Основные режимы и датчики в УЗ-сканере. Принципы настройки аппарата УЗИ

Основные режимы и датчики в УЗ-сканере. Принципы настройки аппарата УЗИ

Основные режимы сканирования на современных ультразвуковых диагностических сканерах: В-режим, цветовое допплеровское картирование, энергетическое допплеровское картирование, импульсно-волновой допплеровский режим, постоянно-волновой допплеровский режим (только для кардиологических исследований). Все эти режимы реализованы на трех основных типах датчиков: конвексных, линейных, секторных фазированных. Знание основ физики диагностического ультразвука, принципов настройки параметров сканирования в основных режимах, использование информационных технологий, реализованных в современном оборудовании, позволяет получить максимальную диагностическую эффективность при проведении ультразвуковых исследований.

В настоящее время на всех УЗ сканерах имеется В-режим в реальном масштабе времени. Большинство приборов поддерживают допплеровские режимы: цветовое и энергетическое допплеровское картирование, импульсно-волновой допплеровский режим. Приборы, предназначенные для кардиологических исследований, как правило, имеют постоянно-волновой допплеровский режим. Импульсно-волновой и постоянно-волновой допплеровские режимы также называют спектральными. Нередко вместо термина «допплеровский режим» используют термин «допплер».

В-режим (от английского слова Brightness – яркость, иногда называют также 2D) является основным во всех областях исследования. Попытаемся очень упрощенно изложить физику формирования данного режима. Посылаются короткие импульсы, которые отражаются от границ сред с различным акустическим сопротивлением. Датчик преимущественно «слушает», меньше «разговаривает». По времени прошедшему от момента посылки сигнала можно рассчитать расстояние до отражающего объекта, т.к известна скорость распространения ультразвука в тканях. Интенсивность отраженного сигнала кодируется оттенками серого цвета. Пьезоэлементы работают группами, которые формируют УЗ луч на передачу и прием. Из луча формируется «акустическая строка» (ориентирована вертикально). Затем активная группа смещается, формируется следующая строка. Построчно формируется один кадр изображения в В-режиме.


Рис. 1. Изображение на мониторе УЗ-сканера в B-режиме

M-режим (от английского слова motion – движение). Данный режим позволяет получить информацию об изменении положения движущихся структур в формате одномерного изображения. На оси ординат фиксируется расстояние от датчика до исследуемой анатомической структуры, а на оси абсцисс – время исследования. Амплитуда отраженного эхосигнала кодируется оттенками серого цвета.


Рис. 2. Исследование митрального клапана сердца в M-режиме УЗ-сканера

M-режим исторически был долгое время единственным в УЗ исследованиях сердца, а в настоящее время используется в комплексе с другими режимами. Этот метод дает возможность точно оценить скорость и амплитуду перемещения структур сердца за счет высокой временной разрешающей способности.

Допплеровские режимы
В основе данных режимов визуализации лежит эффект Допплера – изменение частоты под влиянием движения источника, создающего звук, относительно приемника. Назван по имени австрийского физика и астронома Кристиана Андреаса Допплера, который в середине 19 века открыл данный эффект. В УЗ диагностике допплеровские режимы позволяют получить параметры кровотока на основе измерения изменения частоты отраженного сигнала от эритроцитов. На основе полученных данных можно получить информацию о направлении движения кровотока (к датчику или от датчика), скорости кровотока и т. д. Результаты могут быть представлены в нескольких видах: в виде специфических графиков – спектральный допплеровский режим, в виде звука (как правило дополнение к отображению допплеровского спектра), и в виде цветовой кодировки. Нередко допплеровские режимы называют просто термином «допплер».

Спектральный допплеровский режим. На графике (ось X – время, ось Y – скорость потока), разделенном с помощью изолинии (базовой линии) на две части, отображается изменение скорости кровотока (или допплеровского сдвига частот) во времени. Кверху от базовой линии отображаются сигналы от кровотока направленного к датчику, а в нижней – идущих от датчика. Спектральный допплеровский режим бывает постоянно-волновым (CW – continuous wave) и импульсно-волновым (PW – pulse wave). Первый вариант оптимально подходит точного измерения высоких скоростей кровотока, но имеет недостаток – регистрация допплеровского сигнала осуществляется почти по всей протяженности УЗ луча (низкое разрешение по глубине). Второй – для оценки параметров кровотока на заданной глубине в так называемом контрольном объеме; недостатком является ограниченный диапазон измеряемых скоростей.

Цветовое допплеровское картирование (ЦДК). В режиме ЦДК кровоток направленный к датчику кодируется оттенками красного цвета в зависимости от скорости, от датчика – оттенками синего цвета. Цветовое картирование – очень наглядный и удобный метод, поскольку позволяет визуализировать просвет сосуда и быстро получить наглядную информацию о характере кровотока.

Энергетическое допплеровское картирование (ЭДК, синоним – ангиорежим). ЭДК – разновидность цветового картирования кровотока, в котором в отличие от ЦДК использует другой компонент отраженного сигнала – данные об амплитуде отраженного допплеровского сигнала. Как правило интенсивность кровотока кодируется оттенками оранжевого цвета. Отдаленно режим ЭДК можно сравнить с рентген-контрастной ангиографией. Одной из особенностей энергетического допплера является то, что он более чувствителен к низким скоростям кровотока, в т. ч. в мелких сосудах, позволяет лучше оценить васкуляризацию паренхиматозных органов и патологических образований. Также данный режим является менее «уголзависимым» по сравнению с ЦДК (меньшее значение имеет угол между направлением допплеровского луча и направлением потока крови).

Основные типы датчиков
На сегодняшний день основными являются три типа датчиков: линейные, конвексные (и их разновидность - микроконвексные), секторные фазированные.


Рис. 1. Линейка конвексных датчиков одного производителя УЗИ-аппаратов


Рис. 2. Линейные датчики для УЗИ


Рис. 3. Фазированные датчики для УЗ-аппарата

Все разнообразие датчиков, представленных на рынке диагностической аппаратуры, является производным от этих трех основных типов.

Настройки В-режима
Для получения и оптимизации изображения в В-режиме можно использовать различные функции настраивать следующие параметры:

  • Freeze – переключение Реальное время/Стоп-кадр,
  • Кинопетля,
  • Глубина сканирования,
  • Фокусная зона (положение и количество),
  • Общее усиление (Gain),
  • усиление по глубине TGC,
  • Автоматическая оптимизация изображения,
  • Метка ориентации на датчике (изменение ориентации изображения),
  • Размер сектора сканирования,
  • Частота сканирования,
  • Тканевое гармоническое изображение (включая изменение частоты гармоники и переключение видов гармоники),
  • Составное многолучевое сканирование,
  • Адаптивная обработка изображения,
  • Трапециевидный режим (виртуальный конвекс),
  • Локальное увеличение Zoom (в т. ч. с повышенной плотностью лучей)

Многие из вышеуказанных функций и параметров сканирования являются универсальными, т. е. применяются и в других режимах сканирования.

Настройки М-режима
В М-режиме используется почти все настройки В-режима, и чаще всего:

  • Общее усиление (Gain),
  • Глубина,
  • частота сканирования

Настройки ЦДК/ЭДК
В этих режимах чаще всего используются следующие настройки:

  • Общее усиление,
  • Размер и положение зоны интереса,
  • Наклон зоны интереса (на линейных датчиках),
  • Частота повторения импульсов (PRF, шкала скоростей)

Настройки спектральных допплеровских режимов
Прежде всего используются:

  • Положение и размер контрольного объема (только для импульсно-волнового допплера),
  • Корректировка допплеровского угла,
  • Наклон допплеровского луча (на линейных датчиках),
  • Базовая линия,
  • Частота повторения импульсов (PRF, шкала скоростей),
  • Автооптимизация,
  • Инверсия спектра


Практическая эксплуатация УЗ сканера

Для упрощения работы на всех современных УЗ сканерах существуют так называемые «предустановки», это совокупность заданных параметров сканирования, оптимальных для проведения какого-либо специализированного исследования (например кардиологического, абдоминального, поверхностных органов и т. п.). Туда же входят специализированные измерения, шаблоны надписей, минииконки области исследования и т. п. Заводские предустановки можно менять или создавать и сохранять свои.

Хотя на сегодняшний день не существует доказанного отрицательного воздействия диагностического ультразвука на ткани и органа, следует помнить о потенциальном риске такого воздействия. Риск механического воздействия отображается на экране прибора в виде механического индекса MI, риск термального повреждения – термальным индексом TI.

Современные УЗ сканеры являются полностью цифровыми, это в том числе позволяет вести базу пациентов, архивировать изображения и видеоклипы (в т. ч. на внешние носители), создавать и редактировать отчеты, подключать УЗ аппарат в обычную компьютерную и DICOM сеть. Во многих странах существуют регламентируюшие документы, обязывающие специалистов протоколировать ход исследования и архивировать полученные изображения.

Не стоит забывать об общих моментах правильной эксплуатации УЗ сканера. В России в условиях нестабильной работы электросетей необходимо подключение прибора (особенно стационарного) через источник бесперебойного питания, характеристики которого нужно уточнять у производителя УЗ аппарата. Ознакомтесь с разделом инструкции, посвященном уходу за вашим прибором. Одна из частых проблем – специалисты забывают чистить воздушные фильтры сканера. Очень важно хранить прилагаемые к прибору диски с программным обеспечением, ключи и коды дополнительных опций.

Заключение
Понимание принципа работы ультразвукового диагностического сканера, знание основ физики ультразвука и его взаимодействия с тканями и органами помогут избежать механического, бездумного использования прибора, и, следовательно, более грамотно подходить к процессу диагностики.

Ковынев А. В.
Эксперт по ультразвуковой диагностической аппаратуре ООО «Частная Медицина» Врач УЗД ГКГ МВД РФ

Просмотров: 5731

Смотрите также:

Подготовка животных к УЗИ
Подготовка животных к УЗИ

Ультразвуковое исследование в ветеринарии давно уже не редкость, а необходимое и достаточно доступное по цене мероприятие, позволяющее уточнить диагноз и назначить адекватное лечение собаке или кошке.

В данной статье даны рекомендации по подготовке животного к УЗИ от практикующего специалиста по ветеринарной визуальной диагностике.

стерилизация кошки стационар