Доклад по физике ультразвуковая диагностика
Обновлено: 02.07.2024
3. Односторонний специалист есть либо грубый эмпирик, либо уличный шарлатан
4. Физические основы ультразвуковой диагностики в медицине
5. Как много дел считались невозможными, пока они не были осуществлены
Физики и информатика важнейшие ресурсы современной медицины
• Ультразвуковые диагностические сканеры (УЗИ)
• Электронные и протонные ускорители
• Рентгеновские компьютерные томографы (РКТ)
• Аппараты радиотерапии и радионуклиды
• Эмиссионные и позитронные томографы (ПЭТ)
• Радиодиагностические гамма-камеры
• Ядерномагнито-резонансные томографы (ЯМР)
• Высокочастотные электроэнцефалографы
• Лазеры и другие источники излучений
• Физическое моделирование биообъектов
• Средства компьютерной обработки, передачи и
визуализации информации
Медицинская визуализация
Эмиссионная томография
ПЭТ
Трансмиссионная томография
Рентгенография
РКТ
ЯМР
Дифракционная томография
УЗИ
Отражательная томография
8. Пионеры применения ультразвука в диагностической медицине (40-е годы ХХ века)
Карл Теодор Дуссик, австриийский психиатр и
невропатолог
Теодор Хеутер, немецкий инженер
Джордж Людвиг, американский исследователь
Джон Джулиан Уайльд, британский хирург,
работавший в США
Иван Гринвуд, американский инженер
Роберт Болт, американский физик
9. Из истории применения ультразвука в диагностической медицине
10. Пионеры применения ультразвука в диагностической медицине (50-е годы ХХ века)
Дуглас Хаури , американский инженер
Рокура Учида, японский физик
Кени Танака, японский врач
Тошио Вагаи, японский физик
Шигео Сатомура, японский инженер
Ясухару Нимура, японский врач
11. Из истории применения ультразвука в диагностической медицине : первые приборы фирмы ALOKA
12. Пионеры применения ультразвука в диагностической медицине (60-е годы ХХ века)
Ян Дональд , британский гинеколог
Том Броун, британский инженер
Инге Элдер, шведский кардиолог
Карл Хельмут Герц, немецкий исследователь
Дональд Бейкер, американский исследователь
Вернон Симмонс, американский исследователь
13. Из истории применения ультразвука в диагностической медицине : эпоха габаритных приборов
14. Пионеры применения ультразвука в диагностической медицине
Барри Голдберг , директор Института
ультразвуковой диагностики Департамента
Радиологии Университета им. Томаса
Джефферсона (Филадельфия, США),
многолетний президент Всемирной Федерации
ультразвука в медицине и биологии
15. Ох, уж эта физика.
Однако попытаемся обойтись без
головокружительных математических выкладок,
пугающих многоэтажных формул, удручающих
своей непостижимостью схем…
Врачу-исследователю необходимо представлять
себе именно основы физических явлений, на
которых базируется его диагностический метод
Не может столяр не знать, как устроен его
рубанок…
16. Акустические волны – это механические колебания частиц в упругой среде
17. Частота – число колебаний в единицу времени
1 герц (Гц) – 1 колебание в секунду
1 килогерц(КГц) – 1 000 колебаний в секунду
1 мегагерц(МГц) – 1 000 000 колебаний в секунду
18. Ультразвук – это акустические волны, частота которых выше 20 КГц
Диапазон частот ультразвука, используемого в
медицинской диагностике составляет 1 – 30МГц
Наиболее часто используется ультразвук
частотой 2 – 15 МГц
Информация об определённых органов и
структурах получается путём излучения
направленных на них ультразвуковых импульсов
и формирования изображения на основе
отражённых сигналов
19. Период – это время, необходимое для получения одного полного цикла колебаний
20. Длина волны – это расстояние, которое занимает в пространстве одно колебание
Чаще измеряется в метрах (м) и миллиметрах
(мм)
С увеличением частоты ультразвука
уменьшается длина волны
Усреднённой скоростью распространения
ультразвука в тканях человеческого организма
считается 1,54 мм/ мкс
21. При усреднённой скорости распространения ультразвука 1,54 мм/мкс длина волны составляет
0,44 мм при частоте 3,5 МГц
0,31 мм при частоте 5,0 МГц
0,21 мм при частоте 7,5 МГц
0,15 мм при частоте 10 МГц
22. Скорость распространения ультразвука – это скорость, с которой волна перемещается в среде
Единицами измерения как правило являются
метр в секунду(м/с) и миллиметр в микросекунду
(мм/мкс)
Скорость распространения ультразвука
определяется плотностью и упругостью среды
Скорость увеличивается при увеличении
упругости
Скорость увеличивается при уменьшении
плотности
23. Скорость распространения ультразвука в некоторых тканях человеческого организма
В жировой ткани – 1350 -1470 м/с
В мышечной ткани – 1560 – 1620 м/с
В крови – 1540 – 1600 м/с
В печени – 1550 -1610 м/с
В головном мозге – 1520 – 1570 м/с
В костной ткани – 2500 – 4300 м/с
24. Усреднённая скорость распространения ультразвука в тканях организма -1540 м/с
На эту скорость запрограммировано
большинство ультразвуковых диагностических
приборов
При построении изображения используется
допущение о постоянстве скорости звука в
мягких тканях и жидких средах организма
Чем выше частота, тем меньше длина волны и
тем меньше размеры структур, которые
исследователь может визуализировать
25. Для получения изображения той или иной структуры человеческого организма применяется ультразвук, излучаемый импульсами
26. Импульсный ультразвук характеризуется следующими параметрами
Частота повторения импульсов – это число
импульсов, излучаемых в единицу времени
Продолжительность импульса – это временная
протяжённость одного импульса
Фактор занятости – это время, в течение
которого происходит излучение ультразвукового
импульса
27. Импульсный ультразвук характеризуется следующими параметрами
Пространственная протяжённость импульса –
это длина отрезка пространства, в котором
размещается один ультразвуковой импульс
Амплитуда ультразвуковой волны – это
максимальное отклонение наблюдаемой
физической переменной от среднего значения
Интенсивность ультразвука – это отношение
мощности ультразвуковой волны, к площади,
через которую распространяется ультразвук
28. Физические характеристики биологических сред
29. При прохождении через любую среду наблюдается уменьшение амплитуды и интенсивности ультразвукового сигнала, называемое затуханием
Единицей затухания является децибел (дБ)
Коэффициент затухания – это ослабление
ультразвукового сигнала на единицу длины пути
этого сигнала (измеряется в дБ/см)
Коэффициент затухания возрастает с
увеличением частоты
30. Причинами затухания являются поглощение, отражение и рассеяние ультразвуковых волн
Преломление – это изменение направления
распространения ультразвуковых волн при переходе из
одной среды в другую, что может обуславливать
геометрические искажения получаемого изображения
Рассеяние – это возникновение множественных
изменений направления распространения ультразвука,
обусловленное мелкими неоднородностями среды и,
следовательно, многочисленными отражениями и
преломлениями
Поглощение – это переход энергии ультразвуковых волн
в другие виды энергии, в частности, в тепло
31. Отражение – основное физическое явление, на котором базируется получение информации о различных структурах человеческого организма
Коэффициент отражения по амплитуде определяется
отношением уровней давления отражённой и падающей
ультразвуковых волн
Данный коэффициент зависит только от разности
акустических сопротивлений сред и не зависит от того,
какая из сред находится дальше другой – с большим или
меньшим акустическим сопротивлением
Акустическое сопротивление определяется как
произведение плотности среды и скорости звука
32. Трансдьюсеры (обратный пьезоэлектрический эффект) и датчики (прямой пьезоэлектрический эффект)
33. Механическое и электронное сканирование: преимущества и недостатки
34. Преимущества секторного механического сканирования
Возможность использования датчиков с высокой
частотой сканирования (10 МГЦ и более) и
малыми размерами
Возможность сканирования в диапазоне углов от
120 до 360 градусов
Возможность применять кольцевые
(аннулярные) датчики с высокой разрешающей
способностью
Малый размер рабочей поверхности датчика
35. Недостатки секторного механического сканирования
Малый размер зоны обзора возле рабочей
поверхности
Механически движущиеся детали: снижение
надёжности и вибрация
Мёртвая зона на малых глубинах
Снижение разрешающей способности на больших
глубинах
Ухудшение поперечного разрешения с увеличением
угловой скорости сканирования
36. Преимущества линейного электронного сканирования сканирования
Широкая зона визуализации на малых глубинах
Одинаково высокая плотность акустических
строк на больших и малых глубинах
Недостатки линейного электронного сканирования
сканирования: неуниверсальность датчиков
Чрезмерно малые размеры апертуры датчика
Излишне большие размеры апертуры датчика
37. Преимущества (слева) и недостатки(справа) конвексного электронного сканирования
Широкая зона
визуализации вблизи
поверхности датчика и
ещё более широкая на
средних и больших
глубинах
Лучшее, чем при
секторном сканировании,
поперечное разрешение на
больших глубинах
Выпуклая рабочая
поверхность датчика
может при контакте
деформировать
поверхностные
структуры
Большой размер рабочей
поверхности затрудняет
применение датчиков при
исследованиях сердца
38. Преимущества (слева) и недостатки(справа) фазированного секторного электронного сканирования
39. АРТЕФАКТЫ
Появление на экране несуществующих структур
Отсутствие существующих структур
Неправильное расположение структур
Неправильная яркость структур
Неправильные очертания структур
Неправильные размеры структур
40. Артефакты: две основные группы
Аппаратурные артефакты, возникающие
вследствие технических причин
Артефакты обусловленные физическими
причинами прохождения ультразвука в
биологических тканях
41. Аппаратурные артефакты
42. Артефакты, обусловленные физическими причинами
Искажение формы
Образование теней
Область акустического псевдоусиления
Латеральные тени
Хвост кометы
Реверберация
Зеркальное изображение
43. Ультразвуковые диагностические аппараты
Ультразвуковые сканеры
Ультразвуковые сканеры со
спектральным допплером
Ультразвуковые сканеры с цветовым и
энергетическим допплеровским
картированием
Ультразвуковые сканеры с наличием
дополнительных специальных режимов
работы
44. Ультразвуковые сканеры: основные (слева) и дополнительные (справа) режимы работы
B (или 2D) – двухмерное
изображение
М(или TМ) – одномерная
яркостная эхограмма с
развёрсткой во времени
B+В
В+М
46. Ультразвуковые сканеры cо спектральным допплером: основные (слева) и дополнительные (справа) режимы работы
B (2D)
M (TM)
D – cпектральный анализ
скоростей кровотока с
использованием
импульсноволнового (PW)
и ряде случаев
непрерывноволнового
(CW) допплера
B+В
B+M
B + D (дуплексный)
Допплеровская эхоскопия
Триплексный режим
(внизу – спектральная развёрстка
скоростей кровотока)
3-D визуализация с
применением энергетического
допплера
48. Допплер? Доплер?
49. Дом, где родился и жил Христиан Допплер (Зальцбург, Австрия)
50. Ультразвуковые сканеры c цветовым и энергетическим допплеровским картированием : основные (слева) и дополнительные (справа) режимы работы
B (2D)
M (TM)
D (PW) и (CW)
СFM – цветовое
допплеровское
картирование кровотока
PD – энергетический
допплер
B+В
B+M
B + D (дуплексный)
B + D + CFM (триплексный)
52. Ультразвуковые сканеры c наличием дополнительных специальных режимов работы
TD - тканевой допплер
3D – трёхмерное изображение
Тканевая (нативная) гармоника
4 D – трёхмерное изображение движущихся
объектов
Панорамное сканирование
Эластография
Визуализация на гармониках
Георг Риман, немецкий
математик (1826 – 1866)
Основная частота
2-я гармоника излучения
Гибридная реконструкция
Трансмиссионная
томография
Дифракционная
томография
Электроимпедансная
томография
Различные виды компьютерной
гибридной реконструкции
57. Ведущие фирмы- производители ультразвукового медицинского диагностического оборудования
58. Что нужно учитывать при выборе ультразвукового диагностического аппарата?
Размеры прибора
Величина экрана
Количество одновременно подключаемых датчиков
Наличие у фирмы широкого спектра датчиков
Возможность работы датчиков в многочастотном
режиме
Наличие специальных программ обработки
результатов измерений
Возможность модульного дооснащения аппарата
59. Наиболее часто используемые датчики
Конвексный
Линейный
Транректальный
Трансвагинальный
Секторный
Конвексный
3.5 МГц
7,5 МГц
5 – 7,5 МГц
5 – 7,5 МГц
3,5 МГц
5 МГц
60. Влияние ультразвука на человеческий организм : открытые вопросы
61. Биологические эффекты ультразвука
62. Рекомендации врачу ультразвуковой диагностики
По возможности снижать уровень мощности
излучения прибора, ограничившись тем
минимумом, который позволяет получить
качественное изображение
Минимизировать время экспозиции
При анализе полученной информации и
обсуждении результатов исследования
использовать средства регистрации изображений
63. Международные нормативные акты по безопасности ультразвуковых диагностических приборов
64. Российскиее нормативные акты по безопасности ультразвуковых диагностических приборов
Современные успехи клинической диагностики во многом определяются совершенствованием методов исследования. Значительный скачек в этом вопросе был достигнут благодаря разработке и внедрению в практику принципиально новых способов получения медицинского изображения, в том числе ультразвукового метода. Чрезвычайно ценным является способность эхографии визуализировать внутреннюю структуру паренхиматозных органов, что было недоступно традиционному рентгенологическому исследованию. Благодаря высокой информативности и достоверности ультразвукового метода диагностика многих заболеваний и повреждений поднялась на качественно новый уровень. В настоящее время, наряду с компьютерной томографией и другими более современными методами, ультразвуковая диагностика используется повсеместно являясь одним из ведущих диагностических методов во многих разделах клинической медицины.
В последние годы в связи с очень широким распространением ультразвуковой аппаратуры, ее доступностью для любых даже очень небольших медицинских учреждений. Назревает потребность в специалистах, в совершенстве владеющих методикой и техникой ультразвукового исследования.
Физические основы ультразвуковой диагностики
Ультразвуком называются звуковые колебания, лежащие выше порога восприятия органа слуха человека. Пьезоэффект, благодаря которому получают ультразвуковые колебания, был открыт в 1881 году братьями П. Кюри и Ж.-П. Кюри. Свое применение он нашел во время первой мировой войны, когда К.В. Шиловский и П. Ланжевен разработали сонар, использовавшийся для навигации судов, определения расстояния для цели и поиска подводных лодок. В 1929 году С.Я. Соколов применил ультразвук для неразрушающего контроля в металлургии (дефектоскопия). Этот крупнейший советский физик-акустик явился родоначальником ультразвуковой интроскопии и автором наиболее часто используемых и совершенно различных по своей сути методов современного звуковидения.
Попытки использования ультразвука в целях медицинской диагностики привели к появлению в 1937 году одномерной эхоэнцефалографии. Однако лишь в начале пятидесятых годов удалось получить ультразвуковое изображение внутренних органов и тканей человека. С этого момента ультразвуковая диагностика стала широко применяться в лучевой диагностике многих заболеваний и повреждений внутренних органов.
Биофизика ультразвука.
С точки зрения физики ультразвука ткани человеческого тела близки по своим свойствам жидкой среде, поэтому давление на них ультразвуковой волны может быть описано как сила, действующая на жидкость.
Изменение давления в среде может происходить перпендикулярно в плоскости вибрации источника ультразвука. В этом случае волну называют продольной. В ультразвуковой диагностики основную информацию несут преимущественно продольные волны. В твердых телах, например, в костях или металлах, возникают поперечные волны.
Звуковые волны являются механическими по своей природе, так как в основе их лежит смещение частиц упругой среды от точки равновесия. Именно за счет упругости и происходит передача звуковой энергии через ткань. Упругость – это возможность объекта после сжатия или растяжения вновь приобретать свой размер и форму. Скорость распространения ультразвука зависит прежде всего от упругости и от плотности ткани. Чем больше плотность материала, тем медленнее должны распространяться в нем (при одинаковой упругости) ультразвуковые волны. Но к этому физическому параметру следует подходить с осторожностью. Скорость звука при прохождении его через разные среды биологического организма может быть различной, в таблице представлены скорости распространения ультразвука в различных средах.
Скорость звука (м*с -1 )
Мягкие ткани (в среднем)
Для различных типов ультразвуковых исследований применяются разные виды ультразвуковых волн. Наиболее важными параметрами являются частота излучения, диаметр поверхности трандюссера и фокусировка ультразвукового пучка. В системах медицинской ультразвуковой диагностики обычно используются частоты 1; 1,6; 2,25; 3,5; 5 и 10 МГц.
В аппаратах имеется возможность регулировать излучаемый и принимаемые сигналы, так же имеется возможность усиления изображения эхосигналов.
Лучевая безопасность ультразвукового исследования
Ультразвук широко используется в медицине, хотя в отличие от технической сферы где применяется низкочастотный ультразвук, для которого имеются нормы излучения, в медицине все обстоит гораздо сложнее. С одной стороны, отсутствует возможность провести прямую дозиметрию излучения в рабочем пучке, особенно на глубине; с другой же, - очень трудно учесть рассеяние, поглощение и ослабление ультразвука биологическими тканями. Кроме того, при работе с аппаратами реального масштаба времени практически невозможно учесть и экспозицию, так как длительность озвучивания, а так же его направление и глубина варьируют в широких пределах.
Распространение ультразвука в биологических средах сопровождается механическим, термическим, и физико-химическими эффектами. В результате поглощения ультразвука тканями акустическая энергия превращается в тепловую. Другим видом механического действия является кавитация, которая приводит к разрывам в месте прохождения ультразвуковой волны.
Методика УЗИ
Методика УЗИ в области малого таза довольно проста и легко выполнима. До начала исследования женщины врач должен подробно ознакомится с анамнезом и результатами акушерско-гинекологических данных. Специальной подготовки для УЗИ не требуется, но обязательно необходимо хорошее наполнение мочевого пузыря. В связи с этим пациентке рекомендуется воздержаться от мочеиспускания за 3 - 4 ч. до исследования или же за 1,5 - 2 ч. выпить 3 - 4 стакана воды. При необходимости назначают диуретики или наполняют мочевой пузырь через катетер. Наполненный мочевой пузырь облегчает исследование матки, так как приподнимает ее и выводит в центральное положение, оттесняет петли кишечника, а так же является хорошей акустической средой для исследования органов малого таза.
УЗИ проводят в горизонтальном положении больной на спине. На кожу передней поверхности живота наносят любое контрастное вещество. Сканирование полипозиционное, но производится обязательно в двух плоскостях (продольной и поперечной) в зависимости от положения датчика. Начинают исследование с продольного сканирования (положение датчика в сагиттальной плоскости) вертикально над лоном. Затем датчик перемещают в различных плоскостях до горизонтального положения над лонным сочленением (поперечное сканирование).
На продольных сканограммах отчетливо выявляются овальной формы эхонегативная тень мочевого пузыря с гладкими контурами. Непосредственно за ним к низу отображается эхопозитивная структура матки грушевидной формы и влагалища, ограниченного двумя продольными линиями, отходящими под углом от матки. Яичники в этой плоскости выявить трудно. На поперечных сканограммах матка имеет форму овала, по бокам от которого выявляются эхопозитивные структуры округлых яичников.
Матка: располагается как бы в геометрическом центре таза, несколько ближе к передней, чем к задней стенке. На продольных сканограммах – грушевидное, а на поперечных – овоидное образование, имеющее средний уровень эхогенности. Внутреннее строение матки довольно однородно и представлено множеством небольших линейных и точечных структур.
Размеры матки у лиц детородного возраста колеблются в широких пределах (40-59мм) в среднем 52мм, толщина тела - 38мм (30-42), ширина тела 51мм (46-62), длина шейки матки колеблется от 20 до35мм.
Есть зависимость размеров и от менструального цикла: наименьшие - в конце пролиферативной и начале секреторной фазы, а наибольшие непосредственно перед менструацией.
Яичник: выявляется не всегда. В норме - это образование овальной формы, имеющее средний уровень эхогенности. Внутреннее строение однородно и обычно характеризуется множеством точечных эхонегативных структур.
Маточные трубы: возможность визуализации неизмененных маточных труб исключается большинством авторов.
Влагалище: в виде трубчатой структуры низкой эхогенности и небольшого диаметра, которая под небольшим углом соединяется с шейкой матки. На поперечных сканограммах вид резко уплощенного овоида. В центре влагалища выявляется срединная эхогенная линия, являющаяся отражением соприкасающихся слизистых оболочек передней и задней стенок. Толщина стенок 3 – 4 мм.
Пороки развития внутренних половых органов у женщин
(это 0,1 - 3,8% гинекологических заболеваний)
Обследование в ближайшие дни перед менструацией.
Аплазия матки: отсутствие обычного изображения матки позади мочевого пузыря.
Аплазия и атрезия влагалища, атрезия девственной плевы: определяется картина гематокольпоса, гематометра, и гематосальпинкса, позволяющие установить диагноз.
Удвоение матки: в виде двух образований с одинаковыми акустическими свойствами.
Двурогая матка: выражающийся в различной степени порок. Перегородка в матке.
Однорогая матка, матка с рудименарным рогом так же могут быть определены.
Ультразвуковая диагностика заболеваний матки
Миома: эхография способствует точному выявлению наличия опухоли, определению ее локализации, размеров, а так же дифференциации миоматозных узлов от придатковых образований. Однако трудно отличить миоматозные узлы “на ножке” от плотных яичниковых образований, а так же жидкостных образований, так как из-за дистрофических изменений миома приобретает акустический вид кист. Точность диагностики 61-95%. Минимальный размер определения интерстициально расположенной опухоли 1,5 см, а субмукозной или субсерозной 1см.
Признаки миомы: увеличение размеров матки, деформация контуров и появление в ней одиночных или множественных круглых или овальных образований с несколко меньшей, по сравнению с окружающим миометрием, эхогенностью.
Липома матки: это относительно редкое заболевание, поэтому диагностика его сложна. Признаки: образование с настолько выраженной эхогенной поверхностью, что возникающая при этом акустическая тень препятствует визуализации внутренней структуры опухоли, особенно ее дистальных участков.
Эндометриоз внутренний: правильный диагноз в 1ст оказался возможным у 20%, во 2ст у 68%, в 3ст у 88%. Очаговая форма точно установлена в 72%, а узловая в 77% случаев.
УЗИ при беременности
УЗИ в акушерстве оказалось наиболее достоверной и информативной методикой среди других клинических методов в оценке некоторых аспектов течения нормальной беременности и особенно при ее патологии.
Ультразвуковое исследование беременных проводится по строгим клиническим показаниям. При УЗИ беременных необходимо оценить: наличие в матке или вне ее плодного яйца; определить их размеры и количество; срок беременности; наличие признаков угрожающего выкидыша (его стадия); наличие неразвивающейся беременности; пузырного заноса; положение, вид и прилежание плода; состояние пуповины; наличие признаков внутриутробной смерти плода; уродства (аномалии) плода; состояние плаценты (нормальная, предлежание, отслоение); пол плода; сочетание беременности с опухолями матки.
При беременности путем повторных УЗИ в разные сроки можно проследить физиологическое развитие плода. При эхографии можно высказаться о наличии беременности, начиная с 2,5 – 3 недель.
В ранние сроки беременности на эхограммах четко отображается матка (рис 1), содержащая овальной формы плодное яйцо с достаточно утолщенной стенкой, внутренний диаметр которого 0,5 см, а наружный до 1,5 – 1,6 см (3-4недели), включая яркую полосу ворсинчатого хориона. К 6 неделям плодное яйцо занимает ½ плоскости матки, в нем видны контуры анатомических структур плода. Сердечная деятельность плода, критерий правильного развития беременности, выявляется с 5 –6 недели, а двигательная активность с 6 –7 недели.
Рис1 – плод в 4 недели, вагинальное исследование.
При дальнейшем развитии нормальной беременности изображение плода становится более четким, к 10 – 11 неделям можно визуализировать анатомические структуры: череп, туловище (рис. 2). II и III триместр имеют особое значение, так как в этот период происходит формирование и рост плода, плаценты, накопление околоплодных вод. Для оценки нормального развития беременности и срока начиная с 6 недели можно производить измерения размеров плодного яйца, а в дальнейшем плода и его анатомических органов. Наиболее ценную информацию о правильном развитии плода и сроках беременности дают измерения расстояния от крестца до головки (КТР – крестцово - теменной размер), а также в более поздних сроках беременности измерения бипариетального размера головки (БПР), среднего размера бедренной кости, среднего размера грудной клетки на уровне сердца плода, размеры брюшной полости на уровне пупочной вены. Имеются специально разработанные таблицы о зависимости размеров плода и его анатомических элементов от срока беременности.
Рис2 плод в 11 недель
Внематочная беременность. При эхографии – матка увеличена, эндометрий утолщен, а плодное яйцо определяется вне полости матки. Уточнить данное состояние можно при повторном исследовании через 4 –5 дней, а также по наличию сердцебиения и движения плода вне матки. В дифференциальной диагностике надо иметь в виду возможность аномалий развития матки.
Пузырный занос – серьезное осложнение беременности. На эхограммах отмечается увеличенная в размерах матка с наличием или без плодного яйца. В полости матки просматривается характерная для пузырного заноса эхоструктура мелкокистозного характера, напоминающая “губку”. При динамическом исследовании отмечается ее быстрый рост.
Многоплодная беременность при УЗИ может быть диагностирована в различных сроках беременности. На эхограммах в полости матки определяется несколько плодных яиц, а в более поздних сроках изображение нескольких плодов. Многоплодная беременность нередко сочетается с различными уродствами плодов.
Уродства плода – нередкая патология беременности. Разработаны классификации различных пороков развития органов и систем плода. УЗИ позволяет достаточно уверенно диагносцировать такие аномалии развития, как гидроцефалия, анэнцефалия, при которой отсутствует эхографическое отображение нормальной формы головки. Среди других пороков развития плода можно обнаружить нарушение положения сердца, грыжи брюшной полости, асцит, нарушения остеогенеза, поликистоз и гидронефроз почек и д.р.
Важную роль имеет УЗИ плаценты. При эхографии можно оценить зрелость, величину, расположение плаценты, следить за ее развитием в процессе беременности. Эхографическое изображение плаценты представляется как утолщенный участок матки повышенной акустической плотности с довольно четкой эхопозитивной границей на уровне амниотической жидкости. Иногда плаценту трудно отличить от миометрия, особенно если она лежит на задней стенки матки. Определение точной локализации плаценты, особенно по отношению к ее внутреннему зеву матки, позволяет выявить такое грозное осложнение, как предлежание плаценты. При этом плацента находится в области дна матки. Эхографически также можно выявить преждевременное отслоение плаценты и другие ее патологические состояния. Важно также указать, что по клиническим показаниям УЗИ может быть применено в период родов и в послеродовом периоде в целях контроля за сократительной деятельностью матки, а также при обследовании новорожденных.
Заключение
В настоящее время ультразвуковой метод нашел широкое диагностическое применение и стал неотъемлемой частью клинического обследования больных. По абсолютному числу ультразвуковые исследования в плотную приблизились к рентгенологическим.
Одновременно существенно расширились и границы использования эхографии. Во-первых, она стала применятся для исследования тех объектов, которые ранее считались недоступными для ультразвуковой оценки (легкие, желудок, кишечник, скелет), так что в настоящее время практически все органы и анатомические структуры могут быть изучены сонографически. Во-вторых, в практику вошли интракорпоральные исследования, осуществляемые введением специальных микродатчиков в различные полости организма через естественные отверстия, пункционным путем в сосуды и сердце либо через операционные раны. Этим было достигнуто значительное повышение точности ультразвуковой диагностики. В-третьих, появились новые направления использования ультразвукового метода. Наряду с обычными плановыми исследованиями, он широко применяется для целей неотложной диагностики, мониторинга, скрининга, для контроля за выполнением диагностических и лечебных пункций.
Список используемой литературы
1. Ультразвуковая диагностика в гинекологии. Демидов В.Н., Зыкин Б.И. Изд. Медицина, 1990.
2. Клиническая ультразвуковая диагностика. Мухарлямов Н.М., Беленков
Ю.Н., Атьков О.Ю. Изд. Медицина, 1987.
3. Ультразвуковая диагностика в акушерской клинике. Стрижаков А.Т.,
Бунин А.Т., Медведьев М.В. Изд. Медицина, 1990.
4. Obstetric Ultrasound – Dr. Joseph S. K. Woo (Hong Kong.) –
5. УЗ Диагностика в акушерстве и гинекологии. Васильева О.Ю. Журнал “Фельдшер и акушерка” №6 - 1987
Если речь идет о техническом обслуживании, ремонте или работе на ультразвуковом оборудовании, в первую очередь необходимо понимать физические основы процессов, с которыми придется иметь дело. Конечно, как и в каждом деле, здесь есть очень много нюансов и тонкостей, но мы предлагаем Вам в первую очередь рассмотреть самую суть процесса. В данной статье мы коснемся следующих вопросов:
- Что такое ультразвук, каковы его характеристики и параметры
- Формирование ультразвука в современной технике на основе пьезокерамики
- Принципы работы УЗИ: цепь преобразований электрической энергии в энергию ультразвука и обратно.
- Основы формирования изображения на дисплее УЗИ-аппарата.
Обязательно посмотрите наше видео о том, как работает УЗИ
Наша основная задача - разобраться в том, что такое ультразвук, и какие его свойства помогают нам в современных медицинских исследованиях.
О звуке.
Мы знаем, что частоты от 16 Гц до 18 000 Гц, которые способен воспринимать слуховой аппарат человека, принято называть звуковыми. Но в мире также много звуков, которые мы услышать не можем, поскольку они ниже или выше диапазона доступных нам частот: это инфра- и ультра звук соответственно.
Звук имеет волновую природу, то есть все существующие в нашей вселенной звуки - волны, как, в прочем, и многие другие природные явления.
С физической точки зрения волна - это возбуждение среды, которое распространяется с переносом энергии, но без переноса массы. Другими словами, волны - это пространственное чередование максимумов и минимумов любой физической величины, например - плотности вещества или его температуры.
Охарактеризовать параметры волны (в том числе и звуковой) можно через ее длину, частоту, амплитуду и период колебания.
Рассмотрим параметры волны более подробно:
Максимумы и минимумы физической величины можно условно представить в виде гребней и впадин волны.
Длиной волны называют расстояние между этими гребнями или между впадинами. Поэтому, чем ближе находятся друг к другу гребни - тем меньше длина волны и тем выше ее частота, чем гребни дальше друг от друга - тем длина волны выше и наоборот - тем ниже ее частота.
Еще один важный параметр - амплитуда колебания, или степень отклонения физической величины от ее среднего значения.
Все эти параметры связаны друг с другом (для каждой взаимосвязи есть точное математическое описание в виде формул, но приводить их здесь мы не будем, поскольку наша задача - понять основной принцип, а описать его с физической точки зрения можно всегда). Важна каждая из характеристик, но чаще всего Вам придется слышать именно о частоте ультразвука.
Ваш УЗИ аппарат предоставляет плохое качество визуализации? Оставьте заявку на вызов инженера прямо на сайте и он проведет бесплатную диагностику и настроит Ваш УЗИ сканер
Звук высокой частоты: Как вызвать несколько тысяч колебаний в секунду
Существует несколько способов получить ультразвук, но чаще всего в технике используются кристаллы пьезоэлектрических элементов и основанный на их применении пьезоэлектрический эффект: природа пьезоэлектриков позволяет генерировать звук высокой частоты под воздействием электрического напряжения, чем выше частота напряжения, тем быстрее (чаще) начинает вибрировать кристалл, возбуждая высокочастотные колебания в окружающей среде.
Оказавшись в поле высокочастотных звуковых колебаний, пьезокристалл напротив начинает генерировать электроэнергию. Включив такой кристалл в электрическую цепь и определенным образом обрабатываю получаемые с него сигналы мы можем формировать изображение на дисплее УЗИ-аппарата.
Но чтобы этот процесс стал возможным, необходимо дорогое и сложно организованное оборудование.
Несмотря на десятки и даже сотни взаимосвязанных компонентов УЗИ сканер можно условно разделить на несколько основных блоков, участвующих в преобразовании и передаче различных видов энергии.
Все начинается с источника питания, способного поддерживать высокое напряжение заранее заданных значений. Затем, через множество вспомогательных блоков и под постоянным контролем специального программного обеспечения сигнал передается на датчик, основным элементов которого является пьезокристаллическая головка. Она преобразует электрическую энергию в энергию ультразвуковых колебаний.
Через акустическую линзу, сделанную из особых материалов и согласующий гель ультразвуковая волна попадает в тело пациента.
Как и любая волна, ультразвук имеет свойство отражаться от встречающейся на его пути поверхности.
Далее волна проходит обратных путь через различные ткани человеческого тела, акустический гель и линзу она попадает на пьезокристаллическую решетку датчика, которая преобразует энергию акустической волны в электрическую энергию.
Принимая и правильным образом интерпретируя сигналы с датчика мы можем моделировать объекты, находящиеся на различной глубине и недоступные человеческому глазу.
Принцип построения изображения на основе данных ультразвукового сканирования
Рассмотрим как именно полученная информация помогает нам в построении изображения на УЗИ сканере. В основе этого принципа лежит различный акустический импеданс или сопротивление газообразных, жидких и твердых сред.
Другими словами, кости, мягкие ткани и жидкости нашего тела пропускают и отражают ультразвук в различной степени, частично поглощая и рассеивая его.
На самом деле весь процесс исследования можно разбить на микропериоды, и лишь малую часть каждого периода датчик испускает звук. Остальное время уходит на ожидание ответа. При этом время межу передачей и получением сигнала напрямую переводится в расстояние от датчика до “увиденного” объекта.
Информация о расстоянии до каждой точки помогает нам построить модель изучаемого объекта, а также используется для измерений, необходимых при ультразвуковой диагностике. Данные кодируются цветом - в результате мы получаем на экране УЗИ необходимое нам изображение.
Чаще всего это Черно-белый формат, поскольку считается, что к оттенкам серого наш глаз более восприимчив и с большей точностью. увидит разницу в показаниях, хотя в современных аппаратах используется и цветное представление, например, для исследования скорости кровотока, и даже звуковое представление данных. Последнее вместе с видеорядом в допплеровских режимах помогает поставить диагноз более точно и служит дополнительным источником информации.
Но Вернемся обратно к построению простейшего изображения и рассмотрим подробнее три случая:
Примеры простейших изображений будем изучать на основе B-режима. Визуализация костной ткани и других твердых образований представляет из себя светлые участки (в основном - именно белого цвета), поскольку от твердых поверхностей звук отражается лучше всего и почти в полном объеме возвращается к датчику.
В качестве примера мы можем отчетливо видеть белые области - камни в почках пациента.
Визуализация жидкости или пустот напротив представлена черными участками на снимке, поскольку не встречая преград звук проходит дальше в тело пациента и мы не получаем никакого ответа
Мягкие ткани, как например, структура самой почки будут представлены областями с различной градацией серого цвета. Именно от качества визуализации таких объектов и будет во многом зависеть точность диагноза и здоровье пациента.
Итак сегодня мы с Вами узнали о том, что такое ультразвук и как он используется в УЗИ-сканерах для исследования органов человеческого тела.
Если на Вашем УЗИ аппарате плохое качество изображения, обращайтесь в наш сервисный центр. Инженеры ERSPlus с большим опытом и высокой квалификацией всегда готовы Вам помочь
Животные
Ультразвук являет собой механические колебания, которые находятся в области частот, слышимых ухом человека. Обычно это 20 кГц. Они перемещаются в виде волны, наподобие распространения света. Однако для распространения ультразвуку нужна упругая среда – жидкость, газ, твердое тело.
Источники ультразвука
Примеры ультразвука в природе – шум ветра, дождя, водопада, шум гальки, перекатываемой морским прибоем, грозовые разряды. В животном мире некоторые представители пользуются этими волнами для общения, ориентировки в пространстве и обнаружения препятствий: дельфины, грызуны, киты, летучие мыши, долгопяты. В воздухе они быстро затухают, а вот ультразвук в воде распространяется хорошо. Дельфины и киты генерируют такого рода сигналы для разных целей: охоты, общения, ориентации в мутной воде.
Среди излучателей ультразвука выделяют группы:
- Излучатели-генераторы. В них возбуждаются колебания через наличие препятствий на пути движущегося потока — струи жидкости или газа.
- Электроакустические преобразователи. Они преобразуют колебания тока или электрического напряжения в механическое колебание твердого тела. Последнее излучает акустические волны в окружающую среду.
Ультразвук в физиотерапии
Ультразвуковые волны частоты 0,5 — 15 мГц имеют способность проходить через ткани организма разной плотности и состава. Благодаря им распознаются патологические изменения тканей и органов без вмешательства хирургов. Ультразвуковая физиотерапия основана на том, что волны оказывают физико-химическое, механическое, тепловое воздействие на ткани организма. Они активируют реакции иммунитета и обменные процессы. Для лечения в физиотерапии есть процедура ультрафонофорез лекарственных веществ — ультразвук способствует медикаментам глубже проникать в слизистые оболочки органов и под кожу.
Применение ультразвука в технике
На производстве и в лабораториях для очистки технической посуды и деталей от малых частиц применяют ультразвуковые ванны. Некоторые стиральные машинки для особо тщательной стирки тоже применяют ультразвук. Свойства ультразвука используются в эхолоте, специальном приборе, который определяет глубину моря. Так, корабль оборудуют приемником и источником определенной частоты. Источник отправляет краткие ультразвуковые импульсы, а приемник улавливает отраженные волны. Так исчисляется глубина моря или океана. Кроме того, данный тип волны используют для выявления дефектов в металлических деталях и приготовления однородных смесей. Несмешивающиеся жидкости, к примеру, вода и масло вливаются в колбу и подвергаются облучению ультразвуком до образования эмульсии. Таким образом, производятся краски для волос, крема, фармацевтические изделия, косметику.
Ультразвук в косметологии
Ультразвук широко используется в таких сферах:
- Выравнивание рельефа кожи.
- Поверхностный пилинг. Проводится удаление отмерших клеток и загрязнений кожи. Она стает гладкой и лучше впитываются сыворотка и крем.
- Лифтинг.
- Противовоспалительные воздействия.
- Лимфодренаж.
- Улучшение питания мышц, кожи и подкожной клетчатки.
- Улучшение микроциркуляции в целом.
Ультразвук воздействие на человека
Ультразвук может оказывать не только положительное влияние на организм человека. Чрезмерное воздействие этого высокочастотного звука может вызвать нарушения в работе нервной системы: головные боли, утомление, повышенная чувствительность к звукам, сонливость днем, бессонница ночью, понижение кровяного давления, раздражительность, снижение остроты слуха. Если Вы работаете с деталями, жидкостью, ультразвуковым инструментом то появится чувство онемения в пальцах и снижение чувствительности кистей рук.
Ультразвук в медицине
Ультразвуком можно вылечить и обследовать пациента. Самое распространенное применение волновой ультразвуковой технологии — диагностические УЗ сканеры для визуализации внутренних органов и структур. Они позволяют получать данные об их линейных размерах, форме, расположении. УЗ картинка показывает структурные аномалии внутренних органов, опухоли, диффузные изменения тканей печени, почек, поджелудочной железы, камни в желчном пузыре и почках.
Ультразвук нашел свое применение и в кардиологии. Эхография позволяет увидеть проблемы сердца, его структуры, оценить размеры предсердий, желудочков, межжелудочковой перегородки, определить толщину миокарда желудочков и состояние клапанов, обнаружить в перикарде жидкость.
Также ультразвуковые аппараты применяют в гинекологии, хирургии, маммографии, стоматологии, травматологии. В спортивной медицине используются противовоспалительные свойства ультразвуковых волн, которые улучшают микроциркуляцию, снимают отечность и боли, стимулируют регенерацию костной и хрящевой ткани. Ультразвуковыми колебаниями можно обеззаразить среду, создать локальный нагрев, кавитацию и дегазацию.
Читайте также: