Похожие презентации:
Физика ультразвука
1.
Кафедра ультразвуковой диагностикиФИЗИКА
УЛЬТРАЗВУКА
2.
3.
4.
История ультразвука1940-е годы:
Людвиг и Струтерс определили скорость
ультразвука в мягких тканях – 1540 м/сек.
Джон Джулиан Уайлд сканировал кишечник в «А»
режиме, разработал устройство для
диагностики рака груди.
Дуглас Хаури разработал первый линейный
контактный сканер.
5.
1953 год – кардиолог Эдлер и инженер Герцсконструировали первый эхокардиограф
6.
История ультразвука1955 г. Йаффе обнаружил пьезоэлектрические
свойства поляризованных твердых растворов
свинца, цирконата, титаната.
Начало 1960-х. Ян Дональд. Огромное
количество исследований в сфере УЗ.
Разработал первую переносную контактную УЗ
машину. Утвердил концепцию о главной роли
ультразвука в медицинской диагностике.
«Медицинский гидролокатор весьма внезапно
вырос и достиг совершеннолетия; фактически,
его всплеск роста в пределах последних
нескольких лет был почти взрывом»
(1976г. Ян Дональд )
7.
Основыультразвуковой
диагностики
8.
Основы ультразвуковой диагностикиЗвук – это механическая продольная волна,
в которой колебания частиц находятся в той
же плоскости, что и направление
распространения энергии
9.
Основы ультразвуковой диагностикиПериод колебания – время, необходимое для
получения одного полного цикла (сек, мсек)
Длина волны – длина, которую занимает в
пространстве одно полное колебание (см, мм)
10.
Основы ультразвуковой диагностикиАмплитуда УЗ волны – максимальное
отклонение наблюдаемой физической
переменной от среднего значения
11.
Основы ультразвуковой диагностики2 цикла в 1 с = 2 Гц
Частота – число полных колебаний (циклов) за
период времени (сек).
Единицами измерения частоты являются герц (Гц) и мегагерц
(МГц). Один герц — это одно колебание в секунду.
12.
13.
Интенсивность – отношение мощности волнык площади, по которой распределяется
ультразвуковой поток. Измеряется в Вт/см².
Пропорциональна квадрату амплитуды.
Чем меньше площадь потока, тем выше
интенсивность
14.
Основы ультразвуковой диагностикиСкорость распространения ультразвука –
скорость, с которой волна перемещается в
среде ( м/cек, мм/мсек).
Скорость = длина волны × частота
Скорость увеличивается при уменьшении
плотности среды и возрастании ее упругости.
15.
Основы ультразвуковой диагностикиЗакономерности распространения ультразвука
в биологических средах.
Распространение ультразвука зависит от
плотности, структуры, однородности, вязкости и
сжимаемости тканей.
АИ = П × С
АИ – акустический импеданс (или
аккустическое сопротивление)
П - плотность среды,
С - скорость распространения УЗ в среде
16.
Отражение– это изменение направления распространения УЗ
волны на границе раздела сред на противоположное
17.
Основы ультразвуковой диагностикиЗакономерности отражения
1.Величина отражения ультразвука прямо
пропорциональна разности акустических
импедансов сред.
2.Ультразвук отражается от обьектов, размеры
которых составляют не менее 1/4 длины волны.
3.Угол падения ультразвука
равен углу отражения.
4.Чем ближе угол падения к 90 градусам, тем
больше величина отраженного ультразвука.
18. Отражатели
• Зеркальные (диафрагма, стенканаполненного мочевого пузыря) – угол
падения равен углу отражения
• Диффузные (большинство тканей
организма) – отражение УЗ происходит
во всех направлениях
19. Преломление
• Это изменение направленияраспространения волн при переходе
границы раздела сред, что вызывает
геометрические искажения получаемого
объекта
20.
Основы ультразвуковой диагностикиЗакономерности преломления
1. На границе раздела двух сред, в случае
если ультразвук распространяется под углом к
границе, происходит его преломление.
2. Угол преломления УЗ-волны
не равен углу падения.
21.
• Рассеяние – возникновение множественныхизменений направления распространения
ультразвука, обусловленное неоднородностью
биологической среды и являющееся результатом
многочисленных отражений и преломлений
• Поглощение – переход энергии УЗ волн в другие
виды энергии (тепло), вызванный вязкостью
среды.
22.
Основы ультразвуковой диагностикиЗатухание
Затухание ультразвуковых колебаний происходит
в результате расхождения, рассеивания и
поглощения.
Коэффициент затухания – это ослабление
ультразвукового сигнала на единицу длины пути
этого сигнала (дБ/см). Коэффициент затухания
возрастает с увеличением частоты.
23.
Основы ультразвуковой диагностикиГлубина проникновения ультразвука
(проникающая способность)
Зависит от плотности среды и частоты ультразвука
24.
Основы ультразвуковой диагностикиГлубина проникновения ультразвука
(проникающая способность)
D – расстояние от датчика до объекта
∆t – время, за которое УЗ прошел расстояние до
границы раздела сред и обратно
1540 м/с – скорость распространения УЗ в
тканях
1540 t
D
2
25. Даже на современном уровне технического развития УЗ аппарат не в состоянии учесть влияния всех физических явлений на получаемое
изображение26. Основные характеристики ультразвуковых сканеров
27. 1. Пространственная разрешающая способность
• Минимальное расстояние междуобъектами, при котором они
воспринимаются раздельно
• Различают продольную (осевую) и
поперечную
28.
Основы ультразвуковой диагностикиПродольная (осевая) разрешающая способность –
минимальное расстояние вдоль оси ультразвукового
пучка между двумя идентично рассеивающими объемами
или мишенями на определенной глубине, эхо-сигналы от
которых можно наблюдать разделенными друг от друга.
Она определяется числом колебаний в импульсе.
29.
Основы ультразвуковой диагностикиПоперечная разрешающая способность –
максимальное разделение двух линейных мишеней,
расположенных перпендикулярно оси ультразвукового
пучка и в плоскости ультразвукового сканирования на
определённой глубине в исследуемом объекте,
эхосигналы от которых можно наблюдать разделёнными
друг от друга. Поперечная разрешающая способность
определяется фокусировкой.
30. Разрешающая способность УЗ приборов среднего класса
31. 2. Чувствительность
• Способность обнаруживать малыеэлементы структуры на фоне мешающих
сигналов (помех) и собственных шумов
системы
• Зависит от качества датчика
• Определяет максимальную рабочую
глубину работы прибора
32. 3. Динамический диапазон
• Способность УЗ системы отображатьодновременно малые и большие сигналы,
передавая различие в их уровне
• Количественно определяется
отношением максимального сигнала к
минимальному
• Определяет контрастную разрешающую
способность
33. 4. Временная разрешающая способность
• Характеризует способность системывоспринимать и отображать с
достаточной скоростью изменение
акустических характеристик
биологических структур во времени
• Зависит от частоты кадров в секунду
• Для исследования ССС – не менее 16-20
34. Технический уровень УЗ приборов
Простые приборы
Приборы среднего класса
Приборы повышенного класса
Приборы высокого класса
35. Технический уровень УЗ приборов
Тип прибораПростые
Среднего
класса
Повышенного
класса
Высокого
класса
Число каналов Число
элементов
16
80
32 или 48
96 или 112
64
128
128-512
и выше
128-512
и выше
36.
Прямой и обратный пьезоэлектрический эффект37. Ультразвуковой датчик
Основы ультразвуковой диагностикиУльтразвуковой датчик
• Устройство, в котором
происходит генерация
УЗ колебаний и детекция
отраженного эхосигнала
называется
ультразвуковым
датчиком
38.
Основы ультразвуковой диагностикиМеханические датчики
Один или несколько излучающих
пьезокристаллов. Развертка луча
достигается за счет качания
элемента или зеркала.
Электронные датчики
60 и больше пьезокристаллов.
Управление программное с
помощью электронных средств.
39.
Линейный датчикПрименяется для исследования:
• поверхностных органов
• мягких тканей
• сосудов шеи, верхних и
нижних конечностей
Размер рабочей поверхности
(апертура) - 25-100 мм
Количество элементов – 128-288
Диапазон частот 3-20 МГц
40.
Конвексный датчикПрименяется для исследования:
• органов брюшной полости и
забрюшинного пространства
• органов малого таза
Радиус кривизны - 40-60°
микроконвекс - 8-25 °
Сектор сканирования – 50-200°
Количество элементов – 128-288
Диапазон частот: 1-10 МГц
41.
Секторный датчикПрименяется:
• для транскраниального
сканирования сосудов
головного мозга
• трансторакальной ЭХО-КГ
Сектор сканирования – 90°
Количество элементов – 60-96
Диапазон частот: 1-12 МГц
42.
Основы ультразвуковой диагностикиСпособы фокусировки ультразвукового луча
43.
В современных приборах с многоэлементнымиэлектронными датчиками основой фокусировки
является электронная фокусировка. Имея систему
электронной фокусировки, мы можем с панели прибора
изменять фокусное расстояние, однако, для каждого
изображения мы будем иметь только одну зону фокуса.
Способ динамической фокусировки
44.
ВИДЫЭХОГЕННОСТИ
ТКАНЕЙ
45.
- Все органы человека отражаютультразвук по-своему.
- Цвет зависит от плотности органа: чем он
плотнее, тем белее картинка. Так,
например, жидкость изображается в
чёрном цвете.
- Способность тканей органов отражать
ультразвук – это и есть эхогенность.
46.
- изоэхогенность – нормальная (ткани иорганы на УЗИ отображаются в сером цвете)
- гипоэхогенность – сниженная (объекты
тёмного цвета, ближе к чёрному)
- гиперэхогенность – повышенная (пиксели
окрашены в белые или светло-серые оттенки)
- анэхогенность – эхонегативность, т.е.
отсутствие эхогенности (структуры чёрного
цвета)
47.
Образование в печени(анэхогенное) – киста с
жидкостным содержимым
Печень с нормальной
эхогенностью (изоэхогенная)
48.
Гиперэхогенное образованиев молочной железе (липома)
Гипоэхогенное образование в
молочной железе
(фиброаденома)
49.
По структуре различают:- гомогенность (однородный цвет ткани)
- гетерогенность (неоднородное
окрашивание).
Важный параметр УЗИ – контуры органов
и образований. В норме контуры должны
быть чёткими, ровными.
50.
Режимысканирования
51.
Режимы сканированияВ-режим (Brightness — яркость)
Основан на эффекте отражения УЗ от границы
раздела сред. Амплитуда отраженного сигнала
обусловливает яркость свечения пикселя на экране
монитора
52.
Режимы сканированияВ-режим
53.
Режимы сканированияМ-режим (Motion — движение)
Одномерное сканирование (через одну линию
сечения) с получением развертки в реальном
режиме времени
54.
Режимы сканированияМ-режим
55.
Режимы сканированияТрехмерный режим
Достигается путем компьютерного преобразования
сигнала, полученного при помощи датчика с
вращающейся излучающей плоскостью
Различают: поверхностный метод
56.
57.
Режимы сканированияПрозрачный метод
в максимальном (гиперэхогенные структуры) или
минимальном режиме (гипоэхогенные структуры)
58.
Режимы сканированияЦветной метод
С использованием цветного допплеровского
сканирования (реконструкция изображений сосудов)
59.
Режимы сканированияКРИСТИАН ДОППЛЕР (CHRISTIAN DOPPLER),
1803 - 1853
В 1842 Допплер теоретически
обосновал зависимость частоты
колебаний, воспринимаемых
наблюдателем, от скорости и
направления движения
источника волн и наблюдателя
относительно друг друга. Это
явление впоследствии было
названо его именем (эффект
Доплера).
60.
Режимы сканированияЭффект Допплера
Движение относительно среды источника или
приемника звука или тела, рассеивающего звук
вызывает изменение частоты звуковых волн в
большую или меньшую сторону.
61.
Режимы сканированияЭффект Допплера
Допплеровский сдвиг может быть как положительным (если отражатель
движется к источнику звука), так и отрицательным (если отражатель
движется от источника звука). В том случае, если направление падения
ультразвукового луча не параллельно направлению движения отражателя,
необходимо скорректировать допплеровский сдвиг на косинус угла a
между падающим лучом и направлением движения отражателя
a
62.
Режимы сканированияΔf c
V
2f cosα
0
V – скорость движения элементов крови;
Δf – допплеровский сдвиг частот;
fo - первичная частота излучения;
с – скорость распространения звука в среде;
α – угол между вектором скорости отражателя
и вектором ультразвукового луча
63. Зависимость изображения от угла α
• Углы менее 250 и более 1550 называютсякритическими. При этом получить
эхосигналы от крови в сосудах практически
невозможно
64.
Виды допплеровского режима• Импульсный допплер (PW - pulsed wave).
• Импульсный высокочастотный допплер (HFPW
- high frequency pulsed wave).
• Постоянноволновой допплер (CW - continuouse
wave).
• Цветовой допплер (Color Doppler).
• Цветовой М-модальный допплер (Color Mmode).
• Энергетический допплер (Power Doppler).
• Тканевой скоростной допплер (TissueVelosity
Imaging).
• Тканевой импульсный допплер (Pulsed Wave
TissueVelosity Imaging).
65.
Виды допплеровского режимаИмпульсный допплеровский режим
Излучателем и приемником является один и
тот же пьезокристалл
Место исследования кровотока называется
контрольным объемом
Отражает характер кровотока в конкретной
данной точке, в месте установки контрольного
объема
66.
Виды допплеровского режимаИмпульсный допплеровский режим
Предельная скорость
кровотока, которая может
быть измерена методом
импульсной допплерографии,
называется пределом
Найквиста и равна 2,5 м/с
67.
Виды допплеровского режимаЭлайзинг-эффект
Искажение допплеровского спектра при измерении
скорости кровотока, превосходящей предел Найквиста
68.
Виды допплеровского режимаПостоянно-волновой допплеровский режим
69.
Виды допплеровского режимаПостоянно-волновой допплеровский режим
70.
Достоинства непрерывно-волновогодопплеровского режима
• Хорошая чувствительность
• Возможность получить количественные
характеристики кровотока
• Высокая точность оценки спектра частот и
скоростей
• Однозначность измерения скоростей
кровотока во всем диапазоне их возможных
значений
71.
Недостатки непрерывно-волновогодопплеровского режима
• Получение суммарной информации во всем
диапазоне глубин
• Зависимость суммарной информации от
угла α (при 900 и критических углах оценка
кровотока невозможна)
72.
Виды допплеровского режимаЦветное допплеровское картирование
Значение средней скорости кровотока кодируется
определенным цветом. Красный цвет показывает
направление движение крови к датчику, а синий –
движение крови от датчика. Светлые тона – высокие
скорости кровотока, насыщенные – низкие.
73. Режим ЦДК
• Достоинство: возможность в реальномвремени наблюдать двухмерную картину,
отображая информацию о средних
скоростях в каждом отдельном элементе
изображения
• Недостатки: зависимость от угла
сканирования, элайзинг-эффект,
получение только качественной, а не
количественной информации
74.
Виды допплеровского режимаЭлайзинг-эффект в режиме ЦДК
Турбулентный кровоток картируется сине-зелено-желтым
цветом
75.
Виды допплеровского режимаЭнергетическое допплеровское картирование
Кодируется не скорость, а величина площади под кривой
интенсивность – частота.
76.
Виды допплеровского режимаНаправленный энергетический допплер
(конвергентный) Объединяет в себе возможности
ЦДК и ЭДК
77.
Виды допплеровского режимаТриплексное сканирование с цветовым
допплеровским картированием (ТС с ЦДК)
Это сочетание В-режима, режима ЦДК и
импульсно-волнового допплеровского режима
Двухмерная эхограмма в
сочетании с цветовым
допплеровским
картированием кровотока в
общей сонной артерии
Допплеровская
спектрограмма потока
78.
Виды допплеровского режимаТканевой допплер
Основан на выделении допплеровского сигнала от миокарда
79.
Виды допплеровского режимаТканевой допплер
80.
Виды допплеровского режимаИмпульсноволновой режим
тканевого допплера
81.
Режимы сканирования• Чреспищеводная
эхокардиография
• Стресс-эхокардиография
• Внутрисосудистый ультразвук
• Контрастная эхография с
применением таких контрастов
как «Соновью», «Эховист»
• Эластография
82.
АртефактыАртефакт в ультразвуковой диагностике
— это появление на изображении
несуществующих структур, отсутствие
существующих структур, неправильное
расположение структур, неправильная
яркость структур, неправильные
очертания структур, неправильные
размеры структур.
83.
АртефактыАртефакты, связанные с работой
оборудования
Артефактный шум
(Artefactial Noise).
Это артефактная наводка от
близкорасположенных
источников
электромагнитного
излучения (оборудование,
электротранспорт)
84. Артефакты в режиме серой шкалы
Вызывающие неправильное отображениеэхогенности структур позади объектов с
выраженной отражающей или звукопроводящей
способностью:
артефакт акустической тени
артефакт дистального псевдоусиления сигнала
артефакт ослабления (поглощения) эхосигнала
85.
АртефактыАртефакты, связанные с взаимодействием эхо с тканью
Акустическая тень
Возникает за сильно отражающими или сильно
поглощающими ультразвук структурами (газ, кость,
кальцинаты и др.)
86. Артефакты, связанные с взаимодействием эхо с тканью Акустическая тень
Акустическая тень за конкрементом в желчном пузыре87.
АртефактыДистальное псевдоусиление (Enhancement Effect)
Возникает в случае, когда эхо проходит через заполненную
жидкостью структуру и позади нее происходит увеличение
амплитуды эхо.
88.
АртефактыАртефакты, связанные с взаимодействием эхо с тканью
Дистальное псевдоусиление (Enhancement Effect)
Киста печени (стрелкой указан артефакт
дистального псевдоусиления эхосигнала)
89.
АртефактыАртефакт боковых теней
Связан с преломлением ультразвуковых волн при их
падении по касательной на выпуклую поверхность
структуры, скорость прохождения ультразвука в которой
существенно отличается от окружающих тканей
90.
АртефактыАртефакт боковых теней
Вариант сочетания акустических эффектов и артефактов при
ультразвуковом исследовании: эффект акустического усиления (1) и
боковых теней (указаны стрелками) за подкапсульным жидкостным
образованием печени
91.
Артефакт ослабления (поглощения) эхосигналаПри жировом гепатозе
92.
Артефакты, обусловленные реверберациейУЗ луча:
• реверберация
• «хвост кометы»
• артефакт «псевдомасс»
• зеркальный артефакт
93.
АртефактыРеверберация (Reverberation Artefact)
Наблюдается, если ультразвуковой импульс попадает между
двумя или более отражающими поверхностями
94.
АртефактыРеверберация (Reverberation Artefact)
В результате многократного переотражения ультразвука возникает
эффект ложного заполнения просвета ОСА структурами повышенной
эхогенности
95.
АртефактыРеверберация (Reverberation Artefact)
Фальшивое эхо: многократное отражение ультразвуковых лучей от
стенок мочевого пузыря.
96.
АртефактыЭффект кометы (Comet Effect)
Выявляется в том случае, когда ультразвук вызывает собственные
колебания объекта
"Хвост кометы" от газового пузырька, находящегося в
мочевом пузыре.
97.
АртефактыЗеркальный артефакт (Mirror Artefact)
Это появление объекта, находящегося по одну сторону
сильного отражателя, с его другой стороны
98.
АртефактыЗеркальный артефакт (Mirror Artefact)
99.
АртефактыЗеркальный артефакт (Mirror Artefact)
Зеркальный артефакт, возникающий в результате полного отражения
ультразвуковых колебаний на границе органов с различными
акустическими свойствами (печень, легкое) и повторным отражением от
сканирующей поверхности датчика с возникновением изображения
несуществующего объекта (1) позади настоящего (2).
100.
3. Артефакты, обусловленные особенностями УЗлуча, которые не учитывает аппарат:
• артефакт рефракции
• артефакт толщины УЗ луча
• артефакт боковой доли
• артефакт неправильного определения скорости
распространения луча
• артефакт эффективной отражательной
поверхности
• артефакт варьирования интенсивности УЗ луча
• артефакт увеличения
101. Артефакт рефракции (преломления)
• Обусловлено изменением направлением УЗ луча припереходе через ткани с разным акустическим импедансом
(артефакт удвоения верхнего полюса почки, имитирующего
наличие супраренальных почечных масс)
102. Артефакт толщины УЗ луча
• Создается ложное впечатление о наличии неоднородностии пристеночных образований в жидкостных структурах
(«сладж», «тромб», «образование»)
Имитация тромба ВЯВ
103. Артефакты в допплеровских режимах
1. Связанные с некорректными параметрамисканирования
• алайзинг
• неправильное определение локации потока
2. Не связанные с потоком крови
• артефакт «вспышки»
• псевдопоток
• «мерцающий артефакт»
104. Элайзинг-эффект
При стенозе общей сонной артерии105. Артефакт мерцания (при сканировании объектов с высокой отражающей способностью)
106.
Биологическое действиеультразвука
I.
II.
a)
b)
Механическое
Тепловое:
нагревание,
кавитация (образование в жидкости
пульсирующих пузырьков,
заполненных газом, паром или их
смесью)
107. Биологическое действие ультразвука
• По данным ВОЗ ультразвук не вызываетповреждения хромосом и не причиняет
ущерба здоровью человека
Интенсивность
более 10 Вт/см2
Необратимые
изменения в тканях
Диагностический ультразвук –
менее 0,05 Вт/см2
108.
«Никогда не сообщалось о подтвержденныхбиологических 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…»
Американский институт ультразвука
109.
Понимание принципа работы ультразвуковойдиагностической установки, знание основ физики
ультразвука и его взаимодействия с тканями человека
помогут избежать механического, бездумного
использования прибора и следовательно грамотно
подходить к процессу диагностики
110.
СПАСИБОЗА ВНИМАНИЕ