Ультразвуковое диагностическое исследование

    На первом занятии вы узнали общие принципы ультразвукового исследования (УЗИ) и общую роль этого лучевого диагностического метода. Ультразвуковое исследование является одним из основных методов диагностики многих заболеваний сердца, органов брюшной полости, забрюшинного пространства, малого таза, желез внутренней секреции, суставов, мягких тканей и др.

    Прежде чем узнать возможности этого метода, вам необходимо более детально познакомиться с физико-техническими особенностями использования ультразвука в диагностических целях.

    Звуковые волны представляют собой упругие колебания в твердых, жидких и газообразных средах. Звук характеризуется частотой и амплитудой. Частота звуковых волн определяется в герцах (Гц) – число колебаний в 1 сек. Диапазон частоты звука очень велик. Ухо человека воспринимает звуковые волны с частотой от 16 Гц до 20 кГц. В связи с этим принято различать три группы звуковых колебаний: с частотой менее 16Гц – инфразвук, слышимые звуковые колебания и неслышимые колебания с частотой более 20кГц – ультразвук. На рисунке 1 представлена шкала звуковых колебаний.

    Вопрос: Какие примеры инфра и ультразвука вам известны?

Вопрос: Какова по вашему мнению возможная минимальная и максимальная частота звуковых волн?

    Физическая природа звука одинакова во всем диапазоне частот. Однако в зависимости от частоты, интенсивности и ряда других факторов явления, вызываемые в средах распространением в них звуковых волн, неодинаковы. В диагностических целях используется ультразвук с частотой более 1МГц, чаще всего от 4 до 10 МГц. Колебания этой частоты обладают рядом свойств, отличающих их от звуковых волн других частот. Вот эти свойства:

  1. Возможность сформировать пучок УЗ-волн определенного сечения (этой особенностью слышимый звук не обладает).
  2. Возможность направить пучок УЗ-волн в заданном направлении (слышимый и инфра-звуки в значительной мере рассеиваются).
  3. Способность УЗ-волн проникать в ткани и распространяться в них прямолинейно (слышимый и инфразвуки обладают высокой проникающей способностью, но, как уже было отмечено, в значительной степени рассеиваются).
  4. Способность частично или полностью отражаться на границе изменения звукопроводности и также строго прямолинейно распространяться до места своего возникновения.

    Скорость прохождения УЗ-волн зависит от звукопроводности и эластичности среды. При прохождении через границу сред с различным акустическим сопротивлением, ультразвук подвергается отражению или преломлению. Все ультразвуковые диагностические методы основаны на принципе отражения при прохождении через границу сред с разной звукопроводностью. Чем больше эта разница, тем более выражено отражение.

    Разрешающая способность ультразвука, то есть получение отдельных эхо-сигналов от близко расположенных объектов, тем больше, чем больше частота ультразвука. При исследовании сердца или щитовидной железы, например, целесообразно использовать УЗ-колебания с частотой около 10МГц, что позволяет получить наиболее детальное ультразвуковое изображение. В тоже время, с увеличением частоты значительно снижается проникающая способность ультразвука. Таким образом, для наиболее оптимального отображения органов, находящихся на различной глубине по отношению к поверхности тела, необходимо использовать различные по частоте ультразвуковые волны.

Вопрос: Почему в тумане или после дождя все звуки кажутся более громкими?

Вопрос: Приведите известные вам  примеры отражения звуковых волн.

Вопрос: Почему, когда вы стоите рядом с человеком, слушающим музыку с помощью плеера, то слышите не музыку, а только ее низкочастотный ритм?

    Ультразвук продуцируется с помощью ультразвуковых датчиков, которые являются также и приемниками отраженного сигнала. Датчик импульсно формирует ультразвуковые волны определенной частоты. В промежутках между импульсами датчик воспринимает отраженные УЗ волны, которые, как уже было отмечено, распространяются строго прямолинейно, не рассеиваются и поэтому при отражении возвращаются на тот же участок датчика, где они и возникли. Интенсивность отраженного сигнала после усиления и первоначальной обработки воспринимается компьютером, который на этом основании формирует ультразвуковое изображение тканей, построенное на основе их звукопроводности.

Вопрос: Какой из известных вам диагностических приемов, основанный на применении слышимого звука, фактически является полным аналогом ультразвукового метода диагностики?

Ультразвуковое диагностическое изображение может быть получено в нескольких режимах: А, В и М. A-режим – амплитудный режим (интенсивность принятых эхо-сигналов представлена в виде электрических импульсов различной амплитуды).

В-режим - двухмерный режим (интенсивность эхо-сигналов представлена в виде яркости свечения отдельных точек). А- и В- режимы представляют интенсивность эхо-сигналов в реальном времени. Развертка В - режима по времени превращается в М-режим. 

    Рассеивание ультразвуковых волн в тканях и восприятие отраженного сигнала обеспечивается ультразвуковым датчиком (Рис. 3). По принципу формирования УЗ-волн датчики бывают электронными и электромеханическими. В зависимости от формы распространения ультразвука они могут быть конвексными, линейными, секторными. Каждый датчик имеет свои преимущества и предпочтительно используется для исследования определенных органов. С помощью специальных датчиков возможно внутриполостное и внутрисосудистое исследование, проведение пункции под контролем ультразвуковых волн.

   Таким образом, ультразвуковой аппарат, рассчитанный на исследование различных органов и систем (щитовидная железа, сердце, сосуды, органы брюшной полости, суставы, мягкие ткани), должен иметь несколько датчиков различной частоты и формы.

    Эффект Допплера. Частота ультразвукового сигнала при его отражении от движущегося объекта изменяется пропорционально скорости движения вдоль оси распространения сигнала. При движении объекта  в сторону датчика частота отраженного сигнала увеличивается, при удалении от него – уменьшается. Измеряя эту частоту и зная частоту посланного сигнала, можно по сдвигу частот определить скорость движения объекта. При движении объекта под углом к оси распространения сигнала вносятся определенные математические поправки на величину угла. Изменение частоты звуковых волн при отражении от движущегося объекта называется эффектом Допплера, а определение скорости движения объекта – доплеровским исследованием или допплерографией.

Вопрос: Приведите известные вам житейские примеры эффекта Допплера.

    Известно несколько видов доплеровского исследования.

Импульсный Допплер применяется для количественной оценки кровотока. На временной развертке по вертикали отображается скорость потока в исследуемой точке. Потоки, которые двигаются к датчику, отображаются выше базовой линии, обратный кровоток (от датчика) – ниже.

    Постоянно-волновой Допплер применяется для количественной оценки кровотока в сосудах с высокоскоростными потоками.

    Тканевой Допплер – отображение в цвете движения тканей применяется совместно с импульсным Допплером  при эхокардиографии для оценки сократительной способности миокарда. Изучая направление движения стенок левого и правого желудочков  в систолу и диастолу, можно обнаружить скрытые зоны нарушения локальной сократимости.

   Цветовой Допплер (цветное доплеровское картирование) выделение на эхограмме цветом характера кровотока в области интереса. Кровоток к датчику принято обозначать (картировать) красным цветом, от датчика – синим цветом. Турбулентный (смешанный) кровоток картируется сине-зеленым-желтым цветом. Цветовой Допплер применяется для исследования кровотока в сосудах, при эхокардиографии.

    Энергетический Допплер – качественная оценка низкоскоростного кровотока, применяется при исследовании сети мелких  сосудов (щитовидная железа, почки, яичник), вен (печень, яички) и др. Более чувствителен к наличию кровотока, чем цветовой Допплер.

    Более подробно с особенностями различных доплеровских изображений вы познакомитесь при выполнении электронного практикума.

    Вы познакомились с физико-техническими основами применения УЗ в диагностике. При выполнении следующего задания обратите внимание на закономерности формирования ультразвукового изображения различных тканей и органов.

 

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к заданию №2 по теме: «Организация, технология и методы ультразвукового диагностического исследования»

 

Цель выполнения настоящего задания – знакомство с основными клиническими показаниями для применения ультразвукового диагностического исследования.

      В результате ультразвукового исследования могут быть определены размеры, форма, положение и ультразвуковая (тканевая) структура органов. Все ткани по отношению к ультразвуку можно условно разделить на ткани, которые хорошо проводят ультразвуковые волны (эхонегативные) и ткани, которые преимущественно отражают ультразвук (эхопозитивные). Первые из них получают на экране дисплея преимущественно темное (гипоэхогенное) или даже черное (анэхогенное) отображение, вторые, напротив, отражаются светлыми оттенками серого или даже белым цветом. Наиболее ярким примером анэхогенного образования является жидкость любой природы (кровь, экссудат, желчь и др.), практически идеально поводящая УЗ-волны. Примером максимально эхопозитивной структуры являются конкременты любой природы и локализации, которые полностью отражают ультразвуковые волны. Обычные ткани представляют собой смесь эхопозитивных и эхонегативных элементов. Это сочетание определяется термином «эхогенность». При высокой эхогенности (гиперэхгенности) в структуре тканей больше эхопозитивных включений и их отображение, таким образом, имеет преимущественно светлые оттенки. При низкой эхогенности (гипоэхогенности), наоборот, объем эхонегативных элементов превышает эхопозитивные включения, а орган отображается преимущественно темными тонами. Для изогенных тканей (смешанная эхогенность) характерно равное сочетание эхонегативных и эхопзитивных элементов. Иногда отраженный сигнал может быть однородным (гомогенным), в большинстве случаев он бывает неоднородным. В некоторых случаях отмечается дистальная аккустическая тень (эхонегативная дорожка), которая является следствием  отсутствия эхосигнала за структурой, от которой полностью отразился ультразвук (кость, конкременты). Дистальное усиление сигнала, напротив, наблюдается за структурой, содержимое которой не отражает и не поглощает ультразвуковые колебания (киста, мочевой и желчный пузырь).

    Для различных органов в норме характерно определенное, нормальное состояние эхогенности. Так, например, паренхиматозные органы и их железистая ткань имеет смешанную эхогенность (щитовидная, предстательная железы, печень, мозговое вещество почки) (Рис. 4)

При исследовании полых органов, содержащих жидкость, обычно отмечается гипер или изоэхогенная стенка полости с наличием внутри ее анэхогенной структуры (Рис. 5)

(При анализе ультрасонограмм необходимо иметь в виду, что это ультразвуковое отображение тканей в виде среза, находящегося под поверхностью датчика. В ходе УЗИ врач меняет положение датчика на поверхности тела таким образом, чтобы более точно получить отображение всех участков органа и оценить его размеры, форму, положение и ультразвуковую структуру. Ультрасонограмма – это снимок ультразвукового изображения, полученный  в ходе исследования).

    В результате развития патологических изменений в органах и тканях помимо закономерных изменений размеров, формы и положения может отмечаться изменения звукопроводности, связанные с изменением паренхимы, стромы органа, стенки полого, содержащего жидкость органа или изменение содержимого такой полости. Эти изменения, а также изменения скорости движения жидкости могут быть выявлены и проанализированы по результатам ультразвукового исследования.

    В целом общие клинические показания к применению УЗИ можно сформулировать следующим образом:

1. Выявление диффузных или очаговых процессов в паренхиматозном органе.

2. Диагностика конкрементов различной локализации.

3. Выявление жидкости в брюшной и плевральной полостях.

4. Диагностика заболеваний сердечно-сосудистой системы. Диагностика нарушений гемодинамики.

    В комплекте ультрасонограмм, представленному вашему вниманию, приведены некоторые примеры использования УЗ с диагностической целью. По мере дальнейшего изучения лучевой диагностики вы познакомитесь с этими методами более детально.

     Изучите с помощью пояснений представленные ультрасонограммы. Особое внимание обратите на то, как на них отображаются ткани с различной звукопроводностью. На ультрасонограмме слева представлено изображение органа в норме, а справа - при одном из возможных видов патологических изменений.

Пояснения к набору ультрасонограмм

 

  1. Ультрасонограмма щитовидной железы в норме. Датчик расположен над железой поперечно продольной оси тела. Определяются нормальные размеры, форма и смешанная эхогенная структура щитовидной железы (смешанная, равномерная эхогенность). Видны правая и левая доля железы, перешеек.
  2. Ультрасонограмма щитовидной железы. Датчик расположен вдоль продольной оси тела над правой долей железы. Определяется участок изменения ультразвуковой структуры в виде образования овальной формы с четкими контурами со смешанной эхогенностью, менее эхогенное, чем нормальная ткань железы– узел железы доброкачественной природы.
  3. Ультрасонограмма сердца в норме. В-режим. Определяются полости желудочков и предсердий, клапаны сердца, структура стенок сердца.
  4. В и М– режимы при исследовании сердца (эхокардиография).  M-режим - это одномерный режим ультразвукового сканирования, при котором исследуются анатомические структуры в развертке по оси времени. Используется для оценки размеров и сократительной функции сердца, работы клапанного аппарата. Можно рассчитать сократительную способность левого и правого желудочков, оценить кинетику их стенок.
  5.  Ультрасонограмма печени в номе. Определяются нормальные размеры, форма, положение и ультразвуковая структура. Анэхогенное отображение печеночных вен.
  6. Ультрасонограммы при метастатическом поражении печени. Отмечаются множественные различных размеров округлой и овальной формы участки повышенной эхогенности печеночной ткани (более светлый оттенок изображения) с нечеткими контурами без признаков наличия капсулы.
  7. Ультрасонограмма поджелудочной железы в норме. Над областью брюшной аорты подковообразной формы смешанной эхогенности образование с однородной структурой. Визуализируются головка (1), тело (2) и хвост поджелудочной железы.
  8. Ультрасонорамма поджелудочной железы при наличии в ее хвостовой части кисты в виде образования округлой формы с однородной анэхогенной структурой.
  9. Ультрасонограмма желчного пузыря в норме (анэхогенная структура с правильными размерами и формой, ограниченная неизмененной стенкой). Выше отображения пузыря отмечается неизмененная печеночная ткань.
  10. Ультрасонограмма желчного пузыря при наличии в нем камня. В просвете пузыря выраженное гиперэхогенное образование с эхонегативной дорожкой в более глубоких отделах.
  11.  Ультрасонограмма правой почки в норме. Определяется правильной бобовидной формы, средней эхогенности образование, размером 12 на 6 см, окруженное равномерной капсулой, имеющее в структуре корковое, мозговое вещество, чашечно-лоханочный комплекс (более эхогенное образование в центральной части изображения почки). Выше изображения почки – отображение нижних отделов печени. (Сравните эхогенность паренхимы почки и печени. Как вы можете объяснить различия в эхогенности?)
  12. Ультрасоногрмаммы правой почки при наличии в просвете расширенного чашечно-лоханочного комплекса крупного конкремента неправильной формы.
  13. Ультрасонограмма плода при беременности 16 недель. Определяются элементы головки плода, структуры свода черепа, органы грудной клетки и ребра.
  14. Ультрасонограмма головки плода при гидроцефалии. Отмечается расширенные желудочки мозга с наличием в их просвете избыточного количества жидкости.
  15. Ультрасонограмма брюшной аорты в норме. Определяется просвет аорты, структура ее стенок, место отхождения крупных ветвей, край печени.
  16. Ультрасонограмма аорты при аневризме. Отмечается участок выраженного расширения просвета сосуда овальной формы.

 

ПРЕДМЕТЫ

О НАС

«Dendrit» - портал для студентов медицинских ВУЗов, включающий в себя собрание актуальных учебных материалов (учебники, лекции, методические пособия, фотографии анатомических и гистологических препаратов), которые постоянно обновляются по ходу учебного процесса в ЯГМУ.