Ультразвуковое исследование (УЗИ) — распространенный и безопасный метод диагностики в медицине. Эта статья рассматривает основы УЗИ, его принципы работы и области применения, включая акушерство и кардиологию. Знание особенностей и преимуществ УЗИ поможет читателям ориентироваться в диагностике и своевременно обращаться за медицинской помощью, что способствует более эффективному лечению и профилактике заболеваний.
Применение УЗИ в диагностике заболеваний
Обычные ультразвуковые аппараты, применяемые в диагностике, функционируют на основе ультразвуковых волн с частотой от 2 до 18 мегагерц. В некоторых случаях, для специфических исследований, таких как биомикроскопия, используются частоты в диапазоне 50-100 мегагерц, что позволяет детально изучать, например, переднюю камеру глаза. Выбор частоты является компромиссом между разрешающей способностью ультразвука и глубиной его проникновения: волны с более низкими частотами обеспечивают меньшее разрешение, но способны передавать изображения мелких структур организма. В то же время, ультразвуковые волны с высокими частотами имеют больший коэффициент ослабления, что приводит к их более быстрому поглощению тканями, ограничивая их способность проникать в глубокие слои тела.
Ультразвуковое исследование находит широкое применение в медицине. Оно используется как для диагностики, так и для выполнения терапевтических процедур, включая интервенционные методы, такие как биопсия. Специалисты по ультразвуковой эхографии проводят сканирование необходимых структур организма, а полученные результаты интерпретируются рентгенологами, терапевтами или кардиологами в случае эхокардиографии. Обычно для исследования используется ручной датчик, который размещается на теле пациента и перемещается в нужных направлениях.
УЗИ эффективно для анализа мягких тканей организма. Поверхностные структуры, такие как мышцы, сухожилия, яички, грудь и мозг новорожденного, исследуются с использованием высокочастотных волн (7-18 МГц), которые обеспечивают лучшее осевое и поперечное распространение. Более глубокие структуры, такие как печень и почки, изучаются на более низких частотах (1-6 МГц), что позволяет достичь большего проникновения, хотя и с меньшим качеством изображения.
Медицинское УЗИ охватывает множество систем организма:
Система | Описание |
Анестезиология | УЗИ часто используется анестезиологами для введения анестетиков в область около нерва. |
Кардиология | Эхокардиография является важным инструментом для диагностики увеличения частей сердца и нарушений работы желудочков и клапанов. |
Экстренная медицинская помощь | УЗИ применяется в экстренной помощи для обследования после травм, включая диагностику гемоперитонеума и тампонады сердца. |
Гастроэнтерология | УЗИ брюшной полости позволяет исследовать органы, такие как поджелудочная железа, печень и почки, хотя газообразования в кишечнике могут затруднять диагностику. |
Гинекология | |
Неонатология | УЗИ используется для выявления интрацеребральных отклонений и кровотечений у новорожденных, позволяя исследовать мягкие участки черепа. |
Неврология | УЗИ помогает контролировать кровоток и выявлять сужения в сонных и крупных интрацеребральных артериях. |
Акушерство | Акушерское УЗИ применяется для мониторинга развития плода во время беременности. |
Офтальмология | УЗИ глаза позволяет получать изображения структуры глаза. |
Урология | УЗИ используется для определения объема жидкости в мочевом пузыре и исследования органов малого таза. |
Опорно-двигательный аппарат | УЗИ помогает обследовать сухожилия, мышцы, нервы и мягкие ткани. |
Сердечно-сосудистая система | УЗИ применяется для оценки проходимости сосудов и диагностики тромбозов. |
Дополнительные методы УЗИ включают:
- Интервенционное УЗИ, например, для биопсии или переливания крови младенцу.
- Эхоконтрастирование.
Основная цель ультразвукового исследования заключается в создании изображения внутренних органов. Для достижения специфических целей могут использоваться специализированные датчики. Большинство процедур проводятся с использованием датчика, размещенного на теле пациента, однако в некоторых случаях более точные результаты можно получить, если датчик вводится внутрь. Для этого применяются трансвагинальные, трансректальные и чреспищеводные датчики. Для исследования сосудов используются миниатюрные датчики, которые помещаются в катетеры и вводятся в кровеносные сосуды.
Сонограмма формирует изображения органов человека на основе отражений высокочастотных ультразвуковых волн.
Врачи единодушно утверждают, что ультразвуковое исследование является одним из самых безопасных и информативных методов диагностики. Оно позволяет визуализировать внутренние органы, оценивать их состояние и выявлять различные патологии на ранних стадиях. Специалисты подчеркивают, что УЗИ не имеет противопоказаний и может проводиться многократно, что особенно важно для наблюдения за динамикой заболеваний. Кроме того, высокая доступность и быстрота проведения делают УЗИ незаменимым инструментом в практике врачей различных специальностей. Однако медики предостерегают от избыточного использования этого метода без необходимости, подчеркивая важность комплексного подхода к диагностике.
Специалисты в области медицины отмечают, что ультразвуковое исследование (УЗИ) является одним из самых безопасных и информативных методов диагностики. По мнению экспертов, его преимущества заключаются в отсутствии ионизирующего излучения, что делает УЗИ особенно ценным для обследования беременных женщин и новорожденных. Кроме того, высокое качество изображений позволяет врачам точно оценивать состояние органов и тканей, что способствует раннему выявлению заболеваний.
Медики подчеркивают, что регулярные ультразвуковые исследования могут значительно повысить шансы на успешное лечение различных заболеваний, таких как опухоли или патологии внутренних органов. Однако, как отмечают эксперты, важно помнить, что УЗИ не является универсальным методом и должно использоваться в сочетании с другими диагностическими процедурами для получения наиболее полной картины состояния здоровья пациента.
Терапевтическое использование
Терапевтическое использование ультразвука основано на тепловом воздействии на определенные органы. При этом используется намного больше энергии, чем при диагностике, также показания частот звуковых волн в большинстве случаев отличаются от показаний частот при диагностическом применении УЗИ.
- Ультразвук иногда применяют для чистки зубов (гигиена полости рта).
- Ультразвук также используют для создания теплового воздействия на нужный орган, чтобы вызвать механические изменения в биологических тканях (например, в таких областях как физиотерапия и лечение рака). Однако, применение ультразвукового лечения при заболеваниях опорно-двигательного аппарата не распространено.
- Фокусированный ультразвук применяется для локального нагревания определенных частей организма при лечении кисты и опухолей (доброкачественных и злокачественных). Этот метод лечения известен как хирургия с помощью фокусированного ультразвука. При такой процедуре в целом используются ультразвуковые волны более низкой частоты, чем при использовании УЗИ в диагностике (от 0,250 до 2 МГц), но используется значительно больше энергии. Применение хирургии с помощью фокусированного ультразвука часто основывается на методе ОМР (отображение магнитного резонанса).
- Фокусированный ультразвук используется при литотрипсии для удаления камней в почках.
- Ультразвук применяют в факоэмульсификации при лечении катаракты.
- Недавно были обнаружены дополнительные физиологические воздействия низкоинтенсивного ультразвука, например, его способность стимулировать рост костей и разрывать гематоэнцефалический барьер, который препятствует поступлению лекарства в нужный орган.
- Ультразвуковые волны частотой 5-12 МГц являются прокоагулянтом.
Вернуться к содержанию
Вид УЗИ | Что исследуется | Показания к проведению |
---|---|---|
УЗИ брюшной полости | Печень, желчный пузырь, поджелудочная железа, селезенка, почки | Боли в животе, диспепсия, желтуха, подозрение на новообразования |
УЗИ органов малого таза | Матка, яичники, мочевой пузырь (у женщин); предстательная железа, семенные пузырьки, мочевой пузырь (у мужчин) | Нарушения менструального цикла, бесплодие, боли внизу живота, подозрение на кисты, миомы, аденомы |
УЗИ щитовидной железы | Щитовидная железа, паращитовидные железы | Увеличение щитовидной железы, подозрение на узлы, нарушения функции щитовидной железы |
УЗИ сердца (ЭхоКГ) | Сердце, крупные сосуды | Боли в груди, одышка, шумы в сердце, гипертония, подозрение на пороки сердца |
УЗИ сосудов (Допплерография) | Артерии и вены | Онемение конечностей, отеки, варикозное расширение вен, подозрение на тромбоз, атеросклероз |
УЗИ молочных желез | Молочные железы, лимфатические узлы | Боли в молочных железах, уплотнения, выделения из сосков, скрининг рака молочной железы |
УЗИ суставов | Суставы, связки, сухожилия | Боли в суставах, отеки, ограничение движений, травмы, артриты, артрозы |
УЗИ при беременности | Плод, матка, плацента, околоплодные воды | Определение срока беременности, оценка развития плода, выявление аномалий, контроль течения беременности |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов об ультразвуковом исследовании (УЗИ):
-
История УЗИ: Первые эксперименты с ультразвуком в медицине начались в 1950-х годах. Однако, только в 1970-х годах УЗИ стало широко использоваться в клинической практике благодаря разработке портативных ультразвуковых аппаратов.
-
Безопасность и отсутствие радиации: УЗИ является одним из самых безопасных методов визуализации, так как использует звуковые волны, а не ионизирующее излучение, как, например, рентген или КТ. Это делает его особенно подходящим для обследования беременных женщин и новорожденных.
-
Разнообразие применения: УЗИ используется не только в акушерстве и гинекологии, но и в кардиологии, гастроэнтерологии, урологии и многих других областях медицины. С его помощью можно диагностировать различные заболевания, оценивать состояние органов и даже проводить некоторые лечебные процедуры, такие как дренирование абсцессов.
От звука к изображению
Создание изображения с использованием ультразвука проходит через три ключевых этапа: генерация ультразвуковой волны, получение эхо-сигналов и их обработка.
Генерация ультразвуковой волны
Ультразвуковая волна обычно создается пьезоэлектрическим датчиком, помещенным в специализированный корпус, который может иметь различные конфигурации. Сильные и короткие электрические импульсы, поступающие от ультразвукового устройства, заставляют пьезодатчик колебаться с необходимой частотой. Эти частоты могут варьироваться от 2 до 18 МГц. Ультразвук фокусируется благодаря определенной форме датчика, линзе, установленной на его передней части, или с помощью сложной системы контрольных импульсов из ультразвукового аппарата (формирование пучка). Это фокусирование создает дугообразную звуковую волну, которая выходит из передней части датчика, проникает в тело и формирует фокус на заданной глубине.
Старые модели датчиков использовали акустические линзы для фокусировки пучка. Современные технологии применяют метод фазированной антенной решетки, который позволяет ультразвуковому аппарату изменять направление и глубину фокуса. Почти все пьезоэлектрические датчики изготавливаются из керамических материалов.
Материалы, из которых сделан корпус датчика, обеспечивают беспрепятственное проникновение ультразвуковых волн в человеческий организм (обычно датчик покрыт резиновым слоем). Кроме того, перед установкой датчика на кожу пациента наносится гель на водной основе.
Ультразвуковая волна частично отражается от различных слоев тканей организма. Ультразвук имеет характерное отражение от тканей с измененной плотностью, а также от небольших образований в органах. Часть этих отражений возвращается обратно в датчик.
Получение эхо-сигналов
Процесс получения отражений ультразвука аналогичен отправке ультразвука в ткани организма, но отраженные волны движутся в обратном направлении. Вернувшиеся ультразвуковые волны вызывают вибрации в датчике, который преобразует эти колебания в электрические импульсы. Эти импульсы затем поступают в ультразвуковой сканер, где они обрабатываются и превращаются в цифровое изображение.
Формирование изображения
Ультразвуковой сканер должен определить три ключевых параметра каждого эхо-сигнала:
- Время, прошедшее с момента отправления ультразвуковой волны до получения эхо-сигнала на датчике.
- Фокусное расстояние для фазированной антенной решетки, что позволяет создать четкое изображение данного эхо-сигнала на заданной глубине (это невозможно, пока ультразвук продолжает генерироваться).
- Интенсивность эхо-сигнала. Важно отметить, что ультразвук – это не просто щелчок, а импульс с определенной несущей частотой. При этом от движущихся объектов ультразвуковые волны отражаются с измененной частотой, что лежит в основе метода УЗИ допплерографии.
Когда ультразвуковой сканер определит эти три параметра, он сможет разместить пиксели на изображении, установить интенсивность их свечения и выбрать соответствующий оттенок.
Преобразование полученного сигнала в цифровое изображение можно проиллюстрировать на примере пустой электронной таблицы. Сначала мы помещаем длинный датчик в верхней части листа. Затем отправляем импульсы вниз по колонкам таблицы (А, Б, В и т.д.). Слушаем эхо-сигналы от каждой колонки. Когда мы улавливаем эхо-сигнал, отмечаем, через какой промежуток времени он появился. Чем дольше период ожидания эхо-сигнала, тем ниже будет ряд для отметки (1, 2, 3 и т.д.). Интенсивность эхо-сигнала обозначим яркостью соответствующей ячейки таблицы (белый цвет – для сильного эхо-сигнала, черный – для слабого, а различные оттенки серого – для всех эхо-сигналов между ними). Когда все эхо-сигналы будут нанесены на лист, мы получим черно-белое изображение.
Вывод изображения
Изображения, полученные с ультразвукового сканера, могут быть отображены на экране и переданы через компьютер, при этом используются механизмы захвата кадров и оцифровки аналоговых видеосигналов. Видеосигнал может затем подвергаться постобработке на компьютере.
УЗИ, или ультразвуковое исследование, стало важной частью медицинской практики, и мнения о нем разнообразны. Многие пациенты отмечают его безболезненность и безопасность, что делает процедуру доступной для людей всех возрастов. Особенно положительно воспринимается УЗИ во время беременности: будущие мамы с нетерпением ждут возможности увидеть своего малыша на экране. Однако некоторые выражают опасения по поводу частоты проведения исследований и возможного влияния на здоровье. Врачебное сообщество, в свою очередь, подчеркивает важность УЗИ как диагностического инструмента, который позволяет выявить множество заболеваний на ранних стадиях. В целом, УЗИ воспринимается как полезный и информативный метод, который помогает людям заботиться о своем здоровье.
Ультразвук в организме
Технология УЗИ использует зонд, содержащий акустический датчик для отправления импульсов ультразвука в организм человека. В любом месте, где ультразвук встретился с материалом другой плотности, часть звуковой волны отражается и возвращается обратно в датчик, который определяет ее как эхо-сигнал. Время, которое потребовалось для поступления эхо-сигнала обратно в датчик, измеряется и используется для определения глубины нахождения поверхности ткани, вызывающей эхо-сигнал. Чем больше разница между акустическими эхо-сигналами, тем сильнее эхо-сигнал. Если импульс сталкивается с газом или твердым веществом, разница в плотностях настолько велика, что большая часть акустической энергии отражается, в результате становится невозможным создать изображение более глубоких слоев.
Частоты, используемые в медицинском УЗИ, колеблются в диапазоне от 1 до 18 МГц. Наиболее высокие частоты имеют меньшую длину волны, поэтому могут быть использованы для создания изображений, содержащих мелкие детали. Однако на высоких частотах ультразвуковая волна ослабевает, поэтому, чтобы проникнуть в более глубокие слои, необходимо использовать ультразвуковые волны более низких частот (3-5 МГц).
Обследовать глубоко расположенные ткани и органы с помощью УЗИ сложно. Часть акустической энергии теряется каждый раз, когда образуется эхо-сигнал, но большая часть ее расходуется при акустическом поглощении.
Скорость ультразвуковой волны меняется по мере того, как волна проходит через различные материалы, и зависит от акустического импеданса этих материалов. Однако ультразвуковой аппарат настроен на постоянную акустическую скорость в 1540 м/с. В результате этого в теле человека, которое состоит из разнообразных тканей, пучок расфокусируется и разрешение изображения снижается.
Для того чтобы генерировать 2D-изображения используют ультразвуковой излучатель. Датчик может автоматически посылать ультразвуковые волны с помощью вращения и покачивания. Cоздающий 1D-изображения датчик с фазированной антенной решеткой может излучать волны с помощью электронной системы. Данные, поступающие на датчик, обрабатываются и используются для создания снимка. Снимок представляет собой 2D‑ изображение части организма.
3D-снимки могут быть получены изготовлением серии прилегающих 2D‑изображений. Обычно в 2D-датчиках используются специализированные зонды, которые выполняют механическое сканирование. Однако так как такое сканирование является очень медленным, очень сложно создать 3D‑снимки движущихся тканей. Недавно были изобретены датчики с фазированной антенной решеткой, способные создавать 3D‑снимки. Они помогают быстрее создавать изображения и могут даже быть использованы для создания 3D‑снимка бьющегося сердца.
Допплерография используется при изучении движения крови и мышц. Обнаруженные различные скорости изображаются разными цветами, чтобы облегчить интерпретацию изображений, например, воспаление клапанов сердца (эндокардит) – изображается пятном яркого цвета. Цвета также используют для представления амплитуд полученных эхо-сигналов.
Вернуться к содержанию
Режимы УЗИ
В медицине применяются различные методики ультразвукового исследования (УЗИ):
- А-режим (амплитудный) – это базовый тип УЗИ. Датчик отображает данные эхо-сигналов на линейной шкале, показывающей глубину. Ультразвук, используемый для терапевтических целей, таких как лечение опухолей или удаление камней, также работает в А-режиме, что позволяет точно и аккуратно направлять энергию ультразвуковых волн на пораженные участки, разрушая новообразования.
- В-режим (режим яркости) или 2D-режим: в этом режиме множество датчиков одновременно сканируют определенную область тела, которая затем отображается в виде двухмерного изображения на экране. В настоящее время чаще используется термин 2D-режим.
- С-режим: изображения в С-режиме также являются двухмерными, как и в В-режиме. Для получения данных с определенной глубины применяется А-режим, после чего датчик переходит в двухмерный режим, чтобы показать изображение всей области на заданной глубине. Датчик перемещается по спирали, и в течение 10 секунд мы получаем изображение площади 100 см².
- М-режим (режим движения): в этом режиме ультразвуковые импульсы поступают последовательно, независимо от того, какой тип снимка (А-режим или В-режим) создается. М-режим можно сравнить с видеозаписью в ультразвуке. Границы органов, излучающих эхо-сигналы, находятся в движении относительно датчика, что позволяет определять скорость движения определенных структур организма.
-
Режим допплера: этот режим основан на эффекте Допплера и используется для измерения, исследования и визуализации кровотока.
-
Цветовая допплерография: информация о скорости представляется в виде цветовых обозначений в верхней части изображения в В-режиме.
- Продолженная допплерография: данные отображаются на вертикальной линии, обозначающей время, где фиксируются все показатели скоростей, определенные датчиком.
- Импульсно-волновой допплер: допплеровские данные измеряются только на небольшом участке (определяемом 2D-изображением) и отображаются на временной линии.
-
Дуплексное сканирование: это метод, который сочетает в себе представление 2D-изображения и данные, полученные с помощью импульсно-волновой допплерографии.
-
Метод импульсной инверсии: в этом методе два последовательных импульса с противоположными знаками вводятся в тело.
- Гармонический режим: в этом режиме излучаются ультразвуковые волны с высокой проникающей способностью, что позволяет определить гармонический обертон. Это обеспечивает глубокое проникновение в ткани и создание изображений с высоким разрешением.
Дополнения
Дополнительный метод применения ультразвука в медицине – метод бипланарного УЗИ, в котором используется датчик с применением двух 2D-проекций, расположенных перпендикулярно друг другу. Такое расположение способствует получению наиболее точной информации о тканях и органах. Кроме того, существует всенаправленный отражатель (зонд), который может поворачиваться на 180º, чтобы сделать сложные изображения. В 3D УЗИ большое количество 2D-изображений объединено для создания трехмерных снимков объектов. В эхоконтрастировании применяются особые контрастирующие вещества, микропузырьки, которые усиливают ультразвуковые волны.
УЗИ Допплера
Качество УЗИ улучшается при использовании данных Допплера, получить которые можно, опираясь на эффект Допплера, измерив движение каких-либо структур (обычно крови) в направлениях к датчику и от него, а также скорость этого движения. Определив изменение частоты на определенном участке, можно, например, получить данные о кровотоке в артерии или потоке крови, проходящем через сердечный клапан, о скорости этого потока и о его направлении, а также визуально представить эти данные. Это особенно важно при обследовании сердечнососудистой системы (УЗИ сердечнососудистой системы и сердца), а также необходимо при лечении многих болезней, например, для получения данных о движении крови в сосудистой сети печени при портальной гипертензии. Данные Допплера графически представляют с помощью спектрального допплера, цветовой допплерографии (направленный допплер), силового допплера (ненаправленный допплер). Доплеровское смещение попадает в зону слышимости и часто представляется аудиально через стереодинамики: оно образует отчетливый, синтетический, пульсирующий звук.
Большинство современных аппаратов УЗИ использует импульсный допплер для измерения скорости движения объектов. Импульсно-волновые аппараты передают и принимают ряд импульсов. Смещение каждого импульса неважно, однако, соответствующие фазы перехода импульсов используются для определения доплеровского смещения (т.к. частота соответствует значению фазового перехода). Основные преимущества импульсного допплера в сравнении с продолженным допплером: определение расстояния (показатели времени между отправлением импульса и поступлением эхо-сигнала, а также данные о скорости ультразвука помогают вычислить расстояние до исследуемого объекта) и коррекция насыщенности цвета. Недостатком импульсного допплера является возможное искажение данных в результате наложения спектра. Термин “УЗИ Доплера” употребляется именно для обозначения импульсной и продолженной доплерографии, несмотря на то что существует еще ряд способов определения скорости.
Необходимо заметить, что не существует стандартов для обозначения цвета в цветовой допплерографии. В некоторых лабораториях артерии обозначают красным, а вены – голубым, как принято в медицине, хотя через некоторые сосуды при этом часть кровотока может двигаться в направлении к датчику, а часть – в обратном направлении. В результате мы получаем нелогичное изображение некоторых сосудов, как будто они являются частично венами, а частично артериями. Другие лаборатории используют красный цвет для обозначения потоков крови, движущихся в направлении к датчику, а синий цвет – в направлении от него. Некоторые лаборатории до сих пор изготавливают цветовую картограмму Допплера в соответствии с ранее принятыми стандартами, обозначая красным длинные волны эхо-сигналов от потоков, движущихся от датчика, а голубым – короткие волны эхо-сигналов от кровотоков, движущихся по направлению к датчику. Из-за отсутствия единых стандартов специалисты по ультразвуковой эхографии должны понимать физику цветовой допплерографии и физиологии кровотока в нормальном состоянии и при различных нарушениях в работе организма человека.
Эхоконтрастирование
Использование особых контрастирующих элементов (микропузырьков) в медицинском УЗИ улучшает обратное рассеивание ультразвука, известное как эхоконтрастирование ультразвука. Данная техника в настоящее время используется в эхокардиографии и в дальнейшем может использоваться при создании молекулярных изображений и при решении проблем обеспечения доступа лекарства к определенному органу.
Компрессионное УЗИ
Компрессионное УЗИ – это методика, используемая для диагностирования тромбоза глубоких вен, которая сочетает в себе УЗИ глубоких вен и измерение венозного давления. Компрессионное УЗИ может обследовать глубокие вены верхних и нижних конечностей. В некоторых лабораториях ограничиваются обследованием бедренной и подколенной вен, в других лабораториях при этом исследуются все глубокие вены от паховой зоны до икр, включая икроножные вены.
Компрессионное УЗИ в В-режиме обладает высокой чувствительностью и специфичностью при выявлении тромбоза глубоких вен. Чувствительность данного вида УЗИ составляет 90-100% при обнаружении тромбоза глубоких вен, а специфичность – 95-100%.
Вернуться к содержанию
Особенности
Как и другие методы диагностики, ультразвуковое исследование (УЗИ) обладает как положительными, так и отрицательными аспектами.
Преимущества
- УЗИ эффективно визуализирует мышцы, мягкие ткани и поверхность костей, что критически важно для различения твердых и жидкостных структур.
- Ультразвуковое исследование предоставляет “живые” изображения, что позволяет врачу в реальном времени выбирать наиболее значимые области для диагностики. Эти динамичные изображения также упрощают выполнение биопсий и инъекций, когда другие методы визуализации могут быть менее удобными.
- УЗИ позволяет детально рассмотреть структуру органа.
- Ультразвуковое исследование не вызывает долгосрочных побочных эффектов и редко вызывает дискомфорт у пациента.
- Оборудование для УЗИ доступно и достаточно универсально.
- Сканеры УЗИ компактные и мобильные, что позволяет проводить обследование прямо у постели пациента.
- УЗИ является экономически выгодным методом диагностики по сравнению с компьютерной томографией, рентгеном и МРТ.
- Пространственное разрешение при использовании высокочастотных датчиков УЗИ превосходит аналогичные показатели других методов визуализации внутренних органов.
- Современные аппараты УЗИ представляют собой сравнительно недорогой и гибкий инструмент, позволяющий получать специфические данные, необходимые для анализа структур организма и развития новых технологий обработки медицинских изображений.
Недостатки
- УЗИ не позволяет получать изображения структур, расположенных за костной тканью. Например, транскраниальное УЗИ у взрослых представляет собой сложную задачу, хотя в этой области достигнуты некоторые успехи.
- Наличие газов между датчиком и исследуемым органом может блокировать ультразвук из-за значительных различий в акустических импедансах, что затрудняет создание изображения. Например, газ в пищеварительном тракте усложняет УЗИ поджелудочной железы, а визуализация легких с помощью УЗИ невозможна, за исключением случаев плеврального выпота.
- Даже при отсутствии газов и костной ткани глубина проникновения ультразвука может быть ограничена в зависимости от частоты, что затрудняет визуализацию глубоких структур, особенно у пациентов с избыточным весом.
- Телосложение пациента существенно влияет на качество изображения. У пациентов с избыточным весом результаты УЗИ могут быть менее точными, так как подкожный жир ослабляет ультразвук, в таких случаях требуется использование датчиков с более низкими частотами.
- Точность и качество результатов УЗИ зависят от квалификации оператора. Для получения высококачественных изображений и точных результатов необходимы специальные навыки и значительный опыт.
- Изображения тканей при УЗИ не являются специфичными, в отличие от компьютерной томографии и МРТ, и нет эффективного способа определить, какой именно участок организма был обследован с помощью УЗИ.
Риски и побочные эффекты
УЗИ в целом считается безопасным методом обследования.
Диагностические УЗИ плода в период беременности в целом являются безопасными. Данная процедура должна проводится только по специальному назначению врача, подвергать плод самому минимальному ультразвуковому воздействию нужно проводить с целью получения необходимой для диагностики информации. Воздействие должно быть настолько минимальным, насколько это возможно для получения нужной информации.
Отчет Всемирной организации здравоохранении номер 875 (1998) сообщает, что УЗИ признано безвредным для здоровья человека: “Диагностическое УЗИ признается безопасным, эффективным и очень гибким способом для визуализации внутренних структур организма, который представляет клинически верные данные о большинстве органов тела быстро, не требуя при этом больших материальных затрат”. Несмотря на то, что доказательств вредного воздействия УЗИ на плод нет, Администрация по контролю за продуктами питания и лекарствами считает рекламу, продажу и аренду ультразвукового оборудования для съемки плода в период беременности “на память”, несанкционированным использованием медицинского оборудования.
Изучение безопасности УЗИ
- Мета-анализ нескольких исследований УЗИ, опубликованных в 2000 году, показал, что статистически подтвержденных побочных эффектов УЗИ не выявлено, но он подтвердил недостаток данных, который не позволяет делать выводы о долговременных результатах, например, касательно нервной системы человека.
- Исследование Медицинской Школы Йеля, опубликованное в 2006 году, обнаружило небольшую, но очень важную зависимость между частотой использования УЗИ и возникновением ненормальной миграции нейронов у мышей.
- Исследование, представленное в Швеции в 2001 году, показало, что применение УЗИ может вызывать некоторые неврологические нарушения, например, увеличение случаев леворукости среди мальчиков (леворукость является показателем проблем развития мозга, если она не имеет наследственное происхождение), а также нарушений речи.
- Результаты открытий, о которых говорилось выше, не были подтверждены при дальнейших исследованиях.
- Однако, более позднее исследование, проведенное на 8865 детях, показало статически подтвержденную, хотя и слабую взаимосвязь между количеством применения УЗИ и возникновением леворукости у детей.
Вернуться к содержанию
Регламентирование
Диагностическое и терапевтическое ультразвуковое оборудование в США контролируется Администрацией по контролю за продуктами питания и лекарствами, в то время как в других странах этим занимаются различные регулирующие органы. Данная администрация устанавливает ограничения на акустическую мощность ультразвуковых аппаратов. В большинстве случаев регуляторы по всему миру ориентируются на рекомендации американской Администрации.
На сегодняшний день сертификат специалиста по диагностической ультразвуковой эхографии в США можно получить только в штате Новая Мексика. Экзамены для получения этого сертификата могут проводить лишь три организации: Американский реестр по диагностическому медицинскому УЗИ, Центр международной аттестации специалистов в области сердечно-сосудистой системы и Американский реестр радиологов.
Для ультразвуковых аппаратов существуют ограничения, касающиеся механического индекса, который связан с биоэффектом кавитации, и теплового индекса, который отражает биоэффект нагрева тканей. Администрация по контролю за продуктами питания и лекарствами требует соблюдения этих показателей, что подразумевает необходимость регулирования производства ультразвуковых аппаратов на уровне производителей. Установленные нормы соблюдаются, что делает УЗИ безопасной процедурой.
В Индии, из-за нестабильной социальной ситуации и предпочтения к рождению мальчиков, УЗИ стало популярным способом определения пола будущего ребенка. Это приводит к тому, что в случае зачатия девочки, беременность может быть прервана. Законодательство Индии запрещает использование УЗИ для определения пола ребенка, однако некоторые недобросовестные врачи и родители продолжают практиковать дискриминацию в отношении девочек.
История УЗИ
Соединенные Штаты Америки
Ультразвуковая энергия впервые была применена в медицине доктором Джорджем Людвигом в Военно-Морском Медицинском Исследовательском Институте в конце 1940-х годов. В 1949 году англичанин Джон Уайлд стал первым, кто использовал УЗИ для измерения толщины кишечных тканей, за что его впоследствии назвали “отцом медицинского УЗИ”.
В 1962 году после двухлетней работы Джозеф Холмс, Вильям Райт и Ральф Мейердик создали первый составной контактный сканер В-режима. Их проект был поддержан Министерством здравоохранения США и Университетом Колорадо. Райт и Мейердик покинули университет, чтобы основать компанию Физионик Инжиниринг, которая в 1963 году выпустила первый в мире ручной контактный сканер В-режима, ставший самым популярным в истории ультразвуковых устройств.
В конце 1960-х доктор Странднесс и группа биоинженеров из Университета Вашингтона провели исследования, посвященные применению УЗИ доплера для лечения сосудистых заболеваний. Они разработали технологии дуплексного изображения и допплера в сочетании со сканированием в В-режиме, что позволило получать гемодинамическую информацию и визуализировать сосудистые структуры в реальном времени.
Первая демонстрация цветной допплерографии была проведена Джефом Стивенсоном, который ранее работал над технологиями применения эффекта Допплера в медицинском УЗИ.
Швеция
Медицинское УЗИ начало использоваться в 1953 году в Университете Лунда кардиологами Ингой Эдлер и Карлом Хэльмутом Герцем, сыном Гюстава Людвига Герца, выпускника кафедры ядерной физики. Эдлер задала вопрос Герцу о возможности исследования человеческого тела с помощью радара, на что он ответил, что это невозможно, но возможно с использованием ультразвуковых волн. Герц был знаком с ультразвуковыми рефлектоскопами, применяемыми в дефектоскопии. Эдлер и Герц совместно разработали теорию применения УЗИ в медицине.
Первые успешные измерения работы сердца были проведены 29 октября 1953 года с использованием оборудования, заимствованного у кораблестроительной компании Koкумс в Мальмо. 16 декабря того же года метод был применен для создания эхоэнцефалограммы (ультразвуковое обследование мозга). Эдлер и Герц опубликовали свои результаты в 1954 году.
Шотландия
Параллельные исследования в Глазго (Шотландия) профессором Йеном Дональдом и его коллегами в Королевском родильном доме Глазго привели к первым успехам применения УЗИ в диагностике. Дональд, обладая “детским интересом к машинам и электронике”, был приглашен в исследовательский отдел компании «Бэбкок & Вилкокс», где использовал их ультразвуковое оборудование для экспериментов с различными анатомическими структурами. Совместно с медицинским физиком Томом Брауном и акушером Джоном МакВикаром, Дональд усовершенствовал оборудование для распознавания патологий у живых людей. Его открытия были опубликованы в журнале “Ланцет” в статье “Исследование новообразований с помощью импульсного ультразвука”, которая считается одной из важнейших работ в области диагностической медицинской визуализации.
В Королевском родильном доме Глазго профессор Дональд и доктор Джеймс Виллокс адаптировали свои технологии для акушерства, разработав оборудование для измерения размеров плода и его роста. После открытия нового Королевского родильного дома в Йоркхиле в 1964 году стало возможным дальнейшее усовершенствование методов. Работы доктора Стюарта Кемпбела по цефалометрии плода сделали этот метод основным для наблюдения за развитием плода. С улучшением качества изображений стало возможным отслеживать беременность от начала до конца и диагностировать различные осложнения, такие как многоплодная беременность, патология плода и предлежание плаценты. Постепенно УЗИ стало применяться во всех областях медицины.
Будущее технологий УЗИ
Технологии ультразвуковой диагностики (УЗИ) продолжают стремительно развиваться, открывая новые горизонты в области медицины. В последние годы наблюдается значительный прогресс в улучшении качества изображений, увеличении скорости обработки данных и расширении функциональных возможностей ультразвуковых аппаратов. Эти изменения не только повышают точность диагностики, но и делают процедуры более доступными и комфортными для пациентов.
Одним из ключевых направлений будущего технологий УЗИ является внедрение искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения. Эти технологии позволяют автоматизировать процесс анализа ультразвуковых изображений, что значительно снижает вероятность человеческой ошибки и ускоряет диагностику. ИИ может помочь в выявлении патологии на ранних стадиях, что особенно важно для заболеваний, требующих своевременного вмешательства.
Кроме того, развитие портативных УЗИ-аппаратов открывает новые возможности для диагностики в условиях, где традиционные методы недоступны. Такие устройства могут использоваться в экстренной медицине, на выездных обследованиях и в сельских районах, где отсутствует доступ к высокотехнологичному оборудованию. Портативные УЗИ-аппараты становятся все более компактными и мощными, что позволяет врачам проводить обследования в любых условиях.
Также стоит отметить, что технологии 3D и 4D УЗИ продолжают развиваться, предоставляя более детализированные и объемные изображения. Это особенно полезно в акушерстве и гинекологии, где возможность визуализации плода в трехмерном пространстве позволяет врачам лучше оценивать его развитие и выявлять возможные аномалии. 4D УЗИ, в свою очередь, добавляет возможность наблюдения за движениями плода в реальном времени, что делает процесс более информативным и эмоционально насыщенным для родителей.
Важным аспектом будущего УЗИ является интеграция с другими методами диагностики. Совмещение ультразвука с компьютерной томографией (КТ) и магнитно-резонансной томографией (МРТ) может значительно повысить точность диагностики и расширить возможности врачей в оценке состояния пациента. Это позволит более эффективно планировать лечение и следить за его результатами.
Наконец, стоит упомянуть о важности обучения и повышения квалификации специалистов в области УЗИ. С учетом быстрого развития технологий, врачам необходимо постоянно обновлять свои знания и навыки, чтобы эффективно использовать новые возможности, которые предоставляют современные ультразвуковые аппараты. Это включает в себя как технические аспекты работы с оборудованием, так и интерпретацию полученных данных с учетом новых методов и подходов.
Таким образом, будущее технологий УЗИ обещает быть ярким и многообещающим. Инновации в этой области не только улучшат качество медицинской помощи, но и сделают диагностику более доступной и эффективной для пациентов по всему миру.
Вопрос-ответ
Как часто нужно проходить УЗИ?
Частота прохождения УЗИ зависит от состояния здоровья пациента и рекомендаций врача. Обычно, для профилактических осмотров достаточно проходить УЗИ раз в год. Однако, если у человека есть хронические заболевания или он находится в группе риска, врач может рекомендовать более частые обследования.
Безопасно ли делать УЗИ во время беременности?
Да, УЗИ считается безопасным методом обследования во время беременности. Оно не использует ионизирующее излучение и не наносит вреда ни матери, ни плоду. Врачи рекомендуют проводить УЗИ на разных сроках беременности для контроля за развитием плода и выявления возможных отклонений.
Что показывает УЗИ органов брюшной полости?
УЗИ органов брюшной полости позволяет визуализировать состояние таких органов, как печень, желчный пузырь, поджелудочная железа, селезенка и почки. Это исследование помогает выявить различные патологии, такие как опухоли, кисты, воспалительные процессы и камни в желчном пузыре или почках.
Советы
СОВЕТ №1
Перед проведением УЗИ обязательно проконсультируйтесь с врачом, чтобы понять, какие именно исследования вам нужны и как к ним подготовиться. Это поможет избежать ненужных процедур и сэкономить время.
СОВЕТ №2
Если вы проходите УЗИ органов брюшной полости, постарайтесь не есть и не пить за 6-8 часов до процедуры. Это поможет получить более четкие и точные результаты исследования.
СОВЕТ №3
Не забывайте сообщить врачу о всех принимаемых вами лекарствах и наличии хронических заболеваний. Эта информация может быть важна для правильной интерпретации результатов УЗИ.
СОВЕТ №4
После получения результатов УЗИ обязательно обсудите их с вашим врачом. Он поможет вам понять, что означают результаты и какие дальнейшие шаги следует предпринять.