Een van de technische prestaties van de moderne geneeskunde is het brede gebruik ervan voor de studie van de inwendige organen van hoogfrequente echografie, een krachtig en onschadelijk diagnostisch hulpmiddel.
Ultrasone technologie zelf is al meer dan 80 jaar bekend. Pogingen om echografie te gebruiken voor medische diagnostiek leidden tot de opkomst in 1937 van eendimensionale echoencefalografie. In de vroege jaren vijftig was het echter alleen mogelijk om een echografie van de interne organen en weefsels van een persoon te verkrijgen. Vanaf nu wordt echografie in toenemende mate gebruikt in de geneeskunde. Tegenwoordig wordt het gebruikt in operaties, in verschillende fysiotherapeutische procedures en vooral in diagnostiek. Het gebruik van ultrasone diagnostiek heeft een ware revolutie teweeggebracht in de verloskunde.
Echografie: het principe van actie
Echografie is dezelfde mechanische vibratie van elastische media als geluid, waarvan alleen de frequentie afwijkt.
De ultrasone frequentie ligt boven de bovenlimiet van het menselijk gehoorbereik (20 kHz). Het gebruik van echografie is gebaseerd op het vermogen ervan zonder significante absorptie om door te dringen in de zachte weefsels van het lichaam, weerspiegeld door dichtere weefsels en heterogeniteiten.
Met ultrageluidonderzoek van interne organen (echografie) wordt een dunne straal van ultrasone pulsen gegenereerd door een kleine piëzo-elektrische sensor, die zowel als een generator als als een ontvanger van ultrasone trillingen kan werken, naar het oppervlak van het lichaam gericht. Het verdere lot van deze impulsen hangt af van de eigenschappen van de zich op zijn weg bevindende weefsels: de impulsen kunnen er doorheen gaan, worden gereflecteerd of geabsorbeerd.
Analyse van de gereflecteerde signalen (uitgevoerd met een computer) geeft u de mogelijkheid om een beeld te krijgen van de dwarsdoorsnede van het lichaam langs het pad van de sensor.
Echografisch onderzoek (echografie) heeft één zeer belangrijk kenmerk: het stralingsvermogen dat nodig is voor beeldvorming is zo onbeduidend dat het geen schadelijke effecten veroorzaakt. Dit is het belangrijkste voordeel van echografie over röntgenstralen.
Wat is echoscopie?
Echografie is een pijnloze procedure die door een arts wordt uitgevoerd. Een dunne laag van een speciale gel wordt aangebracht op de huid van het onderzochte deel van het lichaam, waardoor het contact met de sensor wordt verbeterd (goed contact van de sensor met de huid bepaalt in grote mate de beeldkwaliteit). Tijdens de procedure wordt de sonde langzaam door het testgebied verplaatst. Echografie hoeft niet vooraf te worden voorbereid en voor een dergelijk onderzoek hoeft de patiënt niet naar het ziekenhuis te gaan.
Met moderne ultrasone apparatuur kunt u verschillende soorten afbeeldingen verkrijgen: een bewegende of een reeks stilstaande beelden. In beide gevallen kan de afbeelding worden vastgelegd voor verdere analyse.
Echografie tijdens de zwangerschap
Misschien wel het belangrijkste gebruik van echografiemethodes die worden gevonden in studies van zwangere vrouwen. Ze laten je toe informatie te ontvangen over de conditie van de foetus, zonder hem of de moeder bloot te stellen aan gevaar en dat is heel belangrijk, in een heel vroeg stadium van de zwangerschap (2,5-3 weken). Vaak kan deze informatie niet op andere manieren worden verkregen.
In de eerste drie maanden van de zwangerschap kan echografie van het echografie bepalen of de foetus nog leeft, de leeftijd bepalen en het aantal ontwikkelende embryo's bepalen. Na de derde maand kan echografie enkele aangeboren misvormingen van de foetus detecteren, zoals spina bifida, en de positie van de placenta nauwkeurig bepalen, waardoor het vroegtijdige losraken wordt onthuld.
Met behulp van echografie kunt u de grootte van de foetus tijdens de zwangerschap bepalen en vrij nauwkeurig de datum van bevalling voorspellen. Met behulp van echografie kunt u zelfs de hartslag van de foetus opmerken. Röntgenonderzoek tijdens de zwangerschap is nu alleen nodig onder speciale omstandigheden.
Op grote schaal gebruikt in prenatale (prenatale) diagnostiek, de methode voor het opsporen van foetale ontwikkelingsanomalieën - vruchtwaterpunctie (de selectie van vocht uit de vruchtzak rond de foetus, meestal tijdens de 15-17e week van de zwangerschap) - wordt gecontroleerd door middel van echografie.
De ontwikkeling en introductie van nieuwe soorten echografische onderzoeken naar de praktijk en hun beschikbaarheid hebben een revolutie teweeggebracht in de verloskundige praktijk, wat de controle over het verloop van de zwangerschap vereenvoudigt en de betrouwbaarheid ervan vergroot.
Het principe van de werking van de ultrasone machine
Echografie diagnose is met succes gebruikt in de medische praktijk en heeft zichzelf lang gevestigd als een relatief goedkope en volledig veilige methode van onderzoek. Het meest gewilde gebied van diagnose is het onderzoek van zwangere vrouwen, en alle interne organen, bloedvaten en gewrichten worden ook onderzocht. Het principe van echolocatie is de basis van de technologie van echografie.
Hoe werkt het?
Echografie is akoestische oscillatie met een frequentie hoger dan 20 kHz die niet toegankelijk is voor mensen. Medische ultrasone apparatuur maakt gebruik van een frequentiebereik van 2 tot 10 MHz.
Er zijn zogenaamde piezoelectrics - enkele kristallen van een aantal chemische verbindingen die reageren op ultrasone golven met een elektrische lading, en op een elektrische lading - met echografie. Dit betekent dat de kristallen (piëzo-elektrische elementen) tegelijkertijd de ontvanger en zender van ultrasone golven zijn. De piëzo-elektrische elementen bevinden zich in de ultrasone sensor, waardoor hoogfrequente pulsen naar het menselijk lichaam worden gestuurd. De sensor is bovendien uitgerust met een akoestische spiegel en een geluidsabsorberende laag. Het gereflecteerde deel van de bundel geluidsgolven keert terug naar de sensor, die ze omzet in een elektrisch signaal en verzendt naar het hardware- en softwaresysteem - de ultrasone machine zelf. Het signaal wordt verwerkt en weergegeven op de monitor. Het meest gebruikte zwart-wit beeldformaat. Secties die golven tot op een graad reflecteren, worden op het scherm aangegeven met grijze gradaties, witte kleuren zijn volledig reflecterende stoffen en zwarte kleuren zijn vloeistoffen en holtes.
Hoe werkt de ultrasone golf?
Een ultrasoon signaal, dat door de weefsels van het menselijk lichaam passeert, wordt door hen geabsorbeerd en gereflecteerd afhankelijk van hun dichtheid en de snelheid van voortplanting van geluidsgolven. Dichte omgevingen zoals botten, stenen in de nieren, blaas, reflecteren het geluid bijna volledig. Looser weefsels, vloeistoffen en holtes absorberen golven gedeeltelijk of volledig.
De belangrijkste kenmerken van het echo-beeld zijn echogeniciteit en geluidsgeleiding. Echogeniciteit - het vermogen van weefsels om ultrasone golven te reflecteren, onderscheid te maken tussen hypo- en hyperechogeniciteit. Geluidgeleiding - het vermogen van weefsels om door een echografie te gaan. Over de evaluatie van deze kenmerken is gebaseerd op de analyse van het object, de beschrijving en conclusie.
Echografisch onderzoek van ultrasone scanners op expertniveau
Onze kliniek is uitgerust met moderne stationaire ultrasone apparaten van Medison en Toshiba, die in staat zijn om diagnostische taken uit te voeren. Scanners zijn uitgerust met extra monitors om het beeld voor de patiënt te dupliceren. Deskundig niveau van technologie impliceert verbeterde methoden voor het verkrijgen van informatie:
- beeldkorrelonderdrukking;
- multipad-samengestelde scan;
- energie doppler echografie;
- instellingen die het beeld op moeilijk bereikbare plaatsen verbeteren;
- digitale technologie;
- hoge schermresolutie;
- driedimensionale en vierdimensionale modi.
Deze studies, indien gewenst, de klant kunnen op een DVD-ROM worden opgenomen.
Met echografie is niet alleen de apparatuurklasse van belang, maar ook de professionaliteit van de arts die de diagnose stelt. De specialisten van onze kliniek hebben een jarenlange werkervaring en een hoge kwalificatie, waarmee u de resultaten van het onderzoek correct kunt ontcijferen.
Het principe van echografie
Als het gaat om onderhoud, reparatie of werkzaamheden aan ultrasone apparatuur, is het in de eerste plaats noodzakelijk om de fysieke basis te begrijpen van de processen waarmee we te maken zullen krijgen. Natuurlijk zijn er, zoals in elk geval, zoveel nuances en subtiliteiten, maar we stellen voor om eerst de essentie van het proces te beschouwen. In dit artikel zullen we de volgende vragen behandelen:
- Wat is echografie, wat zijn de kenmerken en parameters
- De vorming van echografie in moderne technologie op basis van piëzokeramiek
- Principes van echografie: een keten van het omzetten van elektrische energie in ultrasone energie en omgekeerd.
- Basisprincipes van beeldvorming op het display van de ultrasone machine.
Bekijk onze video over hoe echografie werkt
Onze belangrijkste taak is om te begrijpen wat echografie is en wat de eigenschappen ervan ons helpen bij modern medisch onderzoek.
Over geluid.
We weten dat frequenties van 16 Hz tot 18.000 Hz, die een menselijk gehoorapparaat kan waarnemen, gewoonlijk geluid worden genoemd. Maar er zijn ook veel geluiden in de wereld die we niet kunnen horen, omdat ze onder of boven het bereik van de beschikbare frequenties liggen: dit zijn respectievelijk infra en ultrageluid.
Het geluid heeft een golvend karakter, dat wil zeggen dat alle geluiden die in ons universum bestaan golven zijn, zoals in andere gevallen vele andere natuurlijke verschijnselen.
Fysiek gezien is een golf een excitatie van een medium dat zich voortplant met energieoverdracht, maar zonder massaoverdracht. Met andere woorden, golven zijn een ruimtelijke afwisseling van maxima en minima van elke fysieke grootheid, bijvoorbeeld de dichtheid van een stof of de temperatuur ervan.
Het is mogelijk om de golfparameters (inclusief geluid) te karakteriseren via de lengte, frequentie, amplitude en oscillatieperiode.
Beschouw de golfparameters in meer detail:
De maxima en minima van een fysieke grootheid kunnen voorwaardelijk worden weergegeven als toppen en dalen van een golf.
Golflengte is de afstand tussen deze richels of tussen de depressies. Daarom, hoe dichter de richels bij elkaar zijn - hoe korter de golflengte en hoe hoger de frequentie, hoe verder van elkaar verwijderd - hoe hoger de golflengte en vice versa - hoe lager de frequentie.
Een andere belangrijke parameter is de amplitude van de oscillatie of de mate van afwijking van een fysieke grootheid ten opzichte van de gemiddelde waarde.
Al deze parameters zijn gerelateerd aan elkaar (voor elke relatie is er een exacte wiskundige beschrijving in de vorm van formules, maar we zullen ze hier niet geven, omdat het onze taak is om het basisprincipe te begrijpen en we kunnen het altijd vanuit een fysiek oogpunt beschrijven). Elk van de kenmerken is belangrijk, maar vaker moet u iets horen over de ultrasone frequentie.
Levert uw echoapparaat een slechte beeldkwaliteit? Laat een ingenieurgesprek rechtstreeks op de site achter en hij zal een gratis diagnose stellen en uw echoscanner configureren
Hoogfrequent geluid: Hoe duizenden vibraties per seconde te veroorzaken
Er zijn verschillende manieren om echografie te verkrijgen, maar meestal maakt de techniek gebruik van kristallen van piëzo-elektrische elementen en een piëzo-elektrisch effect op basis van hun toepassing: de aard van de piëzo-elektronica maakt het mogelijk om hoogfrequent geluid te genereren onder invloed van spanning, hoe hoger de spanningsfrequentie, hoe sneller (vaker) het kristal begint te trillen, opwindend hoogfrequente oscillaties in de omgeving.
Eenmaal op het gebied van hoogfrequente geluidstrillingen, begint het piezocrystal daarentegen elektriciteit op te wekken. Door een dergelijk kristal op te nemen in een elektrisch circuit en op een bepaalde manier de ontvangen signalen te verwerken, kunnen we een beeld vormen op het display van de ultrasone machine.
Maar om dit proces mogelijk te maken, is het noodzakelijk om dure en ingewikkeld georganiseerde apparatuur te hebben.
Ondanks tientallen en zelfs honderden onderling verbonden componenten van een echografie scanner, kan de scanner worden verdeeld in verschillende hoofdblokken die betrokken zijn bij de conversie en transmissie van verschillende soorten energie.
Het begint allemaal met een stroombron die in staat is om een hoge spanning van vooraf bepaalde waarden te handhaven. Vervolgens wordt het signaal via veel extra apparaten en onder de constante controle van speciale software doorgestuurd naar de sensor, waarvan het hoofdelement een piëzokristallijne kop is. Het zet elektrische energie om in ultrasone energie.
Door een akoestische lens gemaakt van speciale materialen en een bijpassende gel komt de ultrasone golf het lichaam van de patiënt binnen.
Zoals elke golf heeft ultrageluid de neiging om gereflecteerd te worden vanaf het oppervlak dat zich op zijn pad bevindt.
Vervolgens passeert de golf het omgekeerde pad door verschillende weefsels van het menselijk lichaam, vallen de akoestische gel en de lens op het piëzokristallijne raster van de sensor, die de energie van de akoestische golf omzet in elektrische energie.
Door de signalen van de sensor te accepteren en correct te interpreteren, kunnen we objecten simuleren die zich op verschillende diepten bevinden en ontoegankelijk zijn voor het menselijk oog.
Het principe van beeldconstructie op basis van echografiescans
Overweeg precies hoe de verkregen informatie ons helpt bij het opbouwen van het beeld op de echoscanner. De basis van dit principe is de verschillende akoestische impedantie of weerstand van gasvormige, vloeibare en vaste media.
Met andere woorden, de botten, zachte weefsels en vloeistoffen van ons lichaam verzenden en reflecteren ultrasone golven in verschillende mate, gedeeltelijk absorberen en verstrooien.
In feite kan het gehele onderzoeksproces worden onderverdeeld in microperiodiën, en verzendt slechts een klein deel van elke periode een sensor. De rest van de tijd wordt besteed aan het wachten op een antwoord. Tegelijkertijd wordt de tijd tussen verzending en ontvangst van een signaal direct overgedragen naar de afstand van de sensor tot het "geziene" object.
Informatie over de afstand tot elk punt helpt ons een model te bouwen van het object dat wordt bestudeerd, en wordt ook gebruikt voor metingen die nodig zijn voor ultrasone diagnostiek. De gegevens hebben een kleurcode - als resultaat krijgen we de afbeelding die we nodig hebben op het echografiescherm.
Meestal is dit het zwart-wit-formaat, omdat wordt aangenomen dat voor grijstinten ons oog vatbaarder en nauwkeuriger is. zal het verschil in de meetresultaten zien, hoewel ze in moderne apparaten kleurenrepresentaties gebruiken om bijvoorbeeld de snelheid van de bloedstroom te bestuderen en zelfs een goede presentatie van gegevens. Dit laatste, samen met de videosequentie in Doppler-modi, helpt om de diagnose nauwkeuriger te maken en dient als een extra bron van informatie.
Maar terug naar de constructie van het eenvoudigste beeld en bekijk in meer detail drie gevallen:
Voorbeelden van de eenvoudigste afbeeldingen zullen worden bestudeerd op basis van de B-modus. Visualisatie van het botweefsel en andere vaste formaties bestaat uit heldere gebieden (voornamelijk wit), omdat geluid het best weerkaatst op vaste oppervlakken en bijna volledig terugkeert naar de sensor.
Als een voorbeeld kunnen we duidelijk de witte gebieden zien - de stenen in de nieren van de patiënt.
De visualisatie van vloeistof of holtes tegenover elkaar wordt weergegeven door zwarte gebieden in het beeld, omdat zonder obstakels het geluid verder in het lichaam van de patiënt passeert en we geen respons ontvangen.
Zachte weefsels, zoals de structuur van de nier zelf, worden weergegeven door gebieden met verschillende gradaties van grijs. De nauwkeurigheid van de diagnose en de gezondheid van de patiënt zal grotendeels afhangen van de kwaliteit van de visualisatie van dergelijke objecten.
Dus vandaag hebben we geleerd wat ultrasound is en hoe het wordt gebruikt in echografiescanners om de organen van het menselijk lichaam te bestuderen.
Neem contact op met ons servicecentrum als uw echografie-apparaat een slechte beeldkwaliteit heeft. ERSPlus-engineers met veel ervaring en een hoge kwalificatie staan altijd klaar om u te helpen.
Het principe van ultrasone machine. Ultrasone sensor
Onder de echo begrijpen de geluidsgolven, waarvan de frequentie buiten het bereik ligt van de frequenties waargenomen door het menselijk oor.
De ontdekking van echografie dateert uit observaties van de vlucht van vleermuizen. Wetenschappers, die de vleermuizen blinddoeken, ontdekten dat deze dieren tijdens de vlucht hun oriëntatie niet verliezen en obstakels kunnen ontwijken. Maar nadat ze ook hun oren hadden bedekt, was de oriëntatie in de ruimte in de vleermuizen verbroken en kwamen ze obstakels tegen. Dit leidde tot de conclusie dat vleermuizen in het donker worden geleid door geluidsgolven die niet door het menselijk oor worden opgevangen. Deze waarnemingen werden al gedaan in de XVII eeuw, op hetzelfde moment werd de term "echografie" voorgesteld. Een bat voor oriëntatie in de ruimte stoot korte pulsen van ultrasone golven uit. Deze impulsen, gereflecteerd door de obstakels, worden na enige tijd waargenomen door het oor van een knuppel (echo-fenomeen). Afhankelijk van de tijd die verstrijkt van het moment van bestraling van de ultrasone puls tot de waarneming van het gereflecteerde signaal, bepaalt het dier de afstand tot het object. Daarnaast kan de vleermuis ook de richting bepalen waarin het echosignaal wordt geretourneerd, de lokalisatie van het object in de ruimte. Zo stuurt het ultrasone golven en neemt dan het gereflecteerde beeld van de omringende ruimte waar.
Het principe van de locatie van ultrageluid ligt ten grondslag aan de werking van veel technische apparaten. Volgens het zogenaamde principe van gepulseerde echo, werkt een sonar, die de positie van het vat ten opzichte van de scholen vis of de zeebodem (echolood) bepaalt, evenals ultrasone diagnostische apparaten die in de geneeskunde worden gebruikt: het apparaat zendt ultrasone golven uit, neemt dan de gereflecteerde signalen waar en de tijd die is verstreken vanaf het moment van bestraling tot het moment van waarneming van het echosignaal bepaalt de ruimtelijke positie van de reflecterende structuur.
Wat zijn geluidsgolven?
Geluidsgolven zijn mechanische trillingen die zich in de ruimte voortplanten, zoals golven die optreden nadat een steen in het water is gegooid. De verspreiding van geluidsgolven is grotendeels afhankelijk van de stof waarin ze zich voortplanten. Dit wordt verklaard door het feit dat geluidsgolven alleen optreden als de deeltjes van het materiaal oscilleren.
Omdat geluid alleen kan worden gepropageerd vanuit materiële objecten, wordt er geen geluid geproduceerd in een vacuüm (bij examens wordt vaak de vraag "opvullen" gesteld: hoe wordt geluid verdeeld in een vacuüm?).
Geluid in de omgeving kan zich zowel in de lengte- als in de transversale richting verspreiden. Ultrasone golven in vloeistoffen en gassen zijn longitudinaal, omdat individuele deeltjes van het medium in de voortplantingsrichting van de geluidsgolf oscilleren. Als het vlak waarin de deeltjes van het medium oscilleren zich in een rechte hoek ten opzichte van de golfgeleidingsrichting bevindt, zoals bijvoorbeeld in het geval van zeegolven (oscillaties van deeltjes in de verticale richting en golfvoortplanting in het horizontale vlak), spreekt men van transversale golven. Dergelijke golven worden ook waargenomen in vaste stoffen (bijvoorbeeld in botten). In zachte weefsels plant echografie zich voornamelijk voort in de vorm van longitudinale golven.
Wanneer de afzonderlijke deeltjes van de longitudinale golf naar elkaar toe worden verplaatst, neemt hun dichtheid, en dientengevolge de druk in de substantie van het medium op deze plaats toe. Als de deeltjes van elkaar afwijken, nemen de lokale dichtheid van de stof en de druk op deze plaats af. Ultrasone golven vormen een zone met lage en hoge druk. Met de passage van de ultrasone golf door het weefsel, verandert deze druk zeer snel op het punt van het medium. Om de druk gevormd door de ultrasone golf van de constante druk van het medium te onderscheiden, wordt deze ook variabele of sonische druk genoemd.
Geluidsgolfparameters
Geluidsgolfparameters omvatten:
Amplitude (A), bijvoorbeeld maximale geluidsdruk ("golfhoogte").
Frequentie (v), d.w.z. aantal oscillaties in 1 s. De frequentie-eenheid is Hertz (Hz). Gebruik bij diagnostische apparaten die in de geneeskunde worden gebruikt het frequentiebereik van 1 tot 50 MG c (1 MHz = 106 Hz, gewoonlijk het bereik van 2,5 - 15 MHz).
Golflengte (λ), d.w.z. de afstand tot de aangrenzende golfkam (meer precies, de minimale afstand tussen punten met dezelfde fase).
De snelheid van voortplanting, of de snelheid van geluid (s). Dit hangt af van het medium waarin de geluidsgolf zich voortplant, evenals van de frequentie.
Druk en temperatuur hebben een significant effect, maar in het fysiologische temperatuurbereik kan dit effect worden verwaarloosd. Voor dagelijks werk is het handig om te onthouden dat hoe dichter de omgeving is, des te groter de geluidssnelheid erin.
De snelheid van geluid in zachte weefsels is ongeveer 1500 m / s en neemt toe met toenemende weefseldichtheid.
Deze formule staat centraal in medische echografie. Met behulp hiervan is het mogelijk om de golflengte λ van echografie te berekenen, waarmee de minimale grootte van de anatomische structuren die nog steeds zichtbaar zijn met echografie kan worden bepaald. Die anatomische structuren waarvan de grootte minder is dan de lengte van de ultrasone golf, met echografie zijn niet te onderscheiden.
De golflengte stelt u in staat om een nogal ruw beeld te krijgen en is niet geschikt voor het evalueren van kleine structuren. Hoe hoger de ultrasone frequentie, des te kleiner de golflengte en de grootte van de anatomische structuren die nog te onderscheiden zijn.
De mogelijkheid van detaillering neemt toe met toenemende ultrasone frequentie. Dit vermindert de penetratiediepte van ultrageluid in het weefsel, d.w.z. zijn penetrerend vermogen neemt af. Dus met toenemende ultrasone frequentie neemt de beschikbare diepte van weefselonderzoek af.
De golflengte van echografie gebruikt in echografie om weefsels te bestuderen varieert van 0,1 tot 1 mm. Kleinere anatomische structuren kunnen niet worden geïdentificeerd.
Hoe een echografie krijgen?
Piëzo-elektrisch effect
De productie van ultrageluid gebruikt in de medische diagnostiek is gebaseerd op het piëzo-elektrische effect - het vermogen van kristallen en keramiek om te vervormen onder invloed van een aangelegde spanning. Onder de werking van wisselspanning worden kristallen en keramiek periodiek vervormd, d.w.z. mechanische trillingen ontstaan en ultrasone golven worden gevormd. Het piëzo-elektrische effect is omkeerbaar: ultrasone golven veroorzaken vervorming van het piëzo-elektrische kristal, wat gepaard gaat met het verschijnen van een meetbare elektrische spanning. Piëzo-elektrische materialen dienen dus als generatoren van ultrasone golven en hun ontvangers.
Wanneer een ultrasone golf optreedt, verspreidt deze zich in het verbindingsmedium. "Verbinden" betekent dat er een zeer goede geluidgeleiding is tussen de ultrasone generator en de omgeving waarin deze wordt gedistribueerd. Gebruik hiervoor meestal een standaard ultrasoundgel.
Om de overgang van ultrasone golven van vast keramiek van het piëzo-elektrische element naar zachte weefsels te vergemakkelijken, is het gecoat met een speciale ultrasone gel.
Wees voorzichtig bij het reinigen van de ultrasone sensor! De aanpassingslaag in de meeste ultrasone sensoren verslechtert wanneer ze opnieuw worden verwerkt met alcohol om "hygiënische" redenen. Daarom is het bij het reinigen van de ultrasone sensor strikt noodzakelijk om de instructies op het apparaat te volgen.
De structuur van de ultrasone sensor
De generator van ultrasone trillingen bestaat uit een piëzo-elektrisch materiaal, meestal keramiek, aan de voor- en achterzijde waarvan er elektrische contacten zijn. Een aanpassingslaag wordt aangebracht op de voorzijde die naar de patiënt is gericht en die is ontworpen voor optimale echografie in het weefsel. Aan de achterkant zijn piëzo-elektrische kristallen bedekt met een laag die ultrageluid sterk absorbeert, wat de reflectie van ultrasone golven in verschillende richtingen voorkomt en de mobiliteit van het kristal beperkt. Dit stelt ons in staat ervoor te zorgen dat de ultrasone sensor de kortst mogelijke ultrasone pulsen afgeeft. De pulsduur is de bepalende factor in de axiale resolutie.
De sensor voor echografie in b-modus, bestaat in de regel uit een groot aantal kleine, naast elkaar liggende keramische kristallen, die afzonderlijk of in groepen zijn geconfigureerd.
Ultrasone sensor is erg gevoelig. Dit wordt enerzijds verklaard door het feit dat het in de meeste gevallen keramische kristallen bevat die erg fragiel zijn, aan de andere kant, door het feit dat de componenten van de sensor zeer dicht bij elkaar zijn geplaatst en kunnen worden verschoven of gebroken met mechanisch schudden of schokken. De kosten van een moderne ultrasone sensor zijn afhankelijk van het type uitrusting en zijn ongeveer gelijk aan de kosten van een middenklasse auto.
Voordat u het ultrasone apparaat transporteert, bevestigt u de ultrasone sensor op het apparaat en koppelt u deze beter los. De sensor breekt gemakkelijk wanneer hij valt en zelfs licht schudden kan ernstige schade veroorzaken.
In het bereik van frequenties die worden gebruikt in de medische diagnostiek, is het onmogelijk om een scherp gefocusseerde bundel te verkrijgen, vergelijkbaar met een laser, waarmee men weefsels kan "sonderen". Om een optimale ruimtelijke resolutie te verkrijgen, is het echter noodzakelijk om ernaar te streven de diameter van de ultrageluidstraal zoveel mogelijk te verminderen (als een synoniem voor een ultrageluidstraal, soms wordt de term "ultrageluidstraal" gebruikt), wat benadrukt dat in het geval van een ultrageluidsveld het een ruimtelijke structuur is die idealiter een minimum heeft diameter).
Hoe kleiner de ultrasone straal, hoe beter de details van de anatomische structuren zichtbaar zijn met echografie.
Daarom wordt ultrageluid zo ver mogelijk gericht op een bepaalde diepte (iets dieper dan de te bestuderen structuur), zodat de ultrageluidstraal een "middel" vormt. Ze richten echografie ofwel met behulp van "akoestische lenzen" of door gepulste signalen toe te passen op verschillende piezokeramische elementen van de transducer met verschillende onderlinge verschuivingen in de tijd. Tegelijkertijd vereist het scherpstellen op een grotere diepte een toename in het actieve oppervlak of de apertuur van de ultrasone transducer.
Wanneer de sensor scherpgesteld is, zijn er drie zones in het ultrasone veld:
Het helderste echo-beeld wordt verkregen wanneer het te onderzoeken object zich in de brandpuntszone van de ultrageluidstraal bevindt. Het object bevindt zich in de brandpuntszone wanneer de ultrasone straal de kleinste breedte heeft, wat betekent dat de resolutie maximaal is.
Dichtbij echografie gebied
De nabije zone ligt direct naast de ultrasone sensor. Hier worden ultrasone golven die door het oppervlak van verschillende piëzokeramische elementen worden uitgezonden op elkaar gelegd (met andere woorden, de interferentie van ultrasone golven treedt op), daarom wordt een sterk inhomogeen veld gevormd. Laten we dit met een duidelijk voorbeeld uitleggen: als je een handvol steentjes in het water gooit, dan overlappen cirkelvormige golven, die van elk van hen afwijken, elkaar. Dichtbij de plaats waar een kiezelsteen valt, corresponderend met de nabije zone, zijn de golven onregelmatig, maar op enige afstand naderen ze geleidelijk de cirkel. Probeer minstens een keer om dit experiment met kinderen te doen wanneer je in de buurt van het water loopt! De uitgesproken inhomogeniteit van de nabije ultrasone zone vormt een vaag beeld. Het homogene medium zelf in de nabije zone lijkt op afwisselend licht en donkere strepen. Daarom is de nabije ultrageluidszone voor het beoordelen van het beeld bijna of helemaal niet geschikt. Dit effect is het meest uitgesproken in convexe en sectorsensoren die een divergerende ultrasone straal uitzenden; Voor een lineaire sensor is de heterogeniteit in de buurt van de zone het minst uitgesproken.
Het is mogelijk om te bepalen hoever de nabije ultrasone zone zich verspreidt, als u, door aan de knop te draaien, het signaal versterkt, terwijl u tegelijkertijd het ultrasone veld naast de sensor bekijkt. De nabije ultrageluidszone kan worden herkend door een wit vel in de buurt van de sensor. Probeer de nabije zone van lineaire en sectorsensoren te vergelijken.
Aangezien de nabije ultrageluidzone niet van toepassing is op de beoordeling van het beeld van een voorwerp, proberen zij tijdens echografisch onderzoek de nabije zone te minimaliseren en op verschillende manieren te gebruiken om het uit het onderzochte gebied te verwijderen. Dit kan bijvoorbeeld worden gedaan door de optimale positie van de sensor te selecteren of door de ongelijkheid van het ultrasone veld elektronisch te egaliseren. Maar in de praktijk is dit het gemakkelijkst te bereiken met behulp van een zogenaamde buffer gevuld met water, die tussen de sensor en het te bestuderen object wordt geplaatst. Hiermee kunt u de ruis van de nabije zone weergeven vanaf de locatie van het te bestuderen object. Gewoonlijk worden speciale mondstukken voor individuele sensoren of een universeel gelkussen als een buffer gebruikt. In plaats van water worden op siliconen gebaseerde plastic spuitmonden momenteel gebruikt.
Met een oppervlakkige opstelling van de bestudeerde structuren kan het gebruik van een buffer de kwaliteit van het echografie-beeld aanzienlijk verbeteren.
Focusgebied
De focuszone wordt gekenmerkt door het feit dat enerzijds de diameter (breedte) van de ultrageluidbundel hier het kleinst is, en anderzijds vanwege het effect van de verzamellens, de intensiteit van ultrageluid het grootst is. Dit maakt een hoge resolutie mogelijk, d.w.z. het vermogen om de details van het object duidelijk te onderscheiden. Daarom moet de anatomische formatie of het te onderzoeken object zich in het focusgebied bevinden.
Veel echografie
In de verre echografiezone divergeert de echografie. Omdat de ultrasone straal verzwakt is bij het passeren door het weefsel, neemt de intensiteit van ultrageluid, in het bijzonder de hoge frequentiecomponent, af. Beide processen hebben een negatieve invloed op de resolutie en daarmee de kwaliteit van het ultrasone beeld. Daarom is in de studie in de verre ultrageluidzone de helderheid van het object verloren gegaan - hoe meer, hoe verder weg van de sensor.
De resolutie van het apparaat
De resolutie van een visueel onderzoekssysteem, zowel optisch als akoestisch, wordt bepaald door de minimale afstand waarop twee objecten in het beeld als gescheiden worden waargenomen. Resolutie is een belangrijke kwalitatieve indicator die de effectiviteit van de onderzoeksmethode voor beeldvorming kenmerkt.
In de praktijk wordt vaak over het hoofd gezien dat het vergroten van de resolutie alleen zinvol is wanneer het object dat wordt onderzocht aanzienlijk verschilt in zijn akoestische eigenschappen van de omringende weefsels, d.w.z. heeft voldoende contrast. Het verhogen van de resolutie bij gebrek aan voldoende contrast verbetert de diagnostische mogelijkheden van het onderzoek niet. De axiale resolutie (in de voortplantingsrichting van de ultrageluidstraal) ligt in het gebied van de waarde van de dubbele golflengte. Strikt genomen is de duur van individuele uitgestraalde pulsen cruciaal. Het gebeurt iets meer dan twee opeenvolgende fluctuaties. Dit betekent dat met een sensor met een werkfrequentie van 3,5 MHz, 0,5 mm weefselstructuren theoretisch gezien als afzonderlijke structuren zouden moeten worden waargenomen. In de praktijk wordt dit alleen waargenomen onder de voorwaarde dat de structuren voldoende contrasterend zijn.
De laterale (laterale) resolutie hangt af van de breedte van de ultrasone straal, evenals van de focus en, dienovereenkomstig, van de diepte van het onderzoek. In dit opzicht varieert de resolutie sterk. De hoogste resolutie wordt waargenomen in de brandpuntszone en is ongeveer 4-5 golflengten. De zijdelingse resolutie is dus 2-3 keer zwakker dan de axiale resolutie. Een typisch voorbeeld is de echografie van de ductus pancreaticus. Het lumen van het kanaal kan alleen duidelijk worden gevisualiseerd wanneer het loodrecht staat op de richting van de ultrageluidstraal. Delen van het kanaal links en rechts van een andere hoek zijn niet meer zichtbaar, omdat de axiale resolutie sterker is dan de laterale.
De sagittale resolutie hangt af van de breedte van de ultrageluidbundel in een vlak loodrecht op het scanvlak, en karakteriseert de resolutie in de richting loodrecht op de voortplantingsrichting en dientengevolge de dikte van de beeldlaag. Sagittale resolutie is meestal slechter dan axiaal en lateraal. In de instructies die aan de ultrasone machine zijn bevestigd, wordt deze parameter zelden genoemd. Er moet echter worden aangenomen dat de sagittale resolutie niet beter kan zijn dan de laterale resolutie en dat deze twee parameters alleen vergelijkbaar zijn in het sagittale vlak in de brandpuntszone. Bij de meeste ultrasone sensoren is de sagittale focus ingesteld op een bepaalde diepte en wordt deze niet duidelijk uitgedrukt. In de praktijk wordt de sagittale scherpstelling van de ultrageluidstraal uitgevoerd door een bijpassende laag in de sensor te gebruiken als een akoestische lens. Variabele focussering loodrecht op het beeldvlak, waardoor de dikte van deze laag alleen kan worden bereikt met behulp van een matrix van piëzo-elementen.
In gevallen waarin de onderzoeksarts belast is met een gedetailleerde beschrijving van de anatomische structuur, is het noodzakelijk om deze te onderzoeken in twee onderling loodrechte vlakken, als de anatomische kenmerken van het bestudeerde gebied dit toelaten. Tegelijkertijd neemt de resolutie af van axiale richting naar laterale richting en van laterale naar sagittale richting.
Soorten ultrasone sensoren
Afhankelijk van de locatie van de piëzo-elektrische elementen, zijn er drie soorten ultrasone sensoren:
In lineaire sensoren bevinden piëzo-elektrische elementen zich langs een rechte lijn afzonderlijk of in groepen en zenden parallel ultrasone golven in het weefsel uit. Na elke passage door de stof verschijnt een rechthoekig beeld (gedurende 1 seconde - ongeveer 20 beelden of meer). Het voordeel van lineaire sensoren is de mogelijkheid om een hoge resolutie nabij de sensorlocatie te verkrijgen (d.w.z. een relatief hoge beeldkwaliteit in de nabije zone), het nadeel is in het kleine gebied van de ultrasone evaluatie op grote diepte (dit is te wijten aan het feit dat, anders dan convex en sector sensoren, ultrasone stralen van de lineaire sensor divergeren niet).
Een phased array-sensor lijkt op een lineaire sensor, maar is kleiner. Het bestaat uit een reeks kristallen met afzonderlijke instellingen. Sensoren van dit type creëren een beeld van een sectorsensor op de monitor. Terwijl in het geval van een mechanische sectorensor de richting van de ultrasone puls wordt bepaald door de rotatie van het piëzo-elektrische element, wordt bij werken met een sensor met een fasegestuurde array een gerichte gefocusseerde ultrageluidbundel verkregen door een tijdverschuiving (faseverschuiving) van alle geactiveerde kristallen. Dit betekent dat de afzonderlijke piëzo-elektrische elementen worden geactiveerd met een tijdvertraging en als een resultaat wordt de ultrasone straal in een schuine richting uitgezonden. Hiermee kunt u de echobundel richten in overeenstemming met de taak van het onderzoek (elektronische scherpstelling) en tegelijkertijd de resolutie in het gewenste deel van het echografie-beeld aanzienlijk verbeteren. Een ander voordeel is de mogelijkheid om het ontvangen signaal dynamisch te focusseren. In dit geval wordt de focus tijdens ontvangst van het signaal ingesteld op de optimale diepte, wat ook de beeldkwaliteit aanzienlijk verbetert.
In de mechanische sectorsensor worden als gevolg van de mechanische oscillatie van de transducerelementen de ultrasone golven in verschillende richtingen uitgestraald, zodat een beeld wordt gevormd in de vorm van een sector. Na elke passage door de stof wordt een afbeelding gevormd (10 of meer in 1 s). Het voordeel van de sectiesensor is dat u een breed gezichtsveld op grote diepte kunt krijgen, met als nadeel dat het onmogelijk is om in de nabije zone te bestuderen, omdat het gezichtsveld nabij de sensor te smal is.
In een convexe sensor bevinden piëzo-elektrische elementen zich langs elkaar in een boog (gebogen sensor). Beeldkwaliteit is een kruising tussen een beeld verkregen door lineaire en sectorale sensoren. Een convexe sensor, zoals een lineaire, wordt gekenmerkt door een hoge resolutie in de nabije zone (hoewel deze de resolutie van de lineaire sensor niet haalt) en tegelijkertijd is een breed gezichtsveld in de diepte van het weefsel vergelijkbaar met een sectorsensor.
Alleen bij een tweedimensionale opstelling van de elementen van de ultrageluidomvormer in de vorm van een matrix, is het mogelijk om de ultrageluidstraal gelijktijdig in de laterale en sagittale richtingen te focusseren. Deze zogenaamde matrix van piëzo-elementen (of tweedimensionale matrix) maakt het bovendien mogelijk om gegevens op drie dimensies te verkrijgen, zonder welke het scannen van de hoeveelheid weefsel vóór de sensor onmogelijk is. De fabricage van een matrix van piëzo-elektrische elementen is een moeizaam proces dat het gebruik van de nieuwste technologieën vereist. Daarom zijn pas onlangs fabrikanten begonnen hun ultrasone apparaten uit te rusten met convexe sensoren.
Ultrasound diagnostische methode
Ultrasone diagnostische methode is een methode voor het verkrijgen van een medisch beeld op basis van de registratie en computeranalyse van ultrasone golven die worden gereflecteerd door biologische structuren, dat wil zeggen op basis van het echo-effect. De methode wordt vaak aangeduid als echografie. Moderne apparaten voor ultrageluidonderzoek (USI) zijn universele digitale systemen met hoge resolutie met de mogelijkheid om in alle modi te scannen (Fig. 3.1).
Ultrasone diagnostische kracht is vrijwel ongevaarlijk. Echografie heeft geen contra-indicaties, het is veilig, pijnloos, atraumatisch en niet belastend. Indien nodig kan dit worden uitgevoerd zonder enige voorbereiding van patiënten. Echografie apparatuur kan worden geleverd aan elke functionele eenheid voor onderzoek van niet-vervoerbare patiënten. Een groot voordeel, vooral in het geval van een onduidelijk klinisch beeld, is de mogelijkheid van gelijktijdige onderzoek van vele organen. Ook belangrijk is de hoge kosteneffectiviteit van echografie: de kosten van echografie zijn verschillende keren lager dan die van röntgenonderzoeken, en zelfs minder computertomografie en magnetische resonantie.
De ultrasone methode heeft echter enkele nadelen:
- hoge apparaat- en operatorafhankelijkheid;
- grote subjectiviteit in de interpretatie van echografische afbeeldingen;
- lage informatie-inhoud en slechte showiness van bevroren beelden.
Echografie is nu een van de meest gebruikte methoden in de klinische praktijk. Bij de herkenning van ziekten van veel organen kan ultrageluid worden beschouwd als de voorkeurs-, eerste en belangrijkste diagnostische methode. In diagnostisch moeilijke gevallen stellen de echogegevens ons in staat om een plan te maken voor verder onderzoek van patiënten die de meest effectieve stralingsmethoden gebruiken.
FYSISCHE EN BIOSFYSISCHE BASIS VAN DE ULTRASOONDE DIAGNOSTISCHE METHODE
Echografie verwijst naar geluidstrillingen die boven de drempel van het horen van een menselijk orgaan liggen, d.w.z. met een frequentie van meer dan 20 kHz. De fysieke basis van echografie is het piëzo-elektrische effect ontdekt in 1881 door de gebroeders Curie. De praktische toepassing ervan is verbonden met de ontwikkeling van ultrasone industriële foutdetectie door de Russische wetenschapper S. Ya. Sokolov (het einde van de jaren 20 - het begin van de jaren '30 van de XXe eeuw). De eerste pogingen om de ultrasone methode voor diagnostische doeleinden in de geneeskunde te gebruiken, behoren tot het einde van de jaren '30. Twintigste eeuw. Het wijdverbreide gebruik van echografie in de klinische praktijk begon in de jaren zestig.
De essentie van het piëzo-elektrische effect is dat wanneer enkele kristallen worden vervormd, sommige chemische verbindingen (kwarts, titanium-barium, cadmiumsulfide, enz.), In het bijzonder onder invloed van ultrasone golven, elektrische ladingen van tegengesteld teken verschijnen op de oppervlakken van deze kristallen. Dit is het zogenaamde directe piëzo-elektrische effect (piëzo betekent in het Grieks drukken). In tegendeel, wanneer een alternerende elektrische lading wordt toegepast op deze enkele kristallen, ontstaan mechanische oscillaties daarin met de emissie van ultrasone golven. Aldus kan hetzelfde piëzo-element afwisselend een ontvanger zijn, dan een bron van ultrasone golven. Dit deel van een ultrasone machine wordt een akoestische transducer, transducer of sensor genoemd.
Echografie is verdeeld in media in de vorm van afwisselende zones van compressie en verdunning van de moleculen van een stof die oscillerende bewegingen maken. Geluidsgolven, inclusief ultrasoon, worden gekenmerkt door een periode van oscillatie - de tijd gedurende welke een molecuul (deeltje) één volledige oscillatie uitvoert; frequentie - het aantal trillingen per tijdseenheid; lengte is de afstand tussen punten van dezelfde fase en de voortplantingssnelheid, die hoofdzakelijk afhangt van de elasticiteit en dichtheid van het medium. De golflengte is omgekeerd evenredig met de frequentie. Hoe kleiner de golflengte, hoe hoger de resolutie van het ultrasone apparaat. In medische ultrasone diagnostische systemen worden vaak frequenties van 2 tot 10 MHz gebruikt. De resolutie van moderne ultrasone apparaten bereikt 1-3 mm.
Elke omgeving, inclusief verschillende lichaamsweefsels, voorkomt de verspreiding van ultrageluid, dat wil zeggen dat het een andere akoestische impedantie heeft, waarvan de waarde afhangt van de dichtheid en snelheid van de echografie. Hoe hoger deze parameters, hoe groter de akoestische impedantie. Een dergelijk algemeen kenmerk van elk elastisch medium wordt aangeduid door de term "impedantie".
Nadat de rand van twee media met verschillende akoestische weerstand is bereikt, ondergaat de bundel van ultrasone golven significante veranderingen: een deel blijft zich verspreiden in een nieuw medium, wordt er gedeeltelijk door geabsorbeerd, de andere wordt gereflecteerd. De reflectiecoëfficiënt hangt af van het verschil in de akoestische weerstand van de aan elkaar grenzende weefsels: hoe groter dit verschil, hoe groter de reflectie en natuurlijk hoe groter de amplitude van het opgenomen signaal, wat betekent dat hoe helderder en helderder het op het scherm van het apparaat zal lijken. Een complete reflector is de grens tussen het weefsel en de lucht.
ULTRASOON ONDERZOEKSMETHODEN
Momenteel worden in de klinische praktijk echografie gebruikt in b- en M-modus en Doppler.
B-modus is een techniek die in realtime informatie in de vorm van tweedimensionale seroscale tomografische beelden van anatomische structuren geeft, waarmee ze hun morfologische toestand kunnen evalueren. Deze modus is de belangrijkste, in alle gevallen begint het gebruik ervan met echografie.
Moderne ultrasone apparatuur registreert de kleinste verschillen in de niveaus van gereflecteerde echo's, die in verschillende grijstinten worden weergegeven. Dit maakt het mogelijk om onderscheid te maken tussen anatomische structuren, zelfs enigszins van elkaar verschillen in akoestische impedantie. Hoe lager de echo-intensiteit, hoe donkerder het beeld en omgekeerd, hoe groter de energie van het gereflecteerde signaal, hoe helderder het beeld.
Biologische structuren kunnen echovrij, hypo-echoïsch, medium echogeen, hyperechoïsch zijn (Fig. 3.2). Een anechoic beeld (zwart) is kenmerkend voor formaties gevuld met vloeistof, die praktisch geen ultrasone golven weergeeft; hypo-echo (donkergrijs) - stoffen met aanzienlijke hydrofiliciteit. Een echo-positief beeld (grijs) geeft de meerderheid van de weefselstructuren. Verhoogde echogeniciteit (lichtgrijs) heeft dicht biologisch weefsel. Als de ultrasone golven volledig worden gereflecteerd, zien de objecten er hyperechoïsch uit (helderwit) en achter hen is er een zogenaamde akoestische schaduw, die eruit ziet als een donkere weg (zie fig. 3.3).
Fig. 3.2. Schaal van niveaus van echogeniciteit van biologische structuren: a - echovrij; b - hypo-echo; in - medium echogeniciteit (echopositief); g - verhoogde echogeniciteit; d - hyperechoïsch
Fig. 3.3. Echogrammen van de nieren in lengtedoorsnede met de aanduiding van structuren van verschillende
echogeniciteit: een - anechoïsch verwijde bekkenbekkencomplex; b - hypo-choisch parenchym van de nier; in - een parenchym van een lever met gemiddelde echogeniciteit (echopositief); d - renale sinus met verhoogde echogeniciteit; d - hyperechoïsche calculus in het bekken-ureterische segment
Real-time modus biedt voor het verkrijgen op het beeldscherm een "live" beeld van organen en anatomische structuren die zich in hun natuurlijke functionele staat bevinden. Dit wordt bereikt door het feit dat moderne ultrasone apparaten een veelheid aan beelden produceren die elkaar opvolgen met een interval van honderdsten van een seconde, die samen een voortdurend veranderend beeld creëren dat de kleinste veranderingen fixeert. Strikt genomen zou deze techniek en, in het algemeen, de ultrasone methode niet "echografie" moeten worden genoemd, maar "echoscopie".
M-modus - eendimensionaal. Daarin wordt één van de twee ruimtelijke coördinaten vervangen door de tijdelijke, zodat langs de verticale as de afstand van de sensor tot de zich bevindende structuur wordt neergelegd, en langs de horizontale as - tijd. Deze modus wordt voornamelijk gebruikt voor hartonderzoek. Het verschaft informatie in de vorm van krommen die de amplitude en snelheid van beweging van cardiale structuren weerspiegelen (zie figuur 3.4).
Doppler-echografie is een techniek die is gebaseerd op het gebruik van het fysieke Doppler-effect (naar de naam van een Oostenrijkse fysicus). De essentie van dit effect is dat van bewegende objecten ultrasone golven worden gereflecteerd met een gewijzigde frequentie. Deze frequentieverschuiving is evenredig met de bewegingssnelheid van de zich bevindende structuren, en als hun beweging naar de sensor is gericht, neemt de frequentie van het gereflecteerde signaal toe, en omgekeerd neemt de frequentie van golven die door het bewegende voorwerp worden gereflecteerd, af. We komen dit effect voortdurend tegen en observeren bijvoorbeeld een verandering in de geluidfrequentie van auto's, treinen en vliegtuigen die voorbij snellen.
Op dit moment worden in de klinische praktijk fluorescerende spectrale doppler-echografie, kleuren-Doppler-afbeelding, kracht-doppler, convergente kleurendoppler, driedimensionale kleurendopplertoekenning, driedimensionale energie-dopplerografie in verschillende mate gebruikt.
Flux-spectrale doppler-echografie is ontworpen om de bloedstroom in relatief groot te beoordelen
Fig. 3.4. M - modale curve van beweging van de voorste mitralisklep
schepen en kamers van het hart. Het belangrijkste type diagnostische informatie is een spectrografische opname, die een zwaai van de bloedstroomsnelheid in de loop van de tijd weergeeft. In deze grafiek wordt de snelheid op de verticale as uitgezet en wordt de tijd op de horizontale as uitgezet. Signalen die boven de horizontale as worden weergegeven, gaan van de bloedstroom naar de sensor, onder deze as - van de sensor. Naast de snelheid en richting van de bloedstroom door de vorm van het Doppler-spectrogram, is het mogelijk om de aard van de bloedstroom te bepalen: de laminaire stroming wordt weergegeven als een smalle curve met duidelijke contouren en een turbulente stroming met een brede niet-uniforme curve (Figuur 3.5).
Er zijn twee opties voor flow-doppler-echografie: continu (constante golf) en gepulst.
Continue Doppler-echografie is gebaseerd op constante straling en constante ontvangst van gereflecteerde ultrasone golven. De grootte van de frequentieverschuiving van het gereflecteerde signaal wordt bepaald door de beweging van alle structuren langs het gehele pad van de ultrasone straal binnen de diepte van zijn penetratie. De resulterende informatie is dus totaal. De onmogelijkheid van geïsoleerde stroomanalyse op een strikt gedefinieerde plaats is het nadeel van continue doppler-echografie. Tegelijkertijd heeft het een belangrijk voordeel: het maakt het mogelijk om hoge bloedstroomsnelheden te meten.
Pulserende doppler-echografie is gebaseerd op de periodieke emissie van een reeks pulsen van ultrasone golven, die, zoals ze worden gereflecteerd door rode bloedcellen, consistent worden waargenomen
Fig. 3.5. Doppler-spectrogram van transmitrale doorbloeding
door dezelfde sensor. In deze modus worden de signalen gereflecteerd, alleen gereflecteerd vanaf een bepaalde afstand van de sensor, die wordt bepaald door de arts. De plaats van de bloedstroom wordt het controlevolume (KO) genoemd. Het vermogen om de bloedstroom op een gegeven moment te beoordelen, is het belangrijkste voordeel van gepulseerde Doppler-echografie.
Kleur Doppler-afbeelding is gebaseerd op de codering in kleur van de Doppler-verschuivingswaarde van de uitgestraalde frequentie. De techniek biedt directe visualisatie van de bloedstroom in het hart en in relatief grote bloedvaten (zie Fig. 3.6 voor de kleurinzet). Rode kleur komt overeen met de stroom in de richting van de sensor, blauw - van de sensor. Donkere tinten van deze kleuren komen overeen met lage snelheden, lichte tinten - met hoge tinten. Deze techniek stelt ons in staat om zowel de morfologische toestand van de bloedvaten als de toestand van de bloedstroom te evalueren. De beperking van de methode is de onmogelijkheid om een beeld te verkrijgen van kleine bloedvaten met een lage bloedstroomsnelheid.
Energy Doppler is gebaseerd op de analyse van niet-frequentie Dopplerverschuivingen, die de snelheid van rode bloedcellen weergeven, zoals bij conventionele Doppler-mapping, maar de amplitudes van alle echo's van het Doppler-spectrum, die de dichtheid van rode bloedcellen in een bepaald volume weerspiegelen. Het resulterende beeld is vergelijkbaar met de gebruikelijke kleuren-Doppler-afbeelding, maar verschilt daarin dat alle vaten afbeelding krijgen, ongeacht hun loop ten opzichte van de ultrageluidbundel, inclusief bloedvaten van zeer kleine diameter en met een klein bloeddebiet. Het is echter onmogelijk om uit de energie-Doppler-patronen te oordelen over de richting, de aard of de snelheid van de bloedstroom. Informatie wordt alleen beperkt door het feit van de bloedstroom en het aantal schepen. Kleurschakeringen (in de regel met de overgang van donkeroranje naar lichtoranje en geel) dragen informatie niet over de bloedstroomsnelheid, maar over de intensiteit van de echosignalen die worden gereflecteerd door bewegende bloedelementen (zie figuur 3.7 op de kleurinvoeging). De diagnostische waarde van energie-Doppler-echografie is het vermogen om de vascularisatie van organen en pathologische gebieden te beoordelen.
De mogelijkheden van kleurendoppler mapping en power doppler worden gecombineerd in een convergente kleurendopplertechniek.
De combinatie van B-modus met streaming of energiekleuren wordt een duplexstudie genoemd, die de grootste hoeveelheid informatie oplevert.
Driedimensionale Doppler-afbeelding en driedimensionale Doppler-energie zijn technieken die het mogelijk maken om vanuit elke hoek een driedimensionaal beeld van de ruimtelijke rangschikking van bloedvaten in realtime waar te nemen, waardoor ze hun relatie met verschillende anatomische structuren en pathologische processen, waaronder kwaadaardige tumoren, nauwkeurig kunnen beoordelen..
Echo Contrast. Deze techniek is gebaseerd op de intraveneuze toediening van specifieke contrasterende stoffen die vrije gasmicrobellen bevatten. Voor een klinisch effectief contrast zijn de volgende vereisten noodzakelijk. Wanneer intraveneus toegediend met dergelijke echovertraagmiddelen, kunnen alleen die stoffen die vrij passeren door de capillairen van de longcirculatie het slagaderlijke bed binnentreden, d.w.z. gasbellen moeten kleiner zijn dan 5 micron. De tweede vereiste is de stabiliteit van microbelletjes van gas wanneer ze gedurende ten minste 5 minuten in het algemene vasculaire systeem circuleren.
In de klinische praktijk wordt de echo-contrasttechniek op twee manieren gebruikt. De eerste is een dynamische echo contrast angiografie. Tegelijkertijd wordt de visualisatie van de bloedstroom aanzienlijk verbeterd, vooral in ondiep diepvaten met een laag bloeddebiet; de gevoeligheid van kleuren Doppler mapping en energie Doppler echografie is aanzienlijk toegenomen; het is mogelijk om alle fasen van vasculair contrast in real time te observeren; verhoogt de nauwkeurigheid van de beoordeling van stenotische laesies van bloedvaten. De tweede richting is weefselecho-contrast. Het wordt verzekerd door het feit dat sommige echo-contraststoffen selectief zijn opgenomen in de structuur van bepaalde organen. In dit geval zijn de graad, snelheid en tijd van hun accumulatie verschillend in ongewijzigde en pathologische weefsels. In het algemeen is het dus mogelijk om de perfusie van organen te beoordelen, de contrastresolutie tussen normaal en aangetast weefsel wordt verbeterd, hetgeen bijdraagt aan het verbeteren van de nauwkeurigheid van de diagnose van verschillende ziekten, in het bijzonder kwaadaardige tumoren.
De diagnostische mogelijkheden van de ultrasone methode zijn ook uitgebreid door de opkomst van nieuwe technologieën voor de acquisitie en nabewerking van ultrasoundafbeeldingen. Deze omvatten met name multi-frequentiesensoren, technologieën voor het vormen van een breedbeeld, panoramisch, driedimensionaal beeld. De veelbelovende gebieden voor de verdere ontwikkeling van de ultrasone diagnostische methode zijn het gebruik van een matrixtechnologie voor het verzamelen en analyseren van informatie over de structuur van biologische structuren; creëren van echografie-apparaten, waarbij afbeeldingen worden gemaakt van volledige delen van anatomische gebieden; spectrale en fase-analyse van gereflecteerde ultrasone golven.
KLINISCHE TOEPASSING VAN DE ULTRASOONDE DIAGNOSTISCHE METHODE
Echografie wordt momenteel op verschillende manieren gebruikt:
- monitoring van de prestaties van diagnostische en therapeutische instrumentele manipulaties (puncties, biopsieën, drainage, enz.);
Noodecho moet worden beschouwd als de eerste en verplichte methode voor instrumenteel onderzoek van patiënten met acute chirurgische aandoeningen van de buik en het bekken. Tegelijkertijd bereikt de diagnostische nauwkeurigheid 80%, de herkenningsnauwkeurigheid van schade aan parenchymale organen is 92% en de detectie van vocht in de buik (inclusief hemoperitoneu-ma) is 97%.
Monitoring echografieën worden herhaald uitgevoerd met verschillende frequentie tijdens het acute pathologische proces om de dynamiek, de effectiviteit van de therapie, vroege diagnose van complicaties te beoordelen.
De doelstellingen van intraoperatieve studies zijn om de aard en de omvang van het pathologische proces te verduidelijken en om de adequaatheid en radicaliteit van chirurgie te bewaken.
Echografie in de vroege stadia na de operatie is vooral gericht op het identificeren van de oorzaken van het ongunstige verloop van de postoperatieve periode.
Ultrasone controle over de prestaties van instrumentele diagnostische en therapeutische manipulaties biedt een hoge nauwkeurigheid van penetratie naar een of andere anatomische structuren of pathologische gebieden, waardoor de effectiviteit van deze procedures aanzienlijk wordt verhoogd.
Screening van echo's, dwz studies zonder medische indicaties, worden uitgevoerd voor de vroege detectie van ziekten die nog niet klinisch manifest zijn. De haalbaarheid van deze onderzoeken toont met name aan dat de frequentie van nieuw gediagnosticeerde ziekten van de buikorganen tijdens screening echografie van "gezonde" mensen 10% bedraagt. Uitstekende resultaten van vroege diagnose van kwaadaardige tumoren worden verschaft door screening van ultrageluid van de borstklieren bij vrouwen ouder dan 40 jaar en de prostaat bij mannen ouder dan 50 jaar.
Echografie kan worden uitgevoerd door zowel extern als intracorporaal scannen.
Extern scannen (vanaf het oppervlak van het menselijk lichaam) is het meest toegankelijke en volledig licht. Er zijn geen contra-indicaties voor de implementatie ervan, er is slechts één algemene beperking - de aanwezigheid van een wondoppervlak in het scangebied. Om het contact van de sensor met de huid, zijn vrije beweging op de huid en om te zorgen voor de beste penetratie van ultrasone golven in het lichaam te verbeteren, moet de huid ter plaatse van de studie overvloedig worden besmeurd met een speciale gel. Scannen van objecten op verschillende diepten moet worden uitgevoerd met een bepaalde frequentie van straling. Dus, bij de studie van oppervlakkige organen (de schildklier, borstklieren, structuren van zacht weefsel van de gewrichten, testikels, enz.), Heeft een frequentie van 7,5 MHz en hoger de voorkeur. Voor de studie van diepe organen worden sensoren gebruikt met een frequentie van 3,5 MHz.
Intracorporale echografieën worden uitgevoerd door het inbrengen van speciale sensoren in het menselijk lichaam via natuurlijke openingen (transrectaal, transvaginaal, transesophageally, transurethraal), doorprikken in de vaten, door chirurgische wonden en endoscopisch. De sensor wordt zo dicht mogelijk bij dit of dat orgel gebracht. In dit opzicht is het mogelijk om hoogfrequente transducers te gebruiken, waardoor de resolutie van de methode dramatisch toeneemt, het wordt mogelijk om een hoogwaardige visualisatie van de kleinste structuren te bieden die ontoegankelijk zijn tijdens extern scannen. Transrectale echografie vergeleken met extern scannen biedt bijvoorbeeld in 75% van de gevallen belangrijke aanvullende diagnostische informatie. De detectie van intracardiale trombi in transoesofageale echocardiografie is 2 keer hoger dan in een extern onderzoek.
De algemene patronen van de vorming van een echografische seroscale afbeelding worden gemanifesteerd door specifieke afbeeldingen die specifiek zijn voor een of ander orgaan, anatomische structuur, pathologisch proces. Tegelijkertijd zijn hun vorm, grootte en positie, de aard van de contouren (even / ongelijk, helder / vaag), interne echostructuur, verplaatsbaarheid en voor holle organen (galblaas), evenals de toestand van de wand (dikte, echodichtheid, elasticiteit) ), de aanwezigheid in de holte van pathologische insluitsels, met name stenen; mate van fysiologische contractie.
Cysten gevuld met sereus vocht worden weergegeven in de vorm van afgeronde, uniforme echovrije (zwarte) zones omgeven door echo-positieve (grijze) randen van de capsule met zelfs scherpe contouren. Een specifiek echografisch teken van cysten is het effect van dorsale versterking: de achterwand van de cyste en de weefsels erachter lijken helderder dan de rest van de lengte (Fig. 3.8).
Abdominale formaties met pathologische inhoud (abcessen, tuberculaire holten) verschillen van cysten door de ongelijkheid van de contouren en, belangrijker nog, door de heterogeniteit van de echo- negatieve interne echostructuur.
Inflammatoire infiltraties worden gekenmerkt door een onregelmatige ronde vorm, fuzzy contouren, gelijkmatig en matig verminderde echogeniciteit van het pathologische proces.
Het echografische beeld van het hematoom van parenchymale organen hangt af van de tijd die is verstreken sinds het moment van het letsel. In de eerste paar dagen is het homogeen ehonegatief. Vervolgens verschijnen er echo-positieve insluitsels die een weerspiegeling zijn van bloedstolsels, waarvan het aantal voortdurend toeneemt. Na 7-8 dagen begint het omgekeerde proces - lysis van bloedstolsels. De inhoud van het hematoom wordt opnieuw uniform echo-negatief.
De echostructuur van kwaadaardige tumoren is heterogeen, met zones van het hele spectrum
Fig. 3.8. Echografische afbeelding van een eenzame cyste van de nier
echogeniciteit: anechoïsch (bloeding), hypo-echo (necrose), echo-positief (tumorweefsel), hyperechoïsch (verkalking).
Het echografische beeld van de stenen is zeer demonstratief: een hyperechoïsche (helderwitte) structuur met een akoestisch donkere negatieve schaduw erachter (Fig. 3.9).
Fig. 3.9. Sonografisch beeld van de galblaasstenen
Op dit moment is echografie beschikbaar bijna alle anatomische gebieden, organen en anatomische structuren van een persoon, zij het in verschillende mate. Deze methode is een prioriteit bij het beoordelen van zowel de morfologische als functionele toestand van het hart. Het is ook zeer informatief in de diagnose van focale ziekten en verwondingen van parenchymale buikorganen, galblaasaandoeningen, bekkenorganen, mannelijke uitwendige geslachtsorganen, schildklier- en borstklieren, ogen.
AANWIJZINGEN VOOR HET UITVOEREN VAN HET GEBRUIK
1. De studie van de hersenen bij jonge kinderen, voornamelijk in gevallen van vermoedelijke congenitale verslechtering van de ontwikkeling.
2. De studie van cerebrale bloedvaten om de oorzaken van cerebrale circulatiestoornissen vast te stellen en om de effectiviteit van operaties op de bloedvaten te beoordelen.
3. Oogonderzoek voor de diagnose van verschillende ziekten en verwondingen (tumoren, retinale loslating, intraoculaire bloedingen, vreemde lichaampjes).
4. De studie van de speekselklieren om hun morfologische toestand te beoordelen.
5. Intraoperatieve monitoring van de totale verwijdering van hersentumoren.
1. Studie van de halsslagader en vertebrale slagaders:
- langdurige, terugkerende ernstige hoofdpijn;
- terugkerende syncope;
- klinische tekenen van verminderde cerebrale circulatie;
- klinisch syndroom van subclavia stelen (stenose of occlusie van het hoofd van de arm en de slagader van de subclavia);
- mechanisch letsel (schade aan bloedvaten, hematomen).
2. Onderzoek schildklier:
- alle vermoedens van haar ziekte;
3. Lymfeklieronderzoek:
- verdenking van hun metastatische laesie in het geval van een geïdentificeerde kwaadaardige tumor van een orgaan;
- lymfoom van elke locatie.
4. Anorganische gezwellen van de nek (tumoren, cysten).
1. Onderzoek van het hart:
- diagnose van aangeboren hartafwijkingen;
- diagnose van verworven hartafwijkingen;
- kwantitatieve beoordeling van de functionele toestand van het hart (globale en regionale systolische contractiliteit, diastolische vulling);
- beoordeling van de morfologische toestand en functie van intracardiale structuren;
- identificatie en bepaling van de mate van intracardiale hemodynamische stoornissen (pathologisch rangeren van het bloed, regurgitante stromen in geval van insufficiëntie van de hartkleppen);
- diagnose van hypertrofische myocardiopathie;
- diagnose van intracardiale trombus en tumoren;
- detectie van ischemische myocardiale ziekte;
- bepaling van vloeistof in de pericardholte;
- kwantitatieve beoordeling van pulmonale arteriële hypertensie;
- diagnostiek van hartschade in het geval van mechanische verwonding van de borst (kneuzingen, scheuren van muren, tussenschotten, akkoorden, kleppen);
- evaluatie van het radicalisme en de effectiviteit van hartoperaties.
2. Onderzoek van de ademhalings- en mediastinale organen:
- bepaling van vocht in de pleuraholten;
- verduidelijking van de aard van laesies van de borstwand en borstvlies;
- differentiatie van weefsel en cystische neoplasmata van het mediastinum;
- beoordeling van mediastinale lymfeklieren;
- diagnose van trombo-embolie van de romp en de hoofdtakken van de longslagader.
3. Onderzoek van de borstklieren:
- verduidelijking van onzekere radiologische gegevens;
- differentiatie van cysten en weefsellaesies gedetecteerd door palpatie of röntgenmammografie;
- evaluatie van borstklonten met onbekende etiologie;
- beoordeling van de toestand van de borstklieren met een toename van oksel-, sub- en supraclaviculaire lymfeknopen;
- beoordeling van de toestand van borstprothesen met siliconen;
- biopsie van formaties onder echografie.
1. De studie van de parenchymale organen van het spijsverteringsstelsel (lever, pancreas):
- diagnose van focale en diffuse ziekten (tumoren, cysten, ontstekingsprocessen);
- diagnostiek van schade in geval van mechanische beschadiging van de buik;
- detectie van levermetastatische laesie bij kwaadaardige tumoren van elke lokalisatie;
- diagnose van portale hypertensie.
2. Onderzoek van de galwegen en de galblaas:
- diagnose van cholelithiasis met beoordeling van de conditie van de galwegen en de definitie van calculus daarin;
- verduidelijking van de aard en ernst van morfologische veranderingen bij acute en chronische cholecystitis;
- vaststelling van de aard van postcholecystectomy-syndroom.
