Типы устройств

Чтобы понять различия в возможностях портативных и консольных сканеров.

Распознавать требования к оборудованию для различных сонографических приложений.

КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ

Ручной сканер

Портативный консольный сканер

Окно сканирования

Площадь, занимаемая датчиком

Введение

Требования к портативному ультразвуковому оборудованию основаны в первую очередь на предлагаемых областях применения. Стоимость сканеров в пункте оказания медицинской помощи варьируется примерно от 6000 долларов за портативный “ручной” сканер до значительно более 100 000 долларов за полнофункциональную портативную систему. Покупатель должен сопоставлять возможности (и цену) системы оказания медицинской помощи на месте с предполагаемым клиническим применением. Если целью является предоставление высококачественных диагностических услуг полного спектра, позволяющих проводить кардиологическую, акушерскую, абдоминальную, грудную и опорно-двигательную томографию (MSK), недорогого сканера будет недостаточно.

ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

В главе 3 были рассмотрены шесть типов преобразователей. Каждый тип преобразователя предназначен для конкретных применений и обладает уникальными функциями и форматами изображений. Сканер должен содержать не только сам преобразователь, но и электронику, поддерживающую этот преобразователь. Например, для преобразователя с фазированным сектором требуется иное оборудование и электроника, чем для преобразователя с линейной матрицей. По сути, конструкция ультразвукового аппарата основана на предполагаемых используемых преобразователях. Преобразователи в более общем виде можно разделить на две основные категории: (1) секторный тип и (2) линейная матрица.

Преобразователи секторного типа

Секторный преобразователь (или фазированная антенная решетка) формирует изображение в форме конуса с источником звука, исходящим из небольшой вершины. Площадь поверхности датчика, которая контактирует с пациентом, называется следом за датчиком. Небольшой след датчика выгоден для применений, для которых доступ к поверхности кожи очень ограничен. Наиболее распространенным применением секторных датчиков является визуализация сердца. Звук проникает в организм через небольшое сканирующее окно, и двумерное поле зрения увеличивается с глубиной сканирования. Действительно, большая часть сканирования сердца была бы невозможна без секторной технологии. Фазированная решетка также используется для межреберного сканирования брюшной полости.

Секторные датчики необходимы для сканирования сердца у взрослых и детей, но также могут достаточно хорошо выполнять абдоминальное, гинекологическое и базовое акушерское сканирование. Сектора не подходят для визуализации опорно-двигательного аппарата, молочной железы или щитовидной железы (мелких частей), поскольку поле зрения сужено в ближнем поле, а максимальная частота обычно ограничена 5 МГц. Они также не подходят для большинства сосудистых применений. Для кардиологических применений в идеале требуются два датчика с разными частотными диапазонами как для взрослых, так и для детей. В большинстве портативных устройств используется отраслевая технология (рисунок 7-1).

РИСУНОК 7-1. Секторное изображение сердца, четырехкамерный снимок, полученный с помощью ручного сканера.

Линейные Матричные преобразователи

Технология линейных матричных преобразователей включает в себя несколько типов преобразователей, включая прямую (плоскую) линейную матрицу, выпуклую или криволинейную матрицу, управляемую линейную матрицу и векторную матрицу. Эти типы преобразователей основаны в основном на одном и том же базовом методе формирования изображения, то есть элементы возбуждаются последовательными группами по всей поверхности преобразователя для создания двумерного изображения. Криволинейная матрица с ее изогнутой геометрией обеспечивает более широкое поле зрения, чем стандартная линейная матрица. Векторная решетка увеличивает ширину поля зрения за счет реализации фазированного управления лучом (аналогично фазированной решетке) на периферии. Управляемая линейная матрица способна при необходимости поворачивать всю область изображения влево или вправо.

Линейная матрица является предпочтительным датчиком для акушерства, гинекологии, исследования молочных желез, поверхностных структур, включая MSK, и сосудистых применений (при наличии дуплексной спектральной допплерографии). Сканирование брюшной полости с помощью криволинейной матрицы в настоящее время является стандартом практики, и этот датчик также может выполнять сканирование брюшной полости в межреберье (Рисунки 7-2 и 7-3). Для выполнения полного набора клинических задач необходимы по крайней мере три отдельных широкополосных линейных преобразователя: низкочастотный криволинейный преобразователь в диапазоне 3-5 МГц (брюшная полость и акушерство-гинекология), преобразователь с частотой от 7 до 10 МГц с возможностью доплерографии (сосудистые системы) и высокочастотный линейный преобразователь в диапазоне 12-15 МГц (молочные железы, щитовидная железа и MSK) (рисунок 7-4). Кроме того, специализированный акушерско-гинекологический сканер требует эндовагинального датчика, а также трехмерной (3D) технологии для акушерской визуализации. Преобразователи с линейной матрицей не подходят для визуализации сердца из-за их большой занимаемой площади.

РИСУНОК 7-2. Изображение желчного пузыря в режиме B, полученное с помощью криволинейной матрицы.

РИСУНОК 7-3. Изображение плода в режиме B, показывающее обе бедренные кости, полученные с помощью криволинейной матрицы.

РИСУНОК 7-4. Изображение щитовидной железы в режиме B, полученное с помощью линейной матрицы.

ОЦЕНКА КРОВОТОКА

Большинство портативных сканеров, включая ручные модели, включают в себя цветную потоковую визуализацию. Эта возможность может быть чрезвычайно ценной в чрезвычайных ситуациях и в отдаленных районах, где эти сканеры являются единственными доступными системами.

Полная количественная оценка кровотока достигается с помощью спектральной допплерографии в импульсно-волновом формате. Непрерывноволновый формат также необходим, если в клинических условиях используются кардиологические приложения. Потенциальный покупатель должен знать, что для сосудистых применений требуется спектральная доплерография, которая может быть недоступна в недорогих системах (рисунок 7-5).

РИСУНОК 7-5. Цветная визуализация кровотока с помощью импульсно-волновой спектральной допплерографии общей сонной артерии.

КОНСТРУКЦИЯ КОНСОЛИ

Представленные сегодня на рынке сканеры в пунктах оказания медицинской помощи можно разделить на две основные категории. Ручные сканеры небольшие, легкие и недорогие. Их часто называют “новым стетоскопом”, и они обеспечивают базовые возможности визуализации в различных ситуациях. У постели больного врач или другой практикующий медицинский работник, имеющий соответствующую подготовку, может провести базовую оценку состояния пациента. Ручные сканеры идеально подходят для ограниченных обследований, таких как протокол FAST (целенаправленная оценка с помощью сонографии при травме), который может быть выполнен в экстренных условиях лицами, имеющими соответствующую подготовку. В слаборазвитых странах самые базовые возможности ультразвуковой визуализации, предлагаемые ручными сканерами, могут внести значительный вклад в уход за пациентами (Рисунки 7-6 и 7-7).

РИСУНОК 7-6. Сканирование выполняется ручным сканером.

РИСУНОК 7-7. Переключатель предустановок приложений для ручного сканера.

Портативные консольные сканеры, которые обычно изготавливаются в виде складывающегося ноутбука, более надежны, чем ручные сканеры, и предназначены для широкого спектра применений в местах оказания медицинской помощи. Многие из них функционируют как портативные системы в больницах, когда требуется доступ к постели больного. Производители портативных консольных сканеров применили два разных подхода к проектированию. Некоторым производителям удалось воссоздать полноразмерный сканер в портативной упаковке. Большинство, если не все, элементов управления, которые сонограф ожидал бы найти на полноразмерном сканере, также доступны в портативной системе, включая TGC (компенсацию временного усиления), выходную мощность, коэффициент усиления, частоту передачи, переменную фокусировку и гармоники (рисунок 7-8). Другие производители, в частности Sonosite, создали сканер, для которого многие параметры, включая фокусировку, частоту передачи и выходную мощность, контролируются оператором опосредованно в соответствии с выбранными предустановками датчика и обследования (рисунки 7-9 и 7-10). Обе конструкции систем хорошо работают в условиях пункта оказания медицинской помощи, и выбор сканера при покупке должен основываться на предполагаемом применении, качестве изображения, простоте использования, сервисной поддержке и цене.