic (pe spate sau lateral)

De ce sa faci o ecografie? Totalitatea aspectelor pozitive ale diagnosticului cu ultrasunete face posibilă efectuarea studiului nu numai dacă se suspectează prezența oricărei stări patologice, ci și în scopul efectuării unei examinări preventive de rutină. Întrebarea unde să faceți examinarea nu va provoca dificultăți, deoarece orice clinică de astăzi are astfel de echipamente. Cu toate acestea, atunci când alegeți o instituție medicală, ar trebui să vă bazați în primul rând nu pe echipamentul tehnic, ci pe disponibilitatea medicilor profesioniști, deoarece calitatea rezultatelor ecografiei, într-o măsură mai mare decât alte metode de diagnosticare, depinde de experiența medicală.

Introducere

Importanța crescândă a tehnicilor imagistice de diagnostic în practica clinică ar trebui explicată studenților la medicină la începutul educației lor. Natura larg răspândită și neinvazivă a sonografiei necesită astăzi să se familiarizeze medicii de mâine cu această tehnică relativ sigură. Nu este un secret pentru nimeni că numărul covârșitor de specialiști în diagnosticare cu ultrasunete au suferit și sunt supuși specializării primare la locul de muncă, adică. pe spatele unui medic care efectuează vizite de rutină la pacient. Dacă ai noroc, poți vedea o gamă destul de largă de patologii dacă nu, doar cele mai frecvente boli. Ca urmare, pregătirea medicului care se întoarce de la o astfel de pregătire suferă de mari lacune în educația specială. În munca practică, el se confruntă cu un număr mare de întrebări care necesită răspunsuri imediate.

În același timp, trebuie subliniat că fiecare diagnostic sonografic este la fel de bun ca și ecografistul. Diagnosticul greșit poate fi evitat prin cunoașterea aprofundată a anatomiei și a morfologiei ecografice, rigoarea necruțătoare și, atunci când este cazul, compararea cu alte studii imagistice. Succesul inițial („Văd deja toate organele parenchimatoase”) nu ar trebui să ducă la exces de încredere în timpul antrenamentului. Cunoașterea cu adevărat profundă poate fi obținută numai prin muncă independentă pe termen lung în clinică, acumularea de experiență practică și studiul caracteristicilor anatomice ale stărilor normale și patologice.

În același timp, materialul didactic pregătit cu atenție, care reflectă mulți ani de experiență clinică, va stimula și poate chiar inspira mulți studenți.

Fundamentele teoretice ale metodei

Sunetul este o undă longitudinală mecanică în care vibrațiile particulelor sunt în același plan cu direcția de propagare a energiei. Un val transportă energie, dar nu materie. Limita superioară a sunetului audibil este de 20.000 Hz. Sunetul cu o frecvență care depășește această valoare se numește ultrasunete. Frecvența este numărul de oscilații complete (cicluri) pe o perioadă de timp de 1 secundă. Unitățile de frecvență sunt hertzi (Hz) și megaherți (MHz). Un hertz este o vibrație pe secundă. Un megahertz = 1.000.000 de herți. Aparatele moderne cu ultrasunete folosesc ultrasunete cu o frecvență de 2 MHz și mai mare pentru a obține imagini.

Pentru obținerea ultrasunetelor se folosesc convertoare sau traductoare speciale, care transformă energia electrică în energie cu ultrasunete. Recepția ultrasunetelor se bazează pe efectul piezoelectric invers, exerciții. Esența efectului este că, dacă se aplică tensiune electrică anumitor materiale (piezoelectrice), forma acestora se va schimba. În acest scop, piezoelectricii artificiali, cum ar fi zirconatul sau titanatul de plumb, sunt cel mai adesea folosite în dispozitivele cu ultrasunete. În absența curentului electric, elementul piezoelectric revine la forma sa inițială, iar când polaritatea se schimbă, forma se va schimba din nou, dar în direcția opusă. Dacă unui element piezoelectric este aplicat un curent alternativ rapid, elementul va începe să se comprima și să se extindă la o frecvență înaltă (adică să oscileze), generând un câmp ultrasonic. Frecvența de funcționare a traductorului (frecvența de rezonanță) este determinată de raportul dintre viteza de propagare a ultrasunetelor în elementul piezoelectric și grosimea dublă a acestui element piezoelectric. Detectarea semnalelor reflectate se bazează pe efectul piezoelectric direct. Semnalele de revenire fac ca elementul piezoelectric să oscileze și pe marginile acestuia să apară un curent electric alternativ. În acest caz, elementul piezoelectric funcționează ca un senzor ultrasonic. De obicei, dispozitivele cu ultrasunete folosesc aceleași elemente pentru a emite și a primi ultrasunete. Prin urmare, termenii „convertor”, „transductor”, „senzor” sunt sinonimi.

Spre deosebire de undele electromagnetice (lumină, unde radio etc.), sunetul necesită un mediu pentru a se propaga - nu se poate propaga în vid. Ca toate undele, sunetul poate fi descris printr-o serie de parametri. Pe lângă frecvență, acestea sunt lungimea de undă, viteza de propagare în mediu, perioada, amplitudinea și intensitatea. Frecvența, perioada, amplitudinea și intensitatea sunt determinate de sursa sonoră, viteza de propagare este determinată de mediu, iar lungimea de undă este determinată atât de sursa sonoră, cât și de mediu.

Perioada este timpul necesar pentru a obține un ciclu complet de oscilații. Unitățile perioadei sunt secunda (s) și microsecunda (µs). O microsecundă este o milioneme dintr-o secundă. Perioada (µs) = 1/frecvență (MHz).

Lungimea de undă este lungimea pe care o ocupă o vibrație în spațiu. Unitățile de măsură sunt metrul (m) și milimetrul (mm). Viteza ultrasunetelor este viteza cu care unda se deplasează printr-un mediu. Unitățile de măsură ale vitezei de propagare a ultrasunetelor sunt metri pe secundă (m/s) și milimetri pe microsecundă (mm/µs). Viteza de propagare a ultrasunetelor este determinată de densitatea și elasticitatea mediului. Viteza de propagare a ultrasunetelor crește odată cu creșterea elasticității și scăderea densității mediului.

Viteza medie de propagare a ultrasunetelor în țesuturile corpului uman este de 1540 m/s - majoritatea dispozitivelor de diagnosticare cu ultrasunete sunt programate pentru această viteză.

Această valoare, introdusă într-un program de calculator, se bazează pe presupunerea că viteza de propagare a sunetului în țesut este constantă. Cu toate acestea, sunetul circulă prin ficat cu o viteză de aproximativ 1570 m/s, în timp ce prin țesutul adipos se deplasează cu o viteză mai mică de aproximativ 1476 m/s. Viteza medie estimată care este stocată în computer provoacă unele variații, dar nu provoacă prea multă distorsiune.

Viteza de propagare a ultrasunetelor (C), frecvența (f) și lungimea de undă () sunt legate între ele prin următoarea ecuație: C = f x.

Deoarece în cazul nostru viteza este considerată constantă (1540 m/s), celelalte două variabile f sunt interconectate printr-o relație invers proporțională. Cu cât frecvența este mai mare, cu atât lungimea de undă este mai mică și dimensiunea obiectelor pe care le putem vedea este mai mică.

Pentru a obține o imagine în diagnosticul cu ultrasunete, nu ultrasunetele sunt emise de un traductor continuu (undă constantă), ci ultrasunetele emise sub formă de impulsuri scurte (puls).

Aceste vibrații sunt emise de cristal (efect piezoelectric) ca undă sonoră în același mod în care undele sonore sunt emise de o membrană a difuzorului, deși frecvențele folosite în sonografie nu sunt audibile de urechea umană.

În funcție de scopul aplicării, frecvența monografică poate fi de la 2,0 la 15,0 MHz.

Parametrii suplimentari sunt utilizați pentru a caracteriza ultrasunetele pulsate. Rata de repetare a impulsurilor este numărul de impulsuri emise pe unitatea de timp (secundă). Frecvența de repetare a pulsului este măsurată în herți (Hz) și kiloherți (kHz).

Durata impulsului este durata de timp a unui impuls.

Măsurat în secunde (s) și microsecunde (µs).

Factorul de ocupare este fracțiunea de timp în care sunt emise ultrasunetele (sub formă de impulsuri).

Extensia pulsului spațial (SPR) este lungimea spațiului în care este plasat un impuls ultrasonic.

Pentru țesuturile moi, extinderea spațială a pulsului (mm) este egală cu produsul de 1,54 (viteza de propagare a ultrasunetelor în mm/µs) și numărul de oscilații (cicluri) din impuls (n) împărțit la frecvența în MHz. Sau, PPI = 1,54xn/f.

Reducerea întinderii spațiale a pulsului poate fi realizată (și acest lucru este foarte important pentru îmbunătățirea rezoluției axiale) prin reducerea numărului de oscilații în puls sau creșterea frecvenței.

Amplitudinea unei unde ultrasonice este abaterea maximă a unei variabile fizice observate de la valoarea medie

Intensitatea ultrasunetelor este raportul dintre puterea undelor și zona pe care este distribuit fluxul ultrasonic. Se măsoară în wați pe centimetru pătrat (W/cm2).

Cu putere de radiație egală, cu cât aria de flux este mai mică, cu atât intensitatea este mai mare. Intensitatea este, de asemenea, proporțională cu pătratul amplitudinii. Deci, dacă amplitudinea se dublează, atunci intensitatea se multiplică de patru ori. Intensitatea este neuniformă atât pe zona de curgere, cât și, în cazul ultrasunetelor pulsate, în timp.

La trecerea prin orice mediu, va exista o scădere a amplitudinii și intensității semnalului ultrasonic, care se numește atenuare. Atenuarea semnalului cu ultrasunete este cauzată de absorbție, reflexie și împrăștiere. Unitatea de atenuare este decibelul (dB). Coeficientul de atenuare este atenuarea unui semnal ultrasonic pe unitatea de lungime de cale a acestui semnal (dB/cm). Coeficientul de atenuare crește odată cu creșterea frecvenței.

Undele sonore de la senzor, care constă din multe cristale, pătrund în țesut, sunt reflectate și revin ca un ecou la senzor. Ecourile returnate sunt convertite invers de către cristale în impulsuri electrice și apoi sunt utilizate de un computer pentru a construi o imagine sonografică.

Refracția este o schimbare a direcției de propagare a unui fascicul de ultrasunete atunci când traversează limita mediilor cu viteze diferite de propagare a ultrasunetelor. Sinusul unghiului de refracție este egal cu produsul sinusului unghiului de incidență la valoarea obținută prin împărțirea vitezei de propagare a ultrasunetelor în al doilea mediu la viteza în primul. Sinusul unghiului de refracție și, în consecință, unghiul de refracție în sine, cu atât diferența dintre vitezele de propagare a ultrasunetelor în două medii este mai mare. Refracția nu se observă dacă vitezele de propagare a ultrasunetelor în cele două medii sunt egale sau unghiul de incidență este 0. Vorbind despre reflexie, trebuie avut în vedere că în cazul în care lungimea de undă este mult mai mare decât dimensiunea neregulilor. a suprafeței reflectorizante are loc o reflexie speculară.

Un alt parametru important de mediu este rezistența acustică.

Rezistența acustică este produsul dintre densitatea mediului și viteza de propagare a ultrasunetelor. Rezistența (Z) = densitate () x viteza de propagare (C).

Când ultrasunetele traversează țesutul la interfața mediilor cu rezistență acustică și viteză diferită a ultrasunetelor, apar fenomene de reflexie, refracție, împrăștiere și absorbție. În funcție de unghi, se vorbește despre incidența perpendiculară și oblică (la un unghi) a fasciculului ultrasonic. Când fasciculul ultrasonic este incident oblic, se determină unghiul de incidență, unghiul de reflexie și unghiul de refracție. Unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie. Când fasciculul ultrasonic este incident perpendicular, acesta poate fi reflectat complet sau parțial reflectat, parțial trecut prin limita a două medii; în acest caz, direcția de trecere a ultrasunetelor de la un mediu la altul nu se schimbă. Intensitatea ultrasunetelor reflectate și a ultrasunetelor care a depășit limita mediilor depinde de intensitatea inițială și de diferența de rezistență acustică a mediilor. Raportul dintre intensitatea undei reflectate și intensitatea undei incidente se numește coeficient de reflexie. Raportul dintre intensitatea undei ultrasonice care trece prin limita mediului și intensitatea undei incidente se numește coeficient de conductivitate ultrasunetelor. Astfel, dacă țesuturile au densități diferite, dar aceeași rezistență acustică, nu va exista reflexie ultrasunetelor. Pe de altă parte, cu o diferență mare de rezistență acustică, intensitatea reflexiei tinde spre 100%. Un exemplu în acest sens este pagina de aer/țesut moale. La limita acestor medii, are loc reflexia aproape completă a ultrasunetelor. Pentru a îmbunătăți conducerea ultrasunetelor în țesutul corpului uman, se utilizează medii de conectare (gel). Undele sonore sunt reflectate de la interfața dintre medii cu densități acustice diferite (adică propagare diferită a sunetului). Reflexia undelor sonore este proporțională cu diferența de densitate acustică: o diferență moderată va reflecta și va returna o parte a fasciculului sonor către traductor, undele sonore rămase vor fi transmise și vor pătrunde mai departe în straturile mai adânci ale țesutului. Dacă diferența de densitate acustică este mai mare, crește și intensitatea sunetului reflectat, iar intensitatea sunetului care pătrunde mai departe scade proporțional. Dacă densitatea acustică variază semnificativ, fasciculul de sunet este reflectat complet, rezultând o umbră acustică totală (reflexie totală). Umbrirea acustică apare în spatele oaselor (coastelor), pietrelor (rinichii sau vezicii biliare) și gazelor (gaze în intestine).

Ecourile nu apar decât dacă există o diferență în densitatea acustică a mediilor adiacente: fluidele omogene (sânge, bilă, urină și conținut de chisturi, lichid ascitic și revărsat pleural) apar ca structuri eco-negative (negre), de exemplu, vezica biliară și vasele hepatice.

Procesorul aparatului cu ultrasunete calculează adâncimea la care a apărut ecoul înregistrând diferența de timp dintre momentele de emisie a undei acustice și recepția semnalului de eco. Ecourile din țesuturile din apropierea traductorului revin mai devreme decât cele din țesuturile mai profunde.

Dacă lungimea de undă este comparabilă cu neuniformitatea suprafeței reflectorizante sau există neomogenitate a mediului în sine, are loc împrăștierea ultrasunetelor. În retrodifuzare, ultrasunetele sunt reflectate în direcția din care a venit fasciculul original. Intensitatea semnalelor împrăștiate crește odată cu creșterea eterogenității mediului și cu creșterea frecvenței (adică în scădere a lungimii de undă) a ultrasunetelor. Imprăștirea depinde relativ puțin de direcția fasciculului incident și, prin urmare, permite o mai bună vizualizare a suprafețelor reflectorizante, ca să nu mai vorbim de parenchimul de organ. Pentru ca semnalul reflectat să fie poziționat corect pe ecran, este necesar să se cunoască nu numai direcția semnalului emis, ci și distanța până la reflector. Această distanță este egală cu 1/2 din produsul vitezei și ultrasunetelor din mediu și a timpului dintre emisia și recepția semnalului reflectat. Produsul vitezei și timpului este împărțit la jumătate, deoarece ultrasunetele parcurg o cale dublă (de la emițător la reflector și înapoi) și ne interesează doar distanța de la emițător la reflector.

În același timp, înainte de a reveni la senzor, ecoul poate fi reflectat înainte și înapoi de mai multe ori, ceea ce necesită un timp de călătorie care nu corespunde distanței până la locul în care a provenit. Procesorul aparatului cu ultrasunete plasează în mod eronat aceste semnale de reverberație într-un strat mai profund.

Aplicare în practica medicală generală

Se știe că trecerea ultrasunetelor prin obiecte biologice provoacă două tipuri de efecte: mecanice și termice. Absorbția energiei unei unde sonore duce la atenuarea acesteia, iar energia eliberată este transformată în căldură. Mai mult, severitatea încălzirii este interconectată cu intensitatea radiației ultrasonice. Un caz special al efectelor biologice ale ultrasunetelor este cavitația. În acest caz, în lichidul sonicat se formează multe bule pulsatoare umplute cu gaz, abur sau un amestec al ambelor.

Orez. 1. Obiect de testare al Institutului American de Ultrasunete în Medicină

Institutul American de Ultrasunete în Medicină, pe baza unei analize a studiilor privind efectele ultrasunetelor asupra celulelor vegetale și animale, a făcut următoarea declarație în 1993: „Nu au existat niciodată efecte biologice documentate la pacienți sau la operatorii de dispozitive cauzate de iradiere ( ecografie) la intensitatea tipică pentru instalaţiile moderne de diagnostic cu ultrasunete. Deși este posibil ca astfel de efecte biologice să poată fi identificate în viitor, dovezile actuale indică faptul că beneficiul pentru pacient din utilizarea prudentă a ultrasunetelor de diagnostic depășește riscul potențial, dacă există.

Există o îmbunătățire constantă a dispozitivelor de diagnosticare cu ultrasunete și o dezvoltare rapidă a diagnosticului cu ultrasunete.

Pare promițător să se îmbunătățească în continuare tehnicile Doppler, în special, cum ar fi Power Doppler și imagistica Doppler color a țesuturilor.

O variantă de cartografiere Doppler color se numește „Power Doppler”. Cu Doppler de putere, nu valoarea deplasării Doppler în semnalul reflectat este determinată, ci energia acestuia. Această abordare face posibilă creșterea sensibilității metodei la viteze mici, făcând-o aproape independentă de unghi, totuși, cu prețul pierderii capacității de a determina valoarea absolută a vitezei și direcției fluxului.

În viitor, ecografia tridimensională poate deveni un domeniu foarte important al diagnosticului cu ultrasunete. Astăzi, există mai multe unități de diagnostic cu ultrasunete disponibile în comerț care permit reconstrucția imaginii tridimensionale, cu toate acestea, întrebarea semnificației clinice a acestei direcții rămâne deschisă.

La sfârșitul anilor 60 ai mileniului trecut, au fost utilizați pentru prima dată agenții de contrast cu ultrasunete. Pentru vizualizarea inimii drepte, există în prezent un contrast disponibil în comerț „Echovist” (Schering). contrastul îmbunătățește semnificativ semnalul Doppler, atât spectral, cât și color, care poate fi esențial pentru evaluarea fluxului sanguin tumoral.

Utilizarea senzorilor ultrasubțiri în ecografia intracavitară deschide noi oportunități pentru studiul organelor și structurilor goale. În același timp, utilizarea pe scară largă a acestei tehnici este limitată de costul ridicat al senzorilor specializați, care, în plus, pot fi utilizați pentru cercetare de un număr limitat de ori.

O direcție foarte promițătoare pentru obiectivarea informațiilor obținute în timpul ecografiei este procesarea imaginilor pe computer. În acest caz, devine posibilă îmbunătățirea acurateței diagnosticului modificărilor structurale minore ale organelor parenchimatoase. Cu toate acestea, rezultatele obținute până în prezent nu au o semnificație clinică semnificativă.

Informații de bază despre echipamentul utilizat

Ca exemplu tipic de echipament sonografic, luați în considerare proiectarea unui dispozitiv de clasă de mijloc (Fig. 2).

Orez. 2. Panou de control al dispozitivului cu ultrasunete (Toshiba)

În primul rând, trebuie să introduceți corect numele pacientului (A, B) pentru a identifica corect imaginea pe viitor. Tastele pentru schimbarea programului de procesare a imaginii (C) sau a senzorului Lsugopa (D) sunt situate în jumătatea superioară a panoului de control. Pe majoritatea panourilor, tasta FREEZE (E) este situată în colțul din dreapta jos. După apăsare, imaginea cu ultrasunete îngheață în timp real. Vă recomandăm să țineți degetul stâng la îndemână în orice moment. Acest lucru reduce orice întârziere în oprirea imaginii dorite pentru măsurare, examinare sau imprimare. Controlul GAIN (F) este utilizat pentru a îmbunătăți, în general, semnalele de ecou recepționate. Pentru a controla în mod selectiv ecourile la diferite adâncimi, câștigul poate fi modificat selectiv folosind glisoarele (G), compensând pierderile de semnal legate de adâncime. Folosind butonul (I), puteți muta imaginea în sus sau în jos, puteți mări sau micșora dimensiunea câmpului vizual și puteți plasa semne sau marcatoare pentru măsurare oriunde pe ecran. Modul de operare „kolobok” (măsurarea sau introducerea comentariilor) este setat folosind tastele corespunzătoare. Pentru a facilita studierea ulterioară a sonogramei, se recomandă ca înainte de a afișa imaginea pe imprimantă (M), să selectați markerul corporal corespunzător (L) și să utilizați „bloom” (I) pentru a marca poziția senzorului. Funcțiile rămase nu sunt atât de importante și pot fi învățate mai târziu în timp ce lucrați cu dispozitivul.

Inima complexelor ecografice moderne este generatorul principal de impulsuri (în dispozitivele moderne - un procesor puternic), care controlează toate sistemele dispozitivului cu ultrasunete. Generatorul de impulsuri trimite impulsuri electrice traductorului, care generează un impuls ultrasonic și îl trimite către țesut, primește semnalele reflectate, transformându-le în vibrații electrice. Aceste oscilații electrice sunt apoi trimise la un amplificator de radiofrecvență, la care este conectat de obicei un controler de amplificare timp-amplitudine (TAG, regulator de compensare a adâncimii de absorbție a țesuturilor) datorită faptului că atenuarea semnalului ultrasonic în țesut are loc în funcție de an legea exponențială, luminozitatea obiectelor de pe ecran crește progresiv odată cu creșterea adâncimii. Folosind un amplificator liniar, de ex. un amplificator care amplifica proporțional toate semnalele ar avea ca rezultat o supraamplificare a semnalelor în imediata apropiere a senzorului atunci când se încearcă îmbunătățirea imaginii obiectelor adânci. Utilizarea amplificatoarelor logaritmice poate rezolva această problemă. Semnalul cu ultrasunete este amplificat proporțional cu timpul de întârziere al revenirii sale - cu cât revine mai târziu, cu atât amplificarea este mai puternică. Astfel, utilizarea VAG face posibilă obținerea unei imagini pe ecran de aceeași luminozitate în profunzime. Semnalul electric RF astfel amplificat este apoi alimentat la demodulator, unde este rectificat și filtrat și din nou amplificat de un amplificator video și trimis pe ecranul monitorului.

Pentru a salva imaginea pe ecranul monitorului, este necesară memoria video. Poate fi împărțit în analog și digital. Primele monitoare au făcut posibilă prezentarea informațiilor în formă analogică bistabilă. Un dispozitiv numit discriminator a făcut posibilă schimbarea pragului de discriminare - semnalele a căror intensitate era sub pragul de discriminare nu au trecut prin el și zonele corespunzătoare ale ecranului au rămas întunecate. Semnalele a căror intensitate a depășit pragul de discriminare au fost prezentate pe ecran ca puncte albe. În acest caz, luminozitatea punctelor nu depindea de valoarea absolută a intensității semnalului reflectat - toate punctele albe aveau aceeași luminozitate. Cu această metodă de prezentare a imaginii - a fost numită „bistabilă” - limitele organelor și structurilor cu reflectivitate ridicată (de exemplu, sinusul renal) erau clar vizibile, cu toate acestea, nu a fost posibilă evaluarea structurii organelor parenchimatoase. Apariția în anii 70 a dispozitivelor care făceau posibilă transmiterea nuanțelor de gri pe un ecran de monitor a marcat începutul erei dispozitivelor în tonuri de gri. Aceste dispozitive au făcut posibilă obținerea de informații de neatins atunci când se foloseau dispozitive cu o imagine bistabilă. Dezvoltarea tehnologiei informatice și a microelectronicii a făcut în curând posibilă trecerea de la imaginile analogice la cele digitale. Imaginile digitale din aparatele cu ultrasunete sunt formate pe matrici mari (de obicei 512x512 pixeli) cu un număr de niveluri de gri de 16-32-64-128-256 (4-5-6-7-8 biți). Când vizualizați la o adâncime de 20 cm pe o matrice de 512x512 pixeli, un pixel va corespunde dimensiunilor liniare de 0,4 mm. Pe dispozitivele moderne există tendința de a crește dimensiunea afișajelor fără pierderea calității imaginii și pe dispozitivele de gamă medie (12 inci<30 см по диагонали) экран становится обычным явле­нием.

Tubul cu raze catodice (afișaj, monitor) al unui dispozitiv cu ultrasunete folosește un fascicul de electroni puternic focalizat pentru a produce un punct luminos pe un ecran acoperit cu un fosfor special. Folosind plăci de deviere, acest loc poate fi mutat pe ecran. Cu o scanare de tip A (A - în loc de cuvântul englezesc „amplitudine” (Amplitudine)), distanța de la senzor este reprezentată de-a lungul unei axe, iar intensitatea semnalului reflectat este reprezentată de-a lungul celeilalte. În dispozitivele moderne, scanarea de tip A nu este practic utilizată. Scanarea de tip B (B - în loc de cuvântul englezesc „luminozitate”) vă permite să obțineți informații de-a lungul liniei de scanare despre intensitatea semnalelor reflectate sub formă de diferențe de luminozitate a punctelor individuale care alcătuiesc această linie. Scanare de tip M (uneori TM) (M - în schimb cuvântul englezesc „mișcare” (Mișcare) vă permite să înregistrați mișcarea (mișcarea) structurilor reflectorizante în timp. În acest caz, mișcările structurilor reflectorizante sub formă de puncte de luminozitate diferită sunt înregistrate pe verticală, iar deplasarea poziției acestor puncte în timp este înregistrată pe orizontală pentru a obține o imagine tomografică bidimensională, este necesar să se deplaseze linia de scanare de-a lungul planului de scanare dispozitive de scanare lente, acest lucru a fost realizat prin deplasarea manuală a senzorului de-a lungul suprafeței corpului pacientului.

Aparatele de ecografie utilizate în prezent pot funcționa cu diferite tipuri de senzori, ceea ce le permite să fie utilizate atât în ​​camera de ecografie, cât și în secțiile de terapie intensivă și de urgență. Senzorii sunt de obicei depozitați pe un suport de sprijin din partea dreaptă a mașinii.

Senzorii cu ultrasunete sunt dispozitive complexe și, în funcție de metoda de scanare a imaginii, sunt împărțiți în senzori pentru dispozitive de scanare lentă (cu un singur element) și scanare rapidă (scanare în timp real) - mecanici și electronici. Senzorii mecanici pot fi cu un singur element sau multi-element (anulari). Scanarea fasciculului ultrasonic poate fi realizată prin balansarea elementului, rotirea elementului sau balansarea oglinzii acustice. Imaginea de pe ecran are în acest caz forma unui sector (senzori de sector) sau a unui cerc (senzori circulari). Senzorii electronici sunt multi-element și, în funcție de forma imaginii rezultate, pot fi sectoriali, liniari, convexi (convex). Scanarea imaginii într-un senzor de sector se realizează prin balansarea fasciculului ultrasonic cu focalizarea sa simultană. Senzorii sectoriali produc o imagine în formă de evantai care este îngustă lângă senzor și se lărgește pe măsură ce adâncimea crește. O astfel de propagare divergentă a sunetului poate fi realizată prin mișcarea mecanică a elementelor piezoelectrice. Senzorii care utilizează acest principiu sunt mai ieftini, dar au o rezistență slabă la uzură. Varianta electronica (controlul fazei) este mai scumpa si este folosita in primul rand in cardiologie. Frecvența lor de operare este de 2,5-3,0 MHz. Interferența asociată cu reflectarea sunetului de la coaste poate fi evitată prin plasarea senzorului în spațiile intercostale și alegerea divergenței optime a fasciculului în intervalul 60-90° pentru a crește adâncimea de penetrare. Dezavantajele acestor tipuri de senzori sunt rezoluția scăzută în câmpul apropiat, scăderea numărului de linii de scanare odată cu creșterea adâncimii (rezoluție spațială) și dificultatea de manipulare.

La senzorii liniari și convexi, scanarea imaginii este realizată prin excitarea unui grup de elemente cu mișcarea lor pas cu pas de-a lungul antenei cu focalizare simultană.

Un traductor sub formă de disc cu un singur element în modul de emisie continuă produce un câmp ultrasonic, a cărui formă se modifică în funcție de distanță. În unele cazuri, pot fi observate „fluxuri” ultrasonice suplimentare, numite lobi laterali. Distanța de la disc în funcție de lungimea câmpului apropiat (zona) se numește zonă apropiată. Zona dincolo de granița apropiată se numește departe. Epuizarea zonei apropiate este egală cu raportul dintre pătratul diametrului traductorului și 4 lungimi de undă. În zona îndepărtată, diametrul câmpului ultrasonic crește. Locul în care fasciculul ultrasonic se îngustează cel mai mult se numește zonă de focalizare, iar distanța dintre traductor și zona de focalizare se numește distanță focală. Există diferite moduri de focalizare a fasciculului de ultrasunete. Cel mai simplu mod de focalizare este o lentilă acustică. Cu ajutorul acestuia, puteți focaliza fasciculul ultrasonic la o anumită adâncime, care depinde de curbura lentilei. Această metodă de focalizare nu vă permite să schimbați rapid distanța focală, ceea ce este incomod în munca practică.

O altă metodă de focalizare este utilizarea unei oglinzi acustice. În acest caz, prin modificarea distanței dintre oglindă și traductor, vom modifica distanța focală. În dispozitivele moderne cu senzori electronici cu mai multe elemente, baza focalizării este focalizarea electronică. Cu un sistem electronic de focalizare, putem modifica distanța focală de pe panoul de bord, totuși, pentru fiecare imagine vom avea doar o zonă de focalizare.

Deoarece impulsurile ultrasunete foarte scurte sunt folosite pentru a obține imagini, emise de 1000 de ori pe secundă (rata de repetare a pulsului 1 kHz), dispozitivul funcționează în 99,9% din timp ca un receptor de semnale reflectate. Având o astfel de rezervă de timp, este posibilă programarea dispozitivului în așa fel încât la prima achiziție a imaginii să fie selectată zona de focalizare apropiată și să fie salvate informațiile primite din această zonă. Următorul - selectați următoarea zonă de focalizare, primiți informații, salvați. Și așa mai departe. Rezultatul este o imagine compozită care este focalizată pe întreaga sa adâncime. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că această metodă de focalizare necesită o perioadă semnificativă de timp pentru a obține o imagine (cadru), ceea ce determină o scădere a ratei cadrelor și pâlpâirea imaginii. De ce se depun atât de mult efort în focalizarea fasciculului cu ultrasunete? Faptul este că, cu cât fasciculul este mai îngust, cu atât rezoluția laterală (laterală) este mai bună. Rezoluția laterală este distanța minimă dintre două obiecte situate perpendicular pe direcția de propagare a energiei, care sunt prezentate pe ecranul monitorului ca structuri separate. Rezoluția laterală este egală cu diametrul fasciculului ultrasonic. Rezoluția axială este distanța minimă dintre două obiecte situate de-a lungul direcției de propagare a energiei, care sunt prezentate pe ecranul monitorului ca structuri separate. Rezoluția axială depinde de extinderea spațială a pulsului ultrasonic - cu cât pulsul este mai scurt, cu atât rezoluția este mai bună. Pentru a scurta pulsul, se utilizează atât amortizarea mecanică, cât și electronică a vibrațiilor ultrasonice. De regulă, rezoluția axială este mai bună decât rezoluția laterală.

În prezent, dispozitivele de scanare lentă (manuală, complexă) prezintă doar interes istoric. Au murit moral odată cu apariția dispozitivelor de scanare rapidă (dispozitive care funcționează în timp real). Cu toate acestea, componentele lor principale sunt păstrate în dispozitive moderne (în mod firesc, folosind o bază de element modern).

Dispozitivele de scanare rapidă sau, așa cum sunt numite mai des, dispozitivele în timp real, au înlocuit acum complet dispozitivele de scanare lentă sau manuală. Acest lucru se datorează unui număr de avantaje pe care le au aceste dispozitive: capacitatea de a evalua mișcarea organelor și structurilor în timp real (adică, aproape în același moment în timp); o reducere bruscă a timpului alocat cercetării; capacitatea de a efectua cercetări prin ferestre acustice mici. Dacă dispozitivele de scanare lentă pot fi comparate cu o cameră (obținerea de imagini statice), atunci dispozitivele în timp real pot fi comparate cu cinematograful, unde imaginile statice (cadrele) se înlocuiesc între ele cu frecvență înaltă, creând impresia de mișcare. Dispozitivele de scanare rapidă utilizează, așa cum sa menționat mai sus, senzori mecanici și electronici de sector, senzori electronici liniari, senzori electronici convexi (convexi) și senzori radiali mecanici. Cu ceva timp în urmă, senzorii trapezoidali au apărut pe o serie de dispozitive, al căror câmp de vedere avea o formă trapezoidală, totuși, nu prezentau niciun avantaj față de senzorii convexi, dar ei înșiși aveau o serie de dezavantaje.

În prezent, cel mai bun senzor pentru examinarea organelor abdominale, spațiului retroperitoneal și pelvisului este unul convex. Are o suprafață de contact relativ mică și un câmp vizual foarte mare în zonele mijlocii și îndepărtate, ceea ce simplifică și accelerează examinarea.

Frecvențele de funcționare ale unor astfel de senzori variază de la 2,5 MHz (la pacienții obezi) la 5 MHz (la pacienții slabi), cu o medie de 3,5-3,75 MHz. Acest design poate fi văzut ca un compromis între senzorii liniari și sectoriali. Un senzor convex oferă un câmp larg de imagine de aproape și de departe și este mai ușor de manevrat decât un senzor de sector. Cu toate acestea, densitatea liniilor de scanare scade odată cu creșterea distanței față de senzor. La scanarea organelor abdominale superioare, traductorul trebuie manipulat cu atenție pentru a evita umbrirea acustică de la coastele inferioare.

Când scanați cu un fascicul ultrasonic, rezultatul fiecărei treceri complete a fasciculului se numește cadru. Cadrul este format dintr-un număr mare de linii verticale. Fiecare ping este cel puțin un impuls ultrasonic.

Rata de repetiție a pulsului pentru obținerea unei imagini în scala de gri în dispozitivele moderne este de 1 kHz (1000 de impulsuri pe secundă). Există o relație între frecvența de repetiție a impulsurilor (PRF), numărul de linii care formează un cadru și numărul de cadre pe unitatea de timp: PRF = numărul de linii x rata de cadre. Pe un ecran de monitor, calitatea imaginii rezultate va fi determinată, în special, de densitatea liniei. Pentru un senzor liniar, densitatea liniei (linii/cm) este raportul dintre numărul de linii care formează un cadru și lățimea părții monitorului pe care este formată imaginea. Traductoarele liniare emit unde sonore paralele între ele și creează o imagine dreptunghiulară. Lățimea imaginii și numărul de linii de scanare sunt constante pe toată adâncimea. Avantajul senzorilor liniari este rezoluția lor bună în câmpul apropiat. Acești senzori sunt utilizați în principal la frecvențe înalte (5,0-7,5 MHz și mai mari) pentru a studia țesuturile moi și glanda tiroidă. Dezavantajul lor este suprafața mare de lucru, care duce la apariția artefactelor atunci când sunt aplicate pe o suprafață curbată a corpului din cauza bulelor de gaz care se introduc între senzor și piele. În plus, umbra acustică care se formează din nervuri poate strica imaginea. În general, traductoarele liniare nu sunt potrivite pentru imagistica pieptului sau a abdomenului superior. Pentru un senzor de tip sector, densitatea liniei (linii/grad) este raportul dintre numărul de linii care formează un cadru și unghiul sectorului. Cu cât este mai mare rata de cadre setată în dispozitiv, cu atât este mai mic (la o anumită rată de repetare a pulsului) numărul de linii care formează cadrul, cu atât densitatea liniilor de pe ecranul monitorului este mai mică, cu atât calitatea imaginii rezultate este mai scăzută. Adevărat, la o rată mare de cadre avem o rezoluție temporală bună, ceea ce este foarte important pentru studiile ecocardiografice.

Metoda de cercetare cu ultrasunete face posibilă obținerea nu numai de informații despre starea structurală a organelor și țesuturilor, ci și caracterizarea fluxurilor din vase. Această abilitate se bazează pe efectul Doppler - o schimbare a frecvenței sunetului recepționat atunci când se mișcă în raport cu mediul sursei sau receptorului de sunet sau un sunet care împrăștie corpul. Se observă datorită faptului că viteza de propagare a ultrasunetelor în orice mediu omogen este constantă. Prin urmare, dacă o sursă de sunet se mișcă cu o viteză constantă, undele sonore emise în direcția mișcării par a fi comprimate, crescând frecvența sunetului. Undele emise în sens opus sunt întinse, determinând frecvența sunetului scădea. Prin compararea frecvenței ultrasunetelor inițiale cu cea modificată, este posibil să se determine deplasările Doppler și să se calculeze viteza. Nu contează dacă sunetul este emis de un obiect în mișcare sau dacă obiectul reflectă undele sonore. În al doilea caz, sursa de ultrasunete poate fi staționară (senzor ultrasunete), iar globulele roșii în mișcare pot acționa ca un reflector al undelor ultrasonice. Deplasarea Doppler poate fi fie pozitivă (dacă reflectorul se deplasează către sursa de sunet) fie negativă (dacă reflectorul se îndepărtează de sursa de sunet) dacă direcția de incidență a fasciculului ultrasonic nu este paralelă cu direcția de mișcare a reflectorul, este necesar să se corecteze deplasarea Doppler prin cosinusul unghiului și între fasciculul incident și direcția de mișcare a reflectorului. Pentru a obține informații Doppler, se folosesc două tipuri de dispozitive - cu undă constantă și cu impulsuri. Într-un dispozitiv Doppler cu undă continuă, senzorul este format din două traductoare: unul dintre ei emite în mod constant ultrasunete, celălalt primește constant semnale reflectate. Receptorul detectează deplasarea Doppler, care este de obicei -1/1000 din frecvența sursei de ultrasunete (gama audibilă) și transmite semnalul către difuzoare și. paralel cu monitorul pentru evaluarea calitativă și cantitativă a curbei. Dispozitivele cu undă constantă detectează fluxul sanguin de-a lungul aproape întregului traseu al fasciculului de ultrasunete sau. cu alte cuvinte, au un volum mare de control. Acest lucru poate determina obținerea de informații inadecvate atunci când mai multe vase intră în volumul de control. Cu toate acestea, un volum mare de control poate fi util în calcularea căderii de presiune în stenoza valvulară. Pentru a evalua fluxul de sânge într-o anumită zonă, este necesar să plasați un volum de control în zona de interes (de exemplu, în interiorul unui anumit vas) sub control vizual pe un ecran de monitor. Acest lucru poate fi realizat prin utilizarea unui dispozitiv cu impulsuri. Există o limită superioară a deplasării Doppler care poate fi detectată de instrumente cu pulsații (uneori numită limită Nyquist). Este aproximativ 1/2 din rata de repetare a pulsului. Când este depășit, spectrul Doppler este distorsionat (aliasing) Cu cât este mai mare frecvența de repetare a impulsului, cu atât deplasarea Doppler poate fi determinată fără distorsiuni, cu atât sensibilitatea dispozitivului la fluxurile de viteză scăzută este mai mică.

Datorită faptului că impulsurile ultrasonice trimise în țesut conțin un număr mare de frecvențe în plus față de cea principală și, de asemenea, datorită faptului că vitezele secțiunilor individuale ale fluxului nu sunt aceleași, pulsul reflectat constă dintr-un mare număr de frecvențe diferite. Folosind transformata Fourier rapidă, conținutul de frecvență al pulsului poate fi reprezentat sub forma unui spectru, care poate fi afișat pe ecranul monitorului sub forma unei curbe, unde frecvențele de deplasare Doppler sunt reprezentate orizontal, iar amplitudinea fiecare componentă este reprezentată vertical. Folosind spectrul Doppler, este posibil să se determine un număr mare de parametri de viteză ai fluxului sanguin (viteza maximă, viteza la sfârșitul diastolei, viteza medie etc.), cu toate acestea, acești indicatori sunt dependenți de unghi și acuratețea lor este extrem de depinde de precizia corectării unghiului. Și dacă în vasele mari netortuoase corectarea unghiului nu provoacă probleme, atunci în vasele mici sinuoase (vasele tumorale) este destul de dificil să se determine direcția curgerii. Pentru a rezolva această problemă, au fost propuși o serie de indici aproape independenți de unghi, dintre care cei mai obișnuiți sunt indicele de rezistență și indicele de pulsator. Indicele de rezistență este raportul dintre diferența dintre vitezele maxime și minime și debitul maxim. Indicele de pulsație este raportul dintre diferența dintre vitezele maxime și minime și viteza medie a curgerii.

Obținerea unui spectru Doppler cu un singur volum de referință permite evaluarea fluxului sanguin într-o zonă foarte mică. Imaginile fluxului color (mapping Doppler color) furnizează informații 2D în timp real despre fluxul sanguin, în plus față de imagistica convențională în tonuri de gri 2D. Imagistica Doppler color extinde capacitățile principiului pulsat al achiziției de imagini Semnalele reflectate de structurile nemișcate sunt recunoscute și prezentate într-o formă de gri. Dacă semnalul reflectat are o frecvență diferită de cea emisă, aceasta înseamnă că a fost reflectat de un obiect în mișcare. În acest caz, se determină deplasarea Doppler, semnul acesteia și valoarea vitezei medii. Acești parametri sunt utilizați pentru a determina culoarea, saturația și luminozitatea acesteia. De obicei, direcția fluxului către senzor este codificată cu roșu, iar cea a dozatorului este codificată cu albastru. Luminozitatea culorii este determinată de viteza curgerii.

Pentru a interpreta corect o imagine cu ultrasunete, este necesară cunoașterea proprietăților fizice ale sunetului care stau la baza formării artefactelor.

Un artefact în diagnosticarea cu ultrasunete este apariția unor structuri inexistente în imagine, absența structurilor existente, locația incorectă a structurilor, luminozitatea incorectă a structurilor, contururile incorecte ale structurilor, dimensiunile incorecte ale structurilor.

Reverberația, unul dintre cele mai comune artefacte, apare atunci când un impuls ultrasonic lovește între două sau mai multe suprafețe reflectorizante. În acest caz, o parte din energia pulsului ultrasonic este reflectată în mod repetat de pe aceste suprafețe, de fiecare dată revenind parțial la senzor la intervale regulate. Rezultatul va fi apariția pe ecranul monitorului a suprafețelor reflectorizante inexistente, care vor fi situate în spatele celui de-al doilea reflector la o distanță egală cu distanța dintre primul și al doilea reflector. Uneori este posibil să se reducă reverberația prin schimbarea poziției senzorului.

Un artefact la fel de important este așa-numita umbră acustică distală. Un artefact de umbră acustică apare în spatele structurilor foarte reflectorizante sau foarte absorbante. Mecanismul de formare a unei umbre acustice este similar cu formarea uneia optice.

Umbrirea acustică apare ca o zonă cu ecogenitate scăzută (hipoecogen sau anechoic = negru) și se găsește în spatele structurilor puternic reflectorizante, cum ar fi osul care conține calciu. Astfel, examinarea organelor abdomenului superior este îngreunată de coastele inferioare, iar partea inferioară a pelvisului este îngreunată de simfiza pubiană. Acest efect, totuși, poate fi folosit pentru a identifica pietrele calcificate ale vezicii biliare, pietrele la rinichi și plăcile aterosclerotice. O umbră similară poate fi cauzată de gazele din plămâni sau intestine.

Artefactul unei „cozii de cometă” ecogen este considerat de un număr de autori ca o manifestare a unei umbre acustice. La rândul lor, alte surse indică faptul că acest artefact se observă în cazul în care ultrasunetele provoacă vibrațiile proprii ale obiectului și este o variantă de reverberație. Este adesea observată în spatele unor mici bule de gaz sau a obiectelor mici de metal. Artefactul ecogen de coadă a cometei poate împiedica detectarea structurilor situate în spatele anselor intestinale care conțin gaz. Artefactul aerian este un obstacol în primul rând în identificarea organelor situate retroperitoneal (pancreas, rinichi, ganglioni limfatici), în spatele stomacului sau anselor intestinale care conțin gaze.

Datorită faptului că nu întotdeauna întregul semnal reflectat revine la senzor, apare un artefact al suprafeței reflectorizante efective, care este mai mic decât suprafața reflectivă reală. Din cauza acestui artefact, dimensiunea pietrelor determinată de ultrasunete este de obicei puțin mai mică decât dimensiunea reală. Refracția poate face ca un obiect să apară incorect în imaginea rezultată. Dacă calea traductorului cu ultrasunete către structura reflectorizantă și înapoi nu este aceeași, apare o poziție incorectă a obiectului în imaginea rezultată.

Următoarea manifestare caracteristică este așa-numita umbră marginală din spatele chisturilor. Se observă în principal în spatele tuturor cavităților rotunde care ascund undele sonore de-a lungul tangentei. Umbra marginală este cauzată de împrăștierea și refracția undei sonore și poate fi observată în spatele vezicii biliare. Acest lucru necesită o analiză atentă pentru a explica originea umbrei acustice ca efect de umbră de margine cauzat de vezica biliară, mai degrabă decât un ficat gras focal.

Artefactul din umbră laterală este asociat cu refracția și, uneori, interferența undelor ultrasonice atunci când fasciculul de ultrasunete cade tangențial pe o suprafață convexă (chist, vezica biliară cervicală) a unei structuri, viteza ultrasunetelor în care este semnificativ diferită de țesutul din jur.

Artefactele asociate cu determinarea incorectă a vitezei ultrasunetelor apar din cauza faptului că viteza reală de propagare a ultrasunetelor într-un anumit țesut este mai mare sau mai mică decât viteza medie (1,54 m/s) pentru care este programat dispozitivul.

Artefactele de grosime a fasciculului de ultrasunete sunt apariția, în principal în organele care conțin fluide, a reflexiilor de perete datorită faptului că fasciculul de ultrasunete are o grosime specifică și o parte din acest fascicul poate forma simultan o imagine a organului și o imagine a structurilor adiacente.

Artefactul de pseudo-amplificare distală a semnalului apare în spatele structurilor care absorb slab ultrasunetele (formațiuni lichide, care conțin lichide). Amplificarea acustică distală relativă se găsește atunci când o parte a undelor sonore parcurge o anumită distanță printr-un fluid omogen. Datorită nivelului redus de reflexie în lichid, undele sonore sunt mai puțin atenuate decât cele care trec prin țesuturile adiacente și au o amplitudine mai mare. Aceasta produce o ecogenitate crescută distală, care apare ca o dâră de luminozitate crescută în spatele vezicii biliare, vezicii urinare sau chiar în spatele vaselor mari, cum ar fi aorta. Această creștere a ecogenității este un fenomen fizic care nu are legătură cu adevăratele proprietăți ale țesuturilor subiacente. Cu toate acestea, intensificarea acustică poate fi utilizată pentru a distinge chisturile renale sau hepatice de tumorile hipoecogene.

Controlul calității echipamentelor cu ultrasunete include determinarea sensibilității relative a sistemului, rezoluția axială și laterală, zona moartă, funcționarea corectă a contorului de distanță, acuratețea înregistrării, funcționarea corectă a VAG, determinarea intervalului dinamic al scalei de gri etc. Pentru a controla calitatea dispozitivelor cu ultrasunete, se folosesc obiecte speciale de testare sau fantome echivalente de țesut. Sunt disponibile comercial, dar încă nu sunt răspândite în țara noastră, ceea ce face aproape imposibilă efectuarea verificării la fața locului a echipamentelor de diagnosticare cu ultrasunete.