Основы клинической ультразвуковой диагностики

1. Основы клинической ультразвуковой диагностики

кафедра внутренних болезней и ультразвуковой диагностики
с ФПК и ПК
доц. Лагутчев В.В.

2.

Ультразвуковая
прижизненная
структуры
диагностика
визуализация
и
–
анатомической
функционального
состояния
внутренних органов с использованием энергии
акустических колебаний (ультразвуковых волн).

3.

Ультразвук представляет собой механические
колебания, частота которых находится в пределах
2*104 - 109 Гц, распространяющиеся в упругой среде.
Ультразвук распространяется в средах в виде
чередующихся зон сжатия и расширения вещества.

4.

Звуковые волны, в том числе и ультразвуковые,
характеризуются:
• периодом колебания — временем, за которое молекула
(частица) совершает одно полное колебание;
• частотой — числом колебаний в единицу времени;
• длиной — расстоянием между точками одной фазы;
• скоростью распространения (которая зависит главным
образом от упругости и плотности среды).

5.

Длина волны обратно пропорциональна её
частоте.
Чем
меньше
длина
волн,
тем
выше
разрешающая
способность
ультразвукового
аппарата.
В
системах
медицинской
ультразвуковой
диагностики обычно используют частоты от 2 до 12
МГц.

6.

Любая среда, в том числе и ткани организма,
препятствует распространению ультразвука, то есть
обладает различным акустическим сопротивлением,
величина которого зависит от их плотности и
скорости ультразвука.
Чем
выше
эти
параметры,
акустическое сопротивление.
тем
больше

7.

Достигнув границы двух сред с различным
акустическим сопротивлением, пучок ультразвуковых
волн претерпевает существенные изменения:
одна его часть продолжает распространяться в
новой среде, в той или иной степени поглощаясь ею,
другая — отражается.

8.

Коэффициент отражения зависит от
разности
величин
акустического
сопротивления граничащих друг с другом
тканей: чем это различие больше, тем больше
отражение и, естественно, больше амплитуда
зарегистрированного сигнала, а значит, тем светлее
и ярче он будет выглядеть на экране ультразвукового
аппарата.
(Полным отражателем является граница между
тканями и воздухом, мягкими тканями и костями).

9.

Аппарат ультразвуковой диагностики (УЗИ
сканер) - прибор, предназначенный для получения
информации о расположении, форме и структуре
органов и тканей и измерения линейных размеров
биологических объектов методом ультразвуковой
локации.

10. Классификация аппаратов УЗИ

В зависимости от функционального назначения
приборы подразделяются на следующие основные типы
(в настоящее время деление условно):
а) ЭТС - эхотомоскопы (приборы, предназначенные,
в основном, для исследования плода, органов брюшной
полости и малого таза);
б)
ЭКС
эхокардиоскопы
(приборы,
предназначенные для исследования сердца);
в)
ЭЭС
эхоэнцелоскопы
(приборы,
предназначенные для исследования головного мозга);
г)
ЭОС
эхоофтальмоскопы
(приборы,
предназначенные для исследования глаза).

11. Классификация аппаратов УЗИ

В
зависимости
от
времени
диагностической
информации
подразделяют на следующие группы:
а) С - статические;
б) Д - динамические;
в) К – комбинированные.
получения
приборы

12.

13.

14.

15.

16.

Для получения ультразвука в ультразвуковых
аппаратах
используются
специальные
преобразователи — трансдьюсеры (датчики),
которые превращают электрическую энергию в
энергию ультразвука.
Получение
ультразвука
базируется
обратном пьезоэлектрическом эффекте.
на

17.

Суть эффекта состоит в том, что если к
определенным
материалам
(пьезоэлектрикам)
приложить
электрическое
напряжение,
то
произойдет изменение их формы. С этой целью в
ультразвуковых
приборах
применяются
пьезоэлектрики, такие, как цирконат или титанат
свинца.

18.

При
отсутствии
электрического
тока
пьезоэлемент возвращается к исходной форме, а
при изменении полярности вновь произойдет
изменение формы, но уже в обратном направлении.
Если
к
пьезоэлементу
приложить
быстропеременный ток, то элемент начнет с высокой
частотой сжиматься и расширяться (т.е. колебаться),
генерируя ультразвуковое поле.
Возвращающиеся сигналы вызывают колебания
пьезоэлемента и появление на его гранях
переменного электрического тока. В этом случае
пьезоэлемент функционирует как ультразвуковой
датчик.

19.

Схема: обратного пьезоэлектрического эффекта.

20.

Традиционно используются пять типов датчиков:
–
–
–
–
–
Механические секторные датчики
Аннулярные датчики
Линейные датчики
Конвексные датчики
Датчики с фазированным сканированием

21.

Эти пять основных видов датчиков различаются
согласно:
– методу формирования ультразвуковых
колебаний;
– методу излучения;
– создаваемому ими формату изображения на
экране монитора.

22. Форматы изображения, получаемые при помощи различных датчиков.

Фазированные
датчики
Линейные
датчики
Механические
секторные датчики
Конвексные
датчики
Аннулярные
датчики
Примечание: темным фоном выделены зоны с наилучшим разрешением.

23.

В диагностических целях обычно используют
датчики с частотами: 3.0 МГц, 3.5 МГц, 5.0 МГц, 6.5
МГц, 7.5 МГц, 10 МГц.
Кроме того, в последние годы на рынке
ультразвуковой
техники
появились
приборы,
оснащенные высокочастотными датчиками 12-20
МГц.

24.

Области применения датчиков.
3.0 МГц (конвексные и секторные) используются в
кардиологии;
3.5 МГц (конвексные и секторные) - в
абдоминальной диагностике и исследованиях
органов малого таза;
5.0 МГц (конвексные и секторные) - в педиатрии;
5.0 МГц с коротким фокусом могут применяться для
обследования молочной железы;
6.0-6.5 МГц (конвексные, линейные, секторные,
аннулярные) - в полостных датчиках;
7.5 мГц и выше (линейные, датчики с гелевой
насадкой) - при исследовании поверхностно
расположенных органов - щитовидной железы,
молочных желез, лимфатической системы.

25. Схематическое устройство датчика

принимающим устройством.

26. Ультразвуковые датчики

Линейный
датчик
Конвексные
датчики
Секторные
датчики

27. Датчики различного назначения

28. Полостные датчики

29. Внутрисосудистые / внутрисердечные датчики

30. Методики ультразвукового исследования

Отраженные
эхосигналы
от
исследуемых
структур поступают в усилитель и специальные
системы реконструкции, после чего появляются на
экране
телевизионного
монитора
в
виде
изображения срезов тела, имеющие различные
оттенки черно-белого цвета.

31. Методики ультразвукового исследования

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.
Изображение, получаемое при исследовании,
может быть разным в зависимости от режимов
работы сканера.

32. Выделяют следующие режимы работы сканера :

– B-режим
– M-режим
– Допплерография

33. Режимы работы сканера

B-режим
Методика даёт информацию в виде двухмерных
серошкальных
томографических
изображений
анатомических структур в масштабе реального
времени,
что
позволяет
оценивать
их
морфологическое состояние.

34. УЗИ. Щитовидная железа, B-режим

35. УЗИ. Печень, B-режим

36. УЗИ Сердца Апикальный доступ, четырехкамерная позиция, B-режим

37. Режимы работы сканера

M-режим
Методика даёт информацию в виде одномерного
изображения,
вторая
координата
заменена
временной.
По вертикальной оси откладывается расстояние
от датчика до лоцируемой структуры, а по
горизонтальной – время.
Используется
режим
в
основном
для
исследования сердечно-сосудистой ситемы.
Дает информацию в виде кривых, отражающих
амплитуду и скорость движения исследуемых
структур.

38. УЗИ. Сердца, митральный клапан, М-режим.

39. УЗИ. Сердце, левый желудочек, митральный клапан, М-режим.

40. Режимы работы сканера

Допплерография
Методика основана на использовании эффекта
Допплера.
Сущность эффекта состоит в том, что от
движущихся
объектов
ультразвуковые
волны
отражаются с измененной частотой.
Этот сдвиг частоты пропорционален скорости
движения лоцируемых структур – если движение
направлено в сторону датчика, то частота
увеличивается, если от датчика – уменьшается.

41. 1) Потоковая спектральная допплерография (ПСД)

Предназначена
для
оценки
кровотока
в
относительно крупных сосудах и камерах сердца.
Основным видом диагностической информации
является
спектро-графическая
запись,
представляющая собой развертку скорости кровотока
во времени. На таком графике по вертикальной оси
откладывается скорость, а
по горизонтальной –
время.
Сигналы, отображающиеся выше горизонтальной
оси, идут от потока крови, направленного к датчику,
ниже этой оси – от датчика.
• Непрерывная (постоянноволновая) ПСД
• Импульсная ПСД

42.

• Непрерывная (постоянноволновая) ПСД
Основана
на
постоянном
излучении
и
постоянном приеме отраженных ультразвуковых
волн.
При этом величина сдвига частоты отраженного
сигнала определяется движением всех структур на
пути ультразвукового луча в пределах глубины его
проникновения.
Недостаток:
невозможность
изолированного
анализа потоков в строго определенном месте.
Достоинства: допускает измерение больших
скоростей потоков крови.

43. Сердце, аортальный клапан, регургитация, постоянный допплер

44.

• Импульсная ПСД
Основана на периодическом излучении серий
импульсов
ультразвуковых
волн,
которые,
отразившись от эритроцитов, последовательно
воспринимаются тем же датчиком.
В
этом
режиме
фиксируются
сигналы,
отраженные только с определенного расстояния от
датчика, которые устанавливаются по усмотрению
врача.
Место
исследования
кровотока
называют
контрольным объемом.
Достоинства: возможность оценки кровотока в
любой заданной точке.

45. Импульсная ПСД бедренной артерии

46. 2) Цветовое допплеровское картирование (ЦДК)

Основано на кодирование в цвете значения
допплеровского
сдвига
излучаемой
частоты.
Методика обеспечивает прямую визуализацию
потоков крови в сердце и в относительно крупных
сосудах.
Красный цвет соответствует потоку, идущему в
сторону датчика, синий – от датчика.
Темные оттенки этих цветов соответствуют низким
скоростям, светлые оттенки – высоким.

47. 2) Цветовое допплеровское картирование (ЦДК)

Недостаток:
невозможность
изображения
мелких
кровеносных
маленькой скоростью кровотока.
получения
сосудов
с
Достоинства:
позволяет
оценивать
как
морфологическое состояние сосудов, так и состояние
кровотока по ним.

48. УЗИ - печеночные вены, цветное картирование

49. Щитовидная железа, АИТ цветное картирование

50. Щитовидная железа, узловое образование, цветное картирование

51. 3) Энергетическая допплерография (ЭД)

Основана на анализе амплитуд всех эхосигналов
допплеровского спектра, отражающих плотность
эритроцитов в заданном объеме.
Оттенки цвета (от темно-оранжевого к желтому)
несут сведения об интенсивности эхосигнала.
Диагностическое
значение
энергетической
допплерографии заключается в возможности оценки
васкуляризации органов и патологических участков.

52. 3) Энергетическая допплерография (ЭД)

Недостаток: невозможно судить о направлении,
характере и скорости кровотока.
Достоинства: отображение получают все сосуды,
независимо от их хода относительно ультразвукового
луча, в том числе кровеносные сосуды очень
небольшого диаметра и с незначительной скоростью
кровотока.

53. УЗИ - печеночные вены, энергетический допплер

54. Щитовидная железа, энергетический допплер

55.

4) Комбинированные варианты:
• ЦДК+ЭД – конвергентная цветовая допплерография;
• B-режим УЗИ + ПСД – дуплексное исследование;
• B-режим УЗИ + ЭД – дуплексное исследование и т.д.

56. Общая сонная артерия, цветное картирование и импульсный допплер

57.

5) Трехмерное допплеровское картирование и
трехмерная ЭД
Методики, дающие возможность наблюдать объемную
картину
пространственного
расположения
кровеносных сосудов в режиме реального времени в
любом ракурсе, что позволяет с высокой точностью
оценивать
их
соотношение
с
различными
анатомическими структурами и патологическими
процессами, в том числе со злокачественными
опухолями.

58. Общая сонная артерия, бифуркация, 3D

59. Печень, вены, цветной допплер, 3D

60. Печень, вены, энергетический допплер, 3D

61. Эхоконтрастирование

Методика основана на внутривенном введении
особых контрастирующих веществ, содержащих
свободные микропузырьки газа (диаметром менее 5
мкм при их циркуляции не менее 5 минут).
В клинической практике методика используется в
двух направлениях:
– Динамическая эхоконтрастная ангиография;
– Тканевое эхоконтрастирование.

62. Эхоконтрастирование

Динамическая эхоконтрастная ангиография.
Существенно улучшается визуализация кровотока,
особенно в мелких глубоко расположенных сосудах с
низкой скоростью кровотока; значительно повышается
чувствительность
ЦДК
и
ЭД;
обеспечивается
возможность наблюдения всех фаз контрастирования
сосудов в режиме реального времени; возрастает
точность
оценки
стенотических
поражений
кровеносных сосудов.

63.

Почка, цветное картирование,
(динамическая эхоконтрастная ангиография)

64. Почка, энергетический допплер (динамическая эхоконтрастная ангиография)

65.

Тканевое эхоконтрастирование.
Обеспечивается избирательностью включения
эхоконтрастных веществ в структуру определенных
органов.
Степень, скорость и накопление эхоконтраста в
неизмененных и патологических тканях различны.
Появляется
возможность
оценки
перфузии
органов, улучшается контрастное разрешение между
нормальной и пораженной тканью, что способствует
повышению точности диагностики и различных
заболеваний, особенно злокачественных опухолей.

66.

Почка, тканевое картирование
(тканевое эхоконтрастирование)

67.

Доступные контрасты
"Эховист" (Шеринг),
применяемый для визуализации правых отделов
сердца и его модификация с уменьшеным размером
частиц контраста и возможностью рециркуляции в
кровеносной системе человека "Левовист" (Шеринг).
Эти
препарат
существенно
улучшает
допплеровский сигнал, как спектральный, так и
цветовой, что может оказаться существенным для
оценки опухолевого кровотока.

68. Основные термины, применяемые для описания акустических характеристик

По эхогенности: (эхогенность - характеристика тканей,
отражающая их способность формировать эхо)
- анэхогенный;
- гипоэхогенный;
- изоэхогенный;
- гиперэхогенный;
По распространенности:
- диффузное поражение;
- узловое поражение;
- диффузно-узловое поражение;

69. Основные термины, применяемые для описания акустических характеристик

По структуре образования:
- кистозное образование;
- солидное образование;
- кистозно-солидное образование
- эхогенное образование с акустической тенью

70. Термины для описания расположения анатомических структур.

краниальный (верхний);
каудальный (нижний);
вентральный (передний);
дорсальный (нижний);
медиальный (срединный);
латеральный (боковой);
проксимальный (описание структур, расположенных
близко
от
места
их
происхождения
или
прикрепления);
• дистальный (описание структур, расположенных
далеко
от
места
их
происхождения
или
прикрепления).

71. В ходе исследования следует оценивать:

• расположение и взаиморасположение органов и
их частей;
• их форму и размеры;
• контуры;
• структуру (с оценкой звукопроводимости);
• наличие
или
отсутствие
дополнительных
образований;
• состояние внутри- и около органных сосудов.

72. Основные плоскости сканирования.

• сагиттальная
(продольная)
плоскость
сканирования, когда длинная ось датчика
ориентирована в направлении голова - ноги
пациента;
• фронтальная - плоскость сканирования, когда
датчик расположен на боковой поверхности тела
пациента при ориентации его длинной оси голова
- ноги;

73.

• поперечная - плоскость сканирования, когда
длинная
ось
датчика
ориентирована
перпендикулярно длинной оси тела пациента.

74.

Диагностические примеры

75. Сердце, апикальный доступ, 4-камерная позиция

76. Сердце, парастернальный доступ по длинной оси, инверсная гармоника

77. Сердце, апикальный доступ, 4-камерная позиция, тканевый допплер

78.

Печень, гемангиомы

79.

Печень, кисты

80.

Печеночные вены, цветовой допплер

81. Печень, режим HDVI, 3D

82. Печень, сосуды, двойной динамический дисплей, цветной допплер

83. Печень, асцит

84. Желчный пузырь, камни, режим Multi OVIX, 3D

85. Желчный пузырь, камень,

86.

Поджелудочная железа, псевдокиста

87.

Кровоток в области эпигастрия
в режиме цветного допплеровского картирования
(брюшной отдел аорты, чревный ствол, селезеночная
вена, верхняя брыжеечная артения)

88.

Почка, МКБ

89.

Почка, тканевое картирование

90. Щитовидная железа и общая сонная артерия, цветное картирование.

91. Щитовидная железа, доброкачественный узел.

92.

Щитовидная железа, тканевое картирование
узлового образования

93. Аденома, гипертрофия предстательной железы с интрапузырным ростом

94. Предстательная железа, цветное картирование, (ректальный датчик)

95.

Плод, голова

96. Плод, Вилизьев круг, энергетический допплер

97. Плод, сердце, M-режим.

98. Плод, сердце, левый желудочек, цветное картирование

99. УЗИ - плод, дуга аорты, цветной допплер

100. Плод, ранний срок, 3D

101. Плод, срок гестации 20 недель, 3D

102.

103. Порок развития плода - spina bifida

104. Порок развития плода - дефект верхнего неба, волчья пасть

105.

106. Трехмерное УЗИ - плод, лицо и пуповина

107. НОВЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКЕ

• Трехмерная эхография;
• Эхоконтрастирование;
• Внутриполостная эхография с использованием
ультратонких датчиков. Недостатки: высокая
стоимость специализированных датчиков,
применение датчиков ограниченное число раз (1÷40);
• Компьютерная обработка изображений с целью
объективизации получаемой информации является
перспективным направлением, которое может в
будущем улучшить точность диагностики
незначительных структурных изменений в
паренхиматозных органах.

108. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАЗВУКА И БЕЗОПАСНОСТЬ

Биологическое действие ультразвука и его
безопасность для больного постоянно дискутируется в
литературе.
Ультразвук
может
вызывать
биологическое
действие путем механических (кавитации) и
тепловых воздействий. Затухание ультразвукового
сигнала
происходит
из-за
поглощения,
т.е.
превращения энергии ультразвуковой волны в тепло.
Нагрев тканей увеличивается с увеличением
интенсивности излучаемого ультразвука и его частоты.
Кавитация — это образование в жидкости
пульсирующих пузырьков, заполненных газом, паром
или их смесью.

109.

Исследования, связанные с воздействием ультразвука
на клетки, экспериментальные работы на растениях и
животных, а также эпидемиологические исследования
позволили сделать Американскому институту ультразвука в
медицине следующее заявление, которое в последний раз
было подтверждено в 1993 году:
"Никогда
не
сообщалось
о
подтвержденных
биологических эффектах у пациентов или лиц,
работающих на приборе, вызванных
облучением
(ультразвуком), интенсивность которого типична для
современных
ультразвуковых
диагностических
установок. Хотя существует возможность, что такие
биологические эффекты могут быть выявлены в
будущем, современные данные указывают, что польза
для
больного
при
благоразумном
использовании
диагностического
ультразвука
перевешивает
потенциальный риск, если таковой вообще существует".

110. Терапевтическое применение ультразвука в медицине

Ультразвук обладает действием:
• противовоспалительным, рассасывающим;
• анальгезирующим, спазмолитическим;
• кавитационным усилением проницаемости кожи.
Фонофорез — сочетанный метод, при котором на
ткани действуют ультразвуком и вводимыми с его
помощью лечебными веществами (как медикаментами,
так и природного происхождения). Проведение веществ
под действием ультразвука обусловлено повышением
проницаемости эпидермиса и кожных желез, клеточных
мембран и стенок сосудов для веществ небольшой
молекулярной массы, особенно — ионов минералов
бишофита.

111. Терапевтическое применение ультразвука в медицине

Достоинства метода:
• лечебное вещество при введении ультразвуком не
разрушается
• синергизм действия ультразвука и лечебного
вещества
Показания к ультрафонофорезу бишофита:
остеоартроз, остеохондроз, артриты, бурситы,
эпикондилиты, пяточная шпора, состояния после травм
опорно-двигательного аппарата; Невриты, нейропатии,
радикулиты, невралгии, травмы нервов.

112. Спасибо за внимание