Медична радіологія - Лазар А.П. 2008

Методи променевої діагностики
Ультразвукове дослідження

В основі ультразвукового дослідження (УЗД) лежить явище відбивання ультразвукових хвиль від межі різних середовищ. За своєю природою ультразвукові хвилі є механічними коливаннями, що переносять енергію за допомогою пружних поздовжніх хвиль. Частота коливань ультразвукових хвиль перевищує 20 000 Гц (0,02 МГц). У діагностичних приладах використовують ультразвук з частотою 1 МГц і більше, інтенсивністю від 0,005 до 0,25 Вт/см².

Швидкість розповсюдження ультразвуку коливається від 1480 м/с у жировій тканині до 1600 м/с у м’язах. На межі різних за щільністю та акустичним опором тканин, наприклад, м’якої Тканини з газом чи кісткою, відбувається інтенсивне відбиття та розсіювання ультразвуку. При проходженні через тканини ультразвук швидко згасає. Так, пройшовши через 20 см тканини, хвиля з частотою у 3 МГц має залишкову потужність менш ніж 0,1% від тої, яка була на початку. Поширення ультразвуку підлягає хвильовим законам інтерференції, дифракції та розсіювання, а також відбиття та заломлення випромінювання на межі середовищ з різною акустичною щільністю (мал. 15) і залежить від властивостей середовища та ультразвуку. Чим менша частота ультразвуку, тим менша втрата енергії у вигляді тепла (тобто менше послаблення ультразвуку) і більша глибина його проникнення у тіло людини, але водночас менша його роздільна здатність. Для покращання передачі ультразвукових хвиль в тіло пацієнта шкіру в місці дослідження змащують тонким шаром гелю.

Мал. 16. Принцип сонографії.

1 - ультразвуковий апарат з монітором; 2 - ультразвуковий перетворювач.

Для генерації ультразвукових хвиль застосовують п’єзоелектричну кераміку, а останнім часом - п’єзоелектричну пластмасу та композити, в яких електрична енергія перетворюється в механічну. Форму ультразвукового променя визначає, в основному, розмір отвору, з якого він виходить. Електронне керування променем залежить від будови ультразвукового перетворювача (датчика). Найпростішою типовою формою є гратка, яка складається зі 100 розміщених поряд перетворюючих елементів, що формують групу завдовжки 50 мм і завширшки 10 мм. Для уникнення явища інтерференції ультразвукових хвиль генератор працює в імпульсному режимі (близько 1000 імпульсів за 1 с), тобто подача пакетів імпульсів чергується з їх прийомом. Безперервні моделі посилання та приймання імпульсів використовують у деяких доплеровських системах. Відбиті хвилі сприймаються п’єзоелектричним перетворювачем, що перетворює механічне коливання в електричні імпульси, які далі обробляються процесором і трансформуються в зображення (ехограму чи ультразвукову сканограму).

Основними методами ультразвукової діагностики є ехографія, сонографія та допплерографія.

Ехографія - це одномірне Ультразвукове дослідження, в якому виділяють А та М-Методи. При А-методі (від англ. amplitude) відбиті від окремих елементів об’єкта імпульси формують на прямій лінії індикатора піки з великою амплітудою. Таким чином можна виміряти відстань між різними тканинами органа, глибину їх залягання, наявність стороннього тіла чи пухлини. А-метод використовується при морфологічному дослідженні ока та головного мозку. М-метод (від англ. motion - рух) використовується для дослідження рухомого органа-серця. При цьому методі відбиті від рухомої стінки серця імпульси записуються у вигляді кривої лінії. За формою та розташуванням таких кривих формують уяву про характер скорочень серця.

Мал. 17. Ультразвуковий сканер (А) та його перетворювачі різної форми (В):

1 - звичайний (опуклий); 2 - лінійний; 3 - секторальний.

Сонографія (ультрасонографія), або В-метод (від англ. bright - яскравість) грунтується на принципі двомірного сканування органів і тканин ультразвуковим п’єзоперетворювачем, який рухається по поверхні досліджуваної ділянки тіла (мал. 16). Отримане зображення подається на екрані монітору чи на папері у вигляді яскравих цяток. Яскравий білий колір означає відбитий ехосигнал, що дають ехогенні органи (щільні тканини, кістки, каміння тощо), а чорний колір - відсутність відбитого сигнала, що дають паренхіматозні органи та рідина. Для дослідження різних ділянок тіла використовують ультразвукові перетворювачі різної форми (мал. 17).

Доплерографія основана на ефекті Доплера - зміні частоти відбитого сигналу від об’єкту, що рухається. Доплерографія дозволяє виявити потік крові та вирахувати швидкість кровотоку. Комп’ютерне кодування доплерографії кольором полегшує ідентифікацію судин та аномального кровотоку. При цьому Кров, що тече до датчика, має червоний колір, а від датчика - синій. Інтенсивність кольору зростає зі зростанням швидкості кровотоку. Для посилення контрастування застосовуються контрастні засоби на основі мікробульбашок.

Ультрасонографія - це одна з найбільш широко розповсюджених у клініці Методика променевої діагностики. Ультразвукові сканери за своєю діагностичній спроможності, звичайно, поступаються комп’ютерним томографам. Однак, сама процедура ультразвукової діагностики нетривала, безболісна, може багаторазово повторюватися. Ультразвукова установка займає мало місця, не вимагає жодного захисту. Коштує ультразвукова апаратура відносно дешево, вона проста і дешева в експлуатації. УЗ-апарати можуть використовуватись для обстеження як стаціонарних, так і амбулаторних хворих з різною патологією органів черевної і позачеревної порожнин, малого тазу, щитоподібної, грудних залоз і інших органів.

Найголовніша перевага УЗ-дослідження полягає у тому, що воно не належить до іонізуючих методів і не викликає іонізаційних біологічних ефектів, тобто вважається, що воно нешкідливе, що дозволяє широко використовувати його у педіатрії і акушерстві. Найбільш вагомого значення УЗД досягло в акушерстві. За допомогою цього методу можно внутрішньоутробно виявляти патологічні зміни внутрішніх органів, вади розвитку, а також визначити стан плоду, його розміри і вирішувати інші діагностичні задачі в процесі розвитку плода.

Мал. 18. Принцип радіонуклідного дослідження.

1 - об’єкт дослідження (Щитоподібна залоза); 2 - гамма-випромінювання; 3 - детектор.