ОСНОВЫ КЛИНИЧЕСКОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ Принципы метода и оборудование

Звук и ультразвук Звук - механические колебания в упругих средах и телах с частотой в пределах до 20 000 Гц Ультразвук - колебания, лежащие в диапазоне выше полосы частот, воспринимаемых человеческим ухом более 20 000 Гц

Свойства звука Отражение акустическими неоднородностями структур организма -основное физическое явление, на основе которого получается информация о тканях, которая зависит от: Преломления – изменения направления распространения УЗ сигналов при переходе из одной среды в другую-может приводить к геометрическим искажениям получаемого изображения; Рассеяния – многократного преломления УЗ сигналов на мелких неоднородностях; Поглощения УЗ сигналов (переход энергии УЗ волн в тепло) вследствие вязкости среды

$Reflection, Transmission, Refraction c 1 = l 1 f c 2 = l 2$

Reflection, Transmission, Refraction c 1 = l 1 f c 2 = l 2 f Incident A 0 Transmitted (refracted) note change of angle T=2√ Z 1 Z 2/(Z 2+Z 1) (normal incidence only) Boundary Reflected R=A 0(Z 2 -Z 1)/(Z 2+Z 1) (normal incidence only) A 02=R 2+T 2 (conservation of energy)

Скорость ультразвуковых волн в мягких тканях тела человека в среднем составляет 1, 540 м/сек и практически не зависит от частоты m/s Air Water Blood 344 1484 1550 Myocardium Muscle 1580 Liver Kidney 1550 Fat 1450 Skull Bone 3360 1570 1560 *Именно различием скорости звука и плотности разных типов биологических сред объясняются акустические неоднородности тканей, которые существенным образом влияют на формирование акустического изображения

Несмотря на то, что ультразвук не может эффективно проникать через такие среды как воздух или другие газы, а также кости, он находит широкое применение при исследовании различных тканей Излученные в тело пациента, ультразвуковые колебания отражаются от исследуемых тканей, крови, а также поверхностей, таких как границы между органами, и, возвращаясь в ультразвуковой сканер - обрабатываются и измеряются после их предварительной задержки для получения фокусированного изображения *Именно различием скорости звука и плотности разных типов биологических сред объясняются акустические неоднородности тканей, которые существенным образом влияют на формирование акустического изображения

Результирующие данные поступают на экран монитора, позволяя производить оценку состояния тканей и органов…

Исторические сведения Классификация УЗ сканеров Функциональные возможности Технические параметры Выбор сканера Контрольные устройства сканера Регистрация изображения Выбор датчика Биологическое действие ультразвука Оборудование кабинета УЗИ Когда сканер доставлен Основные параметры настройки изображения Ультразвуковая терминология Вопросы стандартизации ультразвукового диагностического исследования

Исторические сведения

Классификация ультразвуковых приборов В настоящее время количество моделей ультразвуковых приборов, выпускаемых различными фирмами, достаточно велико Для того, чтобы ориентироваться в этом многообразии, полезно придерживаться определенной классификации приборов

Классификация ультразвуковых приборов I. Универсальные ультразвуковые приборы (для общеклинического применения) II. Специализированные ультразвуковые приборы (для ограниченного применения)

Классификация ультразвуковых приборов I. Универсальные ультразвуковые приборы 1. Ультразвуковые сканеры. Предназначены для получения двухмерного черно-белого изображения. Основные режимы работы: - В (или 2 D) – двухмерное изображение; - М (или ТМ) – одномерная яркостная эхограмма с разверткой во времени

Классификация ультразвуковых приборов I. Универсальные ультразвуковые приборы 2. Ультразвуковые сканеры со спектральным допплером Иногда называются дуплексными приборами. Имеют возможность оценивать спектр скоростей кровотока допплеровским методом. Основные режимы работы: - В (2 D); - М (ТМ); - D – спектральный анализ скоростей кровотока с использованием импульсноволнового допплера (PW) и в ряде случаев непрерывноволнового допплера (CW)

Классификация ультразвуковых приборов I. Универсальные ультразвуковые приборы 3. Ультразвуковые приборы с цветовым допплеровским картированием. Помимо вышеперечисленных могут использоваться специальные режимы: - PD – энергетический допплер; - TD – тканевой допплер; - 3 D – трехмерное изображение; - тканевая (нативная) гармоника.

Классификация ультразвуковых приборов II. Специализированные ультразвуковые приборы Офтальмологические ультразвуковые приборы (эхоофтальмометры); Фетальные мониторы; Приборы для внутрисосудистых исследований; Приборы для транскраниальных обследований (эхоэнцефалоскопы); Приборы для обследования носовых и лобных пазух (синускопы); Приборы для литотрипсии

Функциональные возможности универсальных и специализированных приборов определяются: Режимами работы Набором датчиков Дополнительными устройствами Вычислительными программами Устройствами архивирования и регистрации диагностической информации

Области медицинского применения в основном определяются: Типом ультразвуковых диагностических датчиков Наличием специализированных режимов работы

Технический уровень прибора* Простые приборы Приборы среднего класса Приборы повышенного класса Приборы высокого класса (high-end) * чем сложнее и совершеннее прибор, тем выше качество диагностической информации

В настоящее время отсутствуют согласованные критерии оценки класса приборов Тем не менее, можно оценить уровень сложности аппаратуры, от которой в значительной мере зависит качество получаемой информации

Технические параметры Одним из основных технических параметров, определяющих уровень сложности сканера, является максимальное число приемных и передающих каналов в его электронном блоке Чем больше число каналов, тем лучше чувствительность и разрешающая способность – основные характеристики качества ультразвукового изображения

Технические параметры В простых (как правило, переносных) ультразвуковых сканерах число каналов передачи-приема не более 16 В приборах среднего и повышенного класса 32, 48, 64 В приборах высокого класса более 64 (128, 256, 512 и более) Как правило, сканеры высокого и повышенного класса - с цветовым допплеровским картированием

Приборы высокого класса обычно используют в максимальной мере современные возможности цифровой обработки сигналов, начиная практически с выхода датчиков Такие приборы называют цифровыми системами или платформами (digital system)

Выбор ультразвукового сканера Выбирайте сканер для тех исследований, которые необходимы в условиях Вашего госпиталя Нет необходимости покупать оборудование и дополнительные устройства, которые точно не будут часто использоваться Сканер должен соответствовать техзаданию конкретного лечебного учреждения

Ультразвуковые датчики Датчик конвертирует электрические сигналы в ультразвуковые колебания и производит электрические сигналы, получая отраженное эхо от внутренних тканей пациента Идеальный датчик должен быть эффективен как излучатель и чувствителен как приемник, иметь хорошие характеристики излучаемых им импульсов со строго определенными показателями, а также принимать широкий диапазон частот, отраженных от исследуемых тканей Использование ультразвуковых гелей в качестве акустической среды обязательно. Оно улучшает характеристики датчиков

Ультразвуковые датчики В электронных датчиках ультразвуковые колебания возбуждаются благодаря подаче высоковольтных импульсов на пьезокристаллы, из которых состоит датчик Количество вибраций кристалла за секунду определяет частоту датчика

Ультразвуковые датчики С увеличением частоты уменьшается длина волны генерируемых колебаний, что отражается на улучшении разрешения Однако, поглощение ультразвуковых колебаний тканями тела происходит пропорционально возрастанию частоты, что влечет за собой уменьшение глубины проникновения

Ультразвуковые датчики Датчики с высокой частотой колебаний обеспечивают лучшее разрешение изображения при исследовании не глубоко расположенных тканей Низкочастотные датчики позволяют обследовать более глубоко расположенные органы, уступая высокочастотным качеством изображения

Конструкции датчиков В клинической практике применяются различные конструкции датчиков в виде: - дисков с одним элементом - объединения нескольких элементов по окружности или вдоль длины датчика, производящие различные форматы изображения Традиционно и в основном используются пять типов датчиков Механические секторные Аннулярные датчики Линейные датчики Конвексные датчики Датчики с фазированным сканированием

Основные виды датчиков различаются согласно: методу формирования ультразвуковых колебаний методу излучения создаваемому формату изображения на экране монитора

Форматы изображения, получаемые при помощи различных датчиков Фазированные датчики Механические секторные датчики Линейные датчики Конвексные датчики Аннулярные датчики

Выбор соответствующего датчика В диагностических целях обычно используют датчики с частотами: 3. 0 МГц, 3. 5 МГц, 5. 0 МГц, 6. 5 МГц, 7. 5 МГц, 13. 0 МГц В последние годы на рынке ультразвуковой техники появились приборы, оснащенные высокочастотными датчиками 14 -20 МГц

Области применения датчиков 2. 0 МГц- 3. 5 МГц (конвексные и секторные) - в кардиологии 3. 5 МГц (конвексные и секторные) - в абдоминальной диагностике и исследованиях органов малого таза 5. 0 МГц (конвексные и секторные) - в педиатрии 6. 0 -6. 5 МГц (конвексные, линейные, секторные, аннулярные) - в полостных датчиках для гинекологических и урологических исследований 7. 5 МГц – 13 МГц (линейные датчики) - при исследовании поверхностно расположенных органов - щитовидной железы, молочных желез, лимфатической системы

Конструкции датчиков в зависимости от технологии применения

Ультразвуковые исследования в общей практике Если проводятся исследования в верхней части живота и таза у взрослых, предпочтительнее выбор секторного или конвексного датчиков с частотой 3. 5 МГц с глубиной фокусировки на 7 -9 см Для исследования яичек и структур шеи используется линейный датчик с частотой от 7, 5 МГц с глубиной фокусировки на 1 -5 см

Ультразвуковые исследования в гинекологии и акушерстве Для общих исследований в акушерстве используется полостной или конвексный датчик с частотой 3, 5 или 5 МГц с глубиной фокусировки на 7 -9 см Датчик с частотой 5 МГц предпочтителен на ранних сроках беременности. В поздние сроки беременности лучше использовать датчик с частотой 3, 5 МГц

Транспищеводный датчик

3 D-датчик Современные компьютеры позволили анализировать бесконечное множество отраженных сигналов в разных плоскостях и формировать на экране истинную объемную картину исследуемых органов Так появился новый метод диагностики – трехмерная реконструкция ультразвуковых изображений …что в первую очередь получило свое применение в акушерской практике

Ультразвуковые исследования в акушерстве 3 D - метод дал возможность акушерамгинекологам детально наблюдать за формированием органов и тканей плода и принимать меры при отклонениях от нормы **Обычно, при нормальном течении беременности, проводится три плановых ультразвуковых исследования (по одному в каждом триместре: при сроках 10 -14 недель, 20 -24 недели, 36 -38 недель)

Ультразвуковые исследования в педиатрии Для грудных детей необходим датчик с частотой 5 МГц с глубиной фокусировки на 5 -7 см При исследовании головного мозга грудных детей используется секторный датчик с частотой 5 -7, 5 МГц с глубиной фокусировки на 4 -5 см

Ультразвуковые исследования в педиатрии

Биологическое действие ультразвука По данным ВОЗ диагностический ультразвук не вызывает повреждения хромосом и не причиняет ущерба здоровью человека Необратимые изменения в тканях возможны при интенсивности ультразвука более 10 Вт/см 2, в то время как интенсивность диагностического ультразвука не превышает 50 м. Вт/см 2

Биологическое действие ультразвука С другой стороны, абсолютная безвредность малых доз низкоинтенсивных ультразвуковых сигналов не была доказана Применение допплерографии при исследовании плода, особенно в ранние сроки должно проводиться исключительно для пациенток группы риска

Оборудование кабинета ультразвуковой диагностики Помещение для проведения УЗИ подбирается из расчета не менее 20 м 2 на один аппарат Нет необходимости в специальном покрытии для стен кабинета Должны поддерживаться оптимальная влажность (40 -60%) и температурный режим (+22 С)

Оборудование кабинета ультразвуковой диагностики Кабинет должен вместить ультразвуковой аппарат, кушетку, кресло и письменный стол Должна быть возможность ввезти каталку с пациентом и переложить его на кушетку

Ультразвуковая терминология Эхогенность - основное понятие ультразвуковой диагностики, характеризует способность различных тканей отражать ультразвуковые волны Гомогенная структура - область, формирующая однородное эхо

Основные термины, применяемые для описания акустических характеристик Анэхогенный – не дающий отражения УЗволн Гипоэхогенный – дающий слабое отражение УЗ-волн Изоэхогенный – отражение УЗ-волн, подобно окружающим тканям Гиперэхогенный – обладающий высокой способностью отражать УЗ-волны

Основные термины, применяемые для описания патологических процессов кистозное образование солидное образование кистозно-солидное образование эхоплотное образование с акустической тенью диффузное поражение узловое (очаговое) поражение диффузно-узловое поражение

Термины для описания расположения анатомических структур краниальный (верхний); каудальный (нижний); вентральный (передний); дорсальный (нижний); медиальный (срединный); латеральный (боковой); проксимальный (описание структур, расположенных близко от места их происхождения или прикрепления); дистальный (описание структур, расположенных далеко от места их происхождения или прикрепления).

Стандартизация ультразвукового исследования Стандартная проекция* – эхографический срез органа, несущий о нем максимальную информацию Стандартная проекция характеризуется строго определенным взаиморасположением видимых на этом срезе анатомических структур *Стандартная проекция сама по себе не может гарантировать оптимальности изображения патологического образования

Стандартизованные методики позволяют избежать ложноотрицательных результатов так как: сам поиск стандартной проекции при сканировании заставляет “перебрать” множество промежуточных срезов эти срезы, как правило, охватывают практически весь массив исследуемого органа и пространства вокруг него

Полипозиционность и полипроекционность* - использование первого подразумевает изменение положения тела пациента в ходе исследования, его позы, функционального состояния отдельных его органов - второй прием обеспечивает полное представление о форме органа, а также дает определенную гарантию, что обследованию подвергнуты все его части * большинство стандартизированных методик УЗИ включает в себя приемы, основанные на этих принципах

Основные плоскости сканирования сагиттальная (продольная) плоскость сканирования, когда длинная ось датчика ориентирована в направлении “голова ноги пациента”

Основные плоскости сканирования фронтальная - плоскость сканирования, когда датчик расположен на боковой поверхности тела пациента при ориентации его длинной оси “голова - ноги “

Основные плоскости сканирования поперечная - плоскость сканирования, когда длинная ось датчика ориентирована перпендикулярно длинной оси тела пациента

В ходе исследования следует оценивать: расположение и взаиморасположение органов и их частей; их форму и размеры; контуры; структуру (с оценкой звукопроводимости); наличие или отсутствие дополнительных образований; состояние внутри- и околоорганных сосудов.

Некоторые проблемы ультразвуковой диагностики В стремлении оказать максимальную помощь больным, врачи ультразвуковой диагностики порой идут на поводу у своих пациентов и пытаются установить точный клинический диагноз При этом они используют не объективные данные ультразвукового прибора, а свою врачебную интуицию и богатый клинический опыт Таким образом они вольно или невольно подменяют работу лечащего врача и вмешиваются в лечебный процесс

Некоторые проблемы ультразвуковой диагностики Существует и другая крайность в ультразвуковых заключениях, когда среди специфических ультразвуковых терминов типа "эхонегативность", "дистальное усиление", "высокий импеданс" и т. д. невозможно понять, о каких изменениях идет речь Ультразвуковое заключение должно быть абсолютно понятным для клинициста и содержать объективную картину имеющихся изменений

СПАСИБО! The end