Выбор УЗИ аппарата

Сегодня я хотел бы рассказать об устройстве и принципах работы современного УЗИ аппарата. Ультразвуковая диагностика давно и прочно вошла в нашу жизнь, и сегодня это одна из самых востребованных процедур как в государственных клиниках, так и на рынке медицинских услуг вцелом.

В одном из следующих постов я расскажу о том, как правильно выбрать УЗИ аппарат для частной практики. Но перед этим я хотел бы рассказать о том, как устроен УЗИ аппарат, и как он работает.

Устройство

Итак, стандартный аппарат ультразвуковой диагностики (или ультразвуковой сканер) состоит из следующих частей:

  • Ультразвуковой датчик – детектор (преобразователь), который получает и передает звуковые волны
  • Центральный процессор (CPU) — компьютер, который производит все расчеты и содержит электрические источники питания
  • Импульсный датчик управления —  изменяет амплитуду, частоту и длительность импульсов, излучаемых преобразователем
  • Дисплей — отображает изображение, сформированное процессором на основе ультразвуковых данных
  • Клавиатура и курсор – служат для ввода и обработки данных
  • Дисковое хранилище устройства (жесткий диск, либо CD/DVD) – служит для хранения полученных изображений
  • Принтер – используется для распечатки изображений

Ультразвуковой датчик является основной частью любого УЗИ аппарата. Он генерирует и воспринимает звуковые волны, используя принцип пьезоэлектрического эффекта, который был открыт Пьером и Жаком Кюри в далеком 1880 году. Датчик преобразователя содержит один или несколько кварцевых кристаллов, которые также называются пьезоэлектрическими кристаллами. Под действием электрического тока эти кристаллы быстро изменяют свою форму и начинают вибрировать, что приводит к возникновению и распространению наружу звуковой волны. И наоборот, когда звуковая волна достигает кварцевые кристаллы они способны испускать электрический ток. Таким образом, одни и те же кристаллы используются для приема и передачи звуковых волн. Также датчик имеет звукопоглощающий слой, которые фильтрует звуковые волны, и акустическую линзу, которая позволяет сфокусироваться на необходимой волне.

Врач УЗИ и пациент

Ультразвуковые датчики бывают самые разные по своей форме и размеру. Форма датчика определяет его поле зрения, а частота излучаемых звуковых волн определяет глубину их проникновения и разрешение получаемого изображения.

Как это все работает?

  1. Ультразвуковой аппарат передает высокочастотные (от 1 до 18 МГц) звуковые импульсы в тело человека с помощью ультразвукового датчика.
  2. Звуковые волны распространяются по тему и достигают границ между тканями  с разным акустическим сопротивлением (например, между жидкостью и мягкой тканью, мягкой тканью и костью). При этом, часть звуковых волн будет отражена обратно к преобразователю, а другая часть – продолжит свой ход  в новой среде. Отраженные волны воспринимаются датчиком.
  3. Данные от ультразвукового датчика передаются в центральный процессор, который является «головным мозгом» аппарата и служит для обработки полученных данных, формирования изображения и его вывода на монитор. Процессор вычисляет расстояние от датчика до ткани или органа используя известную скорость распространения звука в ткани и время, за которое к датчику вернулся отраженный эхо-сигнал (как правило – порядка миллионных долей секунды).

Ультразвуковой датчик передает и принимает миллионы импульсов и эхо-сигналов каждую секунду. Элементы управления датчиком позволяют врачу устанавливать и изменять частоту и длительность ультразвукового импульса, а также режим сканирования устройства.

Режимы работы аппарата УЗИ

Современные УЗИ-аппараты способны работать в нескольких режимах, основными из которых являются следующие:

A-режим (А-mode, от слова “amplitude”)

Амплитуда отраженного ультразвука отображается на экране осциллографа.  В настоящий момент этот режим имеет в основном историческое значение и используется преимущественно в офтальмологии. Естественно, работать в этом режиме способен любой современный УЗИ аппарат.

М-режим

M-режим (от слова «motion»)

Режим позволяет получать изображение структур сердца в движении. Благодаря высокой частоте дискретизации, М-режим является чрезвычайно ценным для точной оценки быстрых движений.

B-режим (от слова «brightness», в эхокардиографии этот режим называется 2D)

Наиболее информативный и интуитивно понятный режим в современном УЗИ аппарате. Амплитуда отраженного ультразвукового сигнала преобразуется в двухмерное полутоновое изображение. Большинство аппаратов используют 256 оттенков серого цвета, что позволяет визуализировать даже очень небольшие изменения в эхогенности.

Скорость обновления картинки на экране в В-режиме обычно составляет не менее 20 кадров в минуту, что создает иллюзию движения.

2D режим

2D-режим применяется для измерения камер сердца, оценки структуры и функции клапанов, глобальной и сегментарной систолической функции желудочков.

D-режим (Доплер-режим)

Этот режим визуализации основан на эффекте Доплера, то есть. изменение частоты (доплеровский сдвиг), вызванных движением источника звука относительно приемника.  В ультразвуковой диагностике используется изменение частоты отраженного сигнала от эритроцитов.  Частота отраженной волны ультразвука увеличивается или уменьшается в соответствии с направлением потока крови по отношению к датчику.

Цветной доплер (Colour flow Doppler imaging, CFI)

Режим позволяет локализовывать кровеносные сосуды (либо отдельные потоки крови, например внутри камер сердца) с определением направления и скорости кровотока.  Потоки крови, идущие по направлению к датчику, изображаются красным цветом. Идущие от датчики – синим. Потоки, идущие перпендикулярно плоскости исследования, будут окрашены в черный цвет. Зоны турбулентного кровотока – в зеленый или белый. Впрочем, большинство аппаратов позволяет  настраивать цвета того или иного потока по своему усмотрению.

Цветной Доплер - www.cardiovascularultrasound.com

Импульсно-волновой доплер (Pulsed Wave Doppler, PW)

Режим позволяет оценить характер кровотока на определенном участке сосуда и визуализировать области ламинарного и турбулентного кровотока. По сравнению с цветным доплером, позволяет точнее определить скорость и направление кровотока.

Основным недостатком метода является неточное определение потоков с высокой скоростью движения, что накладывает определенные ограничения на его применение.

Постоянно-волновой доплер (Continuous Wave Doppler, CWD)

В этом режиме часть одна часть датчика непрерывно передает, а вторая часть – непрерывно принимает допплеровский сигнал вдоль одной линии на 2D изображении. В отличие от импульсно-волнового доплера, этот метод точно определяет потоки с высокой скоростью. Недостаток метода – неспособность точной локализации сигнала.

CWD используется для измерения скорости потоков регургитации через трехстворчатый, легочный, митральный и аортальный клапаны, а также скорость систолического потока через аортальный клапан.

Импульсно-волновой доплер

Тканевый доплер (Tissue Doppler)

Этот режим похож на импульсно-волновой доплер, за исключением того, что используется для измерения скорости движения тканей (которая намного ниже, чем скорость потока крови).  Применяется, в частности, для определения сократительной способности миокарда.

Помимо вышеперечисленных режимов, в последнее время появились дополнительные алгоритмы, позволяющие существенно улучшить качество и разрешение картинки. К таким алгоритмам относятся 3D и 4D режимы, Tissue Harmonic Imaging (THI), а также энергетический доплер (power doppler).  Что ж, пару слов и об этих режимах:

3D режим – формирование объемных трехмерных изображений на основе полученных 2D картинок в разных плоскостях.

4D режим —  это еще более сложна обработка все той же 2D информации, когда процессор формирует изображение из уже готовых 3D картинок. Второе название — “real-time 3D ultrasound” – лучше всего описывает суть этого режима, который позволяет наблюдать за изменением 3D картинки во времени. Фактически, это уже видео изображение.

Tissue Harmonic Imaging (THI) – технология, позволяющая существенно улучшить качество получаемого изображения (актуально у пациентов с повышенным весом).

Энергетический доплер (power doppler) обладает более высокой чувствительностью, по сравнению с цветным доплером и используется для исследования мелких сосудов. Не позволяет определить направление кровотока.

Ну что ж, об устройстве УЗИ аппарата и его принципах работы на сегодня все. Читайте также:

Бизнес-план кабинета УЗИ

Как получить лицензию для частной медицинской практики?


ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.