ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ

ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ

Введение

 Ультразвук в медицинской диагностике начал применятся только во второй половине ХХ века. Но этому событию предшествовало большое количество исследований и изобретений в физике, математике, материаловедении, электронике, биологии. Первое устройство для получения высокочастотных звуковых волн было изобретено в 1876 году Франком Гальтоном (т.н. свисток Гальтона который позволял получать колебания с частотой прмерно 170 Кгц). Однако самым значимым для современной ультразвуковой техники открытием было открытие в 1880 г братьями Пьером и Жаком Кюри пьезоэлектрического эффекта. Основные принципы работы медицинских ультразвуковых сканеров были заимствованы у гидролокаторов и дефектоскопов, которые применяли корабелы и авиационные заводы.

Первые опыты с ультразвуком на человеке и первая томограмма были проведены в 50-х годах (Холмс и Хоур). Первый В-сканер был разработан Томом Брауном как приставка к больничной кровати в 1956 году.

Все ультразвуковые приборы работают по единому принципу генери­рования ультразвуковых колебаний, передающихся в процессе переме­щения волны в биологических тканях. Колебания распространяются в глубину тканей, при этом излучаемые ультразвуко­вые сигналы принимаются в виде отраженных сигналов вследствие неоднородности биологической среды. Полученные данные преобразо­вываются и выводятся на экран монитора в виде изображений органов. Диапазон ультразвука используемого при УЗИ (режим серой шкалы) — 2-15 МГц.

Вопрос 2.

Физические особенности ультразвука.

Ультразвук – акустические волны, имеющие частоту более 20 кГц и не воспринимаемые органами слуха человека (диапазон слышимости звука у человека составляет 20—20 000 Гц). Распространение ультразвука (скорость, амплитуда, фазочастотные характеристики) зависит от физических свойств среды. К свойствам сред оказывающих влияние на прохождение звуковой волны можно отнести их состояние (газ, жидкость, твердое тело), плотность, однородность, упругость, температуру, давление и некоторые др. Скорость звука в мягких живых тканях составляет 1480—1580 м/с,  в костях — 4080 м/с, а в воздухе —330 м/с.

Вопрос 3.

Биологические эффекты ультразвука

Ультразвук выделяет энергию в виде тепла. Больше тепла выделяется при спектральной допплерографии (концентрация энергии на меньшей площади). Меньше тепла выделяется при получении двумерного изображения (в последнем случае происходит постоянное скольжение датчика по исследуемому полю). Цветная допплерография, хоть и не концентрируется в одной точке, однако сопровождается также большим скоплением энергии. Риск для плода ни в одном из клинических исследований не был доказан. Тем не менее, в повседневной практике все-таки следует разумно применять допплерографию.      

Вопрос 4.

              Артефакты

Возникают вследствие физических свойств ультразвукового луча, тех­нических особенностей конструкции сканера.

Зеркальное отражение

Когда ультразвуковой луч встречает границу тканей, то отражается подобно свету, попадающему на зеркало. Для того чтобы возникло зеркальное отражение, между граничащими тканями должно существовать различие в акустической плотности. Наибольшее различие в акустиче­ской плотности наблюдается на границах ткань/воздух и ткань/кость.

Отражение вследствие рассеяния

Отражение вследствие рассеяния наблюдается, когда размер отражателя такого же порядка что и длина волны ультразвукового луча. Отражение небольшой амплитуды, и возвращается к датчику независимо от угла падения ультра­звукового луча.

Дистальное акустическое усиление. Ультразвуковой луч ослабляется, проходя через тело. Когда луч проходит через жидкость, ослабление его минимальное. Таким образом, на той же глубине мощность ультразвукового луча позади жидкостной структуры больше, чем луча, прошедшею через мягкие ткани.

Акустическая тень

Границы тканей, хорошо отражающих ультразвук, могут полностью прервать прохождение ультразвукового луча. Так как луч не проникает дальше этой границы тканей, в ре­зультате получается тень.Газ, кости, камни — наиболее частая причина акустиче­ского ослабления, наблюдаемого в ежедневной практике. Необходимо помнить, что мелкие конкременты могут быть видны как эхогенные очаги без тени и поэтому отсутствие тени не исключает диагноз мелкого конкремента. Посколь­ку луч ультразвука в зоне фокусирования имеет наимень­шую ширину важно, чтобы исследуемые структуры в этой области находились внутри луча. Это увеличивает шансы увидеть тень дистальнее мелких камней, а также гарантиру­ет, что область просматривается с наиболее возможной раз­решающей способностью сканера.

Реверберация

Поверхность преобразователя, кожа и контактное сред­ство формируют акустические границы (переходы). Звук, выходящий из преобразователя в тело и отраженный сиг­нал, возвращающийся к датчику изнутри тела, могут многократно отражаться между этими границами. Эти много­кратно отражающиеся звуковые волны могут действовать как новые импульсы ультразвука. Они проявляются в виде повто­ряющихся ярких полос на экране, обычно в ближнем поле под углом 90° к оси луча. Полосы обычно множественные с равными промежутками, величина которых определяется расстоянием между отражающими поверхностями.

Артефакт широкого луча

Луч ультразвука имеет определенную ширину, а при формировании изображения предполагается, что он абсо­лютно плоский. Это может вызывать искажения, когда ис­следуемый объект и смежные ткани одновременно находят­ся внутри ультразвукового луча. Эхосигналы, идущие от объекта и соседних тканей, будут представлены в одной и той же части ультразвукового изображения. Чтобы уменьшить вероятность ошибок, необходимо что­бы все органы были исследованы, по крайней мере, в двух сечениях, предпочтительно под прямым углом.

Артефакт дуги

Подобно артефакту широкого луча, изогнутые контуры смежных органов могут также вызывать ложные тканевые проявления. Так, луковица 12-перстной кишки может вдав­ливаться в желчный пузырь. Если желчный пузырь исследован только в одной плоскости, возникающее в результате изображение может быть спутано с конкрементами. Чтобы исключить ошибки такого рода, все области должны быть исследованы в нескольких плоскостях и пациент дол­жен находится в разных позициях.

Артефакт зеркального отражения

Когда исследуемый объект располагается близко к изо­гнутой и сильно отражающей тканевой поверхности, например, диафрагме, возникают артефакты зеркального от­ражения. Возникает второе изображение, которое будто бы находится позади изогнутого отражателя, вызывающего артефакт.

 Артефакт боковых лепестков

Ширина луча ультразвука неодинакова, луч сужается по­сле выхода из преобразователя, чтобы стать самым узким в зоне фокуса. Затем, проникая глубже в тело, расширяется. Звуковые волны, отклоняю­щиеся от основного луча, называются боковыми лепестка­ми. Они менее интенсивные, чем основной луч, но иногда сильные отражатели внутри боковых лепестков могут давать отражение, которое может быть принято преобразователем. Ультразвуковой сканер воспримет их как исходящие из ос­новного луча и воспроизведет на окончательном изображе­нии как артефакт.

Скоростной артефакт

При обработке изображения считается, что скорость звука внутри тканей постоянна и равна 1540 м/с. Это до­пущение необходимо для того, чтобы по времени возвра­щения эхосигнала к преобразователю вычислить расстояние

до объекта. Однако скорость ультразвука непостоянна и зависит от характера среды. Например, скорость звука в жире — только 1460 м/с. Изменение скорости звука вызы­вает искажение окончательного изображения по сравнению с истинным расположением внутренних органов, результа­том чего могут стать ошибки при измерении расстояний между ними до 5% и более.

Рефракционный артефакт

Луч ультразвука может преломляться, подобно прелом­лению света призмой. Ось луча ультразвука идет не всегда прямо, а иногда изламывается под углом. Это мо­жет приводить к ошибкам в определении положения ульт­развукового сигнала на изображении.  Преломление луча ультразвука может также вести к его расщеплению. За счет этого образуется область, полностью лишенная ультразву­кового сигнала, и на конечном изображении образуется тень. Преломление и образование тени наблюдаются наи­более часто, когда луч пересекает край тканевой или поло­стной структуры под углом. Это часто происходит по краю желчного пузыря. Образование тени за счет преломления тесно связано с углом падения ультразвукового луча, по­этому преломление и затенение не будут повторяться, если выполняются множественные сечения.

 Артефакт «хвост кометы»

Артефакт «хвост кометы» — форма интенсивной ревер­берации, которая наблюдается между двумя смежными по­верхностями, например, сторонами хирургической клипсы или маленького камня. Реверберационные сигналы распо­ложены так близко друг другу, что стремятся объединиться, и формируют яркое изображение «хвоста кометы», расши­ряющееся дистально в ультразвуковом поле позади объекта, вызывающего отражение.

Вопрос 5.

Для получения ультразвуковой информации в современных ультра­звуковых аппаратах используются различные режимы работы.

В-режим— это основной режим, который формирует двухмерное изоб­ражение внутренних органов в реальном времени.

М-режимиспользуется в кардиологии и представляет собой диаграммную развертку динамических внутрисердечных структур по оси времени. Место развертки определяется в В-режиме и задается специальным курсором.

Dопплеровский режимприменяется для определения гемодинамических парамет­ров путем допплер-эффекта. Ультразвуковой луч отражается от движу­щихся частиц крови или тканей, при этом отражение зависит от скоро­сти и направления движения объекта. В ультразвуковом аппарате регистрируется изменение частоты, по которому вычисляется скорость движения. Подразделяется на PW-режим (импульсный допплер) и CW-режим (постоянный допплер). Импульсный доплер предназначен для определения скорости кровотока в конкретном месте. Применение этого режима ограничено низкими скоростями кровотока. Постоянный допплер используется для анализа потоков высоких скоростей вдоль все­го ультразвукового луча, при этом невозможна точная локализация ис­следуемого кровотока.

ЦДК (ColorFlowImaging) — цветовое допплеровское картирова­ние потока крови. Это двухмерное серошкальное изображение в реальном времени, на которое накладывается информация в реальном времени о доплеровском смещении в цвете (плоское изображение).

ЭДК (ColorPowerAngio) — энергетический допплер. Это высокочув­ствительный режим для визуализации мелких сосудов (капилляры).

TДК (TissueDopplerImaging) — тканевой допплер, который использу­ется для анализа динамики сердечной мышцы.

3D-режим— это режим трехмерного (объемного) изображения.

Вопрос 6.

Для определения получаемых ультразвуковых изображений необхо­димо знание ультразвуковых характеристик.

При оценке эхогенности биологической ткани используются следующие термины: гиперэхогенный, изоэхогенный, гипоэхогенный, анэхогенный.

Гиперэхогенный вос­принимается глазом как «белый». При этом ультразвуковая волна практически полностью отражается от исследуемого объекта вы­сокой плотности (например, камней, холестериновых полипов).

Изоэхогенные структуры выглядят как нормальные органы и ткани. Так, очаговое образование, не отличающееся от окружающих тканей, назы­вается изоэхогенным. Дифференцировать его можно при наличии анэхогенного ободка.

Анэхогенная ткань определяется как «чер­ная». Анэхогенными видятся жидкостные структуры. В этом случае ультразвуковые волны проходят через исследуемый объект бес­препятственно.

Гипоэхогенными являются структуры еще не «черные», но уже не изоэхогенные, т. е. сниженной эхогенности, ультразву­ковые лучи при этом неполностью отражаются от исследуемых структур. Гипоэхогенными могут быть опухоли, отечные ткани и др.

При описании различных органов важна оценка их структуры, коли­чество и размеры участков различной эхогенности. При этом можно ис­пользовать такие определения, как однородный или неоднородный и диф­фузный или очаговый.

Вопрос 7.

Показания к исследованиям

Показания к общему абдоминальному УЗИ

Показаниями к общему абдоминальному исследованию являются:

  • − локализованная боль в животе с нечеткой клинической симптоматикой;
  • − подозрение на наличие абсцесса в брюшной полости. Лихорадка неясного генеза;
  • − внеорганные образования брюшной полости;
  • − подозрение на наличие свободной жидкости в брюшной полости (асцит);
  • − абдоминальная травма.

Показания к исследованию перитонеального  пространства и ЖКТ

У взрослых

  • − подозрение на наличие асцита и перитонита;
  • − образования в брюшной полости;
  • − подозрение на аппендицит (особенно для исключения другой патологии);
  • − локализованные боли в животе.

У детей

  • − локализованная боль в животе и образования в брюшной полости;
  • − подозрение на гипертрофический стеноз привратника;
  • − подозрение на инвагинацию кишки;
  • − подозрение на аппендицит с нечеткой клинической картиной;
  • − асцит и перитонит.

Показания к УЗИ печени и желчного пузыря

Показания к исследованию печени:

  • − увеличение печени (гепатомегалия);
  • − подозрение на наличие абсцесса печени;
  • − желтуха;
  • − травма живота;
  • − асцит;
  • − подозрение на наличие метастазов в печени;
  • − подозрение на наличие опухоли печени;
  • − боль в правом верхнем квадранте живота;
  • − скрининг на наличие эхинококка в эндемичных районах.

Показания к исследованию желчного пузыря:

  • − больв правом верхнем квадранте живота: подозрение на наличие
  • камней  и/или холецистита;
  • − желтуха;
  • − пальпируемое образование в правом верхнем квадранте живота;
  • − рецидивирующая симптоматика пептической язвы;
  • − лихорадка неясного генеза.

Показания к УЗИ поджелудочной железы:

  • − боль в эпигастральной области, острая и хроническая;
  • − желтуха;
  • − образование в верхней части живота;
  • − персистирующая лихорадка, особенно в сочетании с болезненностью в верхней части живота;
  • − подозрение на наличие злокачественного образования;
  • − хронический рецидивирующий панкреатит;
  • − подозрение на наличие осложнений острого панкреатита, особенно псевдокист или абсцессов;
  • − поликистоз почек: кисты в печени или селезенке;

− прямая травма живота, особенно у детей.

Прим.: при наличии острой боли в животе необходима рентгенография в положе­нии стоя верхней части живота, включая обе стороны диафрагмы для исключения перфорации полого органа.

Показания к УЗИ селезенки

  • − спленомегалия (увеличение селезенки);
  • − образование в левой половине живота;
  • − закрытая травма живота;
  • − боль в левой половине верхней части живота (необходимо проведение

рентгенографии брюшной полости в вертикальном положении пациента, включая обе половины диафрагмы для исключения перфорации
кишки);

  • − подозрение на поддиафрагмальный абсцесс (лихорадка   неясного генеза);
  • − желтуха в сочетании с анемией;
  • − эхинококкоз (паразитарная болезнь);
  • − асцит или осумкованная жидкость в брюшной полости;
  • − подозрение на злокачественный процесс, особенно на лимфому и лейкемию.

Показания к исследованию  аорты

  • − пульсирующее образование в брюшной полости;
  • − боль по средней линии живота;
  • − нарушение кровообращения в нижних конечностях;
  • − недавно перенесенная травма живота;
  • − подозрение на идиопатический аортит (пациент до 40 лет с клиникой сосудистого поражения аорты и ее ветвей).

Показания к исследованию нижней полой вены

  • − внезапная дилатация вен нижних конечностей с флебитом (воспалением) или без него;*
  • − повторяющаяся или возможная легочная эмболия;
  • − опухоль почки.

*Варикозное расширение вен не является показанием для проведения    ультразвукового исследования нижней полой вены

Показания к исследованию почек

  • − боль в почках или по ходу мочеточников;
  • − подозрение на почечную опухоль (большая почка);
  • − нефункционирующая, по данным урографии, почка;
  • − гематурия;
  • − хроническая инфекция мочевых путей;
  • − травма;
  • − подозрение на поликистоз;
  • − лихорадка неясного генеза или послеоперационные осложнения;
  • − почечная недостаточность неясного генеза.

Показания к исследованию мочевого пузыря

  • − дизурия или частое мочеиспускание;
  • − гематурия (подождите, когда кровотечение остановится);
  • − рецидивирующее воспаление (цистит) у взрослых;
  • − острая инфекция у детей;
  • − образования в малом тазе;
  • − задержка мочи;
  • − боли в малом тазе.

Показания к исследованию малого таза у небеременных женщин

  • − боли в тазе, в том числе и при альгодисменорее (болезненные менструации);
  • − образования в малом тазе;
  • − ациклические маточные кровотечения; патологические выделения из  влагалища;
  • − аменорея (отсутствие менструаций либо нерегулярные менструации);
  • − уточнение наличия и расположения внутриматочного контрацептива;
  • − бесплодие: часто необходимо также проведение гистеросалытингографии;
  • − аномалии развития органов малого таза: часто необходимо также проведение гистеросальпингографии;
  • − симптомы заболевания мочевого пузыря или мочевыводящих путей;
  • − диффузные боли в животе;
  • − динамика роста фолликула для определения причины бесплодия

УЗИ в акушерстве

Наиболее информативный период времени для проведения первого исследования ― 18-22 нед. и второго исследования ― 32-36  нед.

В ранние сроки беременности (до 18 нед) УЗИ проводится для:

  • − подтверждения наличия беременности;
  • − точного определения срока беременности;
  • − уточнения расположения плодного яйца (в полости матки либо внематочно);
  • − выявления многоплодной беременности;
  • − исключения пузырного заноса;
  • − исключения ложной беременности при наличии образований в малом тазе или
  •    гормонально-активных опухолей яичников;
  • − диагностики миомы или образований яичников, которые могли бы
  •    препятствовать нормальному течению родов.
  • Период с 18 по 22 нед беременности оптимальный для:
  • − установления точных сроков беременности;
  • − диагностики многоплодной беременности;
  • − диагностики патологии плода;
  • − определения места расположения плаценты и выявления предлежания плаценты;
  • − выявления миомы или других тазовых образований, которые могут помешать течению беременности или родов.

Период с 32 по 36 нед беременности оптимальный период для:

  • − диагностики синдрома задержки развития плода;
  • − выявления патологии плода, которая не была выявлена при первом
  •    ультразвуковом исследовании;
  • − выявления предлежания плаценты и определение положения плода;
  • − определения точной локализации плаценты;
  • − определения количества околоплодных вод;
  • − исключения сопутствующей патологии, например миомы, опухолей яичников.

Показаниями к проведению НСГ являются:

  • − гидроцефалия (увеличение головки);
  • − внутричерепная гематома; повреждение мозга в результате гипоксемии;
  • − менингоцеле и другие врожденные аномалии; слишком маленькая головка (микроцефалия);
  • − судорожный синдром;
  • − выбухание родничков (при повышении внутричерепного давления);
  • − травма;
  • − внутриматочные инфекции;
  • − после перенесенного менингита для исключения заращения сильвиева водопровода или других осложнений.

Вопрос 8.

Интервенционная сонография

Ультразвуковое наведение используется для выбора кратчайшего расстояния до объекта и наиболее безопасной траектории прохождения иглы:

  • ― при проведении биопсии маленьких опухолей или аспирации небольших скоплений жидкости или абсцессов;
  • ― при пункции образований, расположенных рядом с жизненно важными органами

Таким образом, в каждой конкретной ситуации, требующей применения методов УЗД необходимо исходить, прежде всего, из их точности, специфичности и информативности.

Сложные методы УЗД (например, 3D или интервенционная сонография)  оправданы лишь в том случае, если они дают информацию  способную повлиять на выбор лечебной тактики. Врачу необходимо решить, какой или какие из имеющихся методов наиболее пригодны для исследования данной области тела.

Более того, первоначальный выбор методов УЗД должен корректироваться в процессе обследования, т.е. в зависимости от полученных на предшествующих этапах результатов, добиваясь получения информации достаточной для диагноза.