ВВЕДЕНИЕ

Клиническое применение ультразвука основано на фундаментальном понимании физических свойств звуковых волн. Чем лучше человек понимает принципы, управляющие передачей звука, тем больше он сможет получать и интерпретировать значимые изображения. В этой главе будут рассмотрены основы передачи ультразвука и получения изображений, описаны распространенные артефакты и дан обзор основного ультразвукового оборудования.

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПРИНЦИПЫ

Свойства механических волн

Практическое применение ультразвука улучшается за счет понимания некоторых основных физических принципов и определений. Ультразвук — это форма звуковой энергии, которая ведет себя подобно продольной механической волне и повторяет ее свойства. «Волна» — это распространение акустической переменной (например, давления) во времени; самая основная повторяемая единица волны определяет цикл. Частота определяется как количество циклов в секунду и измеряется в мегагерцах (МГц). В медицинских приложениях для ультразвука обычно используются датчики с диапазоном частот от 2 до 12 МГц. Длина волны определяется как длина, в течение которой происходит один цикл. Высокочастотная волна имеет короткий цикл и короткую длину волны; волна более низкой частоты проходит большее расстояние за цикл и, следовательно, имеет большую длину волны. Эта обратная зависимость между частотой и длиной волны влияет на частоту, выбранную для изображения тканей на разной глубине. Преобразователи предназначены для генерации звуковых волн разной частоты. Датчики общего назначения для сканирования брюшной полости обычно используют частоты от 3 до 5 МГц (и длинные волны) для проникновения и изображения объектов глубиной от 5 до 15 см. Напротив, датчики для сосудов и мягких тканей используют частоты от 10 до 12 МГц (более высокие частоты и, следовательно, более короткие длины волн) для оптимального изображения объектов глубиной от 2 до 4 см.

Способ взаимодействия ультразвука с тканями во многом определяется импедансом. Импеданс — это неотъемлемая характеристика каждой ткани, определяемая как произведение скорости распространения и плотности. В свою очередь, скорость распространения определяется как скорость, с которой движется волна, и определяется плотностью и жесткостью проходящей через нее среды (или ткани). Поскольку ультразвук взаимодействует с тканью, его поведение во многом определяется внутренним сопротивлением каждой ткани и изменениями сопротивления на границах тканей. Каждое из этих определений имеет значение при взаимодействии ультразвука с тканями.

Когда звуковые волны проходят через среду, они заставляют молекулы вибрировать. Молекулы колеблются с определенной частотой в зависимости от частоты звука. Затем звуковая волна распространяется через среду (ткань) на этой частоте. Частота этих длин волн определяет, как они проникают в ткани и влияют на детализацию изображения. На энергию звуковой волны влияет множество факторов. Пространственная длина импульса (SPL) является основной единицей визуализации. SPL — это пакет звуковых волн, излучаемый преобразователем. Подобно сонару, где звуковая волна излучается с заданной частотой, а затем отражается от объекта, чтобы определить его местонахождение, диагностический ультразвук может использовать звуковые волны для создания анатомической картины. По сути, звуковые волны «опрашивают» ткани, чтобы создать изображение. Регулируя различные параметры звуковой волны и ее производства, ультразвуковую волну можно использовать для сбора информации.

Звуковые волны генерируются пьезоэлектрическими элементами зонда. Пьезоэлектрические элементы — это кристаллы, которые вибрируют при подаче переменного тока. Аналогично, если на эти кристаллы попадают ультразвуковые волны, они вибрируют и генерируют электрический ток ( рис. 2.1 ). Эта характеристика позволяет им действовать как излучатель и приемник звуковых волн и, таким образом, функционировать как преобразователь. При медицинском ультразвуке пьезоэлектрические кристаллы помещаются в герметичный контейнер — «зонд». В зонде находится датчик, и он контактирует с пациентом.

Импеданс

Все среды обладают собственным импедансом или сопротивлением распространению звука. Когда звуковая волна проходит через среду с одним импедансом и попадает в среду с другим импедансом, она сталкивается с изменением импеданса на границе раздела двух сред. На этом интерфейсе происходит отражение звука ( рис. 2.2 ). Если бы тело имело только одну однородную плотность с тканями с одинаковым или одинаковым импедансом, то изображение не могло бы быть создано, потому что не было бы отражения. Величина отражения пропорциональна разнице акустического импеданса между двумя средами. Лицевые поверхности ультразвуковых преобразователей изготовлены из материала, сопротивление которого аналогично сопротивлению эпидермиса, что позволяет сигналу проникать в биологические ткани. Ультразвуковой гель используется для предотвращения воздействия воздуха на передачу сигнала. В общем, ткани, которые соприкасаются с объектами с высоким акустическим импедансом, такими как кость, отражают большую часть (если не весь) сигнала обратно на датчик, создавая сильное эхогенное изображение. Тот факт, что разные ткани имеют разное сопротивление, позволяет получить детальную визуализацию с помощью ультразвука.

Затухание

Когда звуковые волны покидают преобразователь и распространяются в биологическую ткань, они начинают подвергаться процессу затухания, потери амплитуды и интенсивности. Частота волны, расстояние прохождения (т. е. глубина в ткани), а также угол ультразвукового преобразователя влияют на затухание звуковых волн. В целом высокочастотные сигналы имеют высокий коэффициент затухания. Таким образом, высокочастотные волны быстро затухают; они имеют отличное разрешение неглубоких структур, но ограниченную проникающую способность. Волны более низкой частоты имеют меньшее затухание и проникают в более глубокие структуры. Затухание происходит за счет четырех процессов: поглощения , отражения , преломления и рассеяния .

РИСУНОК 2.1. Пьезоэлектрический эффект. Обратите внимание: если к кристаллу слева подается ток, генерируется сигнал. Когда звуковые волны возвращаются и достигают кристалла, он начинает вибрировать и генерировать ток.

РИСУНОК 2.2. На рисунке слева показано, что когда звуковые волны попадают на объект, разница импедансов между средами заставляет часть сигнала возвращаться к преобразователю, а часть — продолжать. Продолжающийся сигнал ослабляется. Величина отраженного сигнала зависит от степени изменения импеданса. На рисунке справа, если объект очень плотный, весь сигнал ослабляется и на мониторе возникает акустическая тишина или безэховый сигнал. Верхние изображения иллюстрируют звуковую волну, ударяющую об объект. Нижние рисунки иллюстрируют изображение, формируемое на мониторе.

Поглощение представляет собой преобразование звуковой волны в тепло и отвечает за большую часть происходящего затухания.

Отражение заставляет сигнал возвращаться к преобразователю для генерации изображения.

Отражение происходит в результате несоответствия импедансов между слоями ткани. Угол отражения важен для получения хороших ультразвуковых изображений. Чтобы гарантировать, что большая часть звука отражается обратно к преобразователю, а не под углом, важно, чтобы преобразователь был перпендикулярен интересующей структуре ( рис. 2.3 ).

Существует два типа отражателей: зеркальные и диффузные . Зеркальные отражатели представляют собой гладкие, четко очерченные структуры, размер которых превышает размер падающей звуковой волны. Примеры из литературыК отражателям относятся мочевой пузырь, диафрагма и сухожилия. Эти структуры кажутся гиперэхогенными и хорошо выражены, поскольку эффективно отражают большую часть падающего звука в одном направлении. Диффузные отражатели обычно имеют неправильную форму, а неровности имеют размер, аналогичный размеру падающих звуковых волн, что вызывает отражение волн в нескольких неорганизованных направлениях обратно к преобразователю. Это также называется обратным рассеянием. Примерами диффузных отражателей являются такие органы, как почки, печень и селезенка.

РИСУНОК 2.3. Рисунок слева демонстрирует хорошее перпендикулярное сканирование. Весь сигнал возвращается в преобразователь. Сигнал справа падает на интересующий объект под углом, что приводит к плохой отдаче сигнала и, как следствие, к менее четкому изображению.

Рефракция — это эффективное искривление звуковых волн, когда они проходят под косым углом через два слоя ткани с разной скоростью распространения. Преломление — это неэффективное использование сигнала. Объекты получаются оптимальными, когда падающий луч падает на интересующий объект перпендикулярно ему.

Рассеяние происходит, когда падающая звуковая волна ударяется о неровную поверхность, которая по размеру аналогична или меньше падающей звуковой волны. Рассеяние вызывает хаотическое отражение звука во множестве направлений с незначительным полезным отражением обратно в преобразователь. Нерегулярные, неоднородные структуры имеют тенденцию создавать разброс. Воздух искажает и рассеивает ультразвук и препятствует передаче его в более глубокие структуры ( рис. 2.4 ).

Разрешение

Разрешение относится к способности звуковых волн различать два разных объекта и генерировать отдельное изображение каждого из них. Существует два типа разрешения. Осевое разрешение — это способность различать объекты, параллельные ультразвуковому лучу ( рис. 2.5А ). Размер длины волны является основным фактором, определяющим осевое разрешение. Высокочастотные волны лучше различают объекты, расположенные близко друг к другу, и обеспечивают хорошее осевое разрешение. Однако высокочастотные волны более подвержены затуханию и, следовательно, не проникают в ткани. Низкочастотные сигналы имеют более низкое осевое разрешение, но более глубокое проникновение в ткани. Второй тип разрешения — латеральное разрешение. Латеральное разрешение — это способность звуковых волн различать объекты, перпендикулярные ультразвуковому лучу. Латеральное разрешение является функцией ширины луча. Ширина луча является функцией контроля фокуса или фокальной зоны ультразвукового аппарата, где ширина луча наиболее узкая ( рис. 2.5Б ).

Взаимодействие ультразвука с тканями

Каждый тип ткани, как нормальная, так и патологическая, имеет характерный ультразвуковой вид. Заполненные жидкостью структуры (кровеносные сосуды, желчный пузырь, мочевой пузырь) обычно дают анэхогенное (черное) изображение. Сильные отражатели, такие как кости, отражают большую часть сигнала, генерируя ярко-белый (гиперэхогенный) сигнал. Если небольшой сигнал проникает за пределы сильного отражателя, такого как кость, область сразу за отражателем оказывается в акустической тени , акустически тихой области, которая будет казаться черной. Солидные органы имеют тенденцию генерировать серую промежуточную эхотекстуру. Твердые органы, которые представляют собой однородные и заполненные жидкостью структуры, обеспечивают превосходную передачу звуковых волн и полезны в качестве акустических окон ; то есть они предоставляют «окно», через которое можно послать сигнал для проникновения глубже и визуализации других интересующих структур ( рис. 2.6 и 2.7 ). Некоторые ткани препятствуют передаче звуковых волн. Ребра и другие костные структуры являются острыми отражателями, и их трудно визуализировать ( рис. 2.8 ). Газ рассеивает сигнал и затрудняет сканирование петель кишечника, наполненных воздухом. Напротив, заполненные жидкостью петли кишечника хорошо визуализируются. В общем, лучше всего использовать акустические окна и избегать сканирования через конструкции, препятствующие передаче звука.

РИСУНОК 2.4. Твердые органы. Обратите внимание на четко выраженный состав печени, но плохо выраженный газ в кишечнике. Газы в кишечнике вызывают рассеяние сигнала и потерю разрешения.

РИСУНОК 2.5. Примеры осевого и поперечного разрешения. Осевое разрешение соответствует плоскости сканирования (А) . Латеральное разрешение перпендикулярно плоскости сканирования (B) . (Взято из книги Саймона Б., Снои Э., ред. «Ультразвук в неотложной и амбулаторной медицине ». Сент-Луис, Миссури: Ежегодник Мосби; 1997.)

РИСУНОК 2.6. Акустическое окно. Мочевой пузырь вытесняет газы из кишечника и обеспечивает акустическое окно в матку. (Обратите внимание на надутый баллон Фолея в мочевом пузыре.)

РИСУНОК 2.7. Ответ: Печень является отличным акустическим окном для наполненного жидкостью желчного пузыря. Б: Большой желчный камень создает темную тень. Кроме того, ткань позади желчного пузыря более эхогенна, чем окружающая ткань. Это артефакт улучшения.

АРТЕФАКТЫ

Артефакты — это эхо-сигналы и изображения, которые неточно представляют ткань. Артефакты могут вызывать появление несуществующих изображений, могут не отображать то, что присутствует, или могут показывать структуры в неправильном месте, размере или яркости. Однако артефакты предсказуемы и полезны. Иногда они отвлекают; в других случаях их можно использовать для постановки диагноза. Некоторые артефакты характерны для нормальной ткани (А-линии на УЗИ легких); другие используются для диагностики патологии (например, затенение, характерное для желчных камней). В следующем разделе перечислены часто встречающиеся артефакты.

РИСУНОК 2.8. Ребра вызывают полное затухание сигнала и создают тень. Тени ребер мешают сканированию печени через межреберный доступ (А) . Ребра обычно мешают визуализации почек (В) .

Слежение

Затенение — один из наиболее распространенных и полезных артефактов, которые необходимо понять при ультразвуковой диагностике. Затенение — это безэховый сигнал, вызванный неспособностью звукового луча пройти через объект. Обычно это наблюдается при обнаружении кости. Кость представляет собой острый отражатель, препятствующий передаче сигнала за ее пределы. В результате остается акустически тихое пространство, которое на ультразвуковом изображении кажется черным, создавая «тень». Тени за пределами кости обычно черные и четко очерченные, их называют «чистыми» тенями. Напротив, ультразвук может рассеиваться и искажаться газом, создавая серую нечеткую тень, которую называют «грязными» тенями. Чистые тени часто являются признаком желчного камня ( рис. 2.7 ); грязные тени могут указывать на газ в мягких тканях на фоне некротизирующей инфекции.

Улучшение

Усиление происходит, когда объект ослабляется меньше, чем другие окружающие ткани, что обычно рассматривается как гиперэхогенная или яркая область на дальней стороне структуры, заполненной жидкостью; это также называется увеличением за счет передачи ( рис. 2.7 ). Задняя стенка заполненного жидкостьюструктура будет выглядеть толще и ярче (более эхогенной), чем передняя стенка; это известно как заднее акустическое усиление . Эти свойства особенно заметны при визуализации в желчном пузыре эхогенной структуры, например желчного камня. Эхогенный желчный камень особенно заметен в эхогенном пространстве просвета желчного пузыря. Кроме того, безэховая тень, создаваемая камнем, резко контрастирует с окружающей областью за желчным пузырем, что усиливается за счет увеличения сквозной передачи.

Реверберация

Реверберация возникает, когда звуковая волна отражается туда и обратно между двумя интерфейсами с высокой отражающей способностью. Первоначальная звуковая волна отражается обратно к преобразователю и отображается в том виде, в котором она существует анатомически; однако, когда звуковые волны отражаются вперед и назад между отражающими интерфейсами и преобразователем, временная задержка интерпретируется машинным процессором как приходящая с большего расстояния. При этом на дисплее появляются многочисленные равноудаленные горизонтальные линии ( рис. 2.9А, Б ; ВИДЕО 2.1 ). Реверберацию можно ограничить, изменив угол наклона преобразователя. Типичные примеры реверберации можно увидеть в легких (А-линии и хвосты комет), структурах, заполненных жидкостью, и неанатомических инородных телах (иглы в процедурном руководстве, внутриматочные спирали, электроды кардиостимулятора). Артефакт реверберации можно использовать для определения местоположения иглы при выполнении процедуры под ультразвуковым контролем.

РИСУНОК 2.9. Артефакт реверберации. Обратите внимание на горизонтальные линии, которые повторяются через равные промежутки времени друг от друга, начиная с плеврального интерфейса. Это А-линии, тип артефакта реверберации, наблюдаемый при УЗИ легких (А) . Обратите внимание на линии в ямке желчного пузыря. Это артефакт реверберации (Б) .

РИСУНОК 2.10. Артефакт хвоста кометы спускается из плевральной зоны.

Хвост кометы

Артефакт хвоста кометы виден на сильно отражающих поверхностях (т. е. посторонних материалах, иглах, воздушной границе). Хвосты комет представляют собой разновидность реверберации, но отличаются треугольной, конической формой ( рис. 2.10 ; ВИДЕО 2.1 ). От границы объекта исходит сигнал плотно сжатых волн. Хвосты комет видны вблизи инородных тел, а также на плевральной поверхности легкого.

Зеркальное изображение

Артефакт зеркального изображения возникает, когда объект находится перед очень сильным отражателем. По сути, второе изображение объекта визуализируется в неправильном месте за сильным отражателем на изображении. Если сонографическая структура имеет изогнутый вид, она может фокусировать и отражать звук, как зеркало. Это происходит в результате того, что машинный процессор интерпретирует все отраженные звуковые волны как движущиеся по прямой линии. Обычно это происходит на диафрагме ( рис. 2.11 ; ВИДЕО 2.2 ).

Звонок вниз

Кольцо вниз — это артефакт изображения, создаваемый, когда ткань, окруженная совокупностью молекул воздуха, реагирует на падающие звуковые волны вибрацией на резонансной частоте, что приводит к тому, что постоянный источник звукового эха возвращается к датчику. В результате создается результирующее изображение, которое отображается либо в виде серии компактных горизонтальных линий, либо в виде непрерывной линии, идущей вниз от радиоинтерфейса ( рис. 2.12 ). Понижение кольца обычно наблюдается из-за газов в кишечнике, особенно после еды.

Краевой артефакт

Звуковые волны распространяются по прямым линиям. Когда они сталкиваются с закругленной или изогнутой поверхностью раздела тканей с разной скоростью распространения, звуковая волна преломляется от исходной линии распространения, оставляя акустически тихое пространство. Это создает тень. Это искаженное изображение обычно наблюдается по бокам кистозных структур, таких как печень и желчный пузырь ( рис. 2.13 ).

РИСУНОК 2.11. Зеркальный артефакт. Ответ: Кажется, что по обе стороны диафрагмы имеется паренхима печени. Это представляет собой зеркальный артефакт, вызванный отраженным сигналом. Б: Идентичные изображения матки видны рядом.

Артефакт ширины бокового лепестка и луча

Когда обнаруживается сильный отражатель за пределами ширины главного луча, преобразователь обрабатывает его так, как если бы он находился внутри главного луча. Аналогично, звуковые волны боковых лепестков могут отражаться от структур с высокой отражающей способностью и создавать сигнал, который машина интерпретирует как исходящий от главного луча ( рис. 2.14 ). Возникающий в результате артефакт чаще всего визуализируется и заметен в безэховых структурах, что приводит к появлению эхогенных обломков в безэховом пространстве. Артефакт боковой доли можно увидеть, особенно вокруг мочевого пузыря. Артефакт ширины луча можно избежать или свести к минимуму, разместив интересующий объект в середине поля так, чтобы он находился по центру основного ультразвукового луча.

РИСУНОК 2.12. Это пример артефакта Ring Down, видимого из газов в кишечнике.

РИСУНОК 2.13. Краевой артефакт. Вдоль изогнутых сторон кистозных структур видны тени, вызванные преломлением звуковой волны вдоль изогнутой границы раздела. На этом изображении виден косой вид нижней полой вены.

ДВУМЕРНОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ

Когда звук исходит от преобразователя, важно представить себе форму, которую принимает звук. Звук распространяется от преобразователя в плоских двумерных (2-D) плоскостях ( рис. 2.15 ). В любой момент объекты визуализируются только в одной плоскости. Датчик можно «развеивать» или наклонять из стороны в сторону для лучшей визуализации объекта ( рис. 2.16 ). Сканированиедве плоскости, перпендикулярные друг другу и проходящие через объект, позволяют создать более трехмерную (3-D) концептуализацию. Это может быть трудно увидеть на двухмерной странице учебника.

РИСУНОК 2.14. Гиперэхогенная изогнутая линия, наблюдаемая в просвете мочевого пузыря, является примером артефакта боковой доли.

РИСУНОК 2.15. Двумерные плоскости изображения. Этот рисунок иллюстрирует двумерный сигнал, который выходит из преобразователя. Обратите внимание, что датчик необходимо вращать, чтобы визуализировать объект в двух плоскостях, перпендикулярных друг другу.

РИСУНОК 2.16. Покачивание или разворот датчика позволяет получить трехмерное изображение интересующего объекта. (Взято из книги Саймона Б., Снои Э., ред. «Ультразвук в неотложной и амбулаторной медицине». Сент-Луис, Миссури: Ежегодник Мосби; 1997.)

Чтобы поддерживать согласованность отношений, используются справочные инструменты. Каждый датчик имеет маркер положения (индикатор), соответствующий маркеру положения на ультразвуковом мониторе. Это руководство поможет напомнить специалисту по УЗИ, в какой ориентации расположен датчик. Протоколы сканирования — это не просто случайные изображения; скорее, это общепринятые взгляды на определенную анатомическую область.

Если возможно, интересующий объект следует сканировать в двух плоскостях, перпендикулярных друг другу, чтобы получить наилучшее доступное трехмерное изображение. На изображения можно ссылаться одним из двух способов. Некоторые органы имеют ориентацию, которую удобно изображать относительно главной оси тела. Продольная ориентация относится к краниально-каудальной (или сагиттальной) проекции ( рис. 2.17А ). Поперечная ориентация относится к поперечному сечению, аналогичному тому, которое получается при обычной компьютерной томографии (КТ). Если объект лежит в наклонной плоскости относительно тела (например, почка), лучше всего ориентироваться на него по собственной оси. Эти объекты обычно изображаются по длинной и короткой осям. Когда желательна продольная ориентация, индикатор датчика обычно располагается по направлению к голове пациента ( рис. 2.17А ). Ультразвуковой монитор проецирует изображение, ближайшее к голове пациента, с левой стороны ультразвукового монитора, а изображение, ближайшее к ногам пациента, справа. Если желательна поперечная ориентация, индикатор датчика располагают справа от пациента ( рис. 2.17Б ). В этом положении ультразвуковой монитор проецирует правую сторону пациента слева от монитора, а изображение, ближайшее к левой стороне пациента, — вправо. Клиницисты признают эту точку зрения, поскольку она аналогична традиционной КТ-срезам. В большинстве распространенных приложений маркер положения на мониторе находится слева. Это отличается от классической ориентации эхокардиографии, где она располагается в правой части изображения. Направляющие помогают улучшить качество изображения при двумерном сканировании.

РИСУНОК 2.17. А: Продольная ось. Длинноосевое сканирование с положением маркера (индикатора) по направлению к голове пациента. Стрелка отмечает положение индикатора. B: Поперечная ось. Сканирование по короткой оси с расположением маркера (индикатора) справа от пациента. (Взято из книги Хеллера М., Джеле Д., ред. «Ультразвук в неотложной медицине». Филадельфия, Пенсильвания: WB Saunders; 1995.)

ПРАЙМЕР ПО ОБОРУДОВАНИЮ

Все ультразвуковые аппараты имеют некоторые общие особенности. Хотя у каждого производителя есть определенные компоненты, все машины имеют некоторые основные ручки и функции. В следующем разделе рассматриваются основы каждой из этих функций и описываются варианты и практический характер каждой из них.

Датчики

Датчик – это функциональный элемент ультразвукового аппарата, который генерирует и принимает сигналы. В зонде находится датчик. На рынке доступны три основных типа преобразователей. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Как правило, большинство датчиков сегодня герметичны иимеют ограниченную работоспособность. Кроме того, многие производители заявляют, что их преобразователи являются многочастотными. Преобразователь может иметь диапазон эффективной частоты (т.е. от 3,5 до 5,0 МГц).

Большинство современных ультразвуковых преобразователей состоят из нескольких активных элементов, расположенных в виде массивов. Массивы могут быть организованы в виде прямой линии (линейный массив), кривой (выпуклый или криволинейный массив) или в виде концентрических кругов (кольцевой массив) ( рис. 2.18 , 2.19 и 2.20 ). Внутриполостной зонд считается разновидностью зонда с криволинейной решеткой, который устанавливается на конце стержня.

Преобразователи могут быть дополнительно описаны на основе последовательности активации элементов. Каждый элемент можно активировать отдельно или в заданной последовательности. Преобразователи с последовательной матрицей срабатывают последовательно, начиная с одного конца матрицы и заканчивая другим. Напротив, датчики с фазированной решеткой срабатывают через сложную электронную схему, которая управляет направлением и фокусировкой луча. Каждый преобразователь имеет свои преимущества и недостатки для различных приложений. Прямые линейные датчики обычно имеют более высокую частоту и подходят для визуализации сосудов, мягких тканей и мелких деталей. Они создают прямоугольное поле с постоянным латеральным разрешением независимо от глубины. Криволинейные датчики превосходно подходят для достижения надлежащего проникновения в ткани и широкого поля зрения при исследованиях в области живота и таза, хотя боковое разрешение уменьшается с глубиной. Секторно-фазированные датчики обеспечивают более глубокое проникновение за счет небольших размеров и идеально подходят для визуализации между ребрами. Датчики с фазированной решеткой генерируют изображение, аналогичное изображению, создаваемому криволинейным датчиком, но имеют улучшенное латеральное разрешение.

РИСУНОК 2.18. Датчик криволинейной решетки. Изображение A иллюстрирует зону воздействия криволинейного преобразователя (B) . Обратите внимание на изогнутое изображение в верхней части экрана.

Предварительные настройки экзамена

Ультразвуковые аппараты поставляются с предустановками исследования, специфичными для каждого типа датчика и клинического применения. Предварительные настройки исследования максимизируют динамический диапазон, составные гармоники, механический индекс и другие параметры для улучшения качества изображения выполняемого типа исследования. Это оптимальные отправные точки. Например, криволинейный датчик может иметь предустановленные настройки для абдоминального, акушерского (акушерского), гинекологического и почечного исследований. Предварительные настройки исследования также имеют соответствующее программное обеспечение для преобразования измерений для клинического использования (например, выбор предварительной настройки акушерства позволяет специалисту по УЗИ выбрать измерение длины темени и крестца; программное обеспечение преобразует эти измерения в гестационный возраст). Предварительные настройки могут оказаться весьма полезными для создания высококачественных ультразвуковых изображений желаемой анатомии. И наоборот, использование неправильных настроек может отрицательно повлиять на изображения. Предустановки можно настроить для конкретных нужд (например, предустановки для тучных или худых пациентов).

Прирост

Регулятор усиления регулирует сигнал, который возвращается в устройство. Его можно сравнить с ручкой громкости стереосистемы. Интенсивность отраженной звуковой волны усиливается для создания визуального изображения. Когда громкость стереосистемы увеличивается, музыка становится чище, пока не становится слишком громкой. Аналогичным образом, по мере увеличения усиления увеличивается количество обрабатываемого сигнала.и изображение становится ярче, пока контраст не теряется и изображение не размывается. Аналогично, если усиление слишком низкое, соответствующие сигналы станут незаметными. Операторы-новички обычно устанавливают слишком высокий коэффициент усиления. Опытные специалисты по сонографии обычно используют ровно столько, чтобы оптимизировать контраст и детализацию ( рис. 2.21AC ).

РИСУНОК 2.19. Прямая матрица преобразователя. Изображение A иллюстрирует след изображения, созданный преобразователем с прямой матрицей (B) . Обратите внимание на прямое изображение в верхней части экрана.

РИСУНОК 2.20. Изображение A иллюстрирует след изображения, созданный преобразователем с фазированной решеткой (B) . Обратите внимание на небольшой размер.

Компенсация выигрыша по времени

Компенсация временного выигрыша (TGC) аналогична усилению. TGC контролирует усиление на различной глубине ультразвукового изображения. TGC управляется с помощью ползунков на большинстве ультразвуковых аппаратов. Верхний регулятор регулирует усиление ближнего поля; нижний регулятор регулирует усиление дальнего поля. Элементы управления TGC позволяют усиливать ослабленные сигналы на определенных уровнях, а не в целом. Элементы управления TGC можно сравнить с эквалайзером стереосистемы. Как правило, после установки TGC не сильно настраивается ( рис. 2.22 ).

Глубина

Глубина управляет размером или расстоянием отображаемого изображения. Хотя некоторые ультразвуковые аппараты имеют регулируемую фокусную зону, другие фиксируются к средней части дисплея. Объект интереса следует располагать в центре поля для достижения оптимального изображения. Неправильная регулировка глубины приводит либо к тому, что интересующая анатомия остается в верхней части дисплея, при этом нижняя часть дисплея по существу теряется, либо к тому, что глубина остается слишком малой и не визуализируются важные более глубокие структуры, и то, и другое может способствовать трудностям в диагностике.

РИСУНОК 2.21. Оптимизация усиления. О: Усиление слишком низкое, а изображение слишком темное. B: Изображение слишком сильно усилено и изображение размыто. C: Усиление оптимально, что обеспечивает превосходный контраст.

Фокус

Фокус управляет поперечным разрешением сканирующего луча. Фокус обычно устанавливается для каждого приложения, хотя его может потребоваться настроить для конкретных ситуаций сканирования. Корректировка фокуса не значительна и вряд ли повлияет на постановку диагноза.

РИСУНОК 2.22. Усиление и компенсация временного усиления (TGC). Обратите внимание на ручку усиления в правом нижнем углу. Рычаги TGC находятся в правом верхнем углу клавиатуры.

Тканевые гармоники

Некоторые ультразвуковые аппараты позволяют пользователю регулировать гармоники тканей. Гармоники ткани относятся к частоте возвращающегося звукового эха, которую машина использует для создания изображения. Первоначальная звуковая волна покидает преобразователь на основной частоте. Когда эта звуковая волна распространяется через ткани, возникают другие гармонические частоты. Например, звуковая волна основной частоты 2 МГц будет создавать гармонические звуковые волны частотой 4, 6 и 8 МГц. Возвращающиеся звуковые эхо могут быть «прослушаны» машиной на основной частоте или на гармонике этой частоты, обычно второй гармонике (или в два раза больше основной частоты), в то время как основная частота отфильтровывается. Эти высокочастотные гармонические эхо-сигналы уменьшают некоторые искажения изображения, такие как боковые лепестки, и могут создать более качественное и четкое изображение. Обычно предварительные настройки исследования автоматически настраивают гармоники тканей, чтобы оптимизировать их использование для конкретного применения.

Заморозить

Выбранное изображение при получении в реальном времени предназначено для непрерывного отображения до тех пор, пока этот режим не будет отключен. Кнопка стоп-кадра удерживает изображение неподвижным и позволяет печатать, измерять и манипулировать им.

суппорты

Эти маркеры доступны для измерения расстояний. В некоторые ультразвуковые аппараты добавлена ​​функция измерения эллипсоида. Эта функция представляет собой пунктирную линию, которую можно нарисовать вокруг контура конструкции для расчета окружности или площади.

B-режим

Это называется «сканированием в режиме яркости»; он модулирует яркость точки, чтобы указать амплитуду сигнала, отображаемого в месте расположения интерфейса. B-режим — это двухмерное сканирование, обычно выполняемое при ультразвуковой диагностике.

М-режим

M-режим — это «режим движения». Если серия точек B-режима отображается на движущейся временной шкале, можно наблюдать движение мобильных структур. График каждого пьезоэлектрического канала строится во времени. Это дает представление движущегося объекта, такого как сердце, в реальном времени ( рис. 2.23 ; ВИДЕО 2.3 ).

РИСУНОК 2.23. Изображения в B- и M-режимах. Сканирование сердца в В-режиме по парастернальной длинной оси у пациента со сниженной функцией левого желудочка. Курсор опорного канала выравнивается по передней створке митрального клапана на протяжении всего сердечного цикла. Этот одиночный канал отображается с течением времени, что дает изображение в М-режиме, видимое внизу.

Допплер

Допплер накладывает цветной сигнал направления на шкалу серого. Эхо от стационарных структур имеет ту же частоту, что и выходной сигнал преобразователя. Осевое движение от преобразователя смещает эту частоту ниже; осевое движение к датчику смещает его выше. Это известно как эффект Доплера . Допплер можно использовать в различных режимах потока. Каждая форма имеет преимущества и недостатки. Спектральная допплерография исследует поток в одном месте ( рис. 2.24 ). Это позволяет проводить детальный анализ потока и измерять скорости. Цветная допплерография отображает направленность потока, но дает ограниченную информацию об интенсивности потока ( рис. 2.25 ; ВИДЕО 2.4 ). Энергетический допплер обнаруживает наличие потока, включая состояния низкого потока, но не иллюстрирует направленность и не позволяет проводить расчеты ( рис. 2.26 ).

ПОЛУЧЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Важно понимать несколько основных принципов оптимизации получения изображений. Каждый из этих принципов подчеркивает важные моменты.

РИСУНОК 2.24. Спектральная допплерография яичка. Показывает форму артериальной волны, когда ворота расположены над небольшой артерией.

РИСУНОК 2.25. Цветное допплеровское картирование яичка.

РИСУНОК 2.26. Энергетическая допплерография яичка.

• Используйте принятые места сканирования и акустические окна. Хотя вначале ультразвуковые изображения могут показаться случайными, в каждом протоколе есть стандартные изображения, которые необходимо получить. Точно так же, как электрокардиограмма имеет стандартное расположение электродов, ультразвуковые изображения для конкретного применения стандартизированы, поэтому те, кто просматривает изображения, могут сделать точную интерпретацию. Большинство принятых приложений используют преимущества акустических окон ; то есть структуры, оптимизирующие проникновение сигнала к интересующему объекту. Печень, селезенка и полный мочевой пузырь являются примерами хороших акустических окон.
• Сканируйте перпендикулярно интересующему объекту. Обрабатывается только звук, который возвращается в преобразователь. Сканирование перпендикулярно объекту обеспечивает наилучший возврат сигнала и оптимизирует детализацию. Важно понимать, что датчик, расположенный перпендикулярно объекту, находящемуся в более глубокой ткани, не обязательно может быть перпендикулярен поверхности кожи.
• Получите как минимум два вида перпендикулярно друг другу через любой интересующий объект. Рассмотрение объекта в двух перпендикулярных плоскостях имеет решающее значение для правильного проведения ультразвукового исследования. В некоторых случаях (например, пациент с тяжелыми травмами) такая практика не вполне допустима, но в большинстве случаев это возможно. Не делайте никаких выводов, пока не просканируете хотя бы в двух плоскостях. Иногда то, что кажется краевым артефактом в одной плоскости, может оказаться прозрачным желчным камнем в другой плоскости.
• Сканируйте объект исследования, чтобы получить трехмерное изображение. Это важно с клинической точки зрения, чтобы избежать неправильной интерпретации артефакта. Проведение датчика через объект исследования обеспечит наилучшую трехмерную детализацию.