Чем отличаются аппараты УЗИ: диагностика на грани научной фантастики

Для человека, далекого от медицины, все аппараты УЗИ выглядят на «одно лицо». На самом деле существуют десятки модификаций ультразвуковых приборов и датчиков, помогающих врачам изучать любые органы и ткани человеческого организма. Поэтому, записываясь на УЗИ, не забудьте поинтересоваться, каким аппаратом вас будут обследовать.

Как работает аппарат УЗИ: основа основ

Содержание статьи

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.

Звуковая волна

Звуковые волны бывают 2 основных разновидностей:

• Продольные – отдельные частицы среды колеблются вдоль направления волны, что характерно для мягких тканей, жидкостей, газов.
• Поперечные – отдельные элементы находятся в перпендикулярной плоскости по отношению к УЗ-волнам, что характерно для твердых структур, например, костных тканей.

При прохождении отдельных частей по продольной волне образуется различное давление, которое связано с двумя основными параметрами:

• плотность;
• удаленность элементов друг от друга.

Ультразвук способен образовывать зоны повышенного и пониженного давления, называемого переменным.

Из чего состоит УЗИ аппарат?

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

“Сердце” прибора — ультразвуковой преобразователь, внутри которого размещены пьезоэлементы типа кристаллов кварца или бария. Под воздействием электричества, которое исходит от центрального процессора, кристаллы начинают вибрировать и распространять вокруг себя ультразвуковые сигналы.

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).

Характеристики звуковых волн

Основные характеристики звуковых волн:

• амплитуда (А);
• частота (v);
• длина волны (λ);
• скорость распространения (с).

Главный параметр любой волны – это длина, которая равна отрезку пути, пробегаемому волной за определенный период времени, в течение которого происходит полный цикл одного колебания. Для продольных волн, например, это некоторое постоянное значение расстояния, через которое чередуются зоны сжатия и разрежения. Для поперечных волн – это участки сдвига вверх-вниз.

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).

Узкоспециализированные:

• 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.

Какие плюсы имеет ультразвуковая диагностика?

Основным преимуществом такой диагностики, является тот факт, что данные получаются без нанесения механических повреждений на кожные покровы и ткань человека.

При проведении исследования у клиента не появляется болевых ощущений и прочих не совсем приятных воздействий, специалисту вполне достаточно осуществить действия датчиком по телу больного. Картинка показывается на мониторе здесь и сейчас.

Врачи в Поликлинике для взрослых и детей 4D имеет большой опыт в проведении Уз-диагностики. Наши специалисты оперативно и с максимальной точностью выявят возможные отклонения и особенности человеческого организма. В клинике вы можете произвести 2D, 3D, 4D диагностику.

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 40-900.
• 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 3600;
• 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.

Прицельная дальность, 200—250 м.

Пистолет-пулемёт использовался во многих вооруженных конфликтах в период после Второй мировой войны. Вот только некоторые из локальных войн, в которых израильский автомат активно использовался:

• в войнах, которые в 1950-70х годах израильтяне вели против арабов, сирийцев и египтян, в настоящее время автомат состоит на вооружении тыловых служб и вспомогательных войск;
• автомат использовала правительственная армия Сальвадора во время гражданской войны 1979 – 1992 годов;
• во время гражданской войны в Гватемале в 1970-х годах использовался обеими сторонами конфликта.
• В Германии «Узи» принят на вооружение еще в 1959 году для полиции и механиков-водителей бронетанковых войск. Командование немецкой армии оценило это оружие именно для танкистов, которым так не хватало удобных, скорострельных и мощных пистолетов-пулеметов;
• В 1958 году «Узи» был принят на вооружение голландской армии;
• Автомат «Узи» и его модификации «Мини-Узи» и «Микро-Узи» были приняты на вооружение армий и спецслужб почти ста стран. Среди знаменитых его «пользователей» охрана президента США.

Но в 1980-х гг. во многих армейских подразделениях «Узи» был снят с вооружения и заменен на МР-5К.

Какими дополнительными функциями оснащены УЗИ аппараты

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

• Функция ClearVision – это преобразование изображения малого разрешения и низкого качества в чёткую и яркую картинку. Это своеобразный фильтр, устраняющий спекл-шумы, артефакты. в результате изображение имеет чёткий контр на границе тканей с разной эхо-плотностью;
• Функция SonoView – специальная программа, позволяющая архивировать изображения и создания баз данных;
• Функция кинопамять – возможность перемотки видео, его раскадровки; разъёмы для нескольких датчиков;
• функция TEI – визуализация в серошкальном режиме. Это позволяет увеличивать уровень чёткость, контрастности и снизить количество артефактов. Технология позволяет увидеть чёткие границы новообразований, что без использования инновации невозможно было сделать у полных пациентов;
• Функция TP-View позволяет в линейных датчиках увеличить поверхность обзора. Все измерения отображаются на одном снимке;
• Функция XLight делает возможность улучшить изображение анатомических структур на трёхмерном изображении. Благодаря обработке данных можно увидеть чётко пририсованные детали. В акушерстве эта функция помогает выявить аномалии в развитии плода независимо от количества амниотической жидкости и положения плода. В хирургии XLight также увидеть состояние костной структуры;
• Функция CrystaLine позволяет синхронизировать работу УЗИ аппарата с работой медицинского лазера. Это делает возможным использовать прибор в малоинвазивных операциях;
• Функция VPan Imaging предназначена для получения панорамного изображения (спинномозгового канала у плода, онкопроцессов в желудке). Картинка имеет последовательную раскадровку, реконструирующую всю исследуемую зону.