УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА Производители УЗ техники

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА

Производители УЗ техники

История • 1928 год С. Я. Соколов ЛЭТИ. УЗ контроль техн объектов, 1 патент • 1928 год применение УЗ в терапии Германия первые попытки. • Впервые ультразвук с диаг ностической целью был использован в 1942 г, австрийским невропатоло гом Дуссиком при распознавании опухолей мозга. • В 1951… 1958 гг. Уайлд и Хаури с сотрудниками провели с помощью ультразвука успешные исследования паренхиматозных органов человека. • 1955 год первый УЗ сканер • 1989 первый трехмерный сканер (Австрия) • 1996 г трехмерный сканер в реальном времени (4 D) Развитие УЗ сканеров было стимулировано развитием быстродействующих импульсных систем обработки радиолокационных сигналов (военные приложения).

Ультразвуковые методы исследования заняли одно из ведущих мест в современной клинической медицине. Этому способствовали ряд факторов и прежде всего достоверность получаемых результатов, неинвазивность, доступность и относительная простота процедуры. Исследования можно повторять неоднократно, не причиняя вреда пациенту. Все возрастающий интерес клиницистов к ультразвуку связан с постоянным усовершенствованием аппаратуры для исследований, что позволяет углублять и расширять их методический уровень.

В настоящее время наряду с одномерным используется двухмерный метод, допплерэхокардиография, причем исследования проводятся в реальном масштабе времени с элементами автоматической обработки информации. Большие надежды возлагаются на дальнейшее развитие ультразвуковой томографии, которая во многих случаях может конкурировать с рентгеновской и МР компьютерной томографией.

• УЗ методы позволили более точно решать вопросы диагностики значительного числа заболеваний сердечно сосудистой, пищеварительной, мочеполовой систем. С помощью этих методов получают ценные сведения в акушерстве и гинекологии, онкологии, неврологии и нейрохирургии, офтальмологии. Так, в области кардиологии благодаря уникальной возможности визуализации сердца стали доступными распознания внутрисердечных объемных образований, изучение анатомии и функции межжелудочковой перегородки, клапанного аппарата сердца, что имеет важное значение в диагностике приобретенных и врожденных пороков сердца. Велико значение ультразвуковых методов в диагностике таких малоизученных заболеваний, как кардиомиопатии, провисание створок клапанов, разрывы хорд и т. д. Значительно улучшилась и стала проще диагностика опухолей, камней, кист различных внутренних органов, сосудистых аномалий. Безвредность и доступность метода делают его особенно заманчивым в акушерстве и гинекологии при обследовании беременных и рядом гинекологических заболеваний.

Недостатки УЗ методов: • Невозможность получения информации в газосодержащих средах; • Трудность получения информации при наблюдении через структуры со значительным отражением, затуханием и рассеянием УЗ (кости, газосодержащие структуры); • Низкая чувствительность при исследовании органов и тканей с незначительным различием акустических характеристик.

В эхокардиографической практике используют различные датчики, генериру ющие различные частоты ультразвука (1— 10 МГц), имеющие раз личный диаметр (0, 7— 2 см) и фокусное расстояние (от 6 до 12— 14 см). Выбор датчика зависит от особенностей проводимого исследования.

Режимы сканирования (работы) и формат представления изображения Существует несколько основных методов эхографии – регистрации эхосигнала, посылаемого преобразователем ультразвука через поверхность тела в глубину тканей.

Режим А (от англ. Amplitude) Одномерная эхограмма с отображением амплитуд сигналов на различных глубинах. Эхоимпульсный метод, самый простой и исторически первый. Зондирование осуществляется при неизменном направлении акустического луча. Эхосигналы представляются как амплитудные отметки, (соответствуют импульсам, отраженным от неоднородностей, находящихся на разных глубинах в пределах луча) на горизонтальной оси времени (рисунок 1, на рисунке ось времени не горизонтальная, а вертикальная). При этом высота (амплитуда) пика про порциональна интенсивности отра женного сигнала и. следовательно, разнице между значениями акусти ческого сопротивления двух сред. При известной скорости звука временная развертка преобразуется в шкалу расстояний. По расстоянию между отметкой на чального зондирующего ультразву кового сигнала и пиком эхосигналов можно судить о глубине распо ложения границы раздела двух сред. А – режим наиболее часто используют при офтальмологических обследованиях, когда необходимо провести точные измерения длины оптической оси глаза. Кроме того, его применяют для обнаружения локализованных в объеме головного мозга аномалий путем регистрации положения эхо – сигнала, отраженного от срединой структуры мозга. При одномерном методе исследова ния датчик эхолокатора устанавли вают на поверхности тела в одном: положении, и эхосигналы позволя ют определить расстояние до отра жающих ультразвук объектов толь ко в одном заданном направлении зондирования. А эхограмма не является собственно эхоизображением, поскольку отображает одномерный сигнал. Тем не менее, А эхограмма является составной частью любых эхоизображений, формируемых методом импульсной эхоскопии. В условиях доступности устройств для двумерной визуализации А режим достаточно редко используется самостоятельно, за исключением некоторых специальных областей (где внутренняя структура достаточно проста и необходимо достаточно измерить размеры, например в офтальмологии).

Режим В (2 D) от англ. Brightness. • Способ получения двумерного изображения. Имеет наибольшее распространение среди способов получения акустических изображений. Является основой практически всех средств получения УЗ изображений. • Двумерный метод, или В метод, основан на принципе сканирования объекта ультразвуковым лучом (ультразву ковая томография, эхотомография), во время которого ультразвуковой луч движется по поверхности исследуе мой области тела. Отраженные от акустически неоднородных структур сигналы преобразуются на экране телевизионного дисплея в светя щиеся точки, формирующие про странственное двухмерное изображе ние. Интенсивность яркости свече ния на обычном экране мало зависит от интенсивности эхосигнала. При использовании электронно лучевой трубки, имеющей экран с серой шка лой, яркость точки зависит от интен сивности эхосигнала, т. е. от аку стического сопротивления исследуе мых тканей. Изображение в этом слу чае воспроизводится в различных оттенках серого топа, отражающего акустическую структуру сканируе мого слоя тела человека (метод «се рой шкалы» ). • В зависимости от характера пере мещения сканирующего луча над ис следуемым объектом различают ли нейное (параллельное перемещение), секторное (когда изменяется угол наклона сканирующего луча), кон вергентное (луч перемещается но ду ге) сканирование. Кроме того. мож но осуществлять сложное сканиро вание, заключающееся в комбинации этих способов исследования. Если сканирование производят с часто той 16— 30 изображений (кад ров) в 1 сек. возникает кинемато графический эффект, позволяющий регистрировать движения исследу емых объектов (напр. , клапанов сердца, межжелудочковой перего родки, органов брюшной полости) в их естественном временном режиме. Этот метод ультразвуковой диагностики носит название эхографии в реальном масштабе времени. • В этом режиме индицируется направление сканирующего УЗ луча, а эхосигналы отображаются в виде яркостных меток. В режим можно рассматривать как А режим, в котором последовательность импульсов видеосигнала используется для модуляции яркости в плоскости изображения вдоль линии, соответствующей положению оси УЗ пучка в сечении объекта в данный момент времени. • Наиболее широко в медицинской практике используется В – режим сканирования, позволяющий отображать записную информацию в двумерном виде, соответствующем реальному изображению. Именно поэтому при упоминании ультразвуковой эхо – импульсной визуализации обычно подразумевают В – режим. Существуют различные конструкции устройств сканирования для его реализации, однако всех их объединяет одна общая особенность, а именно пользование А – эхограммы для модуляции яркости луча на дисплее, на который могут поступать одновременно два сигнала быстрой развертки (вдоль осей х и у). Начальное положение и направление формируемой строки изображения задаются сигналом положения и направления, снимаемым с преобразователя. Двумерное изображение строится посредством перемещения ультразвукового пучка в ху – плоскости.

• Режим В+В (В/В) – одновременный показ на экране двух В эхограмм, используется для сравнения изображений, полученных в разное время или в разных ракурсах, либо изображения парных органов. В некоторых приборах (обычно высокого класса) вторая эхограмма представляет собой увеличенный участок выделенной части первого изображения.

• Режим М (ТМ) (от англ. time motion) применяют с целью наблюдений за временными изменениями эволюциями (изменениями) А – эхограммы. Является развитием А режима с разверткой одномерного эхосигнала во времени и служит для отображения движущихся органов. Используется в основном для исследования сокращений сердца за несколько кардиоциклов – эхокардиография. Часто применяют для исследования и измерения параметров движения створок клапанов сердца. • Изображение получается при неподвижном положении УЗ луча. Такая эхограммаможет быть сформирована при многократном УЗ зондировании подвижной среды при выполнении условия • Где ТН время УЗ наблюдения (формирования М эхограммы), ТД – период движения исследуемых структур, Тi – период повторения зондирующих импульсов (время формирования продольной эхограммы) • При формировании М эхограммы координаты по дальности (расстоянию до объекта) считываются по вертикальной оси, амплитуда видеосигнала модулирует яркость строки и все строки медленно разворачиваются (перемещаются) вдоль горизонтальной оси.

На рисунке показано формирование М-эхограммы, где амплитуда эхосигнала вдоль УЗ луча отображена в виде яркостных отметок (ось глубины вертикальная).

• А – эхограмма, содержащая эхо сигналы, пришедшие с заданного направления из тела пациента, используется для модуляции яркости линии развертки вдоль вертикальной оси. Медленная развертка в горизонтальном направлении позволяет получить ТМ изображение в координатах «время – перемещение» . • В кардиологии при ультразвуковой диагностике быстро движущихся объектов (клапаны сердца, стенки его полостей) используют также М метод, являющийся вариантом А метода, с разверткой одномерной эхосигнала во времени.

• С – режим (режим регистрации с фиксированной глубины), наименее известный и редко используемый режим. При этом с помощью временного стробирования электронных цепей выделяется определенная часть сигнала А – эхограммы, которая затем используется для модуляции яркости луча дисплея в точке, соответствующей положению ультразвукового пучка на фиксированном расстоянии от плоскости преобразователя. Благодаря этому методу можно использовать преобразователи с острой фокусировкой и большой апертурной и получать изображения в плоскости фокусировки. В принципе он позволяет визуализировать и другие недоступные плоскости сканирования с оптимальным пространственным разрешением. Основные недостатки этого метода заключаются в том, что на уровень принимаемых эхо сигналов могут влиять поглощающие ультразвук структуры, локализованные вне выбранной плоскости. Кроме того, накопление необходимых данных требует значительного времени. Тем не менее представляется весьма целесообразным в будущие конструкции трехмерных сканеров закладывать возможность выбора такого режима отображения, который эквивалентен рассмотренному экспериментальному режиму С – сканирования.

ПРИНЦИПЫ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ЭХОГРАФИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ • Важным условием для объективной интерпретации эхографической картины является правильная ориентация в ультразвуковом изображении. При продольном сканировании на экранах монитора головной конец изображения всегда расположен справа, а нижний — слева от исследователя. При поперечном сканировании печень на экране всегда находится слева, селезенка — справа. Для ориентации расположения анатомических структур используются следующие термины: передний или задний, когда объект расположен, соответственно, ближе к передней или задней поверхностям тела; медиальный или латеральный — при расположении объекта, соответственно, ближе к срединной линии или боковым поверхностям тела; верхний или нижний, когда объект расположен, соответственно, ближе к голове или нижним конечностям; проксимальный или дистальный — при расположении объекта, соответственно, ближе или дальше от другого объекта. • Необходимым условием для объективной интерпретации эхографической картины является настройка параметров ультразвукового прибора, при которых тестовая серая шкала на дисплее имеет максимальное количество градаций. • Целью ультразвукового исследования является создание образной картины исследуемого объекта на основе анализа и сопоставления следующих характеристик: расположение, подвижность, форма, контуры, звукопроводимость, эхогенность, наличие или отсутствие акустических эффектов, эхоструктура, размеры и функциональные показатели. • Расположение объекта и взаиморасположение его с окружающими структурами сравнивается с общепринятыми нормативами. • Подвижность объекта определяется относительно окружающих структур при дыхании, глотании, изменении положения тела или компрессии датчиком. Подвижность может быть нормальной, повышенной, сниженной или отсутствовать. • Форма сравнивается с вариантами геометрических фигур: шаровидная, овоидная, каплевидная, линзовидная, неправильная и др. • Контуры оцениваются как характеристика границ объекта: ровные или неровные, четкие или нечеткие, сплошные или прерывистые и возможные сочетания приведенных характеристик. • Звукопроводимость оценивается как способность объекта проводить ультразвук. Тестовым органом для определения уровня звукопроводимости является нормальная печень, при исследовании которой уровень яркости близлежащих и глубоких структур практически одинаков. При появлении патологических изменений, например цирроза или жировой дистрофии, происходит более выраженное поглощение ультразвука тканью, что приводит к его более быстрому затуханию — снижению звукопроводимости. Вследствие этого глубинные участки исследуемых органов выглядят более темными. • Эхогенность является важным показателем для оценки плотности исследуемого объекта. Жидкостные структуры (желчный пузырь, киста и др. ) однородны и свободно пропускают ультразвуковые волны, не отражая их, поэтому они эхонегативны (анэхогенны) даже при усилении мощности ультразвука. За дорзальной стенкой жидкостных образований появляется эффект псевдоусиления, отличающий их от иных объектов. Плотные структуры (кость, конкремент и др. ) полностью отражают ультразвуковые волны, поэтому эти объекты всегда эхопозитивны (гиперэхогенны) и имеют дорзальную акустическую тень. Тестовым органом, имеющим среднюю эхогенность, является нормальная печень. При ультразвуковом исследовании важно проведение сравнения эхогенности различных объектов, например, эхогенность паренхимы нормальной почки всегда ниже, а эхогенность ткани нормального надпочечника всегда выше эхогенности паренхимы нормальной печени. • Эхоструктура является показателем уровня эхогенности различных структур в пределах исследуемого объекта. Неизмененные паренхиматозные органы (печень, селезенка и др. ) имеют однородную эхоструктуру за счет равномерно распределенных по всему органу эхосигналов с одинаковой интенсивностью. При патологических изменениях (например, цирроз печени) эхоструктура становится неоднородной. • Как внутри паренхиматозных органов, так и вне их встречается много трубчатых образований — кровеносные сосуды, протоки. Эхографически они характеризуются достаточно четкой стенкой с собственной эхоструктурой и эхонегативным просветом. Изучение их диаметра и стенок имеет важное диагностическое значение. • Определение размеров объекта исследования также является необходимым показателем при проведении ультразвукового исследования. Существуют нормативы размеров различных органов в зависимости от возраста, поэтому для правильной интерпретации выявленных врожденных и приобретенных

Вариант сочетания акустических эффектов и артефактов при ультразвуковом исследовании мочевого пузыря (1). Конкремент в полости мочевого пузыря (2), акустическая тень за конкрементом (3), эффект акустического усиления за мочевым пузырем (4). Стрелками указан артефакт бокового лепестка.

Вариант сочетания акустических эффектов и артефактов при ультразвуковом исследовании: эффект акустического усиления (1) и боковых теней (указаны стрелками) за подкапсульным жидкостным образованием печени.

Вариант артефакта при ультразвуковом исследовании печени. Зеркальный артефакт, возникающий в результате полного отражения ультразвуковых колебаний на границе органов с различными акустическими свойствами (печень, легкое) и повторным отражением от сканирующей поверхности датчика с возникновением изображения несуществующего объекта (1) позади настоящего (2).

Вариант артефакта при ультразвуковом исследовании. Фальшивое эхо: многократное отражение ультразвуковых лучей от стенок мочевого пузыря.

Артефакт бокового лепестка. Аномалия желчного пузыря: сочетание перегородки (1) и перегиба (2), артефакт (3).

Вариант артефакта при ультразвуковом исследовании. "Хвост кометы" от газового пузырька, находящегося в мочевом пузыре.

Вариант сложного акустического эффекта (отмечено стрелкой) при ультразвуковом исследовании глазного яблока с искусственным хрусталиком (1).

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕРДЦА • Ультразвуковое исследование сердца (эхокардиография) является комплексным методом, включающим одномерную (М режим), двухмерную (В режим) и доплерографию (D режим). • Комбинация всех вышеназванных методов позволяет анатомически точно определять размеры камер сердца и крупных сосудов, оценивать сократительную способность миокарда, диагностировать наличие внутрисердечных шунтов. При исследовании возможно не только установление наличия порока, но и его количественное определение: степень стеноза клапанных отверстий и крупных сосудов, замыкательная функция клапанов (степень регургитации крови через них), подвижность створок (степень их фиброза), степень кальциноза и многое другое. • Методика исследования. Исследование обычно проводят в положении пациента лежа на спине или на левом боку. Для исследования сердца у взрослых обычно используют датчики с частотой от 2 до 3, 5 MHz, а для проведения исследования у детей — 3, 5; 5 или реже 7, 5 MHz. Беспокоящихся детей рекомендуется исследовать во время сна. • Для хорошего контакта между кожей и датчиком необходимо использовать гель густой консистенции, так как при осмотре в положении на левом боку несоответствующий гель будет стекать. Ухудшить ультразвуковую картину может наличие у больного деформации грудной клетки (затруднена визуализация правых отделов сердца) или различные бронхолегочные заболевания (уменьшение акустического окна за счет вздутия легких). Таких больных рекомендуется, в первом случае, осматривать с использованием промежуточных позиций, а во втором — после курса лечения или в фазу ремиссии. При наличии у пациента тахикардии необходимо проводить исследование с повышенной частотой кадров (если позволяют возможности прибора). • визуализировать межпредсердную перегородку, что обеспечивается более перпендикулярным направлением к ней ультразвуковых колебаний. При направлении фронта датчика влево изображение зеркально изменяется. Принципиальных отличий в интерпретации эхограммы в зависимости от положения фронта сканирования нет. При направлении фронта сканирования вверх и несколько вправо визуализируются выводной отдел правого желудочка, часть ствола легочной артерии, поперечное сечение аорты, камеры правого и левого предсердий, разделенные межпредсердной перегородкой, и участок нижней полой вены.

• Стандартные и промежуточные позиции для проведения эхокардиографии. Существуют четыре основных доступа для исследования: • Парастернальная позиция (область расположена в 3 м, 4 м межреберье по левому краю грудины). • Апикальная позиция (область расположена в 5 м межреберье по левой срединноключичной линии). • Супрастернальная позиция (область расположена над грудиной в области яремной "югулярной" ямки). • Субкостальная позиция (область расположена в эпигастральной зоне). • Приведенные выше позиции являются основными, однако расположение областей доступа может несколько отличаться от них, что связано с особенностями конституции пациента, формой грудной клетки, расположением сердца и другими факторами. В любом случае в процессе исследования необходимо добиться качественной визуализации структур сердца, что значительно уменьшит вероятность диагностических ошибок. • Парастернальная позиция: ориентируют плоскость ультразвукового исследования вдоль длинной оси сердца (фронт датчика должен быть направлен вверх и несколько вправо). Датчик при этом располагают в 3 4 м межреберье слева от грудины. Если изображение камер сердца недостаточно хорошее, необходимо положить больного на левый бок с положением левой руки за голову (расширяются межреберные промежутки). У части пациентов на вдохе легочная ткань может частично прикрывать акустическое окно, поэтому отчетливая визуализация камер сердца возможна в фазу выдоха. На экране монитора визуализируются левое предсердие, передняя и задняя створки митрального клапана с прикрепленными к ним хордами, которые затем переходят в папиллярные мышцы, левый желудочек, корень аорты, аортальный клапан. Отчетливо видны межжелудочковая перегородка и задняя стенка левого желудочка. С отклонением плоскости сканирования латерально визуализируются часть выводного тракта правого желудочка, передняя и задняя створки клапана легочной артерии и ствол легочной артерии. С отклонением плоскости сканирования медиально визуализируются полость правого предсердия, септальная и передняя створки трехстворчатого клапана, хорды, папиллярные мышцы и полость правого желудочка. • Сканирование из парастернальной позиции, по короткой оси сердца (фронт датчика направлен в сторону левого плеча пациента). Отклоняя плоскость сканирования в область верхушки сердца удается визуализировать поперечный срез через полости желудочков.

• При отклонении плоскости сканирования несколько выше хорошо визуализируется поперечный срез через створки митрального клапана, так называемый "рыбий рот", выше расположена передняя (септальная) створка, а ниже — задняя створка. Над полостью левого желудочка частично видны полость правого, выводной тракт правого желудочка и ствол легочной артерии. • При дальнейшем отклонении плоскости сканирования вверх визуализируются предсердия, разделенные межпредсердной перегородкой, и поперечный срез аорты. При этом обычно удается получить характерную картину аортального клапана: кольцо, разделенное на три практически равные части и напоминающее знак фирмы "MERSEDES". Cправа расположена левая коронарная створка, ниже и несколько левее расположена некоронарная створка, выше расположена правая коронарная створка аортального клапана. Ближе к датчику видны выводной тракт правого желудочка, клапан легочной артерии и частично ствол легочной артерии. • Апикальная позиция: датчик располагается в пятом межреберье по срединноключичной линии, фронт датчика направлен в сторону левого плеча пациента, а сам датчик может иметь небольшой наклон в сторону левого бедра. Положение пациента лежа на спине или на левом боку. Данное расположение датчика позволяет получить четырехкамерный вид сердца, при этом хорошо визуализируются полости обоих желудочков и предсердий, внутренние края полостей сердца, прослеживаются межжелудочковая и межпредсердная перегородки. При осмотре сердца с верхушечной области хорошо визуализируются обе створки митрального клапана, септальная и передняя створки трехстворчатого клапана, хорды и папиллярные мышцы. • Сохраняя положение датчика на верхушке сердца и повернув фронт приблизительно на 90° против часовой стрелки, получают сечение по длинной оси через две камеры сердца. Картина напоминает изображение из парастернального доступа по длинной оси, но угол наклона структур разный. Последнее сечение обычно используется для доплерографической оценки кровотока на митральном и аортальном клапанах. • Супрастернальная позиция: исследование проводится в положении пациента лежа на спине. Под лопатки необходимо подложить валик и максимально запрокинуть голову назад. Датчик располагают в югулярной ямке и отклоняют вверх, практически параллельно поверхности грудной клетки. В этом сечении удается визуализировать восходящую часть, дугу и участок нисходящей аорты. В области дуги и нисходящей части аорты отчетливо видны устья безымянной артерии (плечеголовной ствол), левой сонной артерии и левой подключичной артерии. Несколько ниже располагается правая ветвь легочной артерии в поперечном сечении. • Субкостальная позиция: датчик располагается у мечевидного отростка. Производится поперечное сканирование, при этом датчик должен находиться под наклоном к поверхности живота в пределах 30 45° с отклонением плоскости сканирования вверх. Исследование проводят в положении лежа на спине. Более отчетливая визуализация структур сердца возможна в фазу полного вдоха, иногда выдоха и втягивании живота. • Субкостальное четырехкамерное сечение во многом напоминает верхушечное сечение, но изображение камер сердца выглядит по иному. При направлении фронта датчика вправо: в верхней части сечения сердца — правый желудочек и правое предсердие, в нижней части — левый желудочек и левое предсердие. Это сечение позволяет хорошо визуализировать межпредсердную перегородку, что обеспечивается более перпендикулярным направлением к ней ультразвуковых колебаний. При направлении фронта датчика влево изображение зеркально изменяется. Принципиальных отличий в интерпретации эхограммы в зависимости от положения фронта сканирования нет. При направлении фронта сканирования вверх и несколько вправо визуализируются выводной отдел правого желудочка, часть ствола легочной артерии, поперечное сечение аорты, камеры правого и левого предсердий, разделенные межпредсердной перегородкой, и участок нижней полой вены.

Парастернальная позиция длинной оси левого желудочка с визуализацией митрального и аортального клапанов (режим В/М). Исследование нормального митрального клапана в М режиме (указано стрелками).

Парастернальная позиция длинной оси левого желудочка с визуализацией митрального клапана (режим В/D). Нормальный митральный клапан. Импульсное доплеровское исследование, контрольный объем установлен в проекции левого желудочка на уровне кончиков створок митрального клапана. Регистрируется ламинарный кровоток (указан стрелками).

Парастернальная позиция длинной оси (левая половина снимка) и короткой оси (правая половина снимка) аортального клапана (режим В/В). 1 правая коронарная створка, 2 левая коронарная створка, 3 некоронарная створка.

Парастернальная позиция длинной оси аортального клапана, левого желудочка и восходящего отдела аорты. Нормальный аортальный клапан (1) и левое предсердие (2) в В и М режимах.