Помехи при УЗИ. Акустическое усиление УЗИ.

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 14.12.2024

Каждый ветеринарный врач, владеющий методом ультразвуковой диагностики, ежедневно сталкивается с помехами и артефактами при проведении сонографии. Не редко данные понятия не разделяют и смешивают (1). Отождествление этих понятий может повлечь за собой некоторые диагностические ошибки. Кроме того, что следует дифференцировать помехи от артефактов, знание механизмов возникновения артефактов не редко дает врачу дополнительную информацию о состоянии тех или иных сканируемых структур(2) . Целью настоящего клинического исследования было выявление, систематизация и интерпретация наиболее часто встречающихся помех и артефактов возникающих при проведении УЗИ домашних животных.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование выполнено на 150 собаках различных пород, возраста, пола и массы. Животные проходили плановое ультразвуковое обследование в клинике Института Ветеринарной Биологии, с целью уточнения первичного диагноза и контроля терапевтических мероприятий.

Работа выполнена на ультразвуковом сканере "Роскан" (НПП "Ратекс" ) с использованием механических секторных датчиков 5.0 и 7.5 Мгц

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Помехи - это искажение изображения, вызванные воздействием внешних причин на УЗИ-аппарат. Существует много разновидностей помех, из них мы выделили наиболее часто встречающиеся:

- сетевые - вызванные включёнием одновременно с УЗИ-аппаратом электрических приборов и сотовым телефоном (Рис.1; 2);

- вызванные плохим качеством выбривания кожи животного (Рис.3);

- вызванные недостаточным количеством УЗИ-геля, нанесённого на кожу (Рис.4) ;

- вызванные движениями животного, в том числе дыхательной экскурсией (Рис.5).

Рис1. Помехи, вызванные включённым рядом с аппаратом УЗИ сотовым телефоном. Во избежание этого лучше просить владельца выключать сотовый телефон при проведении ультразвукового исследования.

Рис2. Помехи, вызванные работающими электроприборами, включёнными в сеть рядом с аппаратом УЗИ.

Рис3. Помехи, вызванные плохим выбриванием животного (продольные полосы слева).

Рис 4. Недостаточное количество геля при проведении УЗИ (правая половина снимка).

Рис. 5. Помехи, вызванные дыхательными движениями животного.

Рис. 6. Дистальное затухание. На снимке этот артефакт представлен тёмной полосой в дистальной части скана. Часто этот артефакт имитирует жидкостные структуры.

Как представлено на фотографиях, помехи ухудшают качество изображения и не редко препятствуют тонкой и детальной визуализации исследуемой структуры. Соответственно помехи при проведении УЗИ следует сводить к минимуму.

Артефакт - это искажение изображения (появление несуществующих структур, отсутствие существующих, неправильное положение органа и т.п.), обусловленные физическими свойствами и явлениями ультразвукового луча проходящего через биологические объекты.

Артефакты могут приводить к некорректной интерпретации изображения, неправильной постановке диагноза, и, соответственно, к неадекватным назначениям врача. Однако знание механизмов их возникновения, правильная интерпретация, наблюдаемых артефактов не редко могут оказать неоценимую помощь врачу. Многие артефакты - это не досадные помехи, а верные союзники УЗИ-диагноста, несущие скрытую информацию. Наша цель - извлечь её и использовать во благо пациента.

Существует два принципиально различных вида артефактов: Аппаратурные и артефакты обусловленные физическими свойствами ультразвукового луча (4).

Аппаратурные артефакты - это искажения изображения, возникающие вследствие технического несовершенства ультразвукового прибора. Аппаратурные артефакты не несут диагностической информации и действительно мешают работе врача.

1. Мёртвая зона

Мёртвая зона - это часть изображения, прилегающая непосредственно к рабочей поверхности датчика, где практически невозможно выделить эхо-сигналы (4) . Наличие этого артефакта обусловлено конструктивными особенностями датчика и в большей или меньшей степени имеет место при любых датчиках.

2. Дистальное затухание

При сканировании глубоко расположенных структур, получение качественного изображения затрудняется. Это связано с тем, что на глубоко расположенные структуры у ультразвукового луча остаётся мало энергии(4).

3 . Боковые лепестки

Алгоритм построения изображения предполагает существование одного луча. В действительности эхо-сигналы принимаются не только от одного луча, называемого основным лепестком, но и от дополнительных сигналов, создаваемых так называемыми боковыми лепестками. В силу относительно низкого энергетического уровня боковых лепестков по сравнению с основным лепестком, эхосигналы их малы и в целом не сказываются на качестве изображения. Однако, если в направлении бокового лепестка находится хорошо отражающая поверхность, эхо-сигналы от неё могут иметь большую амплитуду и воспринимаются как полезные сигналы. Наибольший энергетический потенциал имеют боковые лепестки, расположенные вблизи основного, поэтому сформированные ими ложные изображения находятся вблизи от истинного изображения и на той же глубине(4).

Рис. 7. Боковые лепестки

Основной способ выявления и устранения артефакта боковых лепестков - изменение положения датчика. При этом ложные изображения ослабляются относительно более стабильного реального изображения.

В приборах высокого класса, артефакт боковых лепестков не наблюдается.

Артефакты, обусловленные физикой ультразвукового луча.

Эта группа артефактов может предоставлять ценную диагностическую информацию и оказывать неоценимую помощь в постановке правильного диагноза.

1. Эхоакустическая тень.

Эхоакустическая тень - это отсутствие изображения за объектом вследствие затухания ультразвуковых волн (4;5). Для того чтобы выяснить источник тени, нужно проследить, откуда она берёт своё начало.

Существует две разновидности теней в зависимости от их природы.

Первая разновидность тени - истинная тень - область пониженной эхогенности, возникающая за объектами с высокой отражающей способностью напр.: кость, коллаген (1;5).

Артефакт истинной эхоакустической тени помогает в следующих случаях:

1. Диагностика очагов минерализации.

Например, при дифференциации конкрементов и новообразований в различных органах присутствие эхоакустической тени является ультразвуковым маркёром конкремента.

Знание сроков минерализации скелетных структур у плодов, помогает в определении сроков беременности животного. О степени минерализации плодов мы можем судить по наличию или отсутствию эхоакустических теней, испускаемых скелетными структурами.

2. Дифференциальная диагностика фиброзных изменений тканей. Например, этот артефакт имеет место при таких диффузных поражениях печени, как фиброз и цирроз.

При фиброзных изменениях печени, в отличие от других гепатозов, стенки сосудов и желчные ходы изменяются настолько, что начинают испускать эхоакустические тени.

Опасности, скрытые в неправильной интерпретации этого артефакта:

1. При чрезмерной компрессии датчиком прямая кишка изменяет анатомические контуры мочевого пузыря и в поперечном сечении может имитировать конкремент.

2. Прямая кишка, заполненная плотными каловыми массами, в продольном сечении может имитировать асцит.

3. Плотная тень от почечной лоханки может сливаться с тенью от конкремента и скрывать её.

Рис. 8. На снимке представлен гиперэхогенный объект в полости мочевого пузыря, испускающий эхоакустическую тень. На основании этого артефакта, мы можем предположить, что этот объект является конкрементом.

Рис. 9. На снимке представлен похожий по величине и эхогенности объект в полости мочевого пузыря, не испускающий эхоакустической тени. На основании этого признака, мы можем предположить, что изучаемый объект является новообразованием.

Рис. 9. Истинные эхоакустические тени, возникающие позади конкрементов в мочевом пузыре.

Рис. 10. А вот и сами камни.

Рис. 11. Истинные тени, испускаемые скелетными структурами плода шелти на 36 день беременности. Первичными очагами минерализации являются череп и таз плода. На этом снимке мы видим две тени, испускаемые этими структурами.

Рис. 12. Истинные эхоакустические тени, испускаемые уплотнёнными стенками сосудов при гепатозе (фиброзе).

Рис.13. Истинная тень, испускаемая каловыми массами в кишечнике. В данном случае имитирует асцит.

Рис. 14. УЗИ предыдущего животного. Изменение угла наклона датчика помогает избежать ошибки.

Рис. 14. Режущие тени от кривизны капсулы почки.

Рис. 15. Режущие тени от кривизны стенок желчного пузыря. Эти тени подчёркивают другой артефакт - артефакт периферического усиления.

Рис. 16. На этой фотографии представлено два вида теней. Тень от лоханки является истинной тенью. Тень от кривизны капсулы поверхности является режущей.

Рис. 17. На этом рисунке изображено три объекта. Объект А испускает истинную эхоакустическую тень, расположенную под объектом. Объект Б тень не испускает. Тени, исходящие от объекта В, являются режущими и направлены по касательной к его поверхности.

Второй разновидностью этого артефакта является артефакт «режущих теней» (5) . Природа этого явления иная. При отражении звуковых волн от плотных изогнутых поверхностей, ультразвуковые лучи пересекаются и частично гасят друг друга. Таким образом, причиной появления артефакта «режущих теней» являются такие физические явления, как интерференция и рефракция. Особенностью режущих теней является тот факт, что они расположены по касательной к кривой поверхности, в отличие от истинных теней расположенных строго под объектом.

Знание этого артефакта поможет избежать ложного заключения об очаге минерализации или склеротизации.

2. Эхоакустическое псевдоусиление

Этот артефакт возникает позади структур, слабо поглощающих ультразвук, т.е. позади содержащих жидкость объектов (мочевой пузырь, желчный пузырь, кисты и пр.). В некотором смысле он противоположен артефакту теней (1;4;5).

Знание этого феномена помогает в подтверждении жидкостной природы сканируемого объекта. Классическим примером является нормальное эхоакустическое псевдоусиление, появляющееся в паренхиме печени позади желчного пузыря. Эхоакустическое псевдоусиление имеет решающее значение при дифференциальной диагностике кист от новообразований с низкой эхогенностью.

Рис. 18. Артефакт периферического эхоакустического усиления . Звуковая волна слева практически не ослабляется, проходя через наполненный жидкостью пузырь, поэтому область позади него остаётся яркой. Звуковая волна справа, проходящая через паренхиму, ослабляется и затухает.

Рис. 19. Артефакт периферического усиления, возникший позади желчного пузыря.

3. Реверберация - это многократное возвращение эхо-волны на трансдуктор, которое на экране выглядит как множество белых линий, параллельных исследуемой поверхности (1;5). Очень сильная реверберация называется «хвост кометы».

Этот артефакт наблюдается на границе мягких тканей или жидкостей с газом, и знание его помогает в обнаружении газовых структур. В норме реверберация имеет место при сканировании любых структур, содержащих газ - лёгкие, кишечник, желудок. Именно из-за этого артефакта ультразвуковая диагностика лёгких невозможна, а УЗИ желудка и кишечника требует особенной тщательной подготовки.

Обнаружение же газа там, где его в норме не должно быть, является ультразвуковым маркёром серьёзной патологии.

Особенное значение имеет обнаружение этого артефакта для диагностики таких острых состояний, как пневмоперитонеум и эмфизематозные изменения органов.

Эмфизематозные изменения тканей имеют место при инфицировании их анаэробной микрофлорой, продуцирующей газ. Как правило, эти состояния протекают очень остро, и их своевременная идентификация во многом определяет успех лечения.

Вот примеры таких состояний:

- эмфизема плода при беременности;

- эмфизематозное абсцедирование любых органов.

При пневмоперитонеуме артефакт реверберации проявляется как яркие лучи, идущие из-под диафрагмы при трансабдоминальном сканировании в дорсальном лежачем положении животного. Причиной пневмоперитонеума (3;5) могут быть:

- ятрогенные воздействия (газ персистирует в брюшной полости около недели после проведённого обширного хирургического вмешательства);

- проникающие ранения брюшной полости;

- перфорация желудочно-кишечного тракта;

- засасывание воздуха из грудной клетки при патологиях грудной полости.

Необходимо помнить о том, что артефакт реверберации говорит только о наличии пневмоперитонеума, а не о его источнике .

Рис. 20. Артефакт реверберации.

Яркие гиперэхогенные точки - это пузырьки газа. Гипоэхогенные полосы под ними - это реверберация.

Рис. 21. Артефакт реверберации от газа в желудке.

Рис. 22. Артефакт реверберации. В этом случае артефакт создаётся воздухом в поддиафрагмальном пространстве и является ультразвуковым маркёром пневмоперитонеума. На этом снимке присутствует и второй артефакт - периферическое усиление позади жидкостных структур.

Рис. 23. Артефакт «зеркального отражения». Сплошной линией представлен луч, отражённый от желчного пузыря и создающий на экране истинное изображение. Пунктиром показан луч, отражённый от диафрагмы в желчный пузырь и тем же путём вернувшийся обратно. Этот луч формирует на экране изображение ложного желчного пузыря.

Рис. 24. Артефакт зеркального отражения желчного пузыря от диафрагмы. Этот артефакт в норме встречается практически у всех пациентов.

Рис. 25. Артефакт зеркального отражения воспаленного желчного пузыря от диафрагмы.

Рис. 26. Артефакт зеркального отражения мочевого пузыря от брюшины при перитоните.

Рис. 27. Рефракция в этом случае имитирует прерывание целостности диафрагмы.

4. Зеркальное отражение

Этот артефакт, возникает на границе двух сред (поверхность диафрагма - лёгкие и поверхность перикард - лёгкие). Механизм этого явления заключается в том, что на границе раздела сред часть луча проходит через неё, а часть - отражается. Отраженные лучи возвращаются на трансдуктор и формируют ложное изображение(1;5).

Примером артефакта зеркального отражение в норме является появление ложного изображения паренхимы печени и второго желчного пузыря за пределами диафрагмы. Такое изображение важно трактовать не как нарушение целостности диафрагмы и не как «двойную» печень.

Артефакт зеркального отражения может быть ультразвуковым маркёром патологий, при которых существенно повышается плотность мягких тканей, например, местного или генерализованного «сухого» перитонита.

5. Рефракция.

С детства мы знакомы с примером рефракции - карандаш в стакане с водой оптически преломляется. Подобное явление мы можем наблюдать и при прохождении ультразвуковым лучом неоднородных биологических структур - различные объекты могут изменять свою форму и «преломляться» (4).

Чаще всего этот артефакт нам приходится наблюдать при прохождении ультразвукового луча через диафрагму. При этом можно сделать ошибочное заключение о нарушении целостности диафрагмы.

Устранить этот артефакт мы можем, изменив положение датчика и угол сканирования. При перпендикулярном положении датчика к границе раздела двух сред, искажение становится минимальным.

В слоистых тканях артефакт рефракции может привести к расфокусировке луча, что, в свою очередь приводит к ухудшению поперечной разрешающей способности, и в конечном счёте, к потере качества изображения.

6. Артефакт псевдослизи .

Этот артефакт очень часто встречается в мочевом, реже - в желчном пузыре. Он имитирует присутствие слизи или осадка в них.

Причиной этого артефакта является искажение изображения за счёт толщины реального трёхмерного луча (5). Толщиной реального луча называется его размер в плоскости, проходящей через фокус луча перпендикулярно плоскости сканирования.

Между псевдослизью и истинной слизью имеются существенные различия. Поверхность псевдослизи является обычно вогнутой, в то время как поверхность настоящей слизи, как правило, горизонтально-плоская или имеет фистончатый край. Кроме того, изменение угла наклона датчика обычно помогает устранить этот артефакт.

Рис. 28. Артефакт псевдослизи в мочевом пузыре. Диагноз поставлен ошибочно. Гипоэхогенная полоса, окаймляющая дорсальную стенку мочевого пузыря, имеет вогнутую поверхность и является артефактом псевдослизи. Широкая эхоакустическая тень под мочевым пузырём в центральной части снимка исходит от кишечника, расположенного ниже мочевого пузыря, а не от «осадка» в мочевом пузыре.

Рис. 29. Спектл-шум, имитирующий мелкодисперсную взвесь в мочевом пузыре.

7. Спектл-шум

Этот специфический артефакт, обусловленный высокочастотным характером ультразвуковых сигналов (4), наблюдается на каждом акустическом изображении. Излучаемый датчиком сигнал распространяется вглубь и сохраняет постоянные фазовые соотношения в каждый момент времени в отдельных точках сечения. Это свойство постоянства фаз называется пространственной когерентностью ультразвукового луча. При покачивании или перемещении датчика появляется характерная картинка переливающихся пятен, мешающая адекватной интерпретации изображения. Спектл-шум может имитировать осадок в жидкостных структурах.

Таким образом, наиболее информативными артефактами являются те из них, которые обусловлены физикой ультразвукового луча. Наибольшую диагностическую ценность представляют артефакт истинной эхоакустической тени, артефакт зеркального отражения, артефакт эхоакустического псевдоусиления и артефакт реверберации. Знание этих артефактов поможет врачу поставить правильный диагноз и оказать своевременную и адекватную помощь пациенту.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Барр Ф. Ультразвуковая диагностика собак и кошек. М.: «Аквариум», 2006. - 206с.

2. Бушарова Е.В. Основы ультразвуковой диагностики мелких домашних животных/ Под ред.: Чуваева И.В. - СПб; НОУДО "Институт Ветеринарной Биологии" , 2008. - 100 с.3. О. Дж. Ма, Дж. Р. Матиэр. Ультразвуковое исследование в неотложной медицине. М.: «Бином. Лаборатория знаний», 2007г - 389с.

4. Осипов Л.В. Ультразвуковые диагностические приборы. Практическое руководство для пользователей. М: ВИДАР, 1999. - 234с.

5 . Thrall. Textbook of veterinary diagnostic radiology. - Printed in the United States of America, 2007. - 832 с .

Электромагнитные наводки на УЗ изображении. Знакомая проблема?

Наверное, многие из вас сталкивались с подобной ситуацией, когда на ультразвуковом изображении имеются множественные посторонние сигналы(«помехи») в В-режиме по типу вращающихся кривых «лопастей мельницы» или «лучей солнца» или «пляшущая синусоида». При этом ещё хуже ситуация в режимах ЦДК/ЭДК: в зоне картирования практически сплошной «цветной дождь». Такая картина может быть на всех имеющих датчиках, а иногда только на одном (например, на высокочастотном линейном). Эти помехи могут проявляться постоянно, либо эпизодически. Думаю, большинство из вас поняли, что речь идет про электромагнитные наводки. Сразу уточню, что подобная ситуация не является неисправностью вашего прибора, наводки могут проявиться на любой модели любого производителя УЗ аппаратуры. Понятно, что эти наводки сильно мешают проведению исследования, а иногда делают его практически невозможным. В этой публикации поделюсь своими знаниями и практическим опытом по борьбе с ними.

«Этиология». Прежде всего какой-либо источник электромагнитного излучения, а список потенциальных источников очень большой, в большинстве случаев неподалеку от вашего кабинета. Вот только некоторые из них:

- самое разное медицинское оборудование (физиотерапия, рентген, радиочастотный скальпель, МРТ и т.п.)

- лампы дневного света и светодиодные лампы, особенно дешевые, непонятного происхождения

- ремонтные работы неподалеку

- рядом вышка сотовой связи

-сетевое оборудование, например wi-fi модем

- троллейбусные и трамвайные провода

- неоновая вывеска на здании

- перегиб/перекрут кабеля датчика с повреждением экранирующей оплетки, чаще на старых датчиках

Никогда, не видел, чтобы работающий сотовый телефон вызывал подобные наводки.

Также имеет значение наличие заземления в розетке вашего прибора и его «качество».

«Патогенез». В процессе формирования УЗ изображения используются радиочастотные сигналы на определенной частоте, поэтому возможна интерференция (взаимодействие и наложение) с внешними электромагнитными сигналами. Кабели датчиков и электрический кабель прибора являются своеобразными антеннами. При хорошем заземлении УЗ аппарата часть внешних посторонних РЧ сигналов должна «уходить» в землю, при отсутствии - все «остается» в аппарате. Иногда наводки поступают по электрической сети.

- найти грамотного инженера :-)

- попробовать выключить все лампы освещения в кабинете и ближайших доступных помещениях

- перевезти аппарат в другой кабинет, лучше в противоположной части здания

- включить УЗ аппарат после окончания рабочего дня, когда все другое медицинское и электрическое оборудование выключено

- попробовать включить аппарат только от аккумуляторов блока бесперебойного питания (выдернуть ИБП из розетки, предварительно проверив работоспособность аккумуляторов)

- наоборот подключить аппарат напрямую к розетке, без ИБП

- дополнительно заземлить ваш прибор; на большинстве стационарных УЗ аппаратов сзади внизу есть разъём для подключения дополнительного заземление

«Лечение». Большая часть «диагностических» приемов одновременно являются и «лечебными»

- отключить «фонящий» источник освещения, заменить лампы, отключить вывеску на здании

- перевезти прибор в другой кабинет

- ферритовые катушки на кабели датчиков и кабель электропитания

- смонтировать клетку Фарадея в вашем кабинете (шутка. )

К сожалению, не раз слышал о том, что вышеописанные «танцы с бубнами» занимают очень длительное время и бывают либо недостаточно эффективны или совсем неэффективны и наводки продолжат мешать проведению ультразвуковых исследований. В одном из частных медицинских центров Нижнего Новгорода удалось избавиться от наводок на стационарном приборе только после его перевозки в другой филиал, расположенный в нескольких километрах.

Терпения и удачи!

На видео наводки в В-режиме, в ЦДК, предоставила Наталья Жушева, врач УЗД из поликлиники РУДН

Посмотрите также

Основные артефакты при ультразвуковом исследовании

Полученное ультразвуковое изображение в ряде случаев может быть искаженным за счет формирования артефактов - ложных сигналов. Наиболее часто встречающиеся артефакты при проведении ультразвукового исследования приведены ниже.


Боковые (латеральные) тени - формируется за кистой, за крупными сосудами на поперечных срезах в результате соскальзывания ультразвукового луча при попадании на край гладкой поверхности (капсулы).

Эффект дорсального псевдоусиления формируется за объектами обладающими меньшим поглощением, чем окружающие ткани (в первую очередь содержащими жидкость, например, киста, мочевой пузырь).


Акустическая тень на примере визуализации желчного пузыря.

Акустическая тень формируется позади объекта, обладающего выраженной отражающей и/или поглощающей способностями (например, за конкрементом, за кишечными газами).

  • малое количество геля, нанесенного на кожу.
  • плохая подготовка - метеоризм.
  • отсутствие формирования изображения за объектом с выраженной отражающей и/или поглощающей способностями.

Устранение:

  • достаточное количество геля.
  • тщательная подготовка к УЗИ.


Эффект поглощения (ослабления) сигнала по глубине формируется при выраженном поглощении ультразвукового луча - "затухании" сигнала, при жировом гепатозе.

  • плохая настройка прибора.
  • выраженное поглощение УЗ-луча.
  • адекватная настройка.
  • диагностический критерий.


  • с - артефакт ревербация
  • d - артефакт хвоста кометы

Реверберация - многократное отражение УЗ луча, как правило, от стенок крупной жидкостной структуры (кисты, мочевой пузырь, стенты).

"Хвост кометы" - результат многократного отражения луча внутри малых объектов (например, формируется за пузырьками газа, за сгущенным коллоидом в кистозно-расширенном фолликуле щитовидной железы).


Зеркальный артефакт возникает при прохождении луча через гладкие структуры, являющиеся сильными отражателями (диафрагма, плевpa), с формированием зеркального изображения вне объекта исследования.

Ослабление цветового сигнала - отсутствие формирования цветового изображения сосуда при некачественном ультразвуковом изображении объекта, например, при глубоком его залегании, неправильной настройке прибора или некорректно выставленном угле сканирования.

  • некачественное выведение объекта.
  • неправильная настройка прибора.
  • некорректный уголсканирования.
  • четкое выведение объекта.
  • оптимизация изображения.
  • корректная установка угла сканирования.


Артефакт некровяного потока - псевдопоток - окрашивание движущегося внесосудистого потока жидкости: движения мочи, асцитической, амниотическои, внутрикистозной жидкостей, движение молока в млечных протоках и др.


Элайзинг-эффект формируется при несоответствии высокой скорости потока внутри сосуда и частоты повторения импульсов. Изменив частоту повторения импульсов, т. е. выставив соответствующую шкалу скоростей, можно устранить данный артефакт. В ряде случаев к возникновению этого артефакта может привести некорректное положение базовой линии.

  • несоответствие высокой скорости потока внутри сосуда и частоты повторения импульсов (шкала скоростей).
  • некорректное положение базовой линии.
  • настройка шкала скоростей.
  • корректная установка базовой линии.


Артефакт "вспышки" - флеш-эффект - всплеск цветового сигнала, заполняющий всю рамку, вызванный движением внесосудистых структур (например, перистальтика кишечника, движение воздуха в трахее).

  • движение внесосудистых структур
  • быстрое движение датчика.
  • изменение фильтров
  • адекватная скорость перемещения датчика.


Мерцающий артефакт твинкинг-эффект - формирование цветовой дорожки за объектом с высокой отражательной способностью (конкременты, металлические фрагменты и др.).

Источники:

  • Основы ультразвукового исследования поверхностных органов - Сандриков И.А. , Фисенко Е.П.
  • Radiopaedia ORG

1 From the Department of Radiology, Western Pennsylvania Hospital, 4800 Friendship Ave, Pittsburgh, PA 15224. Recipient of a Cum Laude award for an education exhibit at the 2007 RSNA Annual Meeting. Received August 18, 2008; revision requested November 25 and received March 5, 2009; accepted March 9. All authors have no financial relationships to disclose.

Новые контрастные вещества повышают качество визуализации при УЗИ

Диагностический ультразвук снова стоит на пороге серьезных изменений. В последнее десятилетия фармацевтические компании, производители ультразвукового оборудования и научные центры вкладывают человеческие и финансовые ресурсы в разработку эффективных контрастных веществ для УЗИ, а также в разработку новых методов медицинской визуализации с использованием контрастных веществ.

Сейчас, когда клиники получили возможность использовать контрастные вещества, эти усилия, кажется, близки к успеху. Как и в случае МРТ, КТ и традиционного рентгена, использование контрастных веществ может изменить проведение ультразвуковых исследований и открыть новые уникальные диагностические возможности.

Контрастные вещества способны повышать качество ультразвуковых изображений путем снижения отражательной способности ненужных в данном исследовании анатомических структур или путем усиления отраженных эхо-сигналов в нужных областях. На самых ранних этапах контрастные вещества вводились перорально, в последнее время они вводятся внутривенно.

contrast1.jpg

В верхних отделах живота возможности ультразвуковой диагностики ограничены наполненным газом кишечником, который создает теневые артефакты. Для повышения качества визуализации брюшной полости пациенты принимали дегазированную воду, однако это не обеспечивало устойчивые результаты.

Исследователи также изучают пероральные контрастные вещества, адсорбирующие и вытесняющие желудочно-кишечные газы. Одним из таких веществ является SonoRx компании Bracco, оно представляет собой целлюлозу в оболочке из симетикона. Вещество одобрено FDA для клинического применения в США. Прием в дозах от 200 до 400 мл обеспечивает однородное прохождение ультразвука через наполненный контрастным веществом желудок.

Контрастные вещества для визуализации сосудов впервые в 1968 году представили Греймиак и Шах. Во время эхокардиографических исследований (УЗИ сердца) они вводили взболтанный физиологический раствор в восходящий отдел аорты и камеры сердца. Усиление эхосигналов в области сердца было обусловлено акустическим рассогласованием между свободными микропузырьками воздуха в растворе и окружающей кровью. Однако микропузырьки, получаемые в результате взбалтывания, были большими и нестабильными и диффундировали в раствор (исчезали) менее чем за 10 секунд.

Чтобы пройти через легочные капилляры и войти в общее кровообращение, микропузырьки в контрастном веществе для визуализации сосудов должны иметь диаметр менее 10 мкм (в среднем 2-5 мкм в большинстве современных контрастных веществ). Основными проблемами, связанными с такими микропузырьками, являются их стабильность и устойчивость.

Пузырьки воздуха такого размера сохраняются в растворе только короткий период времени — слишком короткий для системного использования в сосудах. Поэтому, чтобы контрастное вещество действовало достаточно долго и выдерживало изменения давления в сердце, пузырьки газа необходимо стабилизировать.

Устойчивость к растворению и коалесценции большинства контрастных веществ обеспечивается присутствием дополнительных материалов на границе газ-жидкость. В некоторых случаях эти материалы представляют собой эластичную сплошную оболочку, которая способствует стабилизации за счет деформации в ответ на поверхностное натяжение. В других случаях используется сурфактант (в-во меняющее поверхностное натяжение) или сочетание двух или нескольких суртфактантов.

Это обеспечивает стабилизацию за счет существенного уменьшения поверхностного натяжения на границе. В качестве внутрипузырьковых газов используются воздух, гексафторид серы, азот и перфторированные соединения, при этом в большинстве новых контрастных веществ предпочтение отдается перфторированным соединениям из-за их низкой растворимости в крови и высокого давления пара. Замена различных типов перфторуглеродных газов воздухом позволила значительно улучшить стабилизацию и увеличить период существования плазмы контрастных веществ (обычно более 5 минут).

Методы контрастирования

В последние годы академическими исследователями, производителями ультразвуковых сканеров и фармацевтическими компаниями было разработано много методов визуализации с использованием контрастных веществ, однако большинство из них являются вариациями или сочетаниями указанных ниже методов.

    Доплеровское картирование с контрастным усилением. Энергетическое допплеровское картирование (сolor amplitude imaging, CAI) показывает амплитуду доплеровского сигнала от движущегося кровотока, а цветное доплеровское картирование — средние сдвиги частоты доплеровского сигнала (т.е. среднюю скорость кровотока).

Пузырек действует в качестве генератора гармоник, контрастно-усиленные эхо-сигналы содержат важные энергетические компоненты на более высоких гармониках, а эхо-сигналы от тканей их не содержат. Другими словами, нелинейность контрастного вещества создает «подпись», которую можно отделить от эхо-сигналов ткани и кровотока в крупных сосудах, что позволяет вычислить капиллярный кровоток (т.е. перфузию).

Интермиттирующая (прерывистая) визуализация с высокой акустической мощностью основана на уникальном свойстве микропузырьков улучшать контраст изображения кровь-ткань при очень низкой частоте кадров вместо традиционных 30 кадров в секунду.

Ультразвуковые исследования внутренних органов

Ультразвуковое обнаружение кровотока ограничено такими факторами, как движение ткани (шум), характеристики затухания сигналов от промежуточной ткани и низкоскоростной или низкообъемный кровоток. Среди факторов, которые могут влиять на результаты исследования, также ограничения чувствительности ультразвукового оборудования и зависимость доплеровского исследования от оператора. Контрастные вещества для УЗИ сосудов усиливают обратнорассеянные доплеровские сигналы до 25 дБ (примерно в 20 раз) как в цветном, так и в спектральном режиме.

Кроме того, большинство контрастных веществ также улучшают серошкальную визуализацию кровотока до такой степени, что увеличивается эхогенность ткани (усиление паренхимы). Поэтому микропузырьки в мелких сосудах органа могут служить качественным показателем перфузии (степени капиллярного кровоснабжения).

Контрастное вещество также может использоваться для оценки сосудов различных органов, включая с трансплантацию почки, печени и поджелудочной железы. Если после введения контрастного вещества обнаруживается область ишемии (сниженного кровоснабжения) или стеноза (сужения просвета сосуда), часто можно избежать применения более дорогих методов исследования, включая КТ и МРТ.

Исследования в режиме транскраниального доплера (УЗИ сосудов головного мозга характеризуются плохим соотношением сигнал-шум (очень нечеткая визуализация), поэтому использование контрастных веществ в этом режиме привлекает внимание. Отис и др. сообщили об усилении сигналов цветного и спектрального доплера практически у всех пациентов в фазе II исследования с УЗ контрастом. В подавляющем большинстве случаев был поставлен диагноз, отличный от диагноза до применения контрастирования, или подтвержден подозреваемый диагноз.

Внутривенные контрастные вещества для исследований сосудов вероятнее всего также будут широко применяться для выявления злокачественных опухолей в печени, почках, яичниках, поджелудочной, предстательной и молочной железах. Рост сосудов в опухоли (неоангиогенез) может быть маркером признаком злокачественности опухоли, а доплеровские сигналы от мелких сосудов опухоли могут обнаруживаться после введения контраста.

shot1.jpg

На рисунке опухоль молочной железы показана в режиме трехмерного энергетического допплеровского картирования до и после введения контрастного вещества. На усиленном 3D-изображении четко видна разветвленная внутриопухолевая сосудистая сеть (в двух плоскостях) и намного более крупные периферийные питающие сосуды. Это может означать, что для демонстрации хаотичной извилистости сосудов, связанных с неоваскуляризацией опухоли, 3D-режим подходит больше, чем 2D-режим.

Улучшение отображения кровотока органа в режиме серой шкалы может способствовать обнаружению образований и дифференциации нормальных и патологических областей с использованием многих из тех критериев, которые уже рутинно используются в КТ и МРТ. На рисунке пример улучшенного обнаружения образования в печени, которое стало возможным благодаря импульсной инверсной гармонической визуализации (специальный режим УЗ изображения, применяемый при исследовании с контрастом).

shot2.jpg

Интермиттирующая гармоническая визуализация с контрастированием обеспечивает улучшение качества изображения всей ткани в капиллярной фазе, что позволяет увидеть аномалии перфузии. Американские ученые продемонстрировали, что интермиттирующая гармоническая визуализация эффективна для дифференциации доброкачественных и злокачественных заболеваний простаты.

Накопление и вымывание контрастного вещества с течением времени (кинетика) может обеспечить важные параметры для различения доброкачественных и злокачественных опухолей. В ультразвуковом исследовании с контрастированием европейские ученые обнаружили, что строение новообразованных сосудов опухоли, а также время вымывания контрастного вещества в ряде случаев имели значение при дифференциации (различения) доброкачественных и злокачественных опухолей.

После введения УЗ контраста было переклассифицировано несколько с доброкачественных в злокачественные и несколько наоборот, что повысило чувствительность и специфичность до 100%. Несмотря на то, что данные результаты четко ограничены количеством случаев, они все равно демонстрируют, что контрастные вещества для ультразвуковой визуализации сосудов могут в будущем играть важную роль в диагностике рака молочной железы и, возможно, рака других органов.

Тканеспецифичные контрастные вещества для ультразвуковых исследований, способствующие оценке определенных органов путем улучшения качества изображения за счет дифференциального накопления, открывают удивительные новые возможности. Другие исследуемые концепции включают направленную доставку лекарственного средства с помощью микропузырьков контрастных веществ.

Тканеспецифичные контрастные вещества для ультразвуковых исследований чаще всего вводятся в кровь внутривенно и накапливаются в определенных тканях, например в ретикулоэндотелиальной системе (специальные клетки, преимущественно в печени), или держатся в определенных областях, например с венозным тромбозом.

Эхокардиография (УЗИ сердца)

Одна из самых важных областей клинического применения контрастно-усиленных ультразвуковых исследований — кардиология, где этот метод может составить конкуренцию дорогостоющему сложному радиоизотопному исследованию с таллием, связанному с лучевой нагрузкой на пациента.

Ряд исследований показал, что это контрастное вещество существенно улучшило распознавание эндокардиальной границы левого желудочка сердца у подавляющего большинства пациентов и обеспечило контрастирование камеры левого желудочка. Контрастирование полости желудочка и улучшенная прорисовка эндокрадиальной границы в режиме серой шкалы являются важными клиническими задачами, поскольку точная оценка объема левого желудочка позволяет более точно вычислить сердечный выброс, а значит лучше оценить функцию сердца.

Сердечные шунты (чаще всего при врожденных пороках сердца) и патологический обратный сброс крови на клапане часто оцениваются с помощью цветного доплеровского картирования, качество которого также улучшается при введении УЗ контраста.

В современных контрастных веществах, проблема стабилизации микропузырьков, как у контрастов предыдущего поколения, была решена. Эти вещества могут использоваться для получения изображений перфузии миокарда (кровоснабжения сердечной мышцы) у человека.

shot3.jpg

Это имеет клиническое значение, поскольку визуализация кровотока в миокарде обеспечивает возможность прямой оценки участков с недостаточной перфузией или отсутствием перфузии (т.е. участки ишемии или инфаркта) у пациентов с болями в груди. Ультразвуковая визуализация миокарда с использованием контрастных веществ обеспечивает оценку коронарных артерий и резерва коронарного кровотока, а также возможного коллатерального (обходного) кровотока.

Продолжительное действие современных контрастных веществ — нередко 5-10 минут — также делает их идеальными для использования в стресс-эхографии. Режим Flash Echo — это сочетание низкоамплитудной традиционной серошкальной визуализации для отслеживания движения ткани и интремиттирующей гармонической серошкальной визуализации для усиления сигналов от микропузырьков.

Поскольку большинство микропузырьков разрушились под действием ультразвуковых импульсов во время получения первых трех кадров, наглядно продемонстрированы только сигналы «вспышки» (от микропузырьков, которые проникли в миокард) как разница в эхогенности миокарда между первым и последним кадрами на рисунке 4В.

Другие применения

При исследовании магистральных артерий шеи и конечностей очень важно оценить все отделы для выявления атеросклеротических бляшек, наличие сужений просвета сосуда, выявить изменение хода сосудов. У ряда пациентов выявление подобных изменений затруднено в некоторых отделах из-за анатомических особенностей.

shot4.jpg

Применение УЗ контрастов существенно улучшает качество визуализации вышеуказанных патологических изменений. Последние европейские и американские исследования показали, что УЗ контрасты позволяют четко увидеть новообразованные сосуды внутри атеросклеротической бляшки и изъязвление поверхности, что является признаком наличия риска отрыва части бляшки и развития грозных эмболических осложнений.

Теоретически в любую полость тела, к которой обеспечивается доступ УЗ датчика, можно ввести контрастное вещество. Самым успешным применением в этой категории является контрастная гистеросальпингосонография (HyCoSy, введение контраста в полость матки) для оценки проходимости маточных труб (поиск причин бесплодия).

Немецкие ученые сообщили о результатах исследования, в котором приняли участие пациентки с расстройствами детородной функции, прошедшие трансвагинальное УЗИ и гистеросальпингосонографию с УЗ контрастом. Результаты гистеросальпингосонографии сравнили с результатами более инвазивных устоявшихся методов, таких как хромолапароскопия, и обнаружили соответствие 91%.

Гистеросальпингосонография быстро становится предпочтительным скрининговым методом определения проходимости маточных труб.

Везикоуретеральный рефлюкс (обратный ток мочи из мочевого пузыря) — распространенная проблема у детей. УЗ исследование рефлюкса как альтернатива рентгеновской цистографии позволяет обнаружить или исключить везикоуретеральный рефлюкс. Европейские специалисты сравнили разные виды лучевой диагностики для выявления данной патологии. Их исследование показало, что УЗИ с контрастированием является самым низкозатратным и безопасным методом обнаружения везикоуретерального рефлюкса у детей.

Ультразвуковая визуализация верхнего отдела брюшной полости часто затрудняется из-за наличия газов в кишечнике и ожирения пациентов. Плохая визуализация тела и хвоста поджелудочной железы обычно не позволяет адекватно провести УЗИ брюшной полости.

Часто, чтобы получить ответы на оставшиеся вопросы и повысить уверенность в отсутствии опухолей, пациентов дополнительно направляют на КТ или МРТ. Ультразвуковые исследования, которые не позволяют поставить окончательный диагноз, часто влекут за собой дополнительные диагностические исследования — дорогие, затратные по времени, неудобные и связанные с некоторыми рисками.

Новые инструменты

Преимущества контрастного усиления уже давно признаны в КТ и МРТ. Совсем недавно контрастные вещества для ультразвуковых исследований стали доступны российским врачам. Это, вероятно, повысит диагностическую ценность ультразвука.

Системное усиление ультразвукового сигнала, обеспечиваемое контрастными веществами, должно повысить уверенность при диагностике, особенно в технически сложных случаях с низкой чувствительностью изображения. Кроме того, ожидается, что методы визуализации с использованием контрастного вещества, такие как гармоническая визуализация и интермиттирующая визуализация, обеспечат практикующим врачам новые инструменты для диагностики опухолей.

В заключении стоит сказать, что ультразвуковые контрастные вещества являются практически безопасными, количество противопоказаний побочных эффектов гораздо меньше по сравнению с контрастами для рентгеновских исследований, МРТ, КТ. Контрастно усиленное УЗИ не прововодят беременным женщинам, применение у детей находится в стадии научных исследований.

Доктор Ши — ассистент отделения радиологии, доктор Форсберг — руководитель ультразвуковых исследований, доктор Лиу — доцент, доктор Мерритт — профессор радиологии, все в Университете Томаса Джефферсона, Филадельфия. Доктор Голдберг — вицепредседатель отделения радиологии и директор Института ультразвуковых исследований и образования имени Т. Джефферсона.

Ультразвук и медицина


Экспертный класс по доступной цене. Монокристальные датчики, полноэкранный режим отображения, эластография, 3D/4D в корпусе ноутбука. Гибкая трансформация в стационарный сканер при наличии тележки.

Основные принципы метода и физические характеристики

Ультразвук - высокочастотные колебания, лежащие в диапазоне выше полосы частот, воспринимаемых человеческим ухом (более 20 000 Гц). Излученные в тело пациента, ультразвуковые колебания отражаются от исследуемых тканей, крови, а также поверхностей, таких как границы между органами, и, возвращаясь в ультразвуковой сканер, обрабатываются и измеряются после их предварительной задержки для получения фокусированного изображения. Результирующие данные поступают на экран монитора, позволяя производить оценку состояния внутренних органов. Даже несмотря на то, что ультразвук не может эффективно проникать через такие среды как воздух или другие газы, а также кости, он находит широкое применение при исследовании мягких тканей. Использование ультразвуковых гелей и других жидкостей одновременно с улучшением характеристик датчиков, увеличивает области применения ультразвуковых сканеров для различных медицинских обследований.

Скорость ультразвуковых волн в мягких тканях тела человека в среднем составляет 1,540 м/сек и практически не зависит от частоты. Датчик является одним из основных компонентов диагностических систем, который конвертирует электрические сигналы в ультразвуковые колебания и производит электрические сигналы, получая отраженное эхо от внутренних тканей пациента. Идеальный датчик должен быть эффективен как излучатель и чувствителен как приемник, иметь хорошие характеристики излучаемых им импульсов со строго определенными показателями, а также принимать широкий диапазон частот, отраженных от исследуемых тканей.

В электронных датчиках ультразвуковые колебания возбуждаются благодаря подаче высоковольтных импульсов на пьезо-кристалы, из которых состоит датчик (пьезоэлектрический эффект был открыт Пьером и Марией Кьюри в 1880 году). Количество раз, сколько кристалл вибрирует за секунду, определяет частоту датчика. С увеличением частоты уменьшается длина волны генерируемых колебаний, что отражается на улучшении разрешения, однако, поглощение ультразвуковых колебаний тканями тела пропорционально возрастанию частоты, что влечет за собой уменьшение глубины проникновения. Поэтому датчики с высокой частотой колебаний обеспечивают лучшее разрешение изображения при исследовании не глубоко расположенных тканей, так же как низкочастотные датчики позволяют обследовать более глубоко расположенные органы, уступая высокочастотным качеством изображения. Это разногласие является основным определяющим фактором при использовании датчиков.

В ежедневной клинической практике применяются различные конструкции датчиков, представляющие собой диски с одним элементом, а также объединяющие несколько элементов, расположенных по окружности или вдоль длины датчика, производящие различные форматы изображения, которые необходимы или предпочтительны при проведении диагностики различных органов.

Читайте также: