Ультразвуковое исследование как метод современной диагностики. Ультразвуковое исследование
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.
Доктора часто направляют пациента на проведение ультразвуковой диагностики. Это является рутинным и вспомогательным диагностическим методом исследования внутренних органов. Чтобы понять, как проводится УЗИ и для чего необходима процедура, стоит рассмотреть, что это такое и из чего состоит.
Как получается и проводится ультразвук
Пьезоэлектрический эффект – основа для создания уникального ультразвука. Благодаря воздействию электрического напряжения изменяется конфигурация кристаллов и керамики датчика. Образуются механические колебания, посылаемые внутреннему органу, тот отражает сигнал, который воспринимается пьезоэлектрическим материалом.
Для достижения высокой точности исследования необходима соединяющая среда, ею выступает УЗ-гель. Чтобы получить полную картину о состоянии внутреннего органа необходимо настроить длину волны. Чем меньше глубина проникновения, тем точнее результат. Волна должна охватывать весь исследуемый объект.
Для фокусирования УЗ-луча применяется «акустическая линза» — часть датчика, которая непосредственно контактирует с кожными покровами. Она создает правильную геометрию луча.
Что такое ультразвуковое исследование
УЗ-исследование – малоинвазивный метод обследования внутренних органов человека, состояния кровеносных сосудов и их проходимости. В медицинской практике широко используется ввиду своей доступности и информативности.
Виды УЗИ диагностики:
- желчный пузырь и желчевыводящие протоки;
- поджелудочная железа;
- селезенка;
- у женщин: матка, яичники, маточные трубы, шейка матки;
- у мужчин: предстательная железа, ;
- мочевой пузырь;
- мочеточники;
В силу особенностей ультразвуковой волны можно исследовать органы для скрининга онкологических патологий, диффузных изменений в тканях, наличие конкрементов в желчном, мочевом пузыре, а также почках, врожденные и приобретенные аномалии строения, накопление патологической жидкости.
Ограничением для исследования служат органы с наличием газа внутри них, таких как желудок, кишечник.
Преимущества УЗ-диагностики
Главным плюсом обследования служит безопасность УЗ-луча. Преимущества:
- высокая точность и информативность;
- диагностика развития заболеваний в начальной стадии;
- нет ограничений по количеству манипуляций, поэтому появляется возможность отслеживать состояние органа в динамике после консервативного или оперативного лечения;
- отсутствие лучевой нагрузки, благодаря чему можно назначать новорожденным детям.
Как выполняется УЗИ
Больного укладывают на кушетку, просят освободить от одежды предполагаемое место исследования. В зависимости от того, какая область требует осмотра, существует несколько методик проведения процедуры:
- Трансабдоминальная – пациенту на кожные покровы наносят специальный гель, подносят датчик, прикладывают к коже и водят по поверхности.
- Трансвагинальная – удлиненный датчик погружают в презерватив, наносят немного геля и вводят женщине во влагалище. Такая методика наиболее информативна, поскольку наиболее плотно прилегает к исследуемым структурам.
- Трансректальная – на удлиненный датчик одевается презерватив, наносится гель и вводится в прямую кишку. Обычно проводится мужчинам для детального осмотра предстательной железы.
Ультразвуковое исследование – информативный метод диагностики, однако не стоит самостоятельно интерпретировать полученный результат. Разобраться в этом может квалифицированный доктор.
Ультразвуковое исследование (УЗИ, сонография) является наиболее широко используемым методом визуализации в медицинской практике, что обусловлено его значительными преимуществами: отсутствием лучевой нагрузки, неинвазивностью, мобильностью и доступностью. Метод не требует применения контрастных веществ, и его результативность не зависит от функционального состояния почек, что имеет особое значение в урологической практике.
В настоящее время в практической медицине используются ультразвуковые сканеры, работающие в режиме реального времени, с построением изображения в серой шкале. В действии приборов реализуется физический феномен эхолокации. Отраженная ультразвуковая энергия улавливается сканирующим датчиком и преобразуется в электрическую, которая опосредованно формирует визуальный образ на экране ультразвукового прибора в палитре серых оттенков как в двух-, так и в трехмерном изображении.
При прохождении ультразвуковой волны через гомогенную жидкостную среду отраженная энергия минимальна, поэтому на экране формируется изображение в черном цвете, что носит название анэхогенной структуры. В том случае, когда жидкость содержится в замкнутой полости (киста), дальняя от источника ультразвука стенка визуализируется лучше, а непосредственно за ней формируется эффект дорсального усиления, являющийся важным признаком жидкостного характера исследуемого образования. Высокая гидрофильность тканей (зоны воспалительного отека, опухолевая ткань) также приводит к формированию изображения в оттенках черного или темно-серого цвета, что связано с малой энергией отраженного ультразвука. Такая структура носит название гипоэхогенной. В отличие от жидкостных структур гипоэхогенные образования не имеют эффекта дорсального усиления. С увеличением импеданса исследуемой структуры мощность отраженной ультразвуковой волны возрастает, что сопровождается формированием на экране структуры все более светлых оттенков серого цвета, называемых гиперэхогенными. Чем более значительной эхоплотностью (импедансом) обладает исследуемый объем, тем более светлыми оттенками характеризуется сформированное на экране изображение. Наибольшая отраженная энергия формируется при взаимодействии ультразвуковой волны и структур, содержащих кальций (камень, кость) или воздух (газовые пузыри в кишечнике).
Наилучшая визуализация внутренних органов возможна при минимальном содержании газов в кишечнике, для чего УЗИ выполняют натощак или с использованием специальных методик, приводящих к уменьшению метеоризма. Локация органов малого таза трансабдоминальным доступом возможна только при тугом заполнении мочевого пузыря, который в данном случае играет роль акустического окна, проводящего ультразвуковую волну от поверхности тела пациента до исследуемого объекта.
В настоящее время в работе ультразвуковых сканеров используют датчики трех модификаций с различной формой лоцирующей поверхности: линейные, конвексные и секторные - с частотой локации от 2 до 14 МГц. Чем выше частота локации, тем большей разрешающей способностью обладает датчик и тем крупнее масштаб полученного изображения. При этом датчики с высокой разрешающей способностью пригодны для исследования поверхностно расположенных структур. В урологической практике это наружные половые органы, поскольку мощность ультразвуковой волны по мере увеличения частоты существенно падает.
Задача врача при проведении УЗИ-диагностики - получить четкое изображение объекта исследования. С этой целью используют различные сонографические доступы и специальные модифицированные датчики. Сканирование, проводимое через кожные покровы, носит название транскутанное. Транскутанное ультразвуковое сканирование органов живота, малого таза традиционно называется трансадбоминальной сонографией.
Кроме транскутанного исследования часто используются эндокорпоральные способы сканирования, при которых датчик помещается в тело человека через физиологические отверстия. Наиболее широкое применение имеют трансвагинальные и трансректальные датчики, служащие для исследования органов малого таза. При проведении трансвагинального УЗИ визуализации доступны мочевой пузырь, внутренние половые органы, средне- и нижнеампулярные отделы толстой кишки, Дугласово пространство, частично уретра и дистальные отделы мочеточников. При трансректальном УЗИ визуализируются внутренние половые органы вне зависимости от пола обследуемого пациента, мочевой пузырь, уретра на всем ее протяжении, пузырно-мочеточниковые сегменты и тазовые отделы мочеточников.
Трансуретральный доступ не получил широкого распространения ввиду значительного перечня противопоказаний.
В настоящее время все чаще используются ультразвуковые сканеры, оснащенные миниатюрными датчиками высокого разрешения и вмонтированные в проксимальный конец гибкого уретероскопа. Данный метод, носящий название эндолюминальная сонография, позволяет провести исследование всех отделов мочевыводящих путей, что привносит ценную диагностическую информацию при заболеваниях мочеточника, чашечно-лоханочной системы почки.
УЗИ сосудов различных органов возможно благодаря эффекту Доплера, который основан на регистрации мелких перемещающихся частиц. В клинической практике данный метод был использован в 1956 году Satomuru при УЗИ сердца. В настоящее время применяются несколько ультразвуковых методик для исследования сосудистой системы, в основе которых лежит использование эффекта Доплера,- цветное доплеровское картирование, энергетический доплер. Данные методики дают представление о сосудистой архитектонике обследуемого объекта. Спектральный анализ позволяет оценивать распределение сдвига доплеровских частот, определять количественные скоростные характеристики сосудистого кровотока. Сочетание серошкального ультразвукового изображения, цветного доплеровского картирования и спектрального анализа носит название триплексное сканирование.
Доплеровские методики в практической урологии применяются для решения широкого круга диагностических вопросов. Наиболее распространена методика цветного доплеровского картирования. Определение хаотичных сосудистых структур в тканевом объемном образовании почки в большинстве случаев свидетельствует о его злокачественном характере. При выявлении асимметричного увеличения кровоснабжения патологических гипоэхогенных участков в простате значительно возрастает вероятность ее злокачественного поражения.
Спектральный анализ кровотока используется в дифференциальной диагностике вазоренальной гипертензии. Изучение скоростных показателей на различных уровнях сосудов почек: от основной почечной артерии до аркуатных артерий - позволяет определить причину артериальной гипертензии. Спектральный доплеровский анализ применяется в дифференциальной диагностике эректильной дисфункции. Данная методика проводится с использованием фармакологической пробы. Методическая последовательность включает определение скоростных показателей кровотока по кавернозным артериям и тыльной вене полового члена в состоянии покоя. В дальнейшем, после интракавернозного введения препарата (папаверин, кавердэскт и др.), проводится повторное измерение пенильного кровотока с определением индексов. Сопоставление полученных результатов позволяет не только установить диагноз вазогенной эректильной дисфункции, но и дифференцировать наиболее заинтересованное сосудистое звено - артериальное, венозное. Описано также применение таблетированных препаратов, вызывающих состояние тумесценции.
В соответствии с диагностическими задачами виды УЗИ подразделяются на скрининговые, инициальные и экспертные. Скрининговые исследования, направленные на выявление доклинических стадий заболеваний, относятся к превентивной медицине и проводятся здоровым людям, составляющим группу риска по каким-либо заболеваниям. Инициальное (первичное) УЗИ проводится пациентам, обратившимся за медицинской помощью в связи с возникновением определенных жалоб. Цель его - установить причину, анатомический субстрат имеющейся клинической картины. Диагностической задачей экспертного УЗИ является не только подтверждение диагноза, но в большей степени установление степени распространенности и стадии процесса, вовлечение других органов и систем в патологический процесс.
УЗИ почек. Основным доступом при локации почек является кособоковое расположение датчика по средней подмышечной линии. Данная проекция дает изображение почки, сопоставимое с изображением при рентгенологическом исследовании. При сканировании по длинной оси органа почка имеет вид овального образования с четкими, ровными контурами (рис. 4.10).
Полипозиционное сканирование с последовательным перемещением плоскости сканирования позволяет получить информацию обо всех отделах органа, в котором дифференцируются паренхима и центрально расположенный эхокомплекс. Кортикальньгй слой имеет равномерную, несколько повышенную по сравнению с мозговым веществом эхогенность. Мозговое вещество, или пирамиды, на анатомическом препарате почки имеют вид треугольных структур, обращенных основанием к контуру почки и вершиной к полостной системе. В норме видимая при УЗИ часть пирамиды составляет около трети от толщины паренхимы.
Рис. 4.10. Сонограмма. Нормальное строение почки
Рис. 4.11. Сонограмма. Солитарная киста почки:
1 - нормальная почечная ткань; 2 – киста
Центрально расположенный эхокомлекс характеризуется значительной эхоплотностью по сравнению с другими отделами почки. В формировании изображения центрального синуса принимают участие такие анатомические структуры, как элементы полостной системы, сосудистые образования, лимфатическая дренажная система, жировая ткань. У здоровых людей в отсутствие водной нагрузки элементы полостной системы, как правило, не дифференцируются, возможна визуализация отдельных чашек до 5 мм. В условиях водной нагрузки иногда визуализируется лоханка, как правило, она имеет форму треугольника размером не более 15 мм.
Представление о состоянии сосудистой архитектоники почки дает цветное доплеровское картирование (рис. 35, см. цв. вклейку).
Характер очаговой патологии почки определяется сонографической картиной выявленных изменений - от анэхогенного образования с дорсальным усилением до гиперэхогеннего образования, дающего акустическую тень. Анэхогенное жидкостное образование в проекции почки по своему происхождению может быть кистой (рис. 4.11) или расширением чашечек и лоханки – гидронефрозом (рис. 4.12).
Рис. 4.12. Сонограмма. Гидронефроз: 1 - выраженное расширение лоханки и чашечек со сглаживанием их контуров; 2 - резкое истончение паренхимы почки
Рис. 4.13. Сонограмма. Опухоль почки: 1 - опухолевый узел; 2 - нормальная почечная ткань
Очаговое образование низкой плотности без дорсального усиления в проекции почки может свидетельствовать о локальном повышении гидрофильности ткани. Такие изменения могут быть обусловлены либо воспалительными изменениями (формирование карбункула почки), либо наличием опухолевой ткани (рис. 4.13).
Картина эхоплотного образования без дорсального усиления характерна для наличия тканевой структуры с высокой отражающей способностью, такой как жир (липома), фиброзная ткань (фиброма) или смешанная структура (ангиомиолипома). Эхоплотная структура с формированием акустической тени свидетельствует о наличии кальция в выявленном образовании. Локализация такого образования в полостной системе почки или мочевыводящих путях говорит о имеющемся камне (рис. 4.14).
Рис. 4.14. Сонограмма. Камень почки: 1 - почка; 2 - камень; 3 - акустическая
тень от камня
УЗИ мочеточника. Инспекция мочеточника проводится при продвижении датчика по месту его анатомической проекции. При трансабдоминальном доступе наилучшими для визуализации местами являются пиелоуретеральный сегмент и место пересечения мочеточника с подвздошными сосудами. В норме мочеточник, как правило, не визуализируется. Тазовый отдел его оценивается при трансректальном УЗИ, когда возможна визуализация пузырно-мочеточникового сегмента.
УЗИ мочевого пузыря возможно только при его адекватном наполнении мочой, когда складчатость слизистого слоя уменьшается. Визуализация мочевого пузыря возможна трансабдоминальным (рис. 4.15), трансректальным (рис. 4.16) и трансвагинальным доступом.
В урологической практике предпочтительной является комбинация трансабдоминального и трансректального доступов. Первый позволяет судить о состоянии мочевого пузыря в целом. Трансректальный доступ дает ценную информацию о нижних отделах мочеточников, уретре, половых органах.
При УЗИ стенка мочевого пузыря имеет трехслойное строение. Средний гипоэхогенный слой представлен срединным слоем детрузора, внутренний гиперэхогенный слой является единым изображением внутреннего слоя детрузора и уротелиальной выстилки, наружный гиперэхогенный слой - изображением наружного слоя детрузора и адвентиции.
Рис. 4.15. Трансабдоминальная сонограмма мочевого пузыря в норме
Рис. 4.16. Трансректальная сонограмма мочевого пузыря в норме
При адекватном наполнении мочевого пузыря различают его анатомические отделы - дно, верхушку и боковые стенки. Шейка мочевого пузыря имеет вид неглубокой воронки. Моча, находящаяся в мочевом пузыре, является полностью анэхогенной средой, без взвеси. Иногда можно наблюдать поступление болюса мочи из устья мочеточников, что связано с возникновением турбулентного потока (рис. 4.17).
При трансректальном сканировании лучше визуализируется нижний сегмент мочевого пузыря. Пузырно-мочеточниковый сегмент представляет собой структуру, состоящую из юкставезикального, интрамурального отделов мочеточника и зоны мочевого пузыря рядом с устьем (рис. 4.18). Устье мочеточника определятся в виде щелевидного образования, несколько возвышающегося над внутренней поверхностью мочевого пузыря. При прохождении болюса мочи устье приподнимается, открывается, и струя мочи поступает в полость мочевого пузыря. По данным трансректального УЗИ можно оценивать моторную функцию пузырно-мочеточникового сегмента. Частота сокращений мочеточника в норме составляет 4-6 в минуту. При сокращении мочеточника его стенки полностью смыкаются, при этом диаметр юкставезикального отдела не превышает 3,5 мм. Сама стенка мочеточника лоцируется в виде эхоплотной однородной структуры шириной около 1,0 мм. В момент прохождения болюса мочи мочеточник расширяется и достигает 3-4 мм.
Рис. 4.17. Трансректальная сонограмма. Выброс мочи (1) из устья мочеточника (2) в мочевой пузырь (3)
Рис. 4.18. Трансректальная сонограмма пузырно-мочеточникового сегмента в норме: 1 - мочевой пузырь; 2 - устье мочеточника; 3 - интрамуральный отдел мочеточника; 4 - юкставезикальный отдел мочеточника
УЗИ предстательной железы. Визуализация предстательной железы возможна при использовании как трансабдоминального (рис. 4.19), так и трансректального (рис. 4.20) доступа. Предстательная железа в поперечном скане представляет собой образование овальной формы, при сканировании в сагиттальном скане имеет форму треугольника с широким основанием и заостренным апикальным концом.
Рис. 4.19. Трансабдоминальная сонограмма. Предстательная железа в норме
Рис. 4.20. Трансректальная сонограмма. Предстательная железа в норме
Периферическая зона является преобладающей в объеме простаты и лоцируется в виде однородной эхоплотной ткани в заднелатеральной части простаты от основания до верхушки. Центральная и периферическая зоны обладают меньшей эхоплотностью, что позволяет дифференцировать эти отделы простаты. Переходная зона располагается кзади от уретры и охватывает простатическую часть семявыбрасывающих протоков. Суммарное изображение этих отделов простаты в норме составляет около 30 % объема железы.
Визуализация сосудистой архитектоники предстательной железы осуществляется с помощью ультразвукового доплеровского исследования (рис. 4.21).
Рис. 4.21. Сонодоплерограмма предстательной железы в норме
Асимметричное увеличение кровоснабжения гипоэхогенных участков в простате значительно повышает вероятность ее злокачественного поражения.
УЗИ семенных пузырьков и семявыносящих протоков. Семенные пузырьки и семявыносящие протоки лоцируются кзади от простаты. Семенные пузырьки в зависимости от плоскости сканирования имеют вид конусообразных или овальных образований, прилежащих непосредственно к задней поверхности простаты (рис. 4.22). В норме их размер составляет около 40 мм по длиннику и 20 мм в поперечнике. Семенные пузырьки характеризуются однородной структурой низкой плотности.
Рис. 4.22. Трансректальная сонограмма: семенные пузырьки (1) и мочевой пузырь (2) в норме
Семявыносящие протоки лоцируются в виде эхоплотных трубчатых структур диаметром 3-5 мм от места впадения в простату вверх до физиологического изгиба на уровне тела мочевого пузыря, когда проток меняет направление от внутреннего отверстия пахового канала к простате.
УЗИ мочеиспускательного канала. Мужская уретра представлена протяженной структурой от шейки мочевого пузыря в направлении верхушки и имеет неоднородную структуру низкой эхоплотности. Место впадения семявыбрасывающего протока в простатическую уретру соответствует проекции семенного бугорка. За пределами простаты уретра продолжается в направлении мочеполовой диафрагмы в виде вогнутой по большому радиусу дуги. В проксимальных отделах, в непосредственной близости от верхушки простаты, уретра имеет утолщение, соответствующее рабдосфинктеру. Ближе к мочеполовой диафрагме кзади от уретры определяются парные периуретральные (куперовы) железы, имеющие вид симметричных округлых гипоэхогенных образований диаметром до 5 мм.
УЗИ органов мошонки. При УЗИ органов мошонки используют датчики высокой разрешающей способности, от 5 до 12 мГц, что позволяет хорошо видеть мелкие структуры и образования. В норме яичко определяется в виде гиперэхогенного образования овальной формы с четкими, ровными контурами (рис. 4.23).
Рис. 4.23. Сонограмма мошонки. Яичко в норме
Структура яичка характеризуется как однородная гиперэхогенная ткань. В центральных отделах его определяется линейная структура высокой плотности, ориентированная по длиннику органа, что соответствует изображению средостения яичка. В краниальных отделах яичка хорошо визуализируется головка придатка, имеющая форму, близкую к треугольной. К каудальному отделу яичка прилежит хвост придатка, повторяющий форму яичка. Тело придатка визуализируется неотчетливо. По своей эхогенности придаток яичка близок к эхогенности самого яичка, однороден, имеет четкие контуры. Межоболочечная жидкость анэхогенная, прозрачная, в норме определяется в виде минимальной прослойки от 0,3 до 0,7 см преимущественно в проекции головки и хвоста придатка.
Малоинвазивные диагностические и оперативные вмешательства под сонографическим контролем. Внедрение ультразвуковых сканеров позволило значительно расширить арсенал малоинвазивных методов в диагностике и лечении урологических заболеваний. К ним относятся:
диагностические:
■пункционная биопсия почки, предстательной железы, органов мошонки;
■ пункционная антеградная пиелоуретерография; лечебные:
■ пункция кист почки;
■ пункционная нефростомия;
■ пункционное дренирование гнойно-воспалительных очагов в почке, забрюшинной клетчатке, предстательной железе и семенных пузырьках;
■ пункционная (троакарная) эпицистостомия.
Диагностические пункции по способу получения материала подразделяются на цитологические и гистологические.
Цитологический материал получают при проведении тонкоигольной аспирационной биопсии. Более широкое применение имеет гистологическая биопсия, при которой забираются участки (столбики) ткани органа. Таким образом взятый полноценный гистологический материал может быть использован для постановки морфологического диагноза, проведения иммуногистохимического исследования и определения чувствительности к химиопрепаратам.
Способ получения диагностического материала определяется расположением интересующего органа и возможностями ультразвукового прибора. Пункции образований почек, забрюшинных объемных образований выполняются с использованием трансабдоминальных датчиков, которые позволяют визуализировать всю зону пункционного вмешательства. Пункция может проводиться по методике «свободная рука», когда врач совмещает траекторию иглы и зоны интереса, работая пункционной иглой без фиксирующей направляющей насадки. В настоящее время преимущественно используют методику с фиксацией биопсийной иглы в специальном пункционном канале. Направляющий канал для пункционной иглы предусмотрен либо в специальной модели ультразвукового датчика, либо в специальной пункционной насадке, которая может крепиться к обычному датчику. Пункция органов и патологических образований малого таза осуществляется в настоящее время только с использованием трансректальных датчиков со специальной пункционной насадкой. Специальные функции ультразвукового прибора позволяют наилучшим образом совмещать зону интереса с траекторией пункционной иглы.
Объем пункционного материала зависит от конкретной диагностической задачи. При диагностической пункции простаты в настоящее время используют веерную технологию с забором не менее 12 трепан-биоптатов. Данная методика позволяет распределить зоны забора гистологического материала равномерно по всем отделам простаты и получить адекватный объем исследуемого материала. При необходимости объем диагностической биопсии расширяют - увеличивают число трепан-биоптатов, биопсируют близлежащие органы, в частности семенные пузырьки. При повторных биопсиях простаты число трепан-биоптатов, как правило, удваивают. Такая биопсия носит название сатурационной. При подготовке биопсии простаты осуществляют профилактику воспалительных осложнений, кровотечений, подготавливают ампулу прямой кишки. Анестезию выполняют с помощью ректальных инстиллятов, применяют проводниковую анестезию.
Лечебные пункции под сонографическим контролем используются для эвакуации содержимого из патологических полостных образований - кист, абсцессов. В зависимости от конкретной задачи в освобожденную от патологического содержимого полость вводят лекарственные препараты. При кистах почек применяют склерозанты (этиловый спирт), что приводит к уменьшению объема кистозного образования вследствие повреждения его внутренней выстилки. Использование данного метода возможно только после проведения кистографии, позволяющей убедиться в отсутствии связи кисты с чашечно-лоханочной системой почки. Применение склеротерапии не исключает рецидива заболевания. После пункции абсцесса любой локализации пункционный канал расширяют, гнойную полость опорожняют, промывают растворами антисептиков и дренируют.
Сонографический контроль при выполнении чрескожной нефростомии позволяет с максимальной точностью пунктировать чашечно-лоханочную систему почки и установить нефростомический дренаж.
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.
Ультразвук в медицине
Методы ультразвуковой диагностики
4.2.1. Эхография
4.2.2. Доплерография
4.2.3. Методы получения изображения
Использование ультразвуковых методов диагностики в практической медицине
4.3.1. Измерение скорости кровотока
4.3.2. Ультразвуковая диагностика нарушений мозгового кровообращения
4.3.3. Эхоэнцефалография
4.3.4. Ультразвуковая диагностика некоторых внутренних органов
4.3.5. Ультразвуковая диагностика в кардиологии
4.3.6. Ультразвуковая диагностика в педиатрии
4.3.7. Ультразвуковая диагностика в гинекологии и акушерстве
4.3.8. Ультразвуковая диагностика в эндокринологии
4.3.9. Ультразвуковая диагностика в офтальмологии
4.3.10. Преимущества и недостатки ультразвуковой диагностики
Ультразвук в медицине
Ультразвук в медицинской практике находит исключительно широкое применение. Он используется в диагностике (энцефалография, кардиография, остеоденситометрия и др.), лечении (дробление камней, фонофорез, акупунктура и др.), приготовлении лекарств, очистка и стерилизации инструмента и препаратов.
УЗ используется в кардиологии, хирургии, стоматологии, урологии, акушерстве, гинекологии, педиатрии, офтальмологии абдоминальной патологии и других областях медицинской практики.
Ультразвуковые методы диагностики.
В ультразвуковой диагностике используется как отражение волн (эхо) от неподвижных объектов (частота волны не изменяется), так и отражение от подвижных объектов (частота волны изменяется – эффект Доплера).
Поэтому ультразвуковые диагностические методы делятся на эхографические и доплерографические.
Ультразвуковое просвечивание основано на различном поглощении ультразвука разными тканями организма. При исследовании внутреннего органа в него направляют ультразвуковую волну определенной интенсивности и регистрируют интенсивность прошедшего сигнала датчиком, расположенным по другую сторону органа. По степени изменения интенсивности воспроизводится картина внутреннего строения органа.
Эхография
Эхография - это метод исследования структуры и функции органов и получения изображения среза органов, соответствующего их реальным размерам и состоянию.
В эхографии различают эхолокацию и ультразвуковое сканирование.
Эхолокация - это метод регистрации интенсивности отражённого сигнала (эхо) от границы раздела фаз.
Общие принципы формирования эхосигналов от границ исследуемых тканей и органов схожи с известными принципами радиолокации и гидролокации. Исследуемый объект облучается короткими УЗ импульсами, энергия которых сконцентрирована вдоль узкого луча.
Импульс, распространяясь в среде от источника УЗ, дойдя до границы раздела сред с разными волновыми сопротивлениями Z, отражается от границы и попадает на приёмник УЗ (датчик). Энергия отраженного импульса тем больше, чем больше разность волновых сопротивлений этих сред. Зная скорость распространения УЗ импульса (в биологических тканях, в среднем, 1540 м/с) и время, за которое импульс прошел расстояние до границы сред и обратно, можно вычислить расстояние d от источника УЗ до этой границы:
Это соотношение лежит в основе УЗ визуализации объектов при эхолокации.
Перемещение датчика позволяет выявить размеры, форму и расположение исследуемого объекта.
Фактически скорость УЗ варьируется для различных тканей в пределах +- 5%. Поэтому, с точностью 5% можно определять расстояния до границ объекта и с точностью 10% протяжённость исследуемого объекта вдоль луча.
При эхолокации излучаются только короткие импульсы. В медицинской УЗИ аппаратуре генератор УЗ работает в импульсном режиме с частотой 2,5 - 4,5 МГц.
Например, в эхокардиографии используют ультразвуковые импульсы длительностью около 1 микросекунды. Датчик работает в режиме излучения менее 0,1% времени, а остальное время (99,9%) в режиме приёма. При этом пациент получает минимальные дозы УЗ облучения, обеспечивающие безопасный уровень воздействия на ткани.
К важным преимуществам эхографии следует отнести ее неионизирующую природу и низкую интенсивность используемой энергии. Безопасность метода определяется также краткостью воздействия. Как уже отмечалось, ультразвуковые проебразователи работают в режиме излучения только 0,1 -0,14 времени цикла. В связи с этим при обычном обследовании фактически время облучения составляет около 1 с. К этому необходимо добавить, что до 50% энергии ультразвуковых волн, затухая, не достигает исследуемого объекта.
Ультразвуковое сканирование
Для получения изображения органов используется ультразвуковое сканирование .
Сканирование – перемещение ультразвукового пучка направленного на объект во время исследования. Сканирование обеспечивает регистрацию сигналов последовательно от разных точек объекта; изображение возникает на экране монитора и регистрируется в памяти прибора и может быть воспроизведено на фотобумаге или пленке. Изображение можно подвергать математической обработке, измеряя, в частности, величину разных элементов объекта. Яркость каждой точки на экране находится в прямой зависимости от интенсивности эхо-сигнала. Изображение на экране монитора представлено обычно 16-ю оттенками серого цвета или цветной палитрой, отражающими акустическую структуру тканей.
В ультразвуковой диагностике используется три типа сканирования: параллельное (параллельное распространение УЗ волн), секторное (распространение УЗ волн в виде расходящегося пучка) и сложное (при движении или покачивании датчика).
Параллельное сканирование
Параллельное сканирование осуществляется с использованием многокристаллических датчиков, обеспечивающих параллельное распространение УЗ колебаний. При исследовании органов брюшной полости быстрее осуществляется поиск необходимых анатомических ориентиров. Такой вид сканирования обеспечивает видение широкого обзорного поля в близкой зоне и высокой плотности акустических линий в дальней зоне.
Секторное сканирование
Секторное сканирование обеспечивает преимущество малой площади контакта с объектом, когда ограничен доступ в исследуемую зону (глаза, сердца, мозга через родничок). Секторное сканирование обеспечивает широкое обзорное поле в дальней зоне.
Выпукло секторное сканирование
Выпукло секторное сканирование, являющееся разновидностью секторного, отличается тем, что кристаллы датчика скомпонованы на выпуклой поверхности. Это обеспечивает широкое обзорное поле, при сохранении хорошего обзорного поля в ближней зоне.
Сложное сканирование
Сложное сканирование осуществляется при движении датчика в направлении, перпендикулярном линии распространения УЗ луча. Поскольку датчик находится в постоянном движении, а экран имеет длительное послесвечение, отражённые импульсы сливаются, формируя изображение сечения обследуемого органа на заданной глубине. При сложном сканировании датчик фиксируют на специальном штативе. Кроме движения датчика по поверхности, осуществляется его покачивание на определенный угол вокруг его оси. При этом обеспечивается увеличение количества воспринимаемой отражённой энергии.
ДОПЛЕРОГРАФИЯ
Доплерография представляет собой метод диагностики, основанный на эффекте Доплера.
Эффект Доплера
В 1842 г. ДОПЛЕР (Допплер - Doppler) Кристиан, австрийский физик и астроном, указал на существование эффекта, названного позже его именем.
Эффект Доплера представляет изменение частоты волны, излучённой источником, при движении источника или приёмника относительно среды в которой распространяется волна.
В доплерографии это выражается в изменении частоты УЗ волн излучённых неподвижным источником при отражении от движущихся объектов и принятых неподвижным приёмником.
Если генератор излучает ультразвук с частотой ע Г, а изучаемый объект движется со скоростью V, то, частота УЗ ע П зарегистрированная приёмником (датчиком) может быть найдена по формуле:
где V - скорость тела в среде,
С - скорость распространения УЗ волны в среде.
Разность частот волн, излучаемых генератором и воспринимаемых приёмником, עд называется доплеровским сдвигом частоты. В медицинских исследованиях доплеровский сдвиг частот рассчитывается по формуле:
где V - скорость движения объекта, С - скорость распространения УЗ в среде, ע Г - исходная частота генератора.
По сдвигу частоты определяется скорость движения исследуемого объекта.
При Доплеровских методах используют как непрерывное излучение, так и импульсные сигналы.
В непрерывном режиме одновременно работают источник и приёмник излучения. Полученный сигнал обрабатывается и определяется скорость движения объекта.
В импульсном режиме также используется один датчик на излучение и приём. Он периодически короткое время работает как излучатель, а в промежутках между излучением, как приемник. Пространственное разрешение достигается благодаря излучению коротких УЗ импульсов.
Доплерография эффективно используется в диагностике кровотока и сердца. При этом определяется зависимость изменения частоты пришедшего сигнала от скорости движения эритроцитов или подвижных тканей сердца.
Если скорость объекта v об много меньше скорости УЗ волны v уз, то доплеровский сдвиг частоты F относительно частоты исходной волны f запишется в виде:
F= 2fcosθ v об. /v уз.
Здесь θ – угол между направлением потока и направлением УЗ луча (Рис. 23).
|
|
Удвоение сдвига частоты получается из-за того, что объекты сперва играют роль движущихся приемников, а затем движущихся излучателей.
Из приведенной формулы также следует, что если объекты движутся навстречу датчикам, то F>0, если от датчиков, то F<0.
Если измерить F, то, зная угол θ, можно определить скорость движения объекта.
К примеру, если скорость УЗ в ткани равна 1540 м/с, а частота УЗ зондирующего сигнала 5-10 МГц, то скорость кровотока может составлять 1-100 см/с, а доплеровский сдвиг частоты будет составлять 10 2 -10 4 Гц, т.е. доплеровский сдвиг частот будет проявляться в звуковом диапазоне частот.
Метод доплерографии используются также для исследования магистральных сосудов головы (транскраниальная доплерография).
