3. Принципи формування ультразвукового зображення.

Ультразвукове зображення може бути двох видів:

• динамічне - на екрані УЗ-сканера, в масштабі «реального часу»;

• статичне (ехограма, або сонограма) – на екрані УЗ-сканера і твердих носіях.

Процес отримання зображення за допомогою ультразвуку можна розділити на дві частини:

1. Випромінювання коротких ультразвукових імпульсів;

2. Формування зображення на підставі відбитих сигналів.

Ультразвукова хвиля, проникаючи всередину досліджуваного об’єкта, доходить до межі тканин з різною акустичною щільністю і починає частково відбиватися. Акустичне ехо сприймається датчиком, у якому відбита ультразвукова хвиля викликає коливання п’єзоелектричного кристала. В результаті цього цей кристал генерує електричні сигнали, які обробляються комп’ютером. Оброблені комп’ютером ехосигнали і є основою для формування діагностичного зображення.

Основними фізичними ефектами взаємодії ультразвуку з частинками середовища, в якому він поширюється, є:

• відбиття;

• заломлення;

• розсіювання;

• поглинання.

Відбиття – це зміна напрямку поширення ультразвукової хвилі на протилежний на межі поділу середовищ. Саме ця властивість ультразвукових хвиль забезпечує можливість отримання ультразвукових зображень.

Заломлення – це зміна напрямку поширення хвилі під час переходу межі поділу середовищ. У разі падіння ультразвукового променя під кутом кут хвилі, що поширилася у друге середовище, відрізняється від кутів хвилі падіння і відбиття, тобто відбувається заломлення.

Розсіювання – це мультиполярні зміни напрямку поширення ультразвукових хвиль, зумовлені внутрішньою неоднорідністю середовища; вони є результатом численних процесів відбиття і заломлення.

Поглинання – перехід енергії ультразвукового променя в інші види енергії, передусім в теплову. Поглинання енергії тим більше, чим більша в’язкість середовища.

У разі поширення у будь-якому середовищі амплітуда та інтенсивність ультразвукової хвилі поступово зменшуються – виникає затухання. Воно спричинене поглинанням, відбиттям і розсіюванням ультразвуку. Згасання збільшується зі збільшенням частоти ультразвукових коливань.

4. Методи реєстрації відбитих ехосигналів (режими сканування).

Сучасна ультразвукова діагностична апаратура працює у режимі реального часу, тобто частота зміни відображення настільки велика, що воно сприймається як безперервне, а це дозволяє визначити рух органів і тканин.

Розрізняють 3 основні режими сканування:

1. М-режим – одновимірне сканування з отриманням розгортки в реальному часі, що використовується для реєстрації характеристик рухомих об’єктів. На зображенні, виконаному в М-режимі, вісь (Y) глибини досліджуваного об’єкта орієнтується вертикально, а на горизонтальній (X) осі візуалізується розміщення відбитих ехоімпульсів у визначені проміжки часу. В М-режимі ехосигнали представлені у вигляді точок з яскравістю, що пропорційна силі еха. Ці точки розміщуються по екрану УЗ-сканера зліва направо, створюючи тим самим криві, що показують зміни відбивающихся структур з часом. Даний метод особливо популярний в кардіології, так як він дає можливість оцінити рухомі структури – серце під час скорочень і пульсацію судин.

2. В-режим – дозволяє отримати двохвимірне зображення, що являє собою томографічний зріз тіла пацієнта. Цей режим є найбільш популярним в УЗД. Яскравість кожної точки на зображенні в В-режимі змінюється залежно від сили відбитого еха (як і в М-режимі). Таким чином, на зображеннях М- і В-режимах інтенсивність еха, уловленого датчиком УЗ-сканера, кодується відтінками сірого кольору. Для цього використовується сіра шкала, кількість відтінків якої досягає 256 градацій. В-режим використовується для діагностики захворювань паренхіматозних і порожнистих органів, головного мозку серця, м’яких тканин і т.д.

При дослідженні в В-режимі в масштабі «реального часу» лікар аналізує зображення, що створюється на екрані монітору. Під час дослідження ультразвукова картина постійно змінюється внаслідок дихальних рухів, переміщення вмісту кишечника, пульсації судин. Шляхом переміщення ультразвукового датчика по поверхні тіла і нахилу його під різними кутами виконується дослідження стану досліджуваного органа, оцінюється його топографія, рухомість, зв'язок з сусідніми органами, а також розміри, діаметр судин, особливості анатомічної будови і патологічні зміни в ньому.

3. Доплерівські режими. Завдяки використанню ефекта Доплера на ультразвуковому сканері можна проводити вимірювання швидкості кровотоку. Ефект Доплера – це зміна частоти і довжини хвилі, що спостерігається при рухові джерела хвиль відносно їх приймача. Тому ультразвукова хвиля, відбиваючись від рухомих об’єктів (крові в судинах), змінює свою частоту. По величині зміни частоти еха відносно ультразвукової хвилі, що генерується датчиком, можна визначати напрям і швидкість кровотоку в судинах. Різниця між випроміненою і відбитою частотою називається доплерівським зсувом. Він прямопропорційний швидкості кровотоку. Більшість УЗ-сканерів безперервно вимірює доплерівський зсув і автоматично перетворює отримане значення у відносну швидкість кровотоку, наприклад в м/с.

Доплерівські режими як самостійні нині застосовуються рідко (так званий сліпий доплер). Вони використовуються у дуплексних системах. Дуплексне сканування поєднує в собі два режими: двохвимірне сірошкальне сканування – В-режим та один із доплерівських режимів, обидва працюють в реальному часі. Таким чином, є можливість візуалізації структур (органів, тканин, судин) з одночасним отриманням кольорової картограми або доплерівського спектру. Існує також режим триплексного сканування, у якому одночасно працюють В-режим і два доплерівських режими – спектральний і кольорове доплерівське картування (КДК).

Останніми роками з’явилася можливість отримання ультразвукових зображень з трьохвимірною реконструкцією (3D-режим) і навіть об’ємних зображень у реальному часі (4D-режим). Нині вони переважно застосовуються в акушерській практиці для детального оцінювання анатомії плода.