Физические основы ультразвука. Сфера применения УЗИ

Энергетический допплер (Power Doppler). Применяется для регистрации низкоскоростного кровотока. При этом регистрируется амплитуда отраженного от движущегося объекта сигнала в виде бело-оранжевого изображения, которое не отражает направление кровотока. В настоящее время энергетический допплер используют в сочетании с контрастными веществами (левовист и др.) для изучения перфузии миокарда.

Тканевой допплер (Tissue Velocity Imaging). Принцип данного метода основан на картировании направления движения тканей определенным цветом. Таким образом, красным цветом обозначают движение к датчику, синим - от датчика. Изучая направления движения стенок левого и правого желудочков в систолу и диастолу с помощью TVI можно обнаружить скрытые зоны нарушения локальной сократимости. Совмещение двухмерного исследования в режиме TVI с M-модальным увеличивает точность диагностики.

Тканевой импульсный допплер (Pulsed Wave Tissue Velocity Imaging). Позволяет оценить графически характер движения стенки желудочков в конкретной данной точке. Выделяют систолический компонент, ранний и поздний диастолический компоненты.Данный вариант допплера позволяет проводить картирование миокарда и увеличивает точность диагностики у больных с ишемической болезнью сердца.

Таким образом, допплеровские методики позволяют получить большой объем информации без применения инвазивных методов исследования.

Чреспищеводная эхокардиография (моно-, би-, и мультиплановая). Исследование сердца через пищевод с использованием специальных датчиков. Информативность метода очень высокая. Противопоказанием служит наличие стриктуры пищевода.

Стресс-эхокардиография (с использованием физической нагрузки, чреспищеводной электростимуляции или медикаментозной нагрузки). Широко применяется у больных с ишемической болезнью сердца.

Трехмерное и четырехмерное моделирование сердца - компьютерный анализ изображения и построение объемного изображения камер сердца, створок клапанов, кровотока и т. д.

Внутрисосудистый ультразвук - исследование коронарных артерий с использованием специального внутрисосудистого датчика малого диаметра. Инвазивный ультразвуковой метод. Используется параллельно с коронарографией.

Контрастная эхокардиография - применяется для контрастирования правых камер сердца при подозрении на дефект, или левых камер сердца для исследования перфузии миокарда. Информативность метода контрастирования левых камер сердца сопоставима со сцинтиграфией миокарда. Положительным фактором является отсутствие лучевой нагрузки на больного. Отрицательными факторами являются инвазивный характер метода и высокая цена препарата ( левовист, альбунекс и т.д.).

Cкрининговое исследование сердца можно провести на любом ультразвуковом приборе, при наличии соответствующего кардиологического датчика и В- и М- режимов. При этом можно использовать недорогие ультразвуковые сканеры. Уровень диагностики и процент ошибки в этом случае во многом зависят от квалификации специалиста.

Современное эхокардиографическое исследование должно включать, помимо В- и М- режимов, цветовой допплер, импульсно-волновой и непрерывно-волновой допплер. При наличии патологии, только непрерывноволновой допплер позволит измерить высокоскоростные патологические потоки, провести все необходимые расчеты и измерения, оценить гемодинамику.

Объем получаемой информации зависит от возможности датчика. Внутрисосудистые датчики применяются параллельно с ангиографическим исследованием, используются кардиохирургами. Чреспищеводные датчики могут быть моноплановыми, биплановыми и мультиплановыми.

Современные технологии (тканевой допплер, контрасты) позволяют во много раз повысить информативность исследования, особенно, у больных с патологией миокарда.

Трехмерный ультразвук

 

В 1974 г. компания "Kretztechnik" дебютировала первыми разработками в области трехмерного ультразвука. Датчик, имеющий цилиндрическую форму и состоящий из 25 элементов, установленных на барабане, выполнял объемное сканирование, которое включало в себя 25 параллельных срезов. Следующим шагом было создание более удобного торцевого преобразователя, который производил "веерное сканирование". Тем не менее, к тому времени технология отображения и сохранения полученной информации еще не была разработана. В 1989 г. в Париже на Французском конгрессе рентгенологии фирма Kretztechnik представила первую коммерческую ультразвуковую систему, созданную на основе технологии 3D-Voluson (объемная ультрасонография). Непрерывные исследования и развитие этой технологии способствовали тому, что данный метод нашел диагностическое применение в различных областях медицины. Система Voluson включает в себя несколько основных компонентов:

· специализированные преобразователи Voluson, обеспечивающие полностью автоматическое сканирование выбранной области тела пациента;

· специальный вид электронной памяти для хранения ультразвуковых данных в виде геометрически правильного трехмерного блока;

· цифровой трехмерный преобразователь изображения для быстрой и без потерь обработки изображения.

Поверхностный метод, который позволяет получить фотореалистичные изображения;

Прозрачный метод в максимальном режиме (чтобы подчеркнуть гиперэхогенные структуры, например, кости) или в минимальном режиме (чтобы подчеркнуть гипоэхогенные структуры, например кровеносные сосуды, кисты);

Цветной метод позволяет получить пространственные реконструкции объемных изображений с включением данных цветного допплеровского сканирования или сосудистого режима.

Компьютерная томография, другой метод визуализации, претерпела подобное развитие. Статичные двухмерные срезы, которые давала КТ в начале своего развития, регистрировались в течение длительного времени и поэтому легко возникали артефакты, связанные с движением (при дыхании). Дальнейшее развитие техники позволило сократить время экспозиции и затем перейти к методике спирального сканирования, позволяющей проводить объемное сканирование и трехмерные реконструкции. Современная технология сегодня - это КТ со спиральным сканированием и возможностью выбора трехмерного режима.

Цифровая трехмерная ультрасонография.

В настоящее время мы являемся свидетелями крупных достижений в области трехмерного ультразвукового исследования. Новая, полностью цифровая трехмерная ультрасонография расширяет границы метода, особенно для повседневного применения. Специальные трехмерные преобразователи открывают новые возможности:

новый трехмерный абдоминальный датчик с широким частотным диапазоном (3,0- 5,0 МГц), трехмерное сканирование с возможностью получения данных в цветном доплеровском и сосудистом режимах;

новый трехмерный датчик для исследования небольших областей с широким частотным диапазоном (5,0-8,0 МГц) также с возможностью трехмерного сканирования в режимах CFM/angio;

новый трехмерный внутриполостной датчик с широким частотным диапазоном (5,0-8,0 МГц) и трехмерным CFM/angio-режимом;

новый двухмерный линейный датчик для исследования небольших областей с широким частотным диапазоном (5,0-10 МГц), CFM/angio-режимом. Метод формирования луча позволяет проводить сканирование трапециевидной зоны, включающей 192 элемента.

Эти новшества позволяют сократить время сканирования в 100 раз, открыв возможность использования трехмерной ультрасонографии во многих областях, и способствовали созданию нового метода диагностики в медицине.

                    Применение ультразвука в медицине

УЗИ брюшной полости.

В ходе исследования брюшной полости оцениваются размеры органов, их структура, взаимное расположение, наличие дополнительных образований, воспалительных очагов, выявляются изменения, характерные для хронических заболеваний и травматических повреждений.

Печень: существуют ультразвуковые признаки следующих поражений - острого и хронического гепатита, цирроза, жировой инфильтрации, вторичных изменений, связанных с заболеваниями сердца, доброкачественных образований (кист, гемангиом, аденом, кальцификатов), паразитарных кист, злокачественных образований (первичного рака, метастазов).

Желчный пузырь: выявляются аномалии развития пузыря (формы, положения, количества, размеров) и желчевыводящих протоков, желчекаменная болезнь и ее осложнения, воспалительные заболевания (острый и хронический холецистит), полипы, доброкачественные опухолевые поражения, злокачественные поражения.  
Поджелудочная железа: определяются аномалии развития, воспалительные заболевания: острый панкреатит и его осложнения (псевдокисты, абсцессы, сдавливание желчевыводящих путей, перитониты), хронический панкреатит; неопухолевые поражения (кисты, жировая инфильтрация); опухолевые поражения: доброкачественные, злокачественные.

Селезенка: наиболее целесообразным ультразвуковое исследование этого органа является при подозрении на пороки развития (полное отсутствие, неправильное расположение, блуждающая селезенка, изменение формы, наличие добавочных селезенок), а также при повреждениях селезенки, которые встречаются в 22% случаев всех травм органов брюшной полости. Кроме того диагностируется увеличение селезенки при воспалительных ее поражениях и при заболеваниях печени, определяются кисты, кальцификаты, инфаркты, абсцессы, опухоли (гемангиомы, лимфангиомы, лимфомы, саркомы, метастатические поражения), изменения при системных заболеваниях крови (лейкозы).

Сосуды: оценка расположения магистральных и внутриорганных сосудов, их размеров, состояние просвета.

УЗИ в акушерстве и гинекологии.

В настоящие дни эта область медицины не представляется без ультразвуковых исследований, которые носят многоплановый характер и имеют широкие возможности в диагностике различных заболеваний.

Акушерство: Приоритетное использование метода в акушерстве связано с отсутствием ионизирующего излучения и возможностью поэтому динамического наблюдения за пациентом. Техническая простота также относится к преимуществам УЗИ. Важной оценкой эффективности данной диагностики является снижение заболеваний и смертности матери и плода, что может быть достигнуто за счет более точного определения срока беременности и родов, выявления аномалий развития плода и многоплодия. Особое место занимает ранняя диагностика внематочной беременности.

Гинекология: Ультразвуковое исследование позволяет оценить расположение органов, их размеры; выявить изменения, характерные воспалительным заболеваниям матки и яичников; определить наличие дополнительных образований матки и яичников с проведением дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных изменений; произвести точную диагностику миомы матки, внутреннего эндометриоза, патологии эндометрия; производить контроль при проведении гинекологических операций (например в процессе искусственного прерывания беременности у больных миомой матки, биопсии эндометрия, удалении внутриматочной спирали).

УЗИ в педиатрии.

В педиатрии используется весь спектр ультразвуковых исследований как на самых ранних этапах обследования, так и на этапах окончательного установления диагноза.

Применение ультразвука в педиатрии обусловлено безвредностью (отсутствие радиационной нагрузки), безболезненностью, неинвазивностью, простотой и экономичностью метода.

УЗИ в онкологии.

Ранняя диагностика злокачественных новообразований в настоящее время является одной из самых актуальных проблем в онкологии. Ультразвуковые исследования применяют на самом первом этапе обследования больных с онкологическим риском.

 

Различные ультразвуковые методики в онкологии используются для решения следующих задач:

• Первичная уточняющая диагностика опухолевых и неопухолевых заболеваний.
• Контроль за результатами химиотерапевтического и/или лучевого лечения.
• Выявление рецидивов после проведенной терапии.
• Уточнение местной распространенности и обнаружение метастазов.
• Контроль при проведении пункций.

Основные заболевания, выявляемые при ультразвуковом обследовании молочных желез:

• Дисплазии (нарушение симметричности, размеров),
• Дисгормональные гиперплазии (увеличение желез),
• Кисты (типичны для менструирующих женщин в возрасте 30-50 лет),
• Расширение млечных протоков,
• Острые воспаления (мастит диффузной и узловой формы),
• Опухоли: доброкачественные (фиброаденомы составляют 95% всех доброкачественных опухолей у женщин 15-40 лет), злокачественные (из них до 6% составляют метастазы).

УЗИ почки и мочевого пузыря.

Почки: При ультразвуковом обследовании оценивают расположение почек, форму, контуры, размеры, структуру паренхимы, состояние собирательных полостей, наличие дополнительных образований. Основные патологические состояния почек, выявляемые при УЗИ: аномалии количества (отсутствие, удвоение); аномалии положения (опущения, расположение обеих почек на одной стороне); аномалии сращения почек; аномалии величины (врожденное уменьшение размеров); аномалии структуры (мультикистоз, поликистоз, простые кисты); аномалии развития верхних мочевых путей (удвоения чашечно-лоханочной системы и мочеточника и др.); признаки воспалительных заболеваний (острый пиелонефрит, карбункул, абсцесс, туберкулезный процесс); мочекаменная болезнь (в настоящее время УЗИ является наиболее точным методом диагностики почечных камней, так как видны конкременты любого состава, в том числе рентгенонегативные конкременты мочевой кислоты); расширение верхних мочевых путей, закупорка мочевых путей; диффузные заболевания почечной паренхимы; опухоли: доброкачественные (аденомы, ангиомиолипомы), злокачественные.