книги / Применения ультразвука

Электрический Переданный импульс

Рис. 9.13. А-сканирование

ной развертки (^-сканирование), где яркость связана с амплиту­ дой эхо-сигнала. Положение и направление временной развертки на экране связаны с положением и направлением ультразвукового луча, движущегося в теле пациента. Если перемещать зонд вдоль тела и сохранять все картины ^-сканирования, то будет воспро­ изведена двухмерная картина поверхностей, производящих эхосигналы, в плоскости сканирования.

Поверхности, генерирующие эхо-сигналы, представлены гра­ ницами органов, размеры которых, как правило, намного превы­ шают длину падающих ультразвуковых волн, а также маленькими группами клеток, размер которых примерно равен или меньше длины волны. Поверхность большой ткани производит зеркаль­ ное отражение, а маленькие структуры рассеивают падающий луч во всех направлениях. Эти моменты имеют большое значение в технике сканирования, позволяя воспроизводить анатомические изображения отличного качества. При зеркальном отражении максимальная амплитуда эхо-сигнала выявляется тогда, когда преобразователь направлен по нормали к отражающей поверх­ ности. Учитывая особенности формы таких органов, как печень и почки, при движении преобразователя вокруг пациента ультра­ звуковой луч перемещают по маленькой дуге (рис. 9.14).

Различные виды сканеров

ультразвуковоголуча

Рис. 9.14. ^-сканирование

Такая методика повышает вероятность перпендикулярного падения луча и называется составным сканированием. Если нуж­ но рассмотреть маленькие структуры в органе или ткани, состав­ ное сканирование ухудшает картину, так как наиболее маленькие структуры рассеивают ультразвук во всех направлениях, а также воздействуют такие факторы, как движение тканей. По этой при­ чине более четкое изображение можно получить, если использо­ вать простое линейное сканирование.

Двухмерная система сканирования бывает двух типов. К пер­ вому относят сканеры с водяной ванной, которая отделяет пре­ образователь от тела пациента. Второй тип включает контактные сканеры, где преобразователь контактирует с телом через тонкий слой жидкости, например геля на водной основе, жидкого пара­ фина или оливкового масла. Назначение и тех, и других систем состоит в том, чтобы устранить воздух из зазора между преобра­ зователем и кожей. Большинство сканирующих систем представ­ лено контактными сканерами. И хотя оба типа имеют свои до­ стоинства и недостатки, контактное сканирование в целом более удобно и приемлемо для пациента. Минус метода заключается в том, что из-за давления, оказываемого преобразователем на кожу, происходит деформация ткани. В сканерах на основе водяной ванны существует проблема ложных изображений, создаваемых

вания цель перемещается, можно записать картину движений и провести измерения, чтобы определить амплитуду движения, скорость отражателя и хронометраж движения относительно не­ которого фиксированного стандарта, такого как электрокардио­ грамма (ЭКГ). Типичный сигнал сканирования местоположения во времени показан на рис. 9.16.

Рис. 9.16. Картина сканирования местоположения во времени (А/-режим)

9.5.4. Другие виды сканирования

Далее рассмотрены другие популярные в области медицины виды сканирования.

(I) Сканирование в режиме реального времени

Сканеры, действующие в режиме реального времени, перио­ дически пропускают луч через обследуемую область в достаточно высоком темпе, обновляя изображение при каждом прохождении луча, так что когда ткань движется (сердечный клапан или эмбри­ он), это можно видеть на экране.

(II) Доплеровское сканирование

Движение отражателей или рассеивателей изменяет также частоту принимаемого сигнала. Изменение частоты переданного сигнала происходит благодаря доплеровскому эффекту, и величи­ на изменения (доплеровский сдвиг) пропорциональна скорости отражателя или рассеивателя. Измеряя доплеровский сдвиг час­ тоты ультразвука, рассеивающегося от крови, можно отслеживать циклическое изменение скорости крови в артериях, а также на­

блюдать изменения формы волны и расширение диапазона частот доплеровского сдвига в распространяющемся потоке, вызванные заболеванием.

(III) Двойное сканирование

Двойные сканеры, сочетающие сканирование в режиме ре­ ального времени с инструментарием доплеровского эффекта, ис­ пользуются для одновременного отображения анатомии сосудов и волн скорости потока крови.

(IV) Цветопоточная визуализация

Цветопоточные формирователи изображений в еще большей степени объединяют режим реального времени и доплеровский инструментарий, накладывая цветное изображение движущейся крови на полутоновую картину в реальном времени. При этом с помощью соответствующих цветовых кодировок могут быть от­ мечены области нарушения кровопотока, направление и скорость движения крови.

9.6.Применение различных сканеров в медицине

Оприменении различных сканеров в медицине рассказывается в следующих разделах.

9 .6 .1 . ^-сканирование

(I) Акушерство

Наиболее распространенной областью применения ^-скани­ рующего ультразвука является акушерство, где он обычно исполь­ зуется для определения наличия беременности, возраста зароды­ ша и положения плаценты. Используются частоты в диапазоне 1,5-3 МГц.

(II) Ранние сроки беременности

С помощью ультразвука можно определять беременность уже на пятой неделе после последней менструации. Положение мат­ ки, где развивается эмбрион, достаточно сложно рассмотреть, потому что перекрывающий ее кишечник содержит газ, который сильно отражает падающий ультразвук. Однако если сканирова­ нию подвергается пациентка с полным мочевым пузырем, кишеч­ ник отодвигается, а пузырь, наполненный жидкостью, выступает

в качестве акустического отверстия, через которое можно обсле­ довать матку. Применяя данную технику, можно уже на седьмой неделе рассматривать характерные движения сердца эмбриона с помощью сканирования местоположения во времени. А начиная с тринадцатой недели, можно разглядеть череп эмбриона.

На ранних сроках беременности ультразвук играет неоцени­ мую роль в выявлении наличия или отсутствия жизни в зародыше. Наиболее важным методом получения подобной информации яв­ ляется измерение сердечного ритма. Скорость сердцебиения эм­ бриона, как правило, составляет от 160 до 180 ударов в минуту, а подобный ритм не свойственен никакой другой структуре. Если сердцебиение не обнаруживается на восьмой неделе аменореи, велика вероятность, что эмбрион не выжил.

Расчет объема гестационной полости (gestational sac) дает цен­ ную информацию о вероятном исходе начинающейся беремен­ ности. Отсутствие эмбриональных эхо-сигналов от гестационной полости, превышающей 2,5%, указывает на смерть эмбриона. Гестационная полость такого размера должна увеличиваться в объеме каждую неделю, поэтому повторные измерения исполь­ зуются для оценки темпов ее роста. Объем можно вычислять приблизительно путем определения максимальных диаметров в нескольких проекциях. Наверное, стоит указать на тот факт, что смерть зародыша на раннем сроке является довольно распростра­ ненным явлением и происходит в 25% случаев беременности.

(III) Зрелость плода

Ультразвуковые методы оценки зрелости плода включают измерение бипариетального диаметра головки (BPD) и копчико­ во-теменного размера, то есть длины от макушки до ягодичной области (CRL). Бипариетальный диаметр, по всей видимости, является параметром, наиболее часто измеряемым в акушерской практике, и означает максимальный диаметр, измеряемый под прямыми углами к средней линии между двумя полушариями го­ ловного мозга. В настоящее время большинство Д-сканеров ос­ нащены штангенциркулями, которые накладываются на картины А- и Д-сканирования. Маркеры штангенциркуля помещаются на передние фронты эхо-сигналов от ближайших и наиболее отда­ ленных костей черепа, а с цифрового дисплея считывается интер­ вал между ними. Из вышесказанного понятно, что более точные данные дает ^-сканирование по сравнению с Д-сканированием.

Связь BPD со сроком беременности показана на рис. 9.17. Длина от макушки до ягодичной области, измеренная на сроке от семи до четырнадцати недель, является наиболее полезным индикато­ ром зрелости плода.

Срок беременности (недели)

Рис. 9.17. Связь бипариетального диаметра и срока беременности

Чтобы выполнить подобное измерение, зонд помещают вер­ тикально над животом матери и определяют положение эмбриона внутри гестационной полости. Затем зонд в том же вертикальном положении перемещают вдоль тела эмбриона до самой крайней точки. Места приема эхо-сигналов от двух крайних точек плода помечаются маркерами, помещаемыми на животе. Расстояние между ними принимается за CRL. На рис. 9.18 показана связь между CRL и зрелостью плода.

(IV) Плацента

Важную роль играет определение местоположения плаценты в матке, когда плацента выстилает родовые пути. Перед проведе­ нием амниоцентеза, то есть взятия образца околоплодных вод в матке, следует узнать, лежит ли плацента на передней или задней стенке матки.

(V)Отклонения в развитии эмбриона

Споявлением памяти у сканирующих преобразователей и эк­ ранов с полутоновой шкалой стало возможным выявлять некото­ рые виды отклонений в развитии эмбриона. К таковым относятся

жит, держа руки за головой. В продольном сечении почки имеют овальные очертания с гладкой поверхностью, и они хорошо отли­ чимы от окружающих мышц и прочих органов брюшной полости. Почечные чашки, почечная лоханка и кровеносные сосуды изоб­ ражаются на экране как центральная группа эхо-сигналов высо­ кого уровня. В поперечном сечении почка имеет овальную или округлую форму с центральными эхо-сигналами.

(VIII) Печень

Для обследования печени используется частота 2—3 МГц. Печень является самым большим органом тела и имеет вес от 1,28 до 1,55 кг. Первоначально от диафрагмы вниз по телу осущест­ вляется продольное сканирование, чтобы определить положение и протяженность печени. Для получения полного изображения печени необходимо установить зонд под углом ниже диафрагмы. Внешний вид нормальной печени зависит от плоскости сечения. Однако для определения нормального состояния нужно, чтобы оператор обладал определенным опытом. При обследовании пе­ чени с помощью ультразвука одной из важнейших задач является выявление кист, первичных и вторичных злокачественных обра­ зований и циррозов.

(IX) Желчный пузырь

Желчные камни можно достаточно легко обнаружить по нали­ чию акустической тени позади них. Положение желчного пузыря может быть различным, но обычно он находится параллельно гра­ нице печени. Его появление на экране ультразвукового сканера зависит от того, съел ли пациент жирное блюдо или нет. Желчь в желчном пузыре голодного человека выглядит как поверхностная киста. После приема жирной пищи желчный пузырь сжимается и выбрасывает желчь в пищеварительную систему.

(X) Селезенка

На экранах ультразвуковых сканеров селезенка выглядит как гомогенные эхо-сигналы низкого уровня. Важную роль в обсле­ довании селезеночных патологий играет использование полу­ тоновой шкалы. Сканирование обычно проводят, когда паци­ ент лежит на правом боку, и используют частоту 2—3 МГц. При ультразвуковом сканировании главная задача заключается в том, чтобы определить, увеличена селезенка или нет.