Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое ультрасонография, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое ультрасонография, узи, узи аппарат , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электронная лечебная аппаратура.
ультрасонография ( узи ) - метод исследования строения любых внутренних органов с помощью отраженных ультразвуковых волн. Это абсолютно безопасная и безболезненная диагностическая процедура.
УЗИ можно проводить неограниченное количество раз, в том числе и беременным женщинам без риска для здоровья. Ультразвуковое исследование является более поверхностным методом по сравнению с магнитно-резонансной томографией (МРТ), но часто его достаточно для диагностики различных повреждений. С помощью УЗИ можно обнаружить и визуализировать крошечные и незаметные для других методов исследования поражения и изменения тканей. Ультрасонография является щадящим для здоровья способом исследования мягких тканей тела, в ходе которого для получения изображения используются высокочастотные волны - ультразвук.
Для проведения УЗИ не требуется медицинского направления. После процедуры вы получаете снимки и заключение врача-рентгенолога.
В тканях организма так же, как и в любом твердом, жидком или газообразном веществе, могут возникать механические (упругие) колебания и волны. Механические колебания и волны при частоте ниже 16 Гц называют инфразвуковыми. Лечебное применение подобных колебаний можно видеть на примере вибрационного массажа. Механические колебания и волны в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц называются звуковыми и воспринимаются ухом. Механические колебания и волны с частотой выше 20 кГц называются ультразвуковыми (или просто ультразвуком) и ухом не воспринимаются. Верхний предел спектра ультразвуковых колебаний не установлен. В настоящее время получают ультразвуковые колебания с частотой в несколько сот миллионов герц.
В лечебной практике используют непрерывные ультразвуковые механические колебания частотой 22—44 кГц, 880 кГц и 2640 кГц. Для импульсной терапии применяют серии низкочастотных импульсов с частотами заполнения 1 и 3 МГц, длительностью 0,5—10 мс и частотой следования импульсов 16–100 имп/с. Импульсные режимы используют для достижения нетепловых эффектов. Соотношение нетеплового и теплового компонентов лечебного действия ультразвуковых колебаний определяется по интенсивности или режиму (непрерывному или импульсному) воздействия. Интенсивность генерируемых ультразвуковых колебаний в непрерывном режиме составляет 0,05-2 Вт/см2 , в импульсном – 0,1 - 2 Вт/см2 . Эффективная площадь воздействия колеблется от 0,7 до 5,4 см2 . В последние двадцать лет в лечебной практике получили распространение несколько видов ультразвуковых терапевтических аппаратов: стационарные - УТС-1 и УТС-1М (частота 880 кГц); портативные УТП 1, УЗ-Т5, УЗТ101, УЗТ-104, ЛОР-1А, ЛОР-3 с частотой 880 кГц и УТП-3М (2640-2950 кГц), УЗТ-31 (2640 кГц). В настоящее время для проведения лечебного воздействия используют аппараты УЗТ
В звуковых и ультразвуковых волнах колебания частиц происходят в том же направлении, что и распространение волны. Такие волны, называемые продольными, представляют собой чередующиеся участки сгущения и разрежения вещества, перемещающиеся в направлении распространения волны. В твердых веществах могут образовываться, кроме продольных, также и поперечные звуковые или ультразвуковые волны.
Расстояние между двумя ближайшими точками волны, колеблющимися в одной фазе (например, между центрами двух соседних участков сгущения или разрежения), называется длиной волны. Между частотой ультразвуковых колебаний f и длиной волны λ существует зависимость
λ =c/f, где с —скорость распространения волны в данной среде. Скорость распространения зависит от упругих свойств и плотности среды; в жидкостях она выше, чем в газах, а в твердых телах выше, чем в жидкостях.
В воздухе ультразвуковые волны распространяются со скоростью около 330 м/с. Скорость распространения ультразвука в различных мягких тканях организма находится в пределах 1445—1600 м/с, не отличаясь более, чем на 10% от скорости распространения в воде (около 1500 м/с).
В костной ткани скорость распространения выше — около 3370 м/с. Таким образом, при наиболее часто используемой в ультразвуковой терапии частоте 880 кГц длина волны в воде и мягких тканях тела имеет величину порядка 1,6—1,8мм.
Для создания и поддержания ультразвуковой волны требуется постоянная передача в среду энергии источника колебаний. Эта энергия в процессе колебания частиц среды около положения равновесия передается от одной частицы другой так, что в ультразвуковой волне происходит передача энергии без переноса самого вещества.
Количество энергии, переносимое за 1 с через площадку 1 см2, перпендикулярную направлению распространения волны, называется интенсивностью ультразвуковых колебаний. Поскольку величина энергии за 1 с есть мощность, то интенсивность равна мощности колебаний, приходящейся на 1 см2.
Происходящие в ультразвуковой волне колебательные движения частиц вещества характеризуются очень малой амплитудой смещения и чрезвычайно большими ускорениями. Так, например, при частоте 880 кГц частицы тканей тела, в которых распространяется волна с интенсивностью 2 Вт/см2 (максимальная интенсивность, используемая при ультразвуковой терапии), колеблются с амплитудой порядка 3,5-10"6 см. Максимальное ускорение достигает при этом 90-106 см/с2, что превышает величину ускорения свободного падения тел почти в 100 тыс. раз.
На колеблющиеся частицы вещества действуют значительные вели-: чины переменного (акустического) давления. Так, например; при терапевтическом применении ультразвука с вышеуказанными параметрами амплитуда переменного давления достигает 2,7 атм.
Огромные ускорения и значительные давления, испытываемые частицами среды при ультразвуковых колебаниях, определяют в значительной степени действие ультразвука (в том числе и лечебное) на ткани организма.
При распространении ультразвуковой волны происходят потерн энергии на нагрев частиц среды. Интенсивность ультразвука уменьшается при этом по экспоненциальному закону. Для характеристики этого процесса используют понятие «глубина проникновения». Глубина проникновения равна расстоянию до поверхности, на которой интенсивность ультразвуковой волны уменьшилась в е раз (е = 2,7 — основание натуральных логарифмов). Поглощение энергии увеличивается с частотой колебаний, соответственно уменьшается глубина проникновения. На частоте 880 кГц глубина проникновения ультразвуковой энергии в мышечные ткани составляет около 5 см, в жировые ткани — около 10 см, в кости — около 0,3 см. Малые потери энергии в слоях жировой ткани и, следовательно, незначительный их нагрев при достаточном проникновении энергии в мышцы обеспечивают хорошие условия для терапевтического применения ультразвука.
Вместе с тем, распределение ультразвуковой энергии между слоями тканей тела имеет характерную особенность, заключающуюся в интенсивном нагреве костных тканей. Это отличает действие ультразвука от действия электромагнитной волны и должно учитываться при проведении процедур ультразвуковой терапии.
Источником ультразвуковых волн является какое-либо тело, находящееся в колебательном движении с соответствующей частотой. Для получения ультразвука частотой в несколько десятков килогерц обычно используется явление магнитострикции, которое заключается в том, что под действием переменного магнитного поля несколько изменяется дли: на расположенного вдоль поля стержня из ферромагнитного материала. Это периодическое удлинение и укорочение стержня приводит в колебательное движение прилежащие к концам стержня частицы среды, в которой образуется ультразвуковая волна. В медицине для целей терапии применяется ультразвук относительно высокой частоты порядка €00—3000 кГц, который получается с помощью так называемого обратного пьезоэлектрического эффекта. Обратный пьезоэлектрический эффект состоит в том, что во многих кристаллах (кварц, сегнетова соль, титанат бария и др.) под действием электрического поля происходит некоторое взаимное смещение полярных групп атомов, составляющих основную структуру вещества, что вызывает соответствующее изменение размеров кристаллов.
Между воздухом и телом происходит практически полное отражение ультразвуковой волны. Поэтому между головкой и телом больного не должно быть воздушных прослоек. Для этого поверхность облучаемого участка тела покрывают слоем промежуточной среды, обычно вазелинового масла, заполняющего все возможные воздушные промежутки между излучателем и телом.
На поверхности тела сложной формы, например, стопу, воздействие ультразвуком производится через воду в ванне (рис. IV—4). В ванну с теплой водой помещают конечность и излучатель. Излучатель или располагается неподвижно на небольшом рас-стояний от поверхности тела, или его медленно и плавно перемещают над областью воздействия. Если нужно осуществить воздействие снизу, то на дне ванны устанавливают плоский металлический отражатель, направляющий волну излучателя на облучаемую поверхность.
Действие ультразвуковых колебаний на ткани организма имеет сложный механизм, в котором можно различить три основных составляющих: механическую, тепловую и химическую.
Механическое действие ультразвука, обусловленное колебаниями частиц ткани, представляет своеобразный «микромассаж» тканей. Происходящие при этом изменения взаимного пространственного расположения клеточных структур приводят к их перестройке, к сдвигам в их Химическое действие ультразвука является следствием ука (энных механических и тепловых эффектов. Основными биохимическими сдвигами, вызываемыми ультразвуком, являются изменения интенсивности окислительных процессов, усиление процессов диффузии и др.
Дозиметрия при ультразвуковой терапии заключается в установке заданной величины интенсивности ультразвука и длительности воздействия. Интенсивность в Вт/см2 указывается, как правило, на шкале регулятора выходной мощности аппарата; обычные величины применяемых интенсивностей при подвижной методике составляют 0,5—1,5 Вт/см2, при неподвижной методике 0,05—0,3 Вт/см2.
Помимо непрерывного действия, в ультразвуковой терапии широко используется также и импульсный (прерывистый) режим воздействия. При этом длительность импульса регулируется в пределах 4 -10 мс, при частоте следования 50 Гц. Средняя интенсивность колебаний в этом случае меньше указанной на шкале во столько раз, во сколько длительность импульсов меньше периода их следования.
В эксплуатации должен производиться периодический контроль калибровки шкалы регулятора интенсивности. Для этого с помощью специального прибора измеряется выходная ультразвуковая мощность аппарата. По известным значениям мощности и рабочей площади излучателя может быть определена интенсивность ультразвуковых колебаний. Измерения мощности основаны на том, что распространяющаяся ультразвуковая волна оказывает постоянное давление на поверхность тела, препятствующего ее распространению. Величина этого давления при полном отражении от препятствия прямо пропорциональна интенсивности и обратно пропорциональна скорости распространения ультразвука. Несмотря на то что оказываемое волной давление очень невелико (при максимальных терапевтических интенсивностях в воде или тканях тела — десятитысячные доли атмосферы), его можно измерить чувствительными приборами (см. § 2 раздела 2), которые градуируются в величинах излучаемой источником ультразвука мощности.
Вместе с тем, распределение ультразвуковой энергии между слоями при использовании излучателей с площадью 0,5 и 1 см2 во избежание их перегрева не следует пользоваться ступенями 1,5.»и 2 Вт/см2 в непрерывном режиме. | | * По истечении заданного времени процедуры раздается звуковой сигнал, и гаснет красная лампа за диском процедурных часов. По окончании работы аппарат выключают нажатием кнопки «Выкл.».
Аппарат для ультразвуковой терапий УЗТ-31. Аппарат предназначен для лечения акушерско-гинекологических заболеваний, но применяется также в оториноларингологии, стоматологии, дерматологии и в других областях медицины.
Основные технические данные аппарата:
Структурная схема аппарата УЗТ-31
Генератор высокочастотный создает немодулированные электрические колебания с частотой 2,64 МГц. Усиление мощности этих колебаний происходит в выходном усилителе, к которому подключается один из ультразвуковых излучателей, преобразующий электрические колебания в механические. Модулятор предназначен для получения импульсного режима при трех длительностях импульсов — 2, 4 и 10 мс и постоянной частота следования — 50 Гц. Блок питания обеспечивает питание постоянным напряжением цепей модулятора и генератора.
Принципиальная электрическая схема аппарата приведена на рис. IV—9, схема узлов на рис. IV—10—IV—12.
Блок высокочастотного генератора (рис. IV—10) включает в себя автогенератор, буферный каскад и усилитель. . Автогенератор (транзистор V2) собран по осцилляторной схеме с кварцевой стабилизацией. С выхода автогенератора высокочастотное напряжение подается на буферный каскад, представляющий собой эмиттерный повторитель (транзистор V4). В эмиттерной цепи повторителя включены контакты кнопочного переключателя S1, коммутирующие делитель на резисторе 9 и потенциометрах 10—13. Кнопки переключателя выведены на панель управления аппарата («Интенсивность, Вт/см2»). При нажатии одной из кнопок в эмиттерную цепь включается соответствующий потенциометр, с движка которого напряжение через разделительный конденсатор 11 подается «а усилитель. С помощью потенциометров 10—13 производится регулировка интенсивности на каждой ступени при производстве аппарата или его ремонте.
Принципиальная электрическая схема аппарата УЗТ-31.
Усилитель (транзистор V5) имеет на выходе четырехполюсник (конденсаторы 13—17 и катушка индуктивности 3), согласующий выходное сопротивление транзистора V5 со входным сопротивлением выходного усилителя (см. ниже). В блоке генератора находится также оконечный каскад (транзистор V3) импульсного модулятора. Каскад работает в ключевом режиме по параллельной схеме. При подаче на его вход прямоугольного импульса (через контакты 11—12 вилки XI) транзистор V3 открывается, шунтируя вход буферного усилителя и создавая тем самым паузу в генерации ультразвуковых колебаний.
Модулятор импульсный (рис. IV—11) собран на цифровой микросхеме D1 и аналоговой А1. Напряжение с частотой сети, снимаемое с обмотки 3—4 (см. рис. IV—9) силового трансформатора, через контакты 13—14 вилки XI подается на -вход триггера Шмитта, собранного на двух элементах Dl,l и D1.2 цифровой микросхемы D1, Стабилитрон VI и резистор 1 — элементы защиты входа микросхемы. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Поступающие с выхода триггера прямоугольные импульсы, следующие с частотой сети, запускают ждущий мультивибратор (микросхема А1, конденсаторы 1—5, потенциометры 3—5). Длительность импульсов, создаваемых ждущим мультивибратором, устанавливается с помощью кнопочного переключателя S1 (кнопки «Режим работы» на панели управления). При подключении к выводам 3—4 микросхемы одной из цепочек R3 — С2, R4 — СЗ, R5 — С4, С5 длительность импульсов составит соответственно 2, 4 или 10 мс. Установка номинального значения длительности импульсов производится с помощью потенциометров 3—5.
С выхода микросхемы А1 (вывод 5) импульсы через инвертор (элемент D1.4) поступают на вход ключа модулятора (контакты И—12 вилки XI). Применение инвертора позволяет исключить влияние на длительность импульсов входного сопротивления ключа. Это дает возможность настраивать плату модулятора независимо от ключа, смонтированного на плате высокочастотного генератора.
Выходной усилитель (транзистор VI, рис. IV—12) обеспечивает необходимый уровень интенсивности на большом и малом излучателях. Выходное гнездо Х2 («Выход» на панели управления), к которому подключается кабель излучателя, соединено с усилителем через согласующий четырехполюсник: конденсаторы 5—7, катушка индуктивности 4 при большом излучателе и конденсатор 5, катушка 3 — при малом излучателе. Коммутация цепей четырехполюсника производится контактами кнопочного переключателя S/ (кнопки «Излучатели» на панели управления). Вторая пара контактов переключателя S1 коммутирует потенциометры 3, 4, с помощью которых для каждого излучателя устанавливается режим усилителя.
Питание аппарата осуществляется от сети через силовой трансформатор 77 (см. рис. IV—9). Вторичная обмотка питает выпрямитель — диодный мост V3. Выпрямленное напряжение стабилизируется параметрическим стабилизатором (транзистор VI, резистор 1, стабилитрон V2, конденсаторы 1, 2). Стабилизированное напряжение 27 В через контакты процедурных часов Е1 поступает для питания всех трех блоков аппарата.
Устройство аппарата. Аппарат (рис. IV—13) выполнен в унифицированном кожухе, используемом также для аппарата «Ультра-тон» (см. гл. III, раздел 3). На панели управления расположены: слева — четыре кнопки 1 ступенчатого переключателя интенсивности «Интенсивность, Вт/см2»; справа — ручка 2 процедурных часов, над ней глазок 3 лампы, сигнализирующей о включении сетевого напряжения; в центре — две кнопки 4 «Излучатели», гнездо 5 «Выход» для подключения кабеля излучателя, четыре кнопки 6 переключателя длительности импульсов «Режим работы».
Рисунок – Электрическая принципиальная схема аппарата УЗ 51 Т – 1.01
На задней стенке размещена кнопка «Сеть» сетевого выключателя, контрольные гнезда для проверки режима работы узлов аппарата, держатель предохранителя, несъемный сетевой шнур.
На рис. IV—13 показан излучатель 7 с рабочей поверхностью 0,5 см3 и излучатель 8 с рабочей поверхностью 2 см2, соединенный коаксиальным кабелем 9 с выходом аппарата.
Аппарат со снятым кожухом показан на рис. IV—14. Слева на шасси установлен силовой трансформатор 1. К передней панели крепятся процедурные часы 2. Печатные платы смонтированы вертикально: плата 3 блока питания, плата 4 модулятора, плата 5 генератора, плата 6 выходного усилителя. На печатной плате 7 смонтирован сетевой выключатель 8, контрольные гнезда 9.
В связи с применением в аппарате частоты 2,64 МГц толщина пьезоэлектрической пластины излучателя составляет около 1 мм и ее механическая прочность резко уменьшается. Такую пластину можно применять при площади, не превышающей 1 см2. По этой причине в излучателе с площадью 2 см2 пьезопреобразователь состоит из двух пластин, соединенных между собой одноименными электродами. Соединение пластин произведено методом спекания. Отсутствие промежуточного слоя клея, обычно применяемого для этой цели, улучшило воспроизводимость резонансной частоты составного пьезопреобразователя.
В комплект аппарата входят коаксиальный кабель, футляр, в котором находятся два излучателя и 3 стеклянных сосуда емкостью 50 мл для дезинфицирующего, контактного и лекарственного веществ.
Подготовка к работе и управление аппаратом при проведении процедур. Установив кнопку выключателя сети на задней стенке аппарата в отжатое положение, включают вилку сетевого шнура в розетку с напряжением 220 В.
Подготавливают принадлежности — заполняют сосуды в футляре соответствующими жидкостями (спирт, вазелиновое масло, лекарственный раствор), укладывают вату в специальный отсек футляра с крышкой.
Подключают излучатель к соединительному кабелю, а кабель к гнезду «Выход» на панели управления. Нажав одну из кнопок «Излучатели», соответствующую выбранному излучателю, включают кнопку «Сеть». При этом загорается индикаторная лампа над процедурными часами.
Для проверки работоспособности аппарата поворачивают излучатели рабочей поверхностью вверх и наливают на нее несколько капель воды. Нажимают кнопку «Непрерывный» переключателя «Режим работы» и одну из кнопок переключателя «Интенсивность, Вт/см2». Включают генератор поворотом ручки процедурных часов по часовой стрелке. На поверхности воды на излучателе появляется легкая рябь (при малой интенсивности) или фонтанчик (при большой интенсивности). Колебания поверхности воды, но меньшей амплитуды должны иметь место и при переходе в импульсный режим (кнопки «2 мс, 4 мс, 10 мс» переключателя «Режим работы»). Следует иметь в виду, что при указанной проверке излучатель оказывается ненагруженным, поэтому во избежание его перегрева и возможного выхода из строя не следует включать генератор более чем на несколько секунд.
Повернув ручку часов против часовой стрелки в нулевое положение, отключают генератор. При этом должен раздаться звуковой сигнал.
Проведя аналогичную проверку второго излучателя, убеждаются, что аппарат готов к работе.
При проведении процедуры подключают к кабелю выбранный тип излучателя и устанавливают заданный врачом режим колебаний и их интенсивность. Смазав подвергаемый воздействию участок тела вазелиновым маслом (пли лекарственной мазью), прикладывают к нему рабочую поверхность излучателя. Затем включают с помощью процедурных часов генератор на заданное для процедуры время.
При проведении процедуры (по лабильной или стабильной методике) необходимо следить за хорошим контактом между излучателем и телом. При отсутствии контакта ультразвуковые колебания в ткани тела не проходят, а излучатель перегревается.
По окончании процедуры очищенный излучатель устанавливают в специальное гнездо в футляре.
Рис. IV—13. Общий вид аппарата УЗТ-31.
Количество моделей ультразвуковых диагностических приборов, выпускаемых различными фирмами, достаточно велико, и для того, чтобы ориентироваться в этом многообразии, полезно ввести определенную классификацию приборов.
Естественно систематизировать УЗИ аппараты по функциональным возможностям и назначению, а также по техническому уровню и качеству выполняемых функций.
Имея в виду функциональные возможности и назначение, можно выделить универсальные и специализированные УЗ сканеры.
Универсальные приборы можно разделить на три основных типа в зависимости от используемых в них режимов работы.
1. Ультразвуковые сканеры. Приборы, предназначенные прежде всего для получения двухмерного черно-белого акустического изображения.
Основные режимы работы (modes):
- В (или 2D) - двухмерное изображение;
- М (или ТМ) - одномерная яркостная эхограмма с разверткой во времени.
Дополнительные режимы: В + В, В + М.
Пример УЗ сканера:
 |
 |
| Mindray DP-50 | SonoScape A6 |
2. УЗИ аппараты со спектральным допплером. Иногда они называются дуплексными приборами. Отличаются от обычных ультразвуковых сканеров тем, что дополнительно имеют возможность оценивать спектр скоростей кровотока допплеровским методом.
Основные режимы работы:
- B (2D);
- М (ТМ);
- D - спектральный анализ скоростей кровотока с использованием им-пульсноволнового допплера (PW) и в ряде случаев непрерывноволнового допплера (CW).
Дополнительные режимы: В + В, В + М, В + D (дуплексный).
Пример УЗ сканера:
 |
 |
 |
 |
| Mindray M5 | Mindray DC-30 | SonoScape S11 | SonoScape S2N |
3. Ультразвуковые системы с цветовым допплеровским картированием. Иногда они называются приборами с цветовым допплером. Это приборы с максимальным количеством функций. Помимо режимов, которые имеются в сканерах со спектральным допплером, этот класс приборов имеет возможность отображения двухмерного распределения скоростей кровотока, выделяемых цветом на двухмерном серошкальном изображении тканей.
Основные режимы работы:
- B (2D);
- М (ТМ);
- D (PW и CW);
- CFM - цветовое допплеровское картирование кровотока.
Дополнительные режимы: В + В, В + М, В + D (дуплексный), В + D + CFM (триплексный).
Помимо перечисленных могут использоваться специальные режимы:
- PD - энергетический допплер;
- TD - тканевый допплер;
- 3D - трехмерное изображение;
- тканевая (нативная) гармоника.
К группе специализированных ультразвуковых диагностических приборов относятся приборы достаточно ограниченного медицинского применения.
Пример УЗ сканера:
 |
 |
 |
 |
| Mindray DC-70 | Mindray DC-8 | SonoScape S30 | SonoScape S40Exp |
Офтальмологические ультразвуковые приборы (эхоофтальмометры). Это диагностические приборы для визуализации структур глаза, использующие двухмерное и (или) одномерное изображение.
Основные режимы работы:
- B(2D);
- А - одномерная эхограмма с отображением амплитуд сигналов на различных глубинах.
- D (PW и CW).
Фетальные мониторы. Ультразвуковые приборы, предназначенные для измерения частоты сердечных сокращений (ЧСС) плода допплеровским методом.
Основной режим работы: измерение ЧСС плода и статистическая оценка параметров изменения ЧСС.
УЗИ аппараты для внутрисосудистых исследований. Редко выпускаемые приборы, в которых используются специальные датчики для инвазивного обследования сосудов, аналогичные тем, которые иногда входят в состав универсальных ультразвуковых сканеров.
Основной режим работы: В (2D).
Приборы для транскраниальных обследований (эхоэнцефалоскопы). Применяются для обследования мозга (обычно через височную область черепа). Основные режимы работы ALOKA:
- А - одномерная амплитудная эхограмма;
- D (PW) - дополнительно к режиму А.
Приборы для обследования носовых и лобных пазух (синускопы).
Основной режим работы: А - одномерная амплитудная эхограмма.
Приборы для ветеринарии. Специально для ветеринарии приборы выпускаются редко. Обычно используются универсальные приборы со специализированными датчиками для ветеринарии.
Основные режимы работы:
- -B(2D);
- М (ТМ).
Иногда могут использоваться режимы D и CFM.
Приборы для литотрипсии. Это приборы, входящие в состав экстракорпоральных литотрипторов и обеспечивающие наведение фокуса ударного воздействия на конкременты, а также контроль за процессом разрушения конкрементов. Основные режимы работы:
-B(2D);
-В+В (В/В).
Функциональные возможности перечисленных выше универсальных и специализированных приборов определяются не только имеющимися в них режимами работы, но и набором датчиков и дополнительных устройств, которые могут быть подключены к УЗИ аппарату, вычислительными программами, устройствами запоминания, архивирования и регистрации диагностической информации.
Области медицинского применения в основном определяются типом датчиков, работающих с ультразвуковым прибором и наличием специализированных режимов работы.
Качество получаемой информации зависит от технического уровня прибора - чем сложнее и совершеннее прибор, тем выше качество диагностической информации. Как правило, по техническому уровню приборы делят на четыре группы:
1) простые приборы;
2) приборы среднего класса;
3) приборы повышенного класса;
4) приборы высокого класса (иногда называемого high-end) ALOKA.
Среди изготовителей и пользователей ультразвуковой диагностической техники отсутствуют согласованные критерии оценки класса приборов, так как имеется очень большое количество характеристик и параметров, по которым можно сравнивать приборы между собой. Тем не менее, можно оценить уровень сложности аппаратуры, от которой в значительной мере зависит качество получаемой информации. Одним из основных технических параметров, определяющих уровень сложности ультразвукового сканера, является максимальное число приемных и передающих каналов в электронном блоке прибора, так как чем больше число каналов, тем лучше чувствительность и разрешающая способность - основные характеристики качества ультразвукового изображения.
В простых (как правило, переносных) УЗИ аппаратах число каналов передачи-приема не более 16, в приборах среднего и повышенного класса 32, 48 и 64. В приборах высокого класса число каналов может быть более 64, например 128, 256, 512 и даже более. Как правило, ультразвуковые сканеры высокого и повышенного класса являются приборами с цветовым допплеровским картированием.
УЗ аппараты высокого класса обычно используют в максимальной мере современные возможности цифровой обработки сигналов, начиная практически с выхода датчиков. По этой причине такие приборы называют цифровыми системами или платформами (digital system).
Типы датчиков и их названия определяются использованием в них различных ультразвуковых преобразователей и способов сканирования. В зависимости от вида преобразователей можно выделить:
Рабочая частота является важнейшей характеристикой датчика. Желательно стремиться использовать датчики с большей частотой, так как они обеспечивают более высокое качество изображения, однако следует помнить, что при этом уменьшается глубина исследования. Поэтому выбор частоты датчика обусловлен максимальной глубиной расположения органов и структур, представляющих интерес для врача-диагноста. В ряде случаев при обследовании тучных пациентов приходится применять датчики с частотой 2,5 МГц, у которых максимальная рабочая глубина " 240 мм, однако разрешающая способность при использовании таких датчиков и, следовательно, качество изображения хуже, чем при частоте 3,5 МГц. С другой стороны, для обследования структур, расположенных на очень малых глубинах, применяются датчики с частотой более 10 МГц.
Внешний вид датчиков очень разнообразен, но большинство наиболее часто используемых видов датчиков в приборах различных фирм похожи и отличаются несущественными конструктивными элементами и размерами. На рис. 1 показаны основные типы датчиков для наружного обследования и их характерный вид. Рабочая поверхность датчиков, которая контактирует с телом пациента, на рисунке изображена более темной.
Рис. 1. Основные типы датчиков для наружного обследования, а, б- секторные механические (а - кардиологический, б - с водной насадкой); в - линейный электронный; г - конвексный; д - микроконвексный; е - фазированный секторный.
В секторных механических датчиках (рис.1а,1б) рабочая поверхность (защитный колпачок) закрывает объем, в котором находится перемещающийся по углу одноэлементный или кольцевой УЗ преобразователь. Объем под колпачком заполнен акустически прозрачной жидкостью для уменьшения потерь при прохождении УЗ сигналов. Основной характеристикой секторных механических датчиков помимо рабочей частоты является угловой размер сектора сканирования ?, который указывается в маркировке датчика (иногда дополнительно дается длина соответствующей дуги Н рабочей поверхности). Пример маркировки: 3,5 МГц/90°.
В линейных, конвексных, микроконвексных и фазированных (секторных) датчиках электронного сканирования рабочая поверхность совпадает с излучающей поверхностью УЗ преобразователя, которая называется апертурой, и равна ей по размерам. Характерные размеры апертуры используются в маркировке датчиков и помогают определиться при выборе датчика.
В линейных датчиках характерной является длина апертуры L (рис. 1в), так как именно она определяет ширину прямоугольной зоны обзора. Пример маркировки линейного датчика: 7,5 МГц/42 мм.
Следует иметь в виду, что ширина зоны обзора в линейном датчике всегда меньше на 20-40% длины апертуры. Таким образом, если указан размер апертуры 42 мм, ширина зоны обзора - не более 34 мм.
В конвексных датчиках зона обзора определяется двумя характерными размерами - длиной дуги Н (иногда ее хорды), соответствующей выпуклой рабочей части, и угловым размером сектора сканирования а в градусах (рис. 1г). Пример маркировки конвексного датчика: 3,5 МГц/60°/60 мм. Реже для маркировки используется радиус R кривизны рабочей поверхности, например: 3,5 МГц/ 60R (радиус - 60 мм).
В микроконвексных датчиках характерным является R - радиус кривизны рабочей поверхности (апертуры), иногда дополнительно дается угол дуги а, определяющий угловой размер сектора обзора (рис. 1д). Пример маркировки: 3,5 МГц/20 R (радиус - 20 мм).
Для фазированного секторного датчика дается угловой размер сектора электронного сканирования в градусах. Пример маркировки: 3,5 МГц/90°.
Изображенные на рис. 1 датчики используются для наружного обследования. Помимо них существует большое количество внутриполостных и узкоспециализированных датчиков, в которых используются те же виды УЗ преобразователей.
Целесообразно ввести классификацию датчиков по областям медицинского применения.
1. Универсальные датчики для наружного обследования [abdominal probe). Универсальные датчики применяются для обследования абдоминальной области и органов малого таза у взрослых и детей.
В основном в качестве универсальных используются конвексные датчики с рабочей частотой 3,5 МГц (для взрослых) или 5 МГц (для педиатрии), реже 2,5 МГц (для глубоко расположенных органов). Угловой размер сектора сканирования: 40°-90° (реже - до 115°), длина дуги рабочей поверхности - 36-72 мм.
До недавнего времени в качестве универсальных широко использовались линейные датчики с рабочей частотой 3,5 (реже 5) МГц и длиной рабочей части от 64 до 125 мм (большие размеры были особенно популярны в акушерстве для наблюдения плода). Сейчас отдается предпочтение конвексным датчикам. В базовой комплектации практически любого прибора чаще всего указывается конвексный датчик 3,5 МГц/60°/60 мм или близкий ему по характеристикам.
Пример: UST-934N-3,5 ; UST-979-3,5 ; UST-9123; UST-9126.
2. Датчики для поверхностно расположенных органов (small parts probe). Применяются для исследования неглубоко расположенных малых органов и структур (например, щитовидной железы, периферических сосудов, суставов и т.д.).
Рабочая частота - 7,5 МГц, иногда 5 или 10 МГц. Тип датчика - линейный размером 29-50 мм, реже конвексный, микроконвексный или секторный механический с водной насадкой (рис. 1б) с длиной дуги 25-48 мм.
Пример: UST-5512U-7,5 ; UST-5710-7,5 ; UST-5545.
3. Кардиологические датчики (cardiac probe). Для исследования сердца используются датчики секторного типа, что связано с особенностью наблюдения через межреберную щель. Применяются датчики механического сканирования (одноэлементные или с кольцевой решеткой) и фазированные электронные. Рабочая частота - 3,5 или 5 МГц.
Иногда для кардиологии используются микроконвексные датчики с частотой 3,5 (5) МГц и радиусом кривизны от 10 до 20 мм.
В последнее время для наблюдения сердца в приборах высокого класса с цветовым допплеровским картированием применяется чреспищеводный (трансэзофагеальный) датчик.
Пример: UST-944B-3,5 ; UST-978-3,5 ; UST-5266-3,5; UST-5299; UST-5293; UST-5297; UST-5280-5; UST-52101; UST-5280-5.
4. Датчики для педиатрии (pediatric probes). Для педиатрии используются те же датчики, что и для взрослых, но только с большей частотой (5 или 7,5 МГц), что позволяет получить более высокое качество изображения. Это возможно благодаря малым размерам пациентов. В педиатрии применяются и специальные датчики. Например, для обследования головного мозга новорожденных через родничок используется секторный или микроконвексный датчик с частотой 5 или 6 МГц (neonatal probe).
Пример: UST-935N-5 ; UST-9103-5 ; UST-992-5; UST-5294-5.
5. Внутриполостные датчики (intracavitary probes). Существует большое разнообразие внутриполостных датчиков, которые отличаются между собой по областям медицинского применения.
6. Биопсийные или пункционные датчики (biopsy or puncture probes). Используются для точного наведения биопсийных или пункционных игл. С этой целью специально сконструированы датчики, в которых игла может проходить через отверстие (или щель) в рабочей поверхности (апертуре). Надо сказать, что трансвагинальный и трансректальный датчики очень часто конструктивно выполняются так, чтобы обеспечивать биопсию, и поэтому тоже могут считаться биопсийными.
Вследствие технологической сложности выполнения специализированных биопсийных датчиков и, следовательно, их более высокой стоимости большинство фирм использует так называемые биопсийные адаптеры - приспособления для наведения биопсийных игл. Адаптер может жестко крепиться на корпусе обычного датчика и является съемным.
Пример: UST-9113P-3,5; UST-5045P-3,5.
7. Узкоспециализированные датчики. Большинство датчиков, о которых говорилось выше, имеют достаточно широкий спектр применения. В то же время можно выделить группу датчиков узкого применения, и о них следует сказать особо.
8. Широкополосные и многочастотные датчики. В современных сложных приборах все большее применение находят широкополосные датчики. Эти датчики конструктивно оформлены аналогично обычным датчикам, рассмотренным выше, и отличаются от них тем, что используют широкополосный УЗ преобразователь, т.е. датчик с широкой полосой рабочих частот.
В широкополосных датчиках относительная ширина полосы может превышать 1, что приводит к существенному улучшению разрешающей способности, особенно в ближней и средней зонах по глубине. На больших глубинах расширение полосы сказывается меньше из-за более сильного поглощения с глубиной высокочастотных составляющих сигнала.
В некоторых приборах применяется переключение частот работы широкополосного датчика - тогда датчик работает на различных переключаемых центральных частотах в зависимости от того, какая глубина интересует исследователя. Датчик в этом случае называется многочастотным , а относительная ширина полосы на каждой из частот такая же, как в обычном датчике. Чаще всего применяются двухчастотные и трехчастотные датчики. Типичные примеры комбинаций частот в двухчастотных датчиках: 3-5, 4-7 или 5-10 МГц.
9. Допплеровские датчики. Датчики применяются только для получения информации о скорости или спектре скоростей кровотока в сосудах.
10. Датчики для получения трехмерных изображений. Специальные датчики для получения 3D (трехмерных) изображений используются редко. Чаще применяются обычные датчики двухмерного изображения вместе со специальными приспособлениями, обеспечивающими сканирование по третьей координате.
Литотрипсия - это неинвазивная процедура, включающая физическое разрушение затвердевших образований, таких как камни в почках, безоары или камни в желчном пузыре. Термин происходит от греческих слов, означающих «разбивающие камни».
Почечные камни могут доставлять пациенту огромные неудобства в то время, когда они проходят по мочевыводящим путям. В конечном счете, эти камни могут привести к потере функции пораженной почки. Для удаления камней может применяться хирургическая операция (дихотомия), однако эта процедура включает в себя все те риски, осложнения, дискомфорт и потерю трудоспособности, которые присущи большей части хирургических вмешательств. Напротив, литотрипсия (камнедробление) относится к числу хирургических процедур, выполняемых неин-вазивно, или с минимальным инвазивным хирургическим вмешательством, поэтому она не имеет таких рисков и осложнений. Эта процедура заключается в измельчении камня in vivo таким образом, чтобы он вышел по мочевыводящим путям в виде маленьких частиц, выведение которых не сопровождается серьезным дискомфортом и потерей трудоспособности (Bush, Branneb, 1988).
При подкожной литотрипсии зонд вводится через небольшой разрез к месту локализации почечного камня, причем процесс введения зонда контролируется при помощи рентгеновской флюорографии. Сам процесс дробления проводится либо с помощью механической ударной волны, вызванной при помощи управляемого электрического разряда на кончике зонда, либо при помощи генерирующего ультразвуковые волны преобразователя, вмонтированного в зонд. Раздробленные камни удаляют из почки по частям при помощи специального устройства на зонде. Некоторые из них выходят сами по мочевыводящим путям.
Экстракорпоральное дробление камней с помощью ударных волн является полностью неинвазивной процедурой, которая может использоваться при удалении камней в почках. Рис. 15 показывает основные элементы конструкции аппаратов, применяемых для проведения таких операций. Серия механических ударных волн генерируется в фокусе эллиптического отражателя таким образом, чтобы они сконцентрировались в сопряженном фокусе в нескольких сантиметрах от отражателя. И отражатель, и пациент погружены в обессоленную дегазированную воду так, чтобы пациента можно было перемещать до тех пор, пока камень не попадет в точку концентрации ударных волн. Правильное положение пациента очень важно, поэтому для позиционирования используется двухкоординатный рентгеновский аппарат, который также служит для слежения за процессом разрушения камня. Высоковольтный импульс (около 20 кВ) прикладывается к искровому промежутку, в котором разряд вызывает ударную волну. Эта волна распространяется в воде к сопряженному фокусу. Пациент располагается на специальной перемещающейся подставке, что позволяет изменять его положение с высокой точностью, в то время как оператор следит за локализацией камня по монитору двухкоординатного рентгеновского аппарата. Когда пациент будет находиться в нужном положении, в искровом промежутке генерируются ударные волны путем многократного разряда. Для разрушения почечного камня диаметром 1—2 мм на мелкие фрагменты, которые смогут безболезненно пройти по мочевыводящим путям, может потребоваться до 2000 разрядов.
После такого лечения большинство пациентов могут вернуться к обычной жизни через 2 дня. Это значительно меньше, чем требуется для восстановления после хирургической операции по удалению камня. Поэтому, хотя такой аппарат является дорогостоящим и сложным в эксплуатации устройством, его достоинства очевидны, как с точки зрения пациентов, так и с точки зрения эффективности лечебных учреждений.
Рис. 15 Экстракорпоральное дробление камней (литотрипсия).
Чтобы убедится, что камень находится в фокусе эллиптического отражателя генератора ударных волн, используется двухкоординатный рентгеновский аппарат (Х-лучи = рентгеновские лучи).
Данная статья про ультрасонография подтверждают значимость применения современных методик для изучения данных проблем. Надеюсь, что теперь ты понял что такое ультрасонография, узи, узи аппарат и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электронная лечебная аппаратура
Комментарии
Оставить комментарий
Электронная лечебная аппаратура
Термины: Электронная лечебная аппаратура