Принцип работы узи кратко

Обновлено: 04.07.2024

Ультразвук - это акустические волны, колебание которых не может уловить и воспринять человеческое ухо.

Первые исследования в данной области были совершены в XVII столетии и основывались на наблюдении за летучими мышами. Им завязывали глаза или уши, изучали их методы ориентирования в пространстве. Во время полета данные представители фауны испускают небольшие импульсы волн ультразвука, который отражается от объектов и возвращается в ухо зверька (феномен эхо). Данный отраженный сигнал позволяет мышам легко ориентироваться в пространстве, определять расстояние до препятствия, а также узнавать точное его местоположение.

Все эти наблюдения и исследования привели к созданию множества современных технических приспособлений, таких как:

аппарат для ультразвуковой диагностики.

УЗИ-оборудование, используемое в медицинских целях испускает ультразвуковые волны, и воспринимает обратный сигнал. Локализация отражающей структуры происходит путем замера времени между подачей УЗ и получением ответа.

Звуковая волна

Механические изменения, существующие в пространстве, называются звуковыми волнами. Их излучение по большей части имеет зависимость от среды, в которой они излучаются. Возникновение волн возможно только при взаимодействии материальных предметов, поэтому в вакууме не образуется излучение.

Подразделяются звуковые волны на два основных вида:

В первом случае отдельные частицы среды колеблются вдоль направления волны (характерно для газов, жидкостей, мягких тканей организма). Во второй разновидности отдельные элементы находятся в плоскости перпендикулярной (90 градусов) по отношению к звуковой волне (кости, другие твердые тела).

При прохождении отдельных частей по продольной волне образуется различное давление, связанное с плотностью и удаленностью элементов друг от друга. Ультразвук способен образовывать зоны повышенного и низкого давления, которое называют переменным.

Характеристики звуковых волн

Основными характеристиками для звуковой волны являются:

амплитуда (А). Определяет максимальное давление звука;

частота (v). Количество колебаний в секунду. Измеряется в Герцах (Гц). Современные УЗИ-аппаратура обладают амплитудой 1-50 МГц;

скорость распространения (с).

Основное влияние оказывают давление и температурный режим, однако при физиологическом обследовании им можно пренебречь.

Скорость излучения звука обуславливается плотностью среды, так например, в мягких тканях она составляет 1500 м/с.

В медицинских обследованиях используется специальная формула, позволяющая вычислить длину волны. Она помогает обнаружить минимальные габариты анатомических структур. Если они будут меньше, то различить их не удастся.

Получение ультразвука

Ультразвук, используемый в медицине, основан на пьезоэлектрическом воздействии. Так называется возможность кристаллов и керамики искажаться при воздействии на них электрического напряжения. Когда это происходит, возникают УЗ-волны. Данный эффект имеет обратную связь, когда пьезоэлектрический кристалл вызывает напряжение, которое можно замерить.

Когда образовывается волна ультразвука, она начинает свое движение в соединяющей среде, позволяющей увеличить проходимость между УЗ и предметом анализа. В медицинских обследованиях данным сопроводителем является УЗ-гель.

Строение Узи-датчика

Источник изменений ультразвука изготавливается из пьезоэлектрических компонентов, как правило, керамики и снабжается электроконтактами на передней и задней гранях. Лицевая часть всегда обращается к пациенту и контактирует с соединяющей средой для улучшения проходимости сигнала. Противоположная сторона покрыта слоем, поглощающим излучение, не позволяющим ему распространяться в другие стороны.

Благодаря своей конструкции и повышенному параметру чувствительности, датчик легко поддается различным настройкам, а также позволяет получить фокусировку на определенную глубину. Существуют три основные зоны фокуса:

ближняя. Примыкает к датчику. Волны звука накладываются друг на друга, и создается неоднородное поле и искаженное изображение. Наиболее целостная среда отображается в виде затемненных или осветленных полос. Подобный метод не подходит для проведения анализа изображения, однако его можно улучшить путем настройки датчика или же с использованием водного буфера;

фокусная. Дает возможность получить четкую картинку исследуемого объекта, поскольку обладает самым маленьким диаметром ультразвукового луча и высокой интенсивностью волны;

дальняя. Характеризуется рассеиванием УЗ луча с ослаблением интенсивности и разрешающей способности.

Разрешающая способность (оптическая или акустическая) является одной из главных характеристик, демонстрирующих эффективность анализа. В ее основе лежит расстояние между двумя отображаемыми объектами.

Повышение данного параметра будет полезно в случае существенных акустических различий между объектом анализа и другими тканями. Для проведения исследований можно использовать один (или несколько) вариантов разрешающей способности:

аксиальный. Увеличивает размер длины волны. Например, если датчик имеет уровень частоты в 3,5 МГц, то ткани толщиной в 0,5 мм при высокой степени контрастности будут выглядеть, как отдельные объекты;

латеральный. Основывается на ширине ультразвукового луча, фокусировании и глубине анализа. Разрешающая способность в этом варианте варьируется, однако в фокусном пространстве может равняться 4-5 волновым длинам, что в 2 или 3 раза ослабленнее аксиального;

сагиттальный. Имеет прямую зависимость от ширины потока в плоскости, перпендикулярной пространству исследования.

Свяжитесь с нами: ответим на любые вопросы по оборудованию. Поможем проверить текущее состояние. Проведем совместную дистанционную диагностику. Или приедем для полноценной проверки на месте.

Если медицинскому работнику необходимо получить точный анализ анатомического строения, то необходимо поочередно проводить анализ в нескольких плоскостях (от аксиального к латеральному и от латерального к сагиттальному). Ознакомиться с внешним видом и характеристиками УЗИ аппаратов можно здесь.

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

Как проходит УЗИ-исследование, и как к нему подготовиться? Насколько безопасен этот метод диагностики? Рассказываем подробно.

Ультразвуковое исследование, или УЗИ – это метод диагностики, в котором используются высокочастотные звуковые волны, позволяющие получить двухмерное изображение органов тела в реальном времени. УЗИ часто используется для обследования сердца, сосудов, пищеварительной системы и органов малого таза. Кроме того, этот метод считается наиболее удобным и безопасным способом диагностики и контроля течения беременности. Ведь при УЗИ-исследовании не применяется ионизирующее излучение, характерное для таких методов, как МРТ или рентген.

Что такое УЗИ?

Немного истории

Первые исследования по использованию ультразвука в медицинской практике провел австрийский врач Карл Теодор Дуссик в 1942 году, опубликовавший результаты ультразвукового исследования головного мозга. В 1950-х годах шотландский профессор Ян Дональд разработал практическую методику ультразвукового обследования организма, которая и легла в основу современных методов УЗИ-диагностики.

Что исследуется при помощи УЗИ?

органы брюшной полости
молочные железы конечностей, тела и головы (допплерография)
работу сердца (эхокардиография)
наличие и течение беременности
состояние щитовидной железы
состояние репродуктивных органов у женщин и мужчин

Как проходит УЗИ-исследование?

Перед ультразвуковым исследованием вам предложат частично раздеться и лечь на кушетку. В течение всей процедуры вы будете лежать, меняя положение тела по просьбе врача-диагноста. Исследование проводится при помощи портативного датчика, который плотно, но несильно прижимается к коже. В гинекологических исследованиях применяется трансвагинальный датчик – небольшая трубка, оснащенная одноразовым чехлом, которая помещается внутрь влагалища. В исследованиях органов, проводящихся через прямую кишку – трансанальный датчик. Чтобы улучшить движение датчика по коже и передачу звуковых волн, на тело и сам датчик наносят специальный гипоаллергенный гель на водной основе. УЗИ-исследование абсолютно безболезненно. Незначительный дискомфорт могут доставить давление датчика и ощущение холода и влаги от проводящего геля.

Некоторые ошибочно полагают, что УЗИ негативно воздействует на будущего ребенка. Прочтите об этом и других современных мифах о беременности, которые давно пора разоблачить.

Как подготовиться к УЗИ?

В зависимости от того, какие органы и системы предполагается исследовать при помощи ультразвука, от пациента может потребоваться дополнительная подготовка. Для подготовки к УЗИ брюшной полости за пару дней стоит отказаться от продуктов, повышающих газообразование. Само исследование необходимо проводить на голодный желудок. При исследовании органов малого таза у женщин рекомендуется выпить около литра воды за час до процедуры. УЗИ проводится при полном мочевом пузыре. Если для УЗИ используется трансвагинальный датчик, специальная подготовка не требуется, а мочевой пузырь надо освободить. При исследовании мочевого пузыря и простаты у мужчин также требуется наполнение мочевого пузыря. Здесь рекомендации такие же, как и для женщин – необходимо выпить литр воды за час до исследования.

Самое важное

Ультразвуковое исследование – безопасный наглядный метод диагностики, позволяющий получить визуальное изображение тканей и органов тела в реальном времени. УЗИ проходит быстро и безболезненно, но к некоторым исследованиям надо дополнительно подготовиться. Фото: patrix

Ультразвуковое исследование, ультразвуковая диагностика (УЗИ, УЗД) — способ обследования организма с применением ультразвуковых волн. Суть работы УЗИ заключается в пьезоэлектрическом эффекте. Разрешающая способность ультразвуковых аппаратов варьируется. Так, сегодня наиболее распространение получили те, у которых ее уровень составляет от 1 до 3 мм. Ткани организма сопротивляются проникновению ультразвука. Акустическое сопротивление зависит от плотности тканей и скорости движения звуковых волн. Для исследования разных органов могут применяться различные частоты. Так, если для щитовидной железы необходимо 7,5 МГц, то для полости малого таза достаточно и 3,5. В последнее время все более актуальным становится применение эффекта Допплера, который состоит в том, что частота меняется из-за относительного движения приемника и источника звука. Когда звук отражается, частота меняется.

Содержание

Элементы системы для УЗИ

Генератор ультразвуковых волн

Этот датчик посылает порядка 1000 импульсов ежесекундно. Также его задача заключается в приеме эхосигналов между подачей импульсов.

Ультразвуковой датчик

Датчик выступает в роли трансдюсора или детектора. Он включает в себя сотни преобразователей и линзу, которая позволяет создать фокус на конкретной глубине. Датчики могут быть электронными или механическими. В первых развертка осуществляется электронным образом, во- вторых — посредством качания или вращения излучателя. Сегодня на смену механике пришла электроника, поэтому шумные механические датчики уже не применяются в современном медицинском оборудовании. Применяется несколько видов сканирования — секторное, конвексное, линейное (оно же параллельное). Для каждого из них выпускаются соответствующие датчики. Их выбор должен осуществляться в зависимости от органа, его положения и глубины.

Линейные датчики — работают на частоте от 5 до 15 МГц. Их основной плюс заключается в возможности расположения прямо над органом, который необходимо исследовать. Но картинку он дает недостаточно точную, искаженную с краев. Также стоит отметить низкую глубину сканирования при возможности осмотреть достаточно большую зону. Преимущественно такие датчики используются для обследования сосудов, мышц, суставов, молочных и щитовидной желез.
Конвексные датчики — работают на частоте от 1,8 до 7,5 МГц. Обладают небольшой длиной, поэтому гарантируют полное или практически полное прилегание. Минусом является то, что ширина изображения немного больше размеров датчика, поэтому врачу необходимо при обследовании учитывать данный факт. Глубина сканирования составляет максимум 25 см. Такой тип датчика нашел широкое использование в исследовании органов, расположенных глубоко.
Секторные датчики — работают на частоте от 1,5 до 5 МГц. Несоответствие размеров еще больше, чем у конвексных. Позволяют глубоко исследовать организм пациента через небольшой участок тел. Это полезно, например, для диагностики заболеваний сердца.

Методы

Поверхностный - датчик соприкасается с кожными покровами над исследуемой областью;
Трансректальный (ТРУЗИ) - датчик вводится в прямую кишку;
Вагинальный-датчк вводится во влагалище.

Допплерография

Методика обследования на основе эффекта Допплера. Суть его заключается в том, что волны отражаются от движущихся объектов с разной частотой. Сдвиг частоты пропорционален скорости объекта. Если движение происходит к датчику, частота вырастает, а если от датчика — снижается.

Используется для оценки кровотока в сердечных камерах и крупных сосудах. С помощью спектрографической записи эта методика позволяет получить развертку кровотока во времени. Также способ дает возможность узнать характер потока крови.

Непрерывная ПСД

Этот способ подразумевает постоянное излучение прием УЗ-волн. Благодаря этому, возможно измерить большую скорость потока крови, но при этом изолированное их исследование в конкретной области невозможно.

Импульсная ПСД

Способ основан на излучении серии импульсов, которые отражаются от эритроцитов и принимаются датчиком. Врач может установить конкретное расстояние и фиксировать только те сигналы, которые поступили с его пределов. Кровоток можно замерить в любой нужной области.

Цветовое допплеровское картирование

В цвете кодируется цвет частоты. Благодаря этому, можно визуализировать потоки крови в крупных сосудах и сердце, исследовать их скорость и морфологическое состояние. В зависимости от скорости и направления потока, цвет меняется. Методика не позволяет исследовать мелкие сосуды, в которых кровь перемещается медленно.

Энергетическая допплерография

Способ основан на анализе амплитуд каждого эхосигнала, который отражает плотность эритроцитов. Цвет может быть разным, в зависимости от силы сигнала. С помощью энергетической допплерографии медик может оценить васкуляризацию патологических участков и органов. Этот тип УЗИ не дает представления о типе, направлении и скорости кровотока, зато позволяет рассмотреть все сосуды.

Комбинированное УЗИ

Ультразвуковое исследование также может включать в себя сразу несколько методик, например, В-режим в сочетании с ЭД или ПСД.

3D ЭД и допплеровское картрирование

С помощью этих методик врач может получить объемную картину положения сосудов в любом нужном ракурсе, благодаря чему исследование становится значительно проще. Данные способы позволяют оценить соотношение с органами, патологиями, включая опухоли любого типа. Аппарат запоминает несколько кадров. При непрерывном движении он записывает серию двухмерных изображений, которые на экране становятся единым, трехмерным. Стоит отметить, что это не реальная 3D модель, поэтому если попытаться изменить угол, возможны искажения. Если необходимо получить максимально точную картину, придется обратиться к 3D эхографии.

Эхоконтрастирование

Эта методика требует введения специальных веществ в организм. Делится на два типа:

Динамическая эхоконтрастная ангиография

позволяет качественно визуализировать кровоток, в том числе, в небольших сосудах с медленной скоростью движения крови. ЭД и ЦДК показывают лучшие результаты. Можно оценить наличие стенотических поражений и пронаблюдать каждую стадию контрастирования сосудов.

Тканевое эхоконтрастирование

позволяет оценить перфузию органов, увидеть отличия нормальной и проблемной ткани. Хороший способ для диагностики опухолей.

Применение

Терапевтическое применение

Ультразвук имеет не только диагностические, но и терапевтические возможности:

Противовоспалительный эффект;
Смазмолитический, анальгезирующий эффект;
Кавитационное увеличение проницаемости кожи.

При фонофорезе на ткани тела воздействуют препаратами и ультразвуком, благодаря чему увеличивается повышение проницаемости тканей. Кроме того, препарат при таком типе введения не разрушается. Методика применяется при артрите, бурсите, остеохондрозе, остеоартрозе, эпикондилитах, травмах опорно-двигательного аппарата, пяточной шпоре, радикулите, а также невралгии, нервных травмах, нейропатии и невритах. На кожу наносится бишофит-гель, осуществляется микро-массаж, а затем производится ультрафонофорез.

Побочные эффекты

УЗИ — безопасный способ обследования. В частности, диагностическая процедура должна применяться во время беременности для обследования плода. При этом срок действия ультразвука минимален. Тем не менее, в США использование оборудования для создания видео плода в семейный архив, как несанкционированное и нецелевое.

Эхоэнцефалография

Ультразвук головы при серьезных травмах позволяет обнаружить кровоизлияния. С помощью переносного зонда можно сделать этот за одну минуту.

Офтальмология

В этом разделе медицины ультразвуковой зонд используется для оценки положения хрусталика и размера глаза пациента.

Заболевания внутренних органов

Особую роль УЗИ играет в постановке диагноза пациентам, имеющим проблемы со следующими внутренними органами:

Желчевыводящие пути и желчный пузырь;
Печень;
Поджелудочная железа;
Брюшная полость;
Забрюшинное пространство;
Почки
Селезенка;
Органы малого таза;
Мочевой пузырь;
Мочеточники; .

Данный способ исследования — доступный, недорогой и безопасный, поэтому он нашел очень широкое применение в диагностике самых разных заболеваний. Возможно использование аппарата УЗИ для выявления опухолей, а также хронических диффузных изменений. Некоторые органы исследовать с помощью ультразвукового аппарата не представляется возможным. Например, проблематично обследовать полые органы ЖКТ. В то же время, УЗИ может помочь в обнаружении спаек или кишечной непроходимости.

Печень

С помощью УЗИ печени можно определить однородность органа, его размер, кровоток, структуру, наличие изменений. Такой способ диагностики позволяет выявлять опухоли и жидкости, а также гепатит, цирроз, жировой гепатоз. При этом нельзя рассматривать УЗИ без других данных об исследовании состояния больного.

Желчный пузырь и протоки

Посредством УЗИ можно оценить размер, проходимость, присутствие конкрементов, проходимость, окружающие ткани желчного пузыря и желчевыводящих путей.

Поджелудочная железа

УЗИ позволяет проверить форму, размер, однородность паренхимы поджелудочной железы, а также контуры и присутствие опухолей. В данном случае ультразвуковое исследование затруднено и является дополнительным.

Забрюшинное пространство, почки, надпочечники

УЗИ не может дать полную картину при обследовании этих органов в силу их расположения и сложности. Тем не менее, с его помощью можно выявить некоторые аномалии, присутствие конкрементов, опухолей, а также наличие патологических или хронических процессов.

Щитовидная железа

УЗИ незаменимо для исследования щитовидной железы и является основным обследованием при определении размера, структуры и наличия опухолей данного органа.

Кардио- и сосудистая хирургия. Кардиология

УЗИ сердца или эхокардиография позволяет оценить размеры не только сердца, но и каждой его части в отдельности, массу сердца, фракцию выброса, а также присутствие жидкости в перикарде и изменения в клапанах сердца. В процессе операции зонд для УЗИ также может быть весьма полезен.

Пренатальная диагностика, акушерство и гинекология

УЗИ активно используется для обследования женских внутренних половых органов, а также исследования плода при беременности. В акушерстве востребованности ультразвукового исследования особенно высока, поскольку звуки из матки легко зарегистрировать, благодаря чему можно диагностировать нарушения в развитии плода.

Как работает аппарат УЗИ: основа основ

УЗИ диагностика (сонография) — это метод исследования внутренних органов пациента с помощью ультразвука без использования игл и других хирургических инструментов. Именно УЗ-исследование принято в качестве золотого стандарта первичного обследования во всем мире.

УЗИ-аппарат действует на основе пьезоэлектрического эффекта. Внутри датчика, которым водят по поверхности тела, находятся микрокристаллы кварца, титана или бария. При подаче электрического тока внутри кристаллов возникают механические колебания, которые создают ультразвуковые волны частотой до 29 МГц. Специальная акустическая линза помогает выбрать волну определённой длины. Чем выше частота ультразвуковой волны, тем больше возможностей у аппарата.

Каждый орган или его отдел обладает свойственным только ему акустическим сопротивлением. Если ткани, на которые направлена ультразвуковая волна, имеют различное акустическое сопротивление (это характерно для уплотнений, кист, новообразований), одна часть волны поглощается, а другая отражается.

Чем больше различий в тканях, тем больше интенсивность сигнала. На экране участки, отличающиеся от соседних тканей плотностью и другими характеристиками, отображаются светлее и ярче. Этот эффект называется эхогенностью.

Из чего состоит УЗИ аппарат?

Несмотря на некоторые особенности и конструктивные различия, все аппараты УЗИ имеют одинаковые составные элементы.

Центральный процессор делает все расчёты, а с помощью импульсного датчика управления можно менять характеристики излучаемых ультразвуковых импульсов. Акустическая линза помогает фокусироваться на определённой волне, а звукопоглощающий слой фильтрует отображаемые волны.

Благодаря дисплею можно увидеть картинку исследуемого органа и окружающих его тканей и структур. Для лучшего качества изображения в аппарате УЗИ имеется усилитель радиочастот, видео- и зувукоусилитель.

С помощью курсора и клавиатуры специалист вводит определённые параметры или обрабатывает полученные данные. Отражённые ультразвуковые волны возвращаются к преобразователю и передаются в центральный процессор. Он вычисляет скорость возвращения сигнала и расстояние от датчика до тканей.

Датчик управления меняет различные режимы сканирования:

режим А показывает амплитуду отражённого эхо-сигнала;
режим М визуализирует орган в движении;
режим В отображает двухмерную картинку, на которой видны любые изменения эхогенности. В минуту меняется 20 картинок, что создаёт иллюзию движения;
режим Д основан на эффекте Допплера, поэтому используется для изучения кровотока пациента.

На жёстком диске либо CD или DVD дисках сохраняется вся информация. При желании клиенту делают распечатку или копию видеозаписи (например, движения плода — будущего малыша).

Виды УЗИ аппаратов: не хорошие и плохие, а мощные и супермощные

Если рассматривать различия параметров и особенностей получаемого на экране монитора изображения, то все аппараты УЗИ условно делятся на 3 категории:

2D. Это стандартный аппарат, позволяющий отображать на экране орган по двум параметрам — длине и ширине. Картинка получается чёрно-белой, и не специалисту сложно разобраться и увидеть на экране патологию. Однако для врача-узиста информации достаточно. Он заметит различные пороки (кисты, миомы, разрастание эндометрия в гинекологии, аномалии сердца в кардиологии, нарушения в развитии головного мозга у плода, его рост и вес, количество околоплодных вод и пр.), поэтому двухмерный вид УЗИ обязателен при беременности. Для органов малого таза и брюшной полости используется аппарат с частотой 2,5 — 3,5 МГц. Процедура совершенно безопасна для матери и ребёнка, зато помогает выявлять проблемы на начальных стадиях. Она длится не более 15 минут.
3D. Отличается от двухмерного изображения тем, что прибавляется ещё один параметр — глубина. На экране монитора появляется трёхмерная картинка. Если на исследование пришла будущая мама, она сможет увидеть личико своего малыша, а также рассмотреть строение его тельца. Пол будущего ребёнка на трёхмерном аппарате устанавливается с точностью 100%. По длительности процедура 3Д УЗИ занимает около 50 минут.
4D. Это настоящая голограмма, делающая возможным увидеть малыша в движении. При желании родители заказывают видеозапись обследования. Это УЗИ-аппараты high-end уровня. Отличие их от 3D заключается в том, что трёхмерное изображение даёт картинку определённых моментов положения тела будущего ребёнка, а 4D показывает чёткое посекундное видео. Помимо исследования беременности, 4D аппараты применяются в других областях медицины. В урологии подтверждает абсцесс предстательной железы, в гинекологии — даже самые маленькие кистозные образования, в офтальмологии — повреждение сетчатки глаза или глазного яблока, при онкологии увидит положение сосудистого пучка относительно новообразования.

Также УЗИ аппараты различаются и по другим характеристикам.

По качеству изображения:

Обычные сонографы (имеют 16 каналов передачи-приёма).
Аппараты среднего технического класса (свыше 32 каналов).
УЗИ аппараты повышенных возможностей (свыше 48).
Аппараты высокого класса high-end (свыше 64).
Аппараты экспертного класса (несколько сотен каналов).

Главный технический параметр, отличающий аппараты различного уровня, — число принимаемых и передающих каналов. Чем их больше, тем выше чувствительность и, соответственно, разрешаемая способность.

По специфике применения:

УЗИ сканеры. Работают в режиме 2D и дают двухмерную картинку. Имеет два режима работы: двухмерное изображение (режим В) и одномерная эхограмма (режим М).

Эхоофтальмометр. Визуализирует структуру глаза в двух- и одномерном изображении. Помимо режимов В и М, имеет режим D — спектральный анализ скоростей кровотока с использованием импульского допплера (PW) и непрерывного допплера (CW).
Фетальный монитор. Измеряет частоту сердечных сокращений у плода. Выявляет патологии развития сердца на ранних стадиях беременности.

УЗИ с допплером

со спектральным допплером (дуплексные аппараты). Отображают работу кровотока в режиме В, М и D;
с цветовым допплеровским картированием. Помимо тех же функций, что и у аппарата со спектральным допплером, отображают на серошкальном изображении тканей кровоток. Это редко встречающийся прибор для специализированных исследований.

Энцефалоскоп. Это УЗИ аппарат предназначен для нейрохирургических исследований. Через область виска исследуются различные структуры головного мозга. Прибор работает на основе транскраниального метода, который исследует особенности кровотока и выявляет его нарушения. Энцефалоскоп фиксирует ультразвуковые сигналы, отражающиеся от различных элементов крови, движущихся в одном направлении. Затем полученная информация обрабатывается и отражается на экране.

Головной мозг поглощает гораздо больше крови, чем любой другой орган. К тому же он очень чувствителен к гипоксии — недостатку кислорода. Энцефалография позволяет увидеть состояние сосудов и артерий, питающих головной мозг, а также выявить такие патологии, как абсцессы, кровоизлияния, кисты, гематомы, пертификаты (отложение солей кальция на стенках сосудов), гуммы (рубцы) и др.

Синускоп. Это специальный УЗИ аппарат, исследующий лобные и гайморовы пазухи. Он анализирует ультразвук, отражённый от стенок носа. Если пазухи заполнены, на экране монитора отображается картинка в графической форме. Синускоп помогает выявить на ранних стадиях гайморит, синусит, фарингит, воспаление пазух носа.

В зависимости от типа датчика

Линейные. Имеют частоту 5-15 МГц, глубина сканирования достигает 11 см. Датчик достаточно широкий, чтобы отобразить весь орган. Отображаемая картинка получается чёткой, с высоким разрешением. Неплотно прилегает к коже, требует использования геля.
Конвексные. Обладают частотой 1,9-7,5 МГц, глубина просмотра не более 25 см. Плотно прилегает к коже. Отображает неширокую и несколько искажённую картинку.
Секторные. Частота составляет 1,5–5 МГц. Изображение получается крупным и глубоким.
Секторальный фазированный. Датчик имеет вид решётки, каждый сектор которой позволяет менять угол сканирования. Различные части решётки независимо принимают и излучают ультразвуковые волны.
Внутриполостные. Имеют вид скошенной или прямой рукоятки, помещаются внутрь тела (во влагалище или прямую кишку).
3D или 4D объемные датчики. Имеет кольцевое вращение, позволяющее делать посрезовое сканирование, преобразуя его в трёх- или четырёхмерную картинку.
Матричные. Имеют двухмерную решётку. Полуторомерные — картинка по длине получается больше, чем по ширине. Получается максимальное разрешение по толщине. Двухмерные. Имеют большое количество элементов, что позволяет делать картинки в различных проекциях одновременно.
Карандашные. В них излучатель и отображатель разделены. Применяется для исследования артерий и вен.

По областям применения

Универсальные для наружного применения abdominal probe. Применяются для исследования органов малого таза. Имеют частоту 3,5-5 МГц, открывает обзор в 40-90 0 .
УЗИ аппараты small parts probe. Рабочая частота составляет 7,5-10 МГц. Датчик имеет ширину 25-50 мм. Применяется при исследовании щитовидной железы, суставов, периферических сосудов.
Кардиологический УЗИ аппарат cardiac probe. Учитывая особенности межрёберной щели, аппарат имеет датчик секторального типа с частотой 3,5 или 5 МГц. Используются в кардиологии.

Внутриполостные УЗИ-приборы intracavitary probes.

трансвагинальные. Имеют частоту 5,6 или 7,5 МГц, используются в гинекологии;
трансректальные. Позволяют сканировать под углом 360 0 ;
интраоперационные. Надеваются на палец и имеют большой радиус кривизны;
трансуретральные. Имеют очень маленькие размеры, вводятся через мочеточник в мочевой пузырь;
чрезпищеводные. Помогают исследовать сердце снизу со стороны пищевода.
внутрисосудистые.

Какими дополнительными функциями оснащены УЗИ аппараты

Современные УЗИ аппараты имеют массу инновационных функций, значительно увеличивающих качество обследования. К таким разработкам относится следующее:

Читайте также: