Труфанова _ Лучевая диагностика

сосудов, движение плода). Метод позволяет значительно расширить возможности лучевой диагностики, особенно при решении клинических задач в области кардио­ логии, ангиологии и акушерства. Это также дает возможность обследовать больных в тяжелом состоянии, детей, которые, например, не могут задержать дыхание, или пациентов, негативно относящихся к другим методам лучевой диагностики.

Третьим из основных моментов, выгодно выделяющих УЗИ на фоне боль­ шинства методов лучевой диагностики, является его доступность, что особенно актуально для нетранспортабельных больных и проведения неотложной диа­ гностики. Для данного метода диагностики также характерна сравнительная экономичность, позволяющая в рамках одного обращения к врачу провести УЗИ многих органов и систем организма при неясной клинической картине.

Вместе с тем у УЗИ есть ряд ограничений. Качество исследования зависит от оборудования, на котором оно проводится, и квалификации врача. Статические изображения, прилагаемые обычно к результатам исследования, оказываются недостаточно информативными для лечащих врачей. Решение этих проблем связано, в первую очередь, со стандартизацией подходов как к оборудованию, необходимому для тех или иных исследований, так и собственно методик ис­ следования с определением плоскостей сканирования, используемых режимов, протоколов исследования и архивирования изображений. Снижать качество УЗИ может также наличие у пациента послеоперационных рубцов, повязок, ожирения, выраженного метеоризма.

В настоящее время УЗИ выполняются с помощью аппаратов, обеспечива­ ющих высокую точность передачи изображения с использованием передовых технологий адаптивной обработки изображений. Размеры и вес современных портативных аппаратов для ультразвуковой диагностики сопоставимы с обыч­ ными гаджетами.

3.1. ИСТОРИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА ДИАГНОСТИКИ

Впервые ультразвук в природе описал итальянский ученый Ладзарро Спаллан­ цани (Lazzaro Spallanzani) в 1794 г. Он заметил, что если летучей мыши заткнуть уши, то она теряет ориентировку, и предположил, что ориентация в пространстве этих животных осуществляется посредством излучаемых и воспринимаемых невидимых лучей. В дальнейшем эти лучи получили название ультразвуковых волн. Таким образом, ультразвуком называются звуковые колебания, лежащие выше порога восприятия органом слуха человека.

Физической основой собственно УЗИ является открытый в 1881 г. братьями Кюри (Curie) пьезоэлектрический эффект. Появлению ультразвуковых аппаратов предшествовали исследования в области звуковой навигации. Во время Первой мировой войны К. В. Шиловский и П. Ланжевен разработали на основе ультразвука прибор, который использовали для навигации судов, определения расстояния до цели, поиска подводных лодок. В 1929 г. отечественный физик С.Я. Соколов при­ менил ультразвук для неразрушающего контроля в металлургии (дефектоскопия).

Попытки использовать ультразвук в медицинских целях относятся к 30-м го­ дам XX века. Его свойства начали применять в физиотерапии артритов, экземы и ряда других заболеваний. В 40-е годы XX в. начали использовать ультразвук

для диагностики новообразований. В 1947 г. доктору К. Дюссику из Вены уда­ лось выявить опухоль мозга с помощью метода, который он назвал гиперсонографией. Этого человека считают одним из родоначальников современной ультразвуковой диагностики.

Особый вклад в развитие ультразвуковой диагностики внес Кристиан Андерс Допплер (Christian Doppler). В своем трактате «О коллометрической характеристике изучения двойных звезд и некоторых других звезд неба» он предположил, что частота принимаемых волн зависит от того, с какой скоростью движется излуча­ ющий объект относительно наблюдателя. Этот физический эффект стал основой

допплерографии — методики измерения скорости кровотока с помощью УЗИ. В 1949 г. ученый из США Д. Хаури сконструировал первый аппарат дня меди­

цинского сканирования. Первые подобные приборы были мало похожи на со­ временные. Они представляли собой резервуар с жидкостью, в которую помещали пациента, а вокруг него передвигался сканер (сомаскоп). Еще один американский доктор, хирург Дж. Уайлд создал уже передвижной прибор со съемным сканером, с помощью которого стало возможным получить визуальное изображение ново­ образований. Свой метод он назвал эхографией. Датчики появились на ультразву­ ковых сканерах в 60-х годах прошлого века. Эти приборы уже в ббльшей степени были похожи на современные аппараты. Широкое использование ультразвукового метода диагностики в клинической практике началось с 80-х годов XX века.

3.2. ПРИНЦИПЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Ультразвуковая диагностика — методика, использующая звуковые волны вы­ сокой частоты. Чаще частоты колеблются от 2 до 10 МГц, тогда как наивысшая частота, доступная для человеческого восприятия, — это 20 кГц.

Основной частью любого аппарата для проведения сонографии (УЗИ) яв­ ляется ультразвуковой датчик, который содержит один или более кристаллов с пьезоэлектрическими свойствами. Сущность пьезоэлектрического эффекта заключается в том, что при механической деформации монокристаллов не­ которых химических соединений (кварца, бария титаната, кадмия сульфида и др.), в частности под воздействием ультразвуковых волн на поверхностях этих кристаллов возникают противоположные по знаку электрические заряды. Это так называемый прямой пьезоэлектрический эффект (пьезо по-гречески означает «давить»). Если кристалл поместить в электрическое поле, он деформируется и производит звуковые волны соответствующей частоты. Это явление называется

обратным пьезоэлектрическим эффектом. Таким образом, один и тот же пьезо­ элемент может быть попеременно источником и приемником ультразвуковых волн. При контакте датчика с поверхностью тела звуковые волны проходят через ткани. Для полноценного контакта используют специальный гель.

Звуковые волны являются механическими по своей природе, так как в их основе лежит смещение частиц упругой среды отточки равновесия. Ультразвук распро­ страняется в различных средах в виде чередующихся зон сжатия и разрежения частиц, которые совершают колебательные движения. Звуковые волны, в том числе и ультразвуковые, характеризуются: периодом колебания - временем, за которое

частица совершает одно полное колебание; частотой — числом колебаний в единицу времени; длиной волны — расстоянием между точками одной фазы, и скоростью распространения. Длина волны зависит главным образом от упругости и плотности среды и обратно пропорциональна ее частоте. Чем меньше длина волн, тем выше разрешающая способность ультразвукового аппарата. В системах медицинской ультразвуковой диагностики используются частоты от 1 до 31,5 МГц. Разрешаю­ щая способность современных ультразвуковых аппаратов составляет менее 1 мм.

Ткани имеют разную сопротивляемость звуку, то есть обладают акустическим сопротивлением, «импедансом», величина которого зависит от их плотности, упругих свойств и температуры среды. Скорость звука при прохождении его через разные среды биологического организма может быть различной. В табл. 3.1 пред­ ставлены средние скорости распространения ультразвука в различных средах.

Таблица 3.1. Скорости распространения ультразвука в различных средах

Там, где звуковые волны встречают препятствия между двумя обладающими разным акустическим сопротивлением тканями, часть звуковой волны отра­ жается. 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 аппарата. Кроме того, сила эха зависит от угла, под которым ткань находится по отноше­ нию к лучу. Если препятствие перпендикулярно первоначальному звуковому лучу, эхо отражения вернется назад к источнику.

Ткани, расположенные под углом к звуковому лучу, вызывают рассеянное отражение. По мере прохождения звукового луча через ткани он постепенно ослабевает за счет отражения, рассеяния и поглощения. Отраженный звук выявляется тем же кристаллом. Возвращающиеся звуковые волны вызывают механическую деформацию кристалла, и электрические сигналы посылаются благодаря пьезоэлектрическому эффекту.

В ультразвуковых аппаратах существует возможность регулирования излу­ чаемого и принимаемого сигналов, также используется усиление изображения эхосигналов. Эти сигналы анализируются в соответствии с силой и глубиной отражения, а затем выводятся на экран.