Физические основы ультразвуковой диагностики и ультразвуковые диагностические приборы

Принцип ультразвукового метода визуализации диагностического изображения заключается в возможности получения фокусируемого луча ультразвуковых механических колебаний частотой 1-20 МГц, введения его в исследуемое вещество через акустическое окно и регистрацию волн, отраженных от границ разных сред. Пучок ультразвуковых колебаний вводят в исследуемую часть тела через кожу с помощью ультразвукового генератора - пъезопреобразователя. Распространение ультразвука зависит от формы пъезопреобразователя, свойств ультразвукового луча и среды, через которую он проходит, распространение ультразвука подчиняется законам его отражения и преломления на границе разных сред, а также законам дифракции и рассеивания. Отраженные волны воспринимаются этим же преобразователем, обрабатываются электронным устройством и трансформируются в одномерное или двухмерное изображение (эхограмму или ультразвуковую сканограмму). По данным эхограммы, можно определить топографию, форму, величину и структуру исследуемого органа, что позволяет обнаружить диффузное уплотнение паренхимы органа, эхоплотные очаги в нем, а также полости с жидкостью или воздухом.

Существует одномерная методика УЗД: А-метод (А - амплитуда) позволяет на экране осциллографа регистрировать ультразвуковые импульсы, которые имеют вид вертикальных подъемов на прямой линии, отраженных от границы разных сред и тканей. Применяют два варианта двухмерной эхографии: В (яркость) и М (движение). В случае использования В варианта отбитые импульсы регистрируются на экране в виде световых точек, яркость которых прямо пропорциональна интенсивности отражения ультразвука. М-вариант позволяет получить в реальном времени информацию о подвижных структурах.

Существуют также трехмерная (ультразвуковая реконструкция см. рис..2.19. а) и четырехмерная (наблюдение трехмерного изображения в режиме реального времени) методики.

Звук - это механическое колебание, которое вызывает компрессию и декомпрессию частиц материи. По физической природе звуковые колебания - это упругие волны. Их распространение зависит от упругих свойств частиц материи. Звуковые волны вызывают колебание этих частиц и переносят энергию, а не материю. Молекулы колеблются вперед и назад, они сжимаются и растягиваются в среде в соответствии с направлением волны

В диагностических приборах используют ультразвук, частота которого составляет 1 МГц и больее.

Ультразвуковые аппараты определяют расстояние к отражающим структурам, измеряют время в течение которого ультразвуковая волна проходит к определенным структурам и возвращается к преобразователю.

Эхогенность - это способность исследуемого объекта отражать ультразвуковые волны.

Действие ультразвукового диагностического прибора основано на введением в ткани пациента ультразвукового луча и последующей регистрацией эхосигналов, отраженных от границы двух сред с разной акустической плотностью.

По принципу действия приборы делят на эхоимпульсные сканеры, с помощью которых определяют анатомические структуры, приборы для определения кинематических характеристик, в которых используют эффект Допплера, а также комбинированные приборы импульсно-допплеровского типа.

Рис..2.18.Ультразвуковий импульсно-допплеровский аппарат Philips iU22.

Рис..2.19. а) УЗ-трехмерное изображения лица плода; б) спектральная допплеровская кривая нормальной печеночной артерии.

Ультразвуковая семиотика. Во время ультразвуковой диагностики патологического процесса следует определить: 1) первичное место развития патологического процесса и отношение его к органам (органное, внеорганное); 2) локализацию патологического образования в органе; 3) смещение, эластичность органа или патологического образования (если это можно определить); 4) форму опухоли или кистозного образования (они могут быть круглыми, овальными или неправильными); 5) размеры (лишь максимальные) как здорового органа, так и патологического образования; 6) контуры органов и патологических образований; 7) эхогенность (анэхогенная, сниженная, средняя, повышенная, высокая) см. рис.. 2.20.; 8) внутреннее строение может быть однородным и неоднородным (наличие и локализация перепонок, обызвествлений, локализацию патологических включений внутри образования); 9) звукопроводимость (сниженная, нормальная, повышенная, высокая); 10) определение полоски со сниженной эхогенностью на периферии опухолевого узла, так называемого гало, наличие которой часто свидетельствует о развитии злокачественного процесса,

особенно в печени.

Рис..2.20. Эхограммы печени. а) киста печени; б) гемангиома печени

Ультразвуковые контрастные вещества группируются: васкулярные (Альбунекс, Левовист, Еховист) и пероральные контрасты для исследования полых органов (вода, SonoRx).

Ультразвуковая допплерография. Эффект Допплера заключается в том, что во время отражения от подвижного объекта частота ультразвукового сигнала (луча) изменяется пропорционально скорости движения объекта. В случае отражения от объекта, который отдаляется, частота отображения ультразвукового сигнала уменьшается, а в случае его отражения от приближающегося объекта - увеличивается.

Допплерографию используют для изучения формы, контуров, определения диаметра сосудов, скорости движения крови по сосудам или объекта, расположенного на определенной глубине от преобразователя.

Дуплексная сонографияпозволяет получить изображение сосудов (анатомическая информация), запись кривой кровотока в них (физиологическая информация) и диагностировать поражение разных сосудов с одновременной оценкой кровотока в них.

Выше приведенные методы диагностики широко применяют в медицинской практике из-за отсутствия противопоказаний.

Термография

Медицинская термография - метод регистрации естественного теплового излучения тела человека в невидимом инфракрасном электромагнитном спектре.

Существуют дистанционный (телетермография - инфракрасная радиометрия) и аппликационный (контактная термография) способы регистрации теплового излучения.

Суть дистанционной термографиизаключается в выявлении термоасимметрии, возникновение которой обусловлено разными патологическими процессами (опухолями, воспалительными и сосудистыми заболеваниями и т.п.). Дистанционная термография выполняется с помощью специальных приборов - термографов ("РАДУГА-МТ", "Инфра Ай 103" (Япония), "АГА Термовижен-780" (Швеция) и др.), которые регистрируют тепловое поле тела человека на определенном расстоянии от него. Чувствительность приборов достигает долей градуса.

В основе контактной термографиилежит способность жидких холестеричных кристаллов (индикаторов) в случае перепада температур на 0,01°С в доли секунды изменять цвет от фиолетового (наивысшие температуры) до красного (самые низкие), что дает возможность получить информацию практически мгновенно. Термография применяется для проведения скрининга и профилактических осмоторов.

Принцип радиотермографиизаключается в измерении температуры внутренних органов и тканей по их радиоизлучению.

Данные термографии кожного покрова тела человека зависят от многих факторов: возраста, степени развития подкожной жировой клетчатки и волосяного покрова, глубины расположения и диаметра сосудов, наличия пигментных пятен и т. п. На нарушение симметрии температуры тела влияют такие факторы: а) необычное структурное соотношение сосудистой сети (врожденные аномалии, сосудистые опухоли); б) изменение упругости сосудов (рефлекторные нарушения упругости, нарушения вегетативной инервации); в) местные расстройства кровообращения (травма, тромбоз, склероз сосудов); г) нарушение венозного кровообращения (остановка, обратный кровоток в случае недостаточности клапанов вен); д) локальные изменения теплопродукции (воспалительные очаги, опухоли); наличие изменений теплопроводимости тканей (отек, изменение содержания жира). По термограммам определяют количественные и качественные показатели. К количественным термографическим показателям относится измерение градиентов температур. Определяют разницу между температурами исследуемой и симметричной областями тела, а также между температурами участка патологического очага и тканей, что его окружают. К качественным термографическим показателям относятся появление аномальных зон гипер- или гипотермии и нарушения нормальной топографии сосудистого рисунка. Градиент температур 2°С и больше могут свидетельствовать о наличии патологического процесса.

По сравнению с другими методами диагностики термография имеет ряд преимуществ, в частности она безвредна, достаточно информативна, проста в выполнении и необременительна для пациента. Исследование можно повторять многократно.

Недостатком термографииможно считать высокий процент ложнопозитивных и ложнонегативных результатов.

Противопоказанийк применению дистанционной термографии не существует.