Андрей Смирнов
Время чтения: ~12 мин.
Просмотров: 1

История появления узи в медицине

Кому и когда назначается процедура?

Ультразвуковые исследования органов брюшной полости всегда рекомендуются при болях разного происхождения. Экстренной диагностики требует синдром острого живота. При этом специалист предварительно может не знать о его причинах. Они выясняются во время сканирования ультразвуком. В остальном показания для проведения манипуляции называются следующие:

  • дискомфорт в брюшной полости;
  • горечь во рту;
  • плохое самочувствие после употребления определенной пищи (чаще жирной или алкоголя);
  • ощущения полного желудка;
  • икота, появляющаяся с частой регулярностью;
  • желтушность кожных покровов и слизистых оболочек;
  • беспричинное повышение артериального давления и температуры;
  • болевые ощущения в пояснице;
  • истощение или резкий набор веса.

Процедура рекомендуется пациентам, которые проходят лечение по поводу патологий органов брюшной полости. Также диагностика показана при плановом осмотре и диспансеризации. УЗИ в обязательном порядке показано беременным женщинам, если есть подозрения на внутрибрюшные патологии.

Схема органов человека

Иногда исследование может назначаться без жалоб, а с целью определения или опровержения определенных отклонений. На ультразвуковое исследование брюшной полости могут отправлять пациентов всех возрастных групп. Никаких противопоказаний манипуляция не имеет.

Диагностика признается безопасной, поэтому всегда проводится у новорожденных детей. Есть ошибочное мнение, что УЗ сканирование может принести вред. Следует развеять этот миф, так как процедура абсолютно не опасна. В отличие от рентгена, она не наносит никакого облучения. Картинка на монитор поставляется при помощи отражения звуковых волн от внутренних органов человека. Манипуляция проводится у детей, пенсионеров, будущих мам, молодых людей и лиц старшего возраста. Грудное вскармливание также не является противопоказанием к диагностике.

Повышение качества УЗ-изображений

Разрешение ультразвуковых изображений значительно улучшилось, что повышает достоверность диагностики. В прошлом ультразвуковая картинка не отличалась четкостью, — говорит Томо Хасэгава, директор ультразвукового подразделения Toshiba America Medical Systems. — С развитием же компьютерных технологий, которые позволяют обрабатывать данные в режиме реального времени, мы начали получать такие четкие изображения, что люди просто не догадываются, что перед ними данные УЗИ.

Энтони Самир, доктор медицины, заместитель главврача отделения ультразвуковой визуализации Массачусетской больницы, считает, что эти улучшения стали результатом совершенствования аппаратного обеспечения. Технология исследований в B-режиме претерпела значительные изменения: чувствительность датчиков, формирование луча, скорость обработки изображений и качество отображения итоговых данных стали совсем иными, — говорит он. Благодаря этим достижениям качество изображений в B-режиме стало гораздо лучше, чем 10 лет назад. Теперь врачи могут увидеть объекты, которые имеют гораздо меньшие размеры и находятся гораздо глубже, чем те, что были доступны ранее. Мы можем изучать кровоток в сосудах диаметром всего 2 мм в таких органах как почки и лимфоузлы.

Сегодня ультразвук успешно используется для контроля интервенционных процедур, тогда как раньше такие задачи чаще решались с помощью компьютерной томографии (КТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ). И хотя при инвазивных исследованиях легких многие врачи по-прежнему применяют КТ и МРТ, для визуального контроля биопсий и абляций широко используется ультразвук.

Виды универсальных УЗИ аппаратов

Универсальные аппараты УЗИ подразделяются на три группы по имеющимся у них режимам работы:

УЗИ сканеры.

Эти приборы предназначаются для двухмерного акустического изображения результатов УЗИ в черно-белом цвете.

Основные характеристики УЗИ сканеров:

  1. В – двухмерное изображение (или 2D).
  2. М (ТМ) – яркостная эхограмма (одномерная) с разверткой во времени.

Простой УЗИ сканер может иметь дополнительные режимы работы — В + М, В + В.

УЗИ сканеры со спектральным допплером.

Эти приборы в медицинской среде иногда носят называние дуплексные приборы. В отличие от простых УЗИ сканеров, данные аппараты обладают дополнительными функциями – при помощи допплеровского метода могут оценить скорость кровотока.

Технические характеристики УЗИ сканеров со спектральным допплером:

  1. В – двухмерное изображение (или (2D).
  2. М – одномерная яркостная эхограмма (или ТМ).
  3. D — спектральный анализ скорости кровотока при помощи импульсноволновогодопплера (PW), или же непрерывноволновогодопплера (CW).

Дополнительные режимы работы УЗИ сканера со спектральным допплером — В + М, В + В, В + D (режим дуплексный).

УЗИ аппараты с цветовым допплеровским картированием.

Эти УЗИ сканеры также носят название УЗИ аппаратов с цветовым допплером. Данная группа приборов отличается наличием максимального количества функций. Имея все режимы УЗИ сканера со спектральным допплером, эти приборы обладают возможностью отображать двухмерное распределение скорости кровотока, выделять их цветом на сером двухмерном изображении тканей.

Технические характеристики УЗИ сканеров с цветовым допплеровским картированием

  1. В – двухмерное изображение (или (2D).
  2. М – одномерная яркостная эхограмма (или ТМ).
  3. D — спектральный анализ скорости кровотока при помощи импульсноволновогодопплера (PW), или же непрерывноволновогодопплера (CW).
  4. CFM –функции цветового допплеровского картирования кровотока.

Дополнительные режимы работы УЗИ сканера с цветовым допплеровским картированием — В + М, В + В, В + D (режим дуплексный), В + D + CFM (режим триплексный).

Также УЗИ сканер может обладать специальными режимами:

  1. PD –режим энергетическогодопплера.
  2. TD –режим тканевогодопплера.
  3. 3D –режим трехмерного изображения результата.
  4. Специальный режим тканевой (или нативной) гармоники.

Взгляд изнутри: современные технологии в УЗИ

Сегодня отечественное здравоохранение закупает у зарубежных поставщиков порядка 3 тысяч УЗИ-сканеров в год. Дело в том, что до последнего времени такие устройства не выпускались серийно в России.

Эксперименты по применению ультразвука проводились и у нас в стране. В 1954 году в институте акустики Академии наук СССР даже появилось специализированное отделение, а в 1960-е годы был налажен выпуск отечественных УЗИ-сканеров. Но все они так и остались в статусе экспериментальных, не получили массового применения на практике, а к 1990-м годам и вовсе были замещены импортными аналогами.

В прошлом году Ростех в рамках программы импортозамещения наладил серийное производство российских УЗИ-сканеров – «РуСкан 50» и «РуСкан 60» на мощностях «Калугаприбор», входящего в концерн «Автоматика». Они относятся к среднему и высокому классу, в них применяются новейшие технологии, такие как 3D/4D-изображение, а также эластография, то есть УЗИ с применением дополнительного фактора – давления, помогающего по характеру сокращения тканей определять патологические изменения.

Методы ультразвуковой диагностики продолжают активно развиваться. В этом году к производственной линейке Ростех добавил аппараты экспертного класса. Госкорпорация представила новинку на форуме БИОТЕХМЕД – «РуСкан 65М» в рамках экспозиции холдинга «Швабе», который реализует маркетинговую стратегию и осуществляет продажи изделия. Это первый отечественный УЗИ-сканер экспертного класса.

Что означает определение «экспертный» в классификации УЗИ-сканеров? Основной критерий – это разрешающая способность. Здесь используются высокоплотные датчики, способные различать мельчайшие детали структур. Как упоминалось выше, каждый преобразователь имеет определенный набор пьезоэлементов. В аппаратах недорогого класса плотность этих элементов невысока. Чем больше плотность, тем более точной и достоверной будет диагностика.

Второй, не менее важный критерий – какой набор программ заложен в данном оборудовании. Для того чтобы обеспечивать высокий уровень исследования, как правило, применяют очень дорогие пакеты программного обеспечения. Это позволяет визуализировать наиболее тонкие детали, изменения структур органов, сосудов и тканей. Кстати, в «РуСкан 65М» программное обеспечение – российского производства.

В новом изделии не только улучшено качество получаемого изображения, но и внедрены автоматизированные методы его обработки и анализа. Так, визуальную оценку плода осуществляет программа реконструкции полупрозрачного 3D УЗИ Crystal Vue, которая за счет усиления визуализации одновременно наружных и внутренних структур в одном реконструированном трехмерном изображении позволяет увеличить информативность и диагностическую достоверность исследования за счет повышения контрастности и подсветки внутренних структур дополняет объемное изображение морфологической информацией об объекте исследования, повышая точность диагностики. Среди других технологий новинки – программа автоматического анализа образований молочной железы S-Detect Breast. Еще одна функция изделия – фантастическая 5D Heart Color, которая реконструирует девять проекций сердца плода с одновременным отображением кровотока. Полученные данные позволяют наиболее детально оценить сердце на предмет врожденных патологий.

Таким образом, в течение нескольких десятилетий применение УЗИ в медицине претерпело огромные изменения, особенно в акушерстве: от простого измерения размеров плода до детальной оценки его кровотока и внутренних органов. То, что было технически невозможно еще совсем недавно, сегодня превращается в привычную составляющую рутинного ультразвукового исследования.

Какие бывают виды УЗИ-оборудования

Не существует определенной стандартной классификации УЗ-приборов. Разделить современные ультразвуковые аппараты на группы можно в зависимости от функционала, области применения, наличия дополнительных опций, особенностей внешнего вида.

Мобильность сканеров

  1. Стационарные модули применяются для работы только в медицинских кабинетах, не предназначены для транспортировки. Оснащены монитором с высоким разрешением, процессором с высокой вычислительной мощностью и скоростью обработки показаний. Эргономичная форма с удобным управлением и возможностью подключения нескольких датчиков.
  2. Портативный сканер с крепким корпусом, небольшим дисплеем, небольшим количеством датчиков и минимальными функциями позволяет проводить обследование в экстренных ситуациях в любом месте, например, на дому. Высокая плотность панели управления, небольшой вес и аккумуляторная батарея позволяет применять устройство там, где нет электричества.

Наличие режима допплера

  • Дуплексные аппараты со спектральным допплером помогают медработнику обследовать характер и направление кровотока в режимах B, M, D.
  • Устройства с цветовым картированием являются узкоспециализированным прибором с функцией серошкального изображения тканей (энцефалоскоп, синускоп).

Область применения УЗИ-приборов

Некоторые виды оборудования могут применяться только для наружного обследования:

  • УЗИ с частотой 3,5-5 МГц — для обследования органов малого таза;
  • прибор с частотой 7,5-10 МГц — изучение щитовидной железы, периферических сосудов, суставных сумок;
  • кардиологический УЗИ имеет секторальный датчик с частотой 3,5-5 МГц, применяется в кардиологии.

Существуют ультразвуковые аппараты  с датчиками для внутриполостного исследования:

  • трансвагинальные (частота 5,6 или 7,5 МГц);
  • трансректальные (сканируют под углом 360º);
  • интраоперационные (с большим радиусом кривизны);
  • трансуретальные (небольшой размер датчика);
  • внутрисосудистые.

Оборудование с разным типом датчика

Датчик — важный элемент ультразвукового модуля. Именно он излучает сигнал определенного вида и передает его в процессор, обеспечивая точность диагноза. Набор датчиков влияет на конечную стоимость оборудования.

Производители предлагают огромный выбор сменных элементов, но на практике врач использует 3-4. Выбирайте необходимые датчики, исходя из области исследований.

  1. Линейный (частота 5-15 МГц, глубина сканирования 11 см). Широкий датчик отображает весь орган, требует дополнительного использования геля. Картинка получается четкой, с высоким разрешением.
  2. Конвексный датчик (1,9-7,5 МГц, глубиной до 25 см) плотно прилегает к коже, выдает немного искаженное изображение.
  3. Секторный прибор (1,5-5 МГц) обеспечивает глубокую и крупную картинку.
  4. Секторальный фазированный датчик и разделен на отдельные мелкие элементы. Сектор может менять угол сканирования, независимо от других частей решетки принимать или излучать импульсы.
  5. Внутриполостные приборы в виде скошенной рукоятки легко помещаются в полость тела (влагалище, кишечник).
  6. 3D, 4D датчики оснащены кольцевым вращением, создающим объемное изображение.
  7. Матричный прибор с двухмерной решеткой выстраивает полуторные и двухмерные картинки.
  8. Карандашные датчики с раздельным излучателем и отображателем применяется для исследования вен и артерий.

Качество изображения

  • 2D – простое черно-белое изображение органа по двум параметрам — длине и ширине. Специалист может с легкостью определить новообразования, кисты, нарушения развития плода, аномалии сердца. Такой вид обследования обязателен при беременности, длится около 15 минут, безопасен для нерожденного малыша.
  • 3D — к двухмерному изображению добавляется глубина, картинка становится трехмерной. Такое обследование поможет установить пол ребенка, процедура занимает около 50 минут.
  • 4D — создается полноценная голограмма в движении, возможна запись процесса обследования на диск. Оборудование высокого класса позволяет исследовать тело будущего ребенка, небольшие кистообразования, повреждения сетчатки или сосудистого пучка.

Гидролокация

Вначале следует пояснить, что же такое гидролокатор. Гидролокатор – это прибор, который обнаруживает объекты, находящиеся под водой, при помощи эха. Гидролокационная установка обладает приёмником, который принимает эхо на себя и информирует о предметах, находящихся под водой. Таким образом, благодаря учёным Элру Бэму (Австрия-1912г.), Левису Ричардсону (Англия – 1912 г.), Реджинальду Фессендену (США — 1914 г.), создавшим в разное время и в разных странах эхолоты – гидролокаторы, стало возможным обнаружение айсбергов, что спасло тысячи человеческих жизней. Гидролокационные установки нашли своё применение в военной промышленности (например, для обнаружения подводных лодок), в речной и морской (для определения возможных препятствий, затонувших кораблей), в тяжёлой промышленности (для поисков залежей нефти) и т.д.

Выдающееся открытие в 1928 году в области ультразвукового дефектоскопа принесло признание русскому учёному С. Я. Соколову.

Типы датчиков

    Чтобы классифицировать датчики, можно использовать аббревиатуры для их описания. В частности, M — означает механическое сканирование; E — электронное сканирование; и F — фиксированное — отсутствие сканирования. Направление сканирования является либо линейным (L) вдоль оси x, либо угловым ( < ), либо криволинейным (C), либо комбинированным (более подробное описание их приведено ниже).

    Согласно приведенному выше описанию, каждый датчик может быть закодирован по типу сканирования и плоскостям. Например, линейная матрица L связана с электронным линейным сканированием, E в плоскости xz и фиксированной фокусировкой F в плоскости yz; поэтому полученные обозначения можно сократить как ELxz и Fyz.

    Криволинейный или конвексный массив/датчик аналогичен линейному массиву за исключением того, что элементы находятся на криволинейной, а не плоской поверхности, и соответственно отличие в направлении сканирования — C, т.е. ECxz и Fyz. Этот формат, подобный по форме сектору или куску пирога с укусом, взятым из его вершины, часто описывается углом поля зрения (FOV), определяющим его боковую угловую протяженность.

    Поскольку важность 3D-визуализации неуклонно растет, целесообразно обсудить ее более подробно. Для трехмерного изображения сканируется объем вместо плоскости, сканирование может быть электронным и обычно угловым в обоих направлениях, так что сканируемый объем имеет пирамидальную форму

В этом случае электронная фокусировка достигается в обеих плоскостях с угловым сканированием, поэтому — E

    В качестве альтернативы, для достижения экономически эффективного 3D-изображения, линейные или конвексные массивы могут быть отсканированы механически вокруг оси x в плоскости yz. В этих случаях массивы перемещаются в заполненные жидкостью акустически прозрачные камеры. Например, линейная матрица (обычно типа А) поворачивается вокруг оси z для получения серии плоскостных изображений и таким образом мы получаем механический 3D датчик типа F. Аналогично, изогнутая или выпуклая матрица (обычно типа C) поворачивается вокруг оси для получения серии плоскостных изображений и таким образом мы получаем механический 3D датчик типа G.

    В дополнение к электронно-управляемому движению, эти 1-мерные (1D) массивы (массив типа A, B или C) также могут быть перемещены механически вручную, при «ручном» 3D-сканировании, в котором полученные 2D-изображения в дальнейшем объединяются в 3D-объемы. Здесь стоит отметить, что реконструкция изображения для трехмерного изображения в «ручном» 3D режиме включает либо предположение о регулярном расстоянии, либо дополнительную пространственную информацию для каждой плоскости пространственного изображения, что может быть достигнуто с помощью датчиков положения(*ага разбежались, только куда их потом, эти дополнительные «GPS» -датчики подсоединять в аппарате?).

    Наконец, для полноты понимания, в настоящее время одноэлементные датчики в основном используются во внутрипросветных или катетерных датчиках (для внутрисосудистых/внутрисердечных ультразвуковых исследований *и внутриигольных УЗИ — https://www.uzgraph.ru/daydzhest/4/602/06-01-2019-… ). Один пеьзоэлемент, может механически перемещаться для получения 2D или 3D изображений. Также существует изображение по типу пончика(*диска), когда элемент перемещается под углом по окружности(*используется не только во внутрисосудистых УЗИ, но и при эндоУЗИ кишечника). Здесь уместно отметить, что существует также массивная(*многоэлементная) версия этого внутрисосудистого ультразвукового датчика. Если этот механический пьезоэлемент вращается и перемещается вдоль оси y, получается цилиндрическое объемное изображение(*3D-пончик).

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации