Приведем несколько наиболее занимательных и
познавательных на мой взгляд статей из книги: Ультразвуковые процессы и
аппараты в биологии и медицине". Учебное пособие для студентов
специальности 190500, под редакцией профессора В.Н. Лясникова (СГТУ,
Саратов 2005 г. тираж 100 экземпляров), данную книгу можно взять в
городской библиотеке г. Саратова на ул. академика Зарубина и ознакомится
с ней более подробно.
Как было указано, ультразвуковые колебания при
распространении подчиняются законам геометрической оптики. В однородной
среде они распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью. На
границе различных сред с неодинаковой акустической плотностью часть
лучей отражается, а часть преломляется, продолжая прямолинейное
распространение Чем выше градиент перепада акустической плотности
граничных сред, тем большая часть ультразвуковых колебаний отражается.
Так как на границе перехода ультразвука из воздуха на кожу происходит
отражение 99,99 % колебаний, то при ультразвуковом сканировании больного
необходимо смазывание поверхности кожи водным желе, которое выполняет
роль переходной среды [13,14].
Отражение зависит от угла падения луча (наибольшее при перпендикулярном
направлении) и частоты ультразвуковых колебаний (при более высокой
частоте большая часть отражается).
у Для исследования органов брюшной полости и забрюшинного пространства,
а также полости малого таза используется частота 2,5 - 3,5 МГц, для
исследования щитовидной железы используется частота 7,5 МГц [14].
I Генератором ультразвуковых волн является пьезодатчик, который
одновременно играет роль приемника отраженных эхосигналов. Генератор
работает в импульсном режиме, посылая около 1000 импульсов в секунду.
промежутках между генерированием ультразвуковых волн пьезодатчик
фиксирует отраженные сигналы.
В качестве детектора или трансдюсора применяется сложный датчик,
состоящий из нескольких сотен мелких пьезокристаллов, работающих в
рисковом режиме. В датчик вмонтирована фокусирующая линза, что дает
возможность создать фокус на определенной глубине, Используется три типа
ультразвукового сканирования: линейное (параллельное), конвексное и
секторное. Соответственно датчики или трансдюсоры ультразвуковых
аппаратов называются линейные, конвексные и секорные. Выбор датчика для
каждого исследования проводится с учетом глубины и характера положения
органа. Для щитовидной железы используются конвексные трансдюсоры на 7,5
МГц, для исследования почек и печени в равной степени пригодны как
линейные, так и конвексные датчики [14].
Преимуществом линейного датчика является полное соответствие
исследуемого органа положению самого трансдюсора на поверхности тела.
Недостатком линейных датчиков является сложность обеспечения во всех
случаях равномерного прилегания поверхности трансдюсора к коже пациента,
что приводит к искажениям получаемого изображения по краям.
Конвексный датчик имеет меньшую длину, поэтому добиться равномерности
его прилегания к коже пациента более просто. Однако при использовании
конвексных датчиков получаемое изображение по ширине на несколько
сантиметров больше размеров самого датчика. Для уточнения анатомических
ориентиров врач обязан учитывать это несоответствие.
Секторный датчик имеет еще большее несоответствие между размерами
трансдюсора и получаемым изображением, поэтому используется
преимущественно в тех случаях, когда необходимо с маленького участка
тела получить большой обзор на глубине. Наиболее целесообразно
использование секторного сканирования при исследовании, например, через
межреберные промежутки.
Рис. 3.1. Виды ультразвукового сканирования
(схема): а - линейное (параллельное); б - конвексное; в - секторное
Отраженные эхосигналы поступают в усилитель и
специальные системы реконструкции, после чего появляются на экране
телевизионного монитора в виде изображения срезов тела, имеющих
различные оттенки черно-белого цвета. Оптимальным является наличие не
менее 64 градиентов цвета черно-белой шкалы. При позитивной регистрации
максимальная интенсивность эхосигналов проявляется на экране белым
цветом (эхопозитивные участки), а минимальная - черным (эхонегативные
участки). При негативной регистрации наблюдается обратное положение.
Выбор позитивной или негативной регистрации не имеет значения.
Полученное изображение фиксируется на экране монитора, а затем
регисрируется с помощью термопринтера.
Первая попытка изготовить фонограммы человеческого тела относится к 1942
году. Немецкий ученый Дуссиле "освещал" ультразвуковым пучком
человеческое тело и затем измерял интенсивность пучка, прошедшего через
тело (методика работы с рентгеновскими лучами Мюльхаузера). В начале
50-х годов американские ученые Уилд и Хаури впервые и довольно успешно
применили ультразвук в клинических условиях [6, 14]. Свои исследования
они сосредоточили на мозге, так как диагностика с помощью рентгеновских
лучей не только сложна, но и опасна. Применение ультразвука для диагноза
при серьезных повреждениях головы позволяет хирургу точно определить
места кровоизлияний. Получение такой информации с помощью рентгеновских
лучей требует около часа времени, что весьма нежелательно при тяжелом
состоянии больного. При использовании переносного зонда можно установить
положение средней линии мозга (она разделяет его на два полушария)
примерно в течение одной минуты. Принцип работы такого зонда
основывается на регистрации ультразвукового эха от границы раздела
полушарий [6, 10,14].
Ультразвуковые зонды применяются для измерения размеров глаза и
определения положения хрусталика, при определении местонахождения камней
в желчном пузыре. Существуют зонды, которые помогают во время операций
на сердце следить за работой митрального клапана, расположенного между
желудочком и предсердием.
Особый интерес в диагностике вызывает использование эффекта Доплера.
Суть эффекта заключается в изменении частоты звука вследствие
относительного движения источника и приемника звука. Когда звук
отражается от движущегося объекта, частота отраженного сигнала
изменяется (происходит сдвиг частоты). При наложении первичных и
отраженных сигналов возникают биения, которые прослушиваются с помощью
наушников или громкоговорителя. В настоящее время на основе эффекта
Доплера исследованы только движение крови и биение сердца. Этот эффект
широко применяется в акушерстве, так как звуки, идущие от матки, легко
регистрируются. На ранней стадии беременности звук проходит через
мочевой пузырь. Когда матка наполняется жидкостью, она сама начинает
проводить звук. Положение плаценты определяется по звукам протекающей
через нее крови, а через 9-10 недель с момента образования плода
прослушивается биение его сердца. С помощью ультразвуковых устройств
можно определить количество зародышей или констатировать смерть плода
[10,14].
В диагностике используют три режима ультразвука - "А", "В" и "М" [14].
Амплитудный режим или режим "А" ультразвука применялся ранее и
обеспечивает одномерное изображение, которое отображает амплитуду или
силу волны по вертикальной оси, а время по горизонтальной оси; поэтому,
чем больше сигнал, возвращавшийся на датчик, тем выше "всплеск".
Яркость или режим "В", широко используемый сегодня, обеспечивает
двумерную характеристику ткани, таким образом каждая точка или пиксель
на экране монитора представляет собой индивидуальный амплитудный
всплеск. Режим "В" ультразвука привязывает яркость изображения к
амплитуде ультразвуковой волны. Ранние сканеры производили "биста-бильные"
изображения, то есть высокоамплитудные сигналы представлены белыми
точками, а более слабые эхо-сигналы отображаются на экране черными
точками, без каких бы то ни было оттенков между ними. В моделях со
шкалой серого цвета, используемых в настоящее время, амплитудам
различной интенсивности соответствуют различные оттенки от черного до
белого, таким образом значительно улучшая качество изображения.
Режим " М " или режим действия ультразвука привязывает амплитуду
ультразвуковой волны к отображению действующих структур, например,
сердечной мышцы. Поскольку объекты действуют ближе или дальше от
датчика, точка, соответствующая границе ткани, перемещается на
изображении на экране. Эти передвигающиеся точки затем регистрируются, и
их структура анализируется.
