Ультразвуковое исследование (УЗИ, сонография) является наиболее широко используемым методом визуализации в медицинской практике, что обусловлено его значительными преимуществами: отсутствием лучевой нагрузки, неинвазивностью, мобильностью и доступностью. Метод не требует применения контрастных веществ, и его результативность не зависит от функционального состояния почек, что имеет особое значение в урологической практике.

В настоящее время в практической медицине используются ультразвуковые сканеры, работающие в режиме реального времени, с построением изображения в серой шкале. В действии приборов реализуется физический феномен эхолокации. Отраженная ультразвуковая энергия улавливается сканирующим датчиком и преобразуется в электрическую, которая опосредованно формирует визуальный образ на экране ультразвукового прибора в палитре серых оттенков как в двух-, так и в трехмерном изображении.

При прохождении ультразвуковой волны через гомогенную жидкостную среду отраженная энергия минимальна, поэтому на экране формируется изображение в черном цвете, что носит название анэхогенной структуры. В том случае, когда жидкость содержится в замкнутой полости (киста), дальняя от источника ультразвука стенка визуализируется лучше, а непосредственно за ней формируется эффект дорсального усиления, являющийся важным признаком жидкостного характера исследуемого образования. Высокая гидрофильность тканей (зоны воспалительного отека, опухолевая ткань) также приводит к формированию изображения в оттенках черного или темно-серого цвета, что связано с малой энергией отраженного ультразвука. Такая структура носит название гипоэхогенной. В отличие от жидкостных структур гипоэхогенные образования не имеют эффекта дорсального усиления. С увеличением импеданса исследуемой структуры мощность отраженной ультразвуковой волны возрастает, что сопровождается формированием на экране структуры все более светлых оттенков серого цвета, называемых гиперэхогенными. Чем более значительной эхоплотностью (импедансом) обладает исследуемый объем, тем более светлыми оттенками характеризуется сформированное на экране изображение. Наибольшая отраженная энергия формируется при взаимодействии ультразвуковой волны и структур, содержащих кальций (камень, кость) или воздух (газовые пузыри в кишечнике).

Наилучшая визуализация внутренних органов возможна при минимальном содержании газов в кишечнике, для чего УЗИ выполняют натощак или с использованием специальных методик, приводящих к уменьшению метеоризма. Локация органов малого таза трансабдоминальным доступом возможна только при тугом заполнении мочевого пузыря, который в данном случае играет роль акустического окна, проводящего ультразвуковую волну от поверхности тела пациента до исследуемого объекта.

В настоящее время в работе ультразвуковых сканеров используют датчики трех модификаций с различной формой лоцирующей поверхности: линейные, конвексные и секторные - с частотой локации от 2 до 14 МГц. Чем выше частота локации, тем большей разрешающей способностью обладает датчик и тем крупнее масштаб полученного изображения. При этом датчики с высокой разрешающей способностью пригодны для исследования поверхностно расположенных структур. В урологической практике это наружные половые органы, поскольку мощность ультразвуковой волны по мере увеличения частоты существенно падает.

Задача врача при проведении УЗИ-диагностики - получить четкое изображение объекта исследования. С этой целью используют различные сонографические доступы и специальные модифицированные датчики. Сканирование, проводимое через кожные покровы, носит название транскутанное. Транскутанное ультразвуковое сканирование органов живота, малого таза традиционно называется трансадбоминальной сонографией.

Кроме транскутанного исследования часто используются эндокорпоральные способы сканирования, при которых датчик помещается в тело человека через физиологические отверстия. Наиболее широкое применение имеют трансвагинальные и трансректальные датчики, служащие для исследования органов малого таза. При проведении трансвагинального УЗИ визуализации доступны мочевой пузырь, внутренние половые органы, средне- и нижнеампулярные отделы толстой кишки, Дугласово пространство, частично уретра и дистальные отделы мочеточников. При трансректальном УЗИ визуализируются внутренние половые органы вне зависимости от пола обследуемого пациента, мочевой пузырь, уретра на всем ее протяжении, пузырно-мочеточниковые сегменты и тазовые отделы мочеточников.

Трансуретральный доступ не получил широкого распространения ввиду значительного перечня противопоказаний.

В настоящее время все чаще используются ультразвуковые сканеры, оснащенные миниатюрными датчиками высокого разрешения и вмонтированные в проксимальный конец гибкого уретероскопа. Данный метод, носящий название эндолюминальная сонография, позволяет провести исследование всех отделов мочевыводящих путей, что привносит ценную диагностическую информацию при заболеваниях мочеточника, чашечно-лоханочной системы почки.

УЗИ сосудов различных органов возможно благодаря эффекту Доплера, который основан на регистрации мелких перемещающихся частиц. В клинической практике данный метод был использован в 1956 году Satomuru при УЗИ сердца. В настоящее время применяются несколько ультразвуковых методик для исследования сосудистой системы, в основе которых лежит использование эффекта Доплера,- цветное доплеровское картирование, энергетический доплер. Данные методики дают представление о сосудистой архитектонике обследуемого объекта. Спектральный анализ позволяет оценивать распределение сдвига доплеровских частот, определять количественные скоростные характеристики сосудистого кровотока. Сочетание серошкального ультразвукового изображения, цветного доплеровского картирования и спектрального анализа носит название триплексное сканирование.

Доплеровские методики в практической урологии применяются для решения широкого круга диагностических вопросов. Наиболее распространена методика цветного доплеровского картирования. Определение хаотичных сосудистых структур в тканевом объемном образовании почки в большинстве случаев свидетельствует о его злокачественном характере. При выявлении асимметричного увеличения кровоснабжения патологических гипоэхогенных участков в простате значительно возрастает вероятность ее злокачественного поражения.

Спектральный анализ кровотока используется в дифференциальной диагностике вазоренальной гипертензии. Изучение скоростных показателей на различных уровнях сосудов почек: от основной почечной артерии до аркуатных артерий - позволяет определить причину артериальной гипертензии. Спектральный доплеровский анализ применяется в дифференциальной диагностике эректильной дисфункции. Данная методика проводится с использованием фармакологической пробы. Методическая последовательность включает определение скоростных показателей кровотока по кавернозным артериям и тыльной вене полового члена в состоянии покоя. В дальнейшем, после интракавернозного введения препарата (папаверин, кавердэскт и др.), проводится повторное измерение пенильного кровотока с определением индексов. Сопоставление полученных результатов позволяет не только установить диагноз вазогенной эректильной дисфункции, но и дифференцировать наиболее заинтересованное сосудистое звено - артериальное, венозное. Описано также применение таблетированных препаратов, вызывающих состояние тумесценции.

В соответствии с диагностическими задачами виды УЗИ подразделяются на скрининговые, инициальные и экспертные. Скрининговые исследования, направленные на выявление доклинических стадий заболеваний, относятся к превентивной медицине и проводятся здоровым людям, составляющим группу риска по каким-либо заболеваниям. Инициальное (первичное) УЗИ проводится пациентам, обратившимся за медицинской помощью в связи с возникновением определенных жалоб. Цель его - установить причину, анатомический субстрат имеющейся клинической картины. Диагностической задачей экспертного УЗИ является не только подтверждение диагноза, но в большей степени установление степени распространенности и стадии процесса, вовлечение других органов и систем в патологический процесс.

УЗИ почек. Основным доступом при локации почек является кособоковое расположение датчика по средней подмышечной линии. Данная проекция дает изображение почки, сопоставимое с изображением при рентгенологическом исследовании. При сканировании по длинной оси органа почка имеет вид овального образования с четкими, ровными контурами (рис. 4.10).

Полипозиционное сканирование с последовательным перемещением плоскости сканирования позволяет получить информацию обо всех отделах органа, в котором дифференцируются паренхима и центрально расположенный эхокомплекс. Кортикальньгй слой имеет равномерную, несколько повышенную по сравнению с мозговым веществом эхогенность. Мозговое вещество, или пирамиды, на анатомическом препарате почки имеют вид треугольных структур, обращенных основанием к контуру почки и вершиной к полостной системе. В норме видимая при УЗИ часть пирамиды составляет около трети от толщины паренхимы.

Рис. 4.10. Сонограмма. Нормальное строение почки

Рис. 4.11. Сонограмма. Солитарная киста почки:

1 - нормальная почечная ткань; 2 – киста

Центрально расположенный эхокомлекс характеризуется значительной эхоплотностью по сравнению с другими отделами почки. В формировании изображения центрального синуса принимают участие такие анатомические структуры, как элементы полостной системы, сосудистые образования, лимфатическая дренажная система, жировая ткань. У здоровых людей в отсутствие водной нагрузки элементы полостной системы, как правило, не дифференцируются, возможна визуализация отдельных чашек до 5 мм. В условиях водной нагрузки иногда визуализируется лоханка, как правило, она имеет форму треугольника размером не более 15 мм.

Представление о состоянии сосудистой архитектоники почки дает цветное доплеровское картирование (рис. 35, см. цв. вклейку).

Характер очаговой патологии почки определяется сонографической картиной выявленных изменений - от анэхогенного образования с дорсальным усилением до гиперэхогеннего образования, дающего акустическую тень. Анэхогенное жидкостное образование в проекции почки по своему происхождению может быть кистой (рис. 4.11) или расширением чашечек и лоханки – гидронефрозом (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Сонограмма. Гидронефроз: 1 - выраженное расширение лоханки и чашечек со сглаживанием их контуров; 2 - резкое истончение паренхимы почки

Рис. 4.13. Сонограмма. Опухоль почки: 1 - опухолевый узел; 2 - нормальная почечная ткань

Очаговое образование низкой плотности без дорсального усиления в проекции почки может свидетельствовать о локальном повышении гидрофильности ткани. Такие изменения могут быть обусловлены либо воспалительными изменениями (формирование карбункула почки), либо наличием опухолевой ткани (рис. 4.13).

Картина эхоплотного образования без дорсального усиления характерна для наличия тканевой структуры с высокой отражающей способностью, такой как жир (липома), фиброзная ткань (фиброма) или смешанная структура (ангиомиолипома). Эхоплотная структура с формированием акустической тени свидетельствует о наличии кальция в выявленном образовании. Локализация такого образования в полостной системе почки или мочевыводящих путях говорит о имеющемся камне (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Сонограмма. Камень почки: 1 - почка; 2 - камень; 3 - акустическая

тень от камня

УЗИ мочеточника. Инспекция мочеточника проводится при продвижении датчика по месту его анатомической проекции. При трансабдоминальном доступе наилучшими для визуализации местами являются пиелоуретеральный сегмент и место пересечения мочеточника с подвздошными сосудами. В норме мочеточник, как правило, не визуализируется. Тазовый отдел его оценивается при трансректальном УЗИ, когда возможна визуализация пузырно-мочеточникового сегмента.

УЗИ мочевого пузыря возможно только при его адекватном наполнении мочой, когда складчатость слизистого слоя уменьшается. Визуализация мочевого пузыря возможна трансабдоминальным (рис. 4.15), трансректальным (рис. 4.16) и трансвагинальным доступом.

В урологической практике предпочтительной является комбинация трансабдоминального и трансректального доступов. Первый позволяет судить о состоянии мочевого пузыря в целом. Трансректальный доступ дает ценную информацию о нижних отделах мочеточников, уретре, половых органах.

При УЗИ стенка мочевого пузыря имеет трехслойное строение. Средний гипоэхогенный слой представлен срединным слоем детрузора, внутренний гиперэхогенный слой является единым изображением внутреннего слоя детрузора и уротелиальной выстилки, наружный гиперэхогенный слой - изображением наружного слоя детрузора и адвентиции.

Рис. 4.15. Трансабдоминальная сонограмма мочевого пузыря в норме

Рис. 4.16. Трансректальная сонограмма мочевого пузыря в норме

При адекватном наполнении мочевого пузыря различают его анатомические отделы - дно, верхушку и боковые стенки. Шейка мочевого пузыря имеет вид неглубокой воронки. Моча, находящаяся в мочевом пузыре, является полностью анэхогенной средой, без взвеси. Иногда можно наблюдать поступление болюса мочи из устья мочеточников, что связано с возникновением турбулентного потока (рис. 4.17).

При трансректальном сканировании лучше визуализируется нижний сегмент мочевого пузыря. Пузырно-мочеточниковый сегмент представляет собой структуру, состоящую из юкставезикального, интрамурального отделов мочеточника и зоны мочевого пузыря рядом с устьем (рис. 4.18). Устье мочеточника определятся в виде щелевидного образования, несколько возвышающегося над внутренней поверхностью мочевого пузыря. При прохождении болюса мочи устье приподнимается, открывается, и струя мочи поступает в полость мочевого пузыря. По данным трансректального УЗИ можно оценивать моторную функцию пузырно-мочеточникового сегмента. Частота сокращений мочеточника в норме составляет 4-6 в минуту. При сокращении мочеточника его стенки полностью смыкаются, при этом диаметр юкставезикального отдела не превышает 3,5 мм. Сама стенка мочеточника лоцируется в виде эхоплотной однородной структуры шириной около 1,0 мм. В момент прохождения болюса мочи мочеточник расширяется и достигает 3-4 мм.

Рис. 4.17. Трансректальная сонограмма. Выброс мочи (1) из устья мочеточника (2) в мочевой пузырь (3)

Рис. 4.18. Трансректальная сонограмма пузырно-мочеточникового сегмента в норме: 1 - мочевой пузырь; 2 - устье мочеточника; 3 - интрамуральный отдел мочеточника; 4 - юкставезикальный отдел мочеточника

УЗИ предстательной железы. Визуализация предстательной железы возможна при использовании как трансабдоминального (рис. 4.19), так и трансректального (рис. 4.20) доступа. Предстательная железа в поперечном скане представляет собой образование овальной формы, при сканировании в сагиттальном скане имеет форму треугольника с широким основанием и заостренным апикальным концом.

Рис. 4.19. Трансабдоминальная сонограмма. Предстательная железа в норме

Рис. 4.20. Трансректальная сонограмма. Предстательная железа в норме

Периферическая зона является преобладающей в объеме простаты и лоцируется в виде однородной эхоплотной ткани в заднелатеральной части простаты от основания до верхушки. Центральная и периферическая зоны обладают меньшей эхоплотностью, что позволяет дифференцировать эти отделы простаты. Переходная зона располагается кзади от уретры и охватывает простатическую часть семявыбрасывающих протоков. Суммарное изображение этих отделов простаты в норме составляет около 30 % объема железы.

Визуализация сосудистой архитектоники предстательной железы осуществляется с помощью ультразвукового доплеровского исследования (рис. 4.21).

Рис. 4.21. Сонодоплерограмма предстательной железы в норме

Асимметричное увеличение кровоснабжения гипоэхогенных участков в простате значительно повышает вероятность ее злокачественного поражения.

УЗИ семенных пузырьков и семявыносящих протоков. Семенные пузырьки и семявыносящие протоки лоцируются кзади от простаты. Семенные пузырьки в зависимости от плоскости сканирования имеют вид конусообразных или овальных образований, прилежащих непосредственно к задней поверхности простаты (рис. 4.22). В норме их размер составляет около 40 мм по длиннику и 20 мм в поперечнике. Семенные пузырьки характеризуются однородной структурой низкой плотности.

Рис. 4.22. Трансректальная сонограмма: семенные пузырьки (1) и мочевой пузырь (2) в норме

Семявыносящие протоки лоцируются в виде эхоплотных трубчатых структур диаметром 3-5 мм от места впадения в простату вверх до физиологического изгиба на уровне тела мочевого пузыря, когда проток меняет направление от внутреннего отверстия пахового канала к простате.

УЗИ мочеиспускательного канала. Мужская уретра представлена протяженной структурой от шейки мочевого пузыря в направлении верхушки и имеет неоднородную структуру низкой эхоплотности. Место впадения семявыбрасывающего протока в простатическую уретру соответствует проекции семенного бугорка. За пределами простаты уретра продолжается в направлении мочеполовой диафрагмы в виде вогнутой по большому радиусу дуги. В проксимальных отделах, в непосредственной близости от верхушки простаты, уретра имеет утолщение, соответствующее рабдосфинктеру. Ближе к мочеполовой диафрагме кзади от уретры определяются парные периуретральные (куперовы) железы, имеющие вид симметричных округлых гипоэхогенных образований диаметром до 5 мм.

УЗИ органов мошонки. При УЗИ органов мошонки используют датчики высокой разрешающей способности, от 5 до 12 мГц, что позволяет хорошо видеть мелкие структуры и образования. В норме яичко определяется в виде гиперэхогенного образования овальной формы с четкими, ровными контурами (рис. 4.23).

Рис. 4.23. Сонограмма мошонки. Яичко в норме

Структура яичка характеризуется как однородная гиперэхогенная ткань. В центральных отделах его определяется линейная структура высокой плотности, ориентированная по длиннику органа, что соответствует изображению средостения яичка. В краниальных отделах яичка хорошо визуализируется головка придатка, имеющая форму, близкую к треугольной. К каудальному отделу яичка прилежит хвост придатка, повторяющий форму яичка. Тело придатка визуализируется неотчетливо. По своей эхогенности придаток яичка близок к эхогенности самого яичка, однороден, имеет четкие контуры. Межоболочечная жидкость анэхогенная, прозрачная, в норме определяется в виде минимальной прослойки от 0,3 до 0,7 см преимущественно в проекции головки и хвоста придатка.

Малоинвазивные диагностические и оперативные вмешательства под сонографическим контролем. Внедрение ультразвуковых сканеров позволило значительно расширить арсенал малоинвазивных методов в диагностике и лечении урологических заболеваний. К ним относятся:

диагностические:

■пункционная биопсия почки, предстательной железы, органов мошонки;

■ пункционная антеградная пиелоуретерография; лечебные:

■ пункция кист почки;

■ пункционная нефростомия;

■ пункционное дренирование гнойно-воспалительных очагов в почке, забрюшинной клетчатке, предстательной железе и семенных пузырьках;

■ пункционная (троакарная) эпицистостомия.

Диагностические пункции по способу получения материала подразделяются на цитологические и гистологические.

Цитологический материал получают при проведении тонкоигольной аспирационной биопсии. Более широкое применение имеет гистологическая биопсия, при которой забираются участки (столбики) ткани органа. Таким образом взятый полноценный гистологический материал может быть использован для постановки морфологического диагноза, проведения иммуногистохимического исследования и определения чувствительности к химиопрепаратам.

Способ получения диагностического материала определяется расположением интересующего органа и возможностями ультразвукового прибора. Пункции образований почек, забрюшинных объемных образований выполняются с использованием трансабдоминальных датчиков, которые позволяют визуализировать всю зону пункционного вмешательства. Пункция может проводиться по методике «свободная рука», когда врач совмещает траекторию иглы и зоны интереса, работая пункционной иглой без фиксирующей направляющей насадки. В настоящее время преимущественно используют методику с фиксацией биопсийной иглы в специальном пункционном канале. Направляющий канал для пункционной иглы предусмотрен либо в специальной модели ультразвукового датчика, либо в специальной пункционной насадке, которая может крепиться к обычному датчику. Пункция органов и патологических образований малого таза осуществляется в настоящее время только с использованием трансректальных датчиков со специальной пункционной насадкой. Специальные функции ультразвукового прибора позволяют наилучшим образом совмещать зону интереса с траекторией пункционной иглы.

Объем пункционного материала зависит от конкретной диагностической задачи. При диагностической пункции простаты в настоящее время используют веерную технологию с забором не менее 12 трепан-биоптатов. Данная методика позволяет распределить зоны забора гистологического материала равномерно по всем отделам простаты и получить адекватный объем исследуемого материала. При необходимости объем диагностической биопсии расширяют - увеличивают число трепан-биоптатов, биопсируют близлежащие органы, в частности семенные пузырьки. При повторных биопсиях простаты число трепан-биоптатов, как правило, удваивают. Такая биопсия носит название сатурационной. При подготовке биопсии простаты осуществляют профилактику воспалительных осложнений, кровотечений, подготавливают ампулу прямой кишки. Анестезию выполняют с помощью ректальных инстиллятов, применяют проводниковую анестезию.

Лечебные пункции под сонографическим контролем используются для эвакуации содержимого из патологических полостных образований - кист, абсцессов. В зависимости от конкретной задачи в освобожденную от патологического содержимого полость вводят лекарственные препараты. При кистах почек применяют склерозанты (этиловый спирт), что приводит к уменьшению объема кистозного образования вследствие повреждения его внутренней выстилки. Использование данного метода возможно только после проведения кистографии, позволяющей убедиться в отсутствии связи кисты с чашечно-лоханочной системой почки. Применение склеротерапии не исключает рецидива заболевания. После пункции абсцесса любой локализации пункционный канал расширяют, гнойную полость опорожняют, промывают растворами антисептиков и дренируют.

Сонографический контроль при выполнении чрескожной нефростомии позволяет с максимальной точностью пунктировать чашечно-лоханочную систему почки и установить нефростомический дренаж.

Трудно поверить, что столь широкое применение ультразвука в медицине началось с обнаружения его травмирующего действия на живые организмы. Впоследствии было определено, что физическое воздействие ультразвука на биологические ткани, полностью зависит от его интенсивности, и может быть стимулирующим или разрушающим. Особенности же распространения ультразвука в тканях, легли в основу ультразвуковой диагностики.

Сегодня, благодаря развитию компьютерных технологий, стали доступны принципиально новые методики обработки информации, получаемой с помощью лучевых диагностических методов. Медицинские изображения, являющиеся результатом компьютерной обработки искажений различных видов излучения (рентгеновского, магнитно-резонансного или ультразвукового), возникающих в результате взаимодействия с тканями организма, позволили поднять диагностику на новый уровень. Ультразвуковое исследование (УЗИ), обладая массой преимуществ, таких как небольшая стоимость, отсутствие вредного воздействия ионизации и распространенность, выгодно выделяющих его среди других диагностических методик, однако, очень незначительно уступает им в информативности.

Физические основы

Стоит отметить, что очень маленький процент пациентов, прибегающих к ультразвуковой диагностике, задается вопросом, что такое УЗИ, на каких принципах основано получение диагностической информации и какова ее достоверность. Отсутствие такого рода сведений, нередко приводит к недооценке опасности поставленного диагноза или, напротив, к отказу от обследования, в связи с ошибочно бытующим мнением о вредности ультразвука.

По сути, ультразвук представляет собой звуковую волну, частота которой находится выше порога, который способен воспринять человеческий слух. В основе УЗИ лежат следующие свойства ультразвука – способность распространяться в одном направлении и одновременно переносить определенный объем энергии. Воздействие упругих колебаний ультразвуковой волны на структурные элементы тканей, приводит к их возбуждению и дальнейшей передаче колебаний.

Таким образом, происходит формирование и распространение ультразвуковой волны, скорость распространения которой, полностью зависит от плотности и структуры исследуемой среды. Каждый вид ткани человеческого организма обладает акустическим сопротивлением различной интенсивности. Жидкость, оказывая наименьшее сопротивление, является оптимальной средой, обеспечивающей распространение ультразвуковых волн. Например, при частоте ультразвуковой волны, равной 1 MГц, ее распространение в костной ткани составит всего 2 мм, а в жидкой среде – 35 см.

При формировании УЗ-изображения используют еще одно свойство ультразвука – отражаться от сред, обладающих различным акустическим сопротивлением. То есть, если в однородной среде волны ультразвука распространяются исключительно прямолинейно, то при появлении на пути объекта с другим порогом сопротивления происходит частичное их отражение. Например, при переходе границы, разделяющей мягкую ткань от кости, происходит отражение 30% ультразвуковой энергии, а при переходе от мягких тканей к газовой среде, отражается практически 90%. Именно этот эффект обусловливает невозможность исследования полых органов.

Важно! Эффект полного отражения ультразвуковой волны от воздушных сред обусловливает необходимость применения при УЗИ-исследовании, контактного геля, устраняющего воздушную прослойку между сканером и поверхностью тела пациента.

В основе УЗИ лежит эффект эхолокации. Желтым цветом изображен генерируемый ультразвук, а голубым отраженный

Виды УЗИ-датчиков

Существуют различные виды УЗИ, суть которых заключаются в использовании УЗ-датчиков (преобразователей или трансдюссеров), имеющих различные конструктивные особенности, обусловливающие некоторые различия в форме получаемого среза. Ультразвуковой датчик представляет собой прибор, осуществляющий излучение и прием УЗ-волн. Форма луча, испускаемого преобразователем, а также его разрешающая способность, является определяющими при последующем получении качественного компьютерного изображения. Какие бывают УЗ-датчики?

Различают следующие их виды:

• линейные . Форма среза, получаемая в результате применения такого датчика, выглядит в виде прямоугольника. В связи с высокой разрешающей способностью, но недостаточной глубиной сканирования, предпочтение таким датчикам отдают при проведении акушерских исследований, изучении состояния сосудов, молочной и щитовидной желез;
• секторные . Картинка на мониторе имеет форму треугольника. Такие датчики имеют преимущества при необходимости исследования большого пространства из небольшой доступной площади, например, при исследовании через межреберное пространство. Применяются, преимущественно, в кардиологии;
• конвексные . Срез, получаемый при применении такого датчика, имеет форму сходную с первым и вторым типом. Глубина сканирования, составляющая около 25 см, позволяет применять его для исследования глубоко расположенных органов, например, органов малого таза, брюшной полости, тазобедренных суставов.

В зависимости от целей и области исследования могут применяться следующие УЗ-датчики:

• трансабдоминальный. Датчик, осуществляющий сканирование, непосредственно с поверхности тела;
• трансвагинальный. Предназначен для исследования женских репродуктивных органов, непосредственно, через влагалище;
• трансвезикальные. Применяется для исследования полости мочевого пузыря через мочевыводящий канал;
• транректальный. Используется для исследования предстательной железы, путем введения преобразователя в прямую кишку.

Важно! Как правило, ультразвуковое исследование с помощью трансвагинального, трансректального или трансвезикального датчика, осуществляется с целью уточнения данных, полученных с помощью трансабдоминального сканирования.

Виды УЗ-датчиков, используемых для диагностики

Режимы сканирования

Способ отображения, полученной в результате сканирования информации, зависит от используемого режима сканирования. Различают следующие режимы работы ультразвуковых сканеров.

A-режим

Самый простой режим, позволяющий получить одномерное изображение эхо-сигналов, в виде обычной амплитуды колебаний. Каждое повышение пика амплитуды соответствует повышению степени отражения УЗ-сигнала. В связи ограниченной информативностью, УЗИ обследование в A-режиме, используется только в офтальмологии, для получения биометрических показателей глазных структур, а также для выполнения эхоэнцефалограмм в неврологии.

M-режим

В определенной степени, M-режим, представляет собой модифицированный A-режим. Где глубина исследуемой области отражена на вертикальной оси, а изменения импульсов, произошедшие в определенном временном промежутке – на горизонтальной оси. Метод применяется в кардиологии, для оценки изменений в сосудах и сердце.

B-режим

Наиболее используемый на сегодняшний день режим. Компьютерная обработка эхо-сигнала, позволяет получить серошкальное изображение анатомических структур внутренних органов, строение и структура которых позволяет судить о наличии или отсутствии патологических состояний или образований.

D-режим

Спектральная доплерография. Основывается на оценке сдвига частоты отражения УЗ-сигнала от движущихся объектов. Поскольку допплерография применяется для исследования сосудов, сущность эффекта Доплера заключается в изменении частоты отражения ультразвука от эритроцитов, движущихся от или к датчику. При этом движение крови в направлении датчика усиливает эхо-сигнал, а в противоположном направлении – уменьшает. Результатом такого исследования является спекрограмма, на которой по горизонтальной оси отражается время, а по вертикальной – скорость движения крови. Графическое изображение, расположенное выше оси, отражает поток, движущийся к датчику, а ниже оси –в направлении от датчика.

СDК-режим

Цветовое доплеровское картирование. Отражает зарегистрированный частотный сдвиг в виде цветного изображения, где красным цветом отображается поток, направленный в сторону датчика, а синим – в противоположную сторону. Сегодня изучение состояния сосудов выполняют в дуплексном режиме, сочетающим B- и СDК-режим.

3D-режим

Режим получения объемного изображения. Для осуществления сканирования в этом режиме, применяют возможность фиксирования в памяти сразу нескольких кадров, полученных во время исследования. Основываясь на данные серии снимков, выполненных с небольшим шагом, система воспроизводит трехмерное изображение. УЗИ 3D широко применяется в кардиологии, особенно в сочетании с доплеровским режимом, а также в акушерской практике.

4D-режим

4D УЗИ представляет собой 3D-изображение, выполненное в режиме реального времени. То есть, в отличие от 3D-режима, получают нестатическое изображение, которое можно повернуть и осмотреть со всех сторон, а двигающийся объемный объект. Применяется 4D-режим, преимущественно в кардиологии и акушерстве для осуществления скрининга.

Важно! К сожалению, в последнее время наблюдается тенденция использования возможностей четырехмерного ультразвукового исследования в акушерстве без медицинских показаний, что, несмотря на относительную безопасность процедуры, категорически не рекомендуется.

Области применения

Области применения ультразвуковой диагностики практически безграничны. Постоянное совершенствование оборудование позволяет исследовать ранее недоступные для ультразвука структуры.

Акушерство

Акушерство является той областью, где ультразвуковые методы исследования применяются наиболее широко. Основной целью, для чего делают УЗИ, при беременности являются:

• определение наличия плодного яйца на начальных сроках беременности;
• выявление патологических состояний, связанных с неправильным развитием беременности (пузырный занос, мертвый плод, внематочная беременность);
• определение надлежащего развития и положения плаценты;
• фитометрия плода – оценка его развития путем измерения его анатомических частей (головки, трубчатых костей, окружности живота);
• общая оценка состояния плода;
• выявление аномалий развития плода (гидроцефалия, анэнцифалия, синдром Дауна и т. д.).

УЗ-снимок глаза, при помощи которого диагностируется состояние всех элементов анализатора

Офтальмология

Офтальмология, является одной из областей, где ультразвуковая диагностика занимает несколько обособленные позиции. В определенной степени это связано с небольшим размером исследуемой области и довольно большим количеством альтернативных методов исследования. Применение ультразвука целесообразно при выявлении патологий структур глаза, особенно при потере прозрачности, когда обычное оптическое исследование абсолютно неинформативно. Хорошо доступна для исследования орбита глаза, однако, процедура требует применения высокочастотного оборудования с высоким разрешением.

Внутренние органы

Исследование состояния внутренних органов. При исследовании внутренних органов УЗИ делают с двумя целями:

• профилактическое обследование, с целью выявления скрытых патологических процессов;
• целенаправленное исследование при подозрении на наличие заболеваний воспалительного или иного характера.

Что показывает УЗИ при исследовании внутренних органов? В первую очередь, показателем, позволяющим оценить состояние внутренних органов, является соответствие внешнего контура исследуемого объекта его нормальным анатомическим характеристикам. Увеличение, уменьшение или утрата четкости контуров свидетельствует о различных стадиях патологических процессов. Например, увеличение размеров поджелудочной железы, свидетельствует об остром воспалительном процессе, а уменьшение размеров с одновременной потерей четкости контуров – о хроническом.

Оценка состояния каждого органа производится исходя из его функционального назначения и анатомических особенностей. Так, при исследовании почек, анализируют не только их размер, расположение, внутреннюю структуру паренхимы, но и размер чашечно-лоханочной системы, а также наличие конкрементов в полости. При исследовании паренхиматозных органов, смотрят на однородность паренхимы и ее соответствие плотности здорового органа. Любые изменения эхо-сигнала, не соответствующие структуре, расцениваются как посторонние образования (кисты, новообразования, конкременты).

Кардиология

Широкое применение, УЗИ диагностика, нашла в области кардиологии. Исследование сердечно-сосудистой системы позволяет определить ряд параметров, характеризующих наличие или отсутствие аномалий:

• размер сердца;
• толщина стенок сердечных камер;
• размер полостей сердца;
• строение и движение сердечных клапанов;
• сократительная активность сердечной мышцы;
• интенсивность движения крови в сосудах;
• кровоснабжение миокарда.

Неврология

Исследование головного мозга взрослого человека, с помощью ультразвука достаточно затруднительно, вследствие физических свойств черепной коробки, имеющей многослойную структуру, разнообразной толщины. Однако, у новорожденных детей таких ограничений можно избежать, выполняя сканирование через незакрытый родничок. Благодаря отсутствию вредного воздействия и неинвазивности, УЗИ является методом выбора в детской пренатальной диагностике.

Исследование проводится как детям, так и взрослым

Подготовка

Ультразвуковое исследование (УЗИ), как правило, не требует длительной подготовки. Одним из требований при исследовании органов брюшной полости и малого таза, является максимальное снижение количества газов в кишечнике. Для этого, за сутки до процедуры, следует исключить из рациона продукты, вызывающие газообразование. При хроническом нарушении пищеварения, рекомендуется принять ферментативные препараты (Фестал, Мезим) или препараты, устраняющие вздутие живота (Эспумизан).

Исследование органов малого таза (матки, придатков, мочевого пузыря, предстательной железы) требуется максимальное наполнение мочевого пузыря, который, увеличиваясь не только отодвигает кишечник, но и служит своеобразным акустическим окном, позволяя четко визуализировать, расположенные позади него анатомические структуры. Органы пищеварения (печень, поджелудочную железу, желчный пузырь) исследуют на голодный желудок.

Отдельной подготовки требует трансректальное обследование предстательной железы у мужчин. Так как введение УЗ-датчика осуществляется через анус, непосредственно перед диагностикой, необходимо сделать очистительную клизму. Проведение трансвагинального обследования у женщин не требует наполнения мочевого пузыря.

Техника выполнения

Как делают УЗИ? Вопреки первому впечатлению, создающемуся у пациента, лежащего на кушетке, движения датчика по поверхности живота далеко не хаотичны. Все перемещения датчика направлены на получение изображения исследуемого органа в двух плоскостях (сагиттальной и аксиальной). Положение датчика в сагиттальной плоскости, позволяет получить продольное сечение, а в аксиальной – поперечное.

В зависимости от анатомической формы органа, его изображение на мониторе может существенно меняться. Так, форма матки при поперечном сечении имеет форму овала, а при продольном – грушевидную форму. Для обеспечения полного контакта датчика с поверхностью тела, на кожу периодически наносят гель.

Исследование органов брюшной полости и малого таза надо делать в положении лежа на спине. Исключением являются почки, которые исследуют сначала лежа, попросив пациента повернуться сначала на один бок, а затем на другой, после чего сканирование продолжают при вертикальном положении пациента. Таким образом, можно оценить их подвижность и степень смещения.

Трансректальное исследование простаты может проводиться в любых удобных для пациента и врача положениях (на спине или на боку)

Зачем делать УЗИ? Совокупность положительных сторон ультразвуковой диагностики, позволяет выполнять исследование не только при подозрении на наличие какого-либо патологического состояния, но и с целью осуществления планового профилактического обследования. Не вызовет затруднений и вопрос где сделать обследование, так как таким оборудованием сегодня располагает любая клиника. Однако, при выборе медицинского учреждения следует опираться в первую очередь не техническую оснащенность, а на наличие профессиональных врачей, так как качество результатов УЗИ в большей мере, нежели других диагностических методов, зависят от врачебного опыта.

Ультразвуковое исследование (УЗИ) – одна из распространенных методик диагностики, при которой используются ультразвуковые волны для получения изображения внутренних органов человека. В отличие от других подобных методик, УЗИ не вызывает дискомфорта и негативного влияния на организм.

Подготовка пациента к УЗИ

Для проведения оптимально точной диагностики путем ультразвукового исследования, пациенту необходимо проделать ряд манипуляций и предписаний перед проведением УЗИ, а именно:

Процесс проведения УЗИ

В назначенное время медицинский персонал приглашает пациента разместится на специальной кушетке.

• живот;
• молочные железы;
• и т.д.

Врач обрабатывает кожу исследуемого специальным гелем, который помогает качественно провести ультразвуковые волны сквозь тело. Далее в различных местах тела пациента врачом прижимается чувствительный датчик, который ретранслирует изображение внутренних органов на мониторе аппарата.

Стоимость УЗИ

Стоимость ультразвукового исследования зависит от ряда факторов, которые устанавливаются индивидуально, в соответствии с используемой методикой и диагнозом пациента. Более детальную у наших специалистов.

Несомненно, каждый человек ищет самые лучшие способы исследования его организма. Именно поэтому мы готовы помочь Вам. Для этого Вам необходимо обратится за консультацией к нашим специалистам, заполнив .

Благодаря своей безвредности и простоте ультразвуковой метод может широко применяться при обследовании населения во время диспансеризации. Он незаменим при исследовании детей и беременных. В клинике он используется для выявления патологических изменений у больных людей. Для исследования головного мозга, глаза, щитовидной и слюнных желез, молочной железы, сердца, почек, беременных со сроком более 20 нед. специальной подготовки не требуется.

Больного исследуют при разном положении тела и разном положении ручного зонда (датчика). При этом врач обычно не ограничивается стандартными позициями. Меняя положение датчика, он стремится получить возможно полную информацию о состоянии органов. Кожу над исследуемой частью тела смазывают хорошо пропускающим ультразвук средством для лучшего контакта (вазелином или специальным гелем).

Ослабление ультразвука определяется ультразвуковым сопротивлением. Величина его зависит от плотности среды и скорости распространения в ней ультразвуковой волны. Достигнув границы двух сред с разным импедансом, пучок этих волн претерпевает изменение: часть его продолжает распространяться в новой среде, а часть отражается. Коэффициент отражения зависит от разности импеданса соприкасающихся сред. Чем выше различие в импедансе, тем больше отражается волн. Кроме того, степень отражения связана с углом падения волн на граничащую плоскость. Наибольшее отражение возникает при прямом угле падения. Из-за почти полного отражения ультразвуковых волн на границе некоторых сред, при ультразвуковом исследовании приходится сталкиваться со "слепыми" зонами: это -- наполненные воздухом легкие, кишечник (при наличии в нем газа), участки тканей, расположенные за костями. На границе мышечной ткани и кости отражается до 40% волн, а на границе мягких тканей и газа -- практически 100%, поскольку газ не проводит ультразвуковых волн.

Методы ультразвукового исследования

Наибольшее распространение в клинической практике нашли три метода ультразвуковой диагностики: одномерное исследование (эхография), двухмерное исследование (сканирование, сонография) и допплерография. Все они основаны на регистрации отраженных от объекта эхосигналов.

1) Эхография одномерная

В свое время термином "эхография" обозначали любое ультразвуковое исследование, но в последние годы им называют главным образом способ одномерного исследования. Различают два его варианта: А-метод и М-метод. При А-методе датчик находится в фиксированном положении для регистрации эхосигнала в направлении излучения. Эхосигналы представляются в одномерном виде, как амплитудные отметки на оси времени. Отсюда, кстати, и название метода. Оно происходит от английского слова amplitude. Иначе говоря, отраженный сигнал образует на экране индикатора фигуру в виде пика на прямой линии. Начальный пик на кривой соответствует моменту генерации ультразвукового импульса. Повторные пики соответствуют эхосигналам от внутренних анатомических структур. Амплитуда отображенного на экране сигнала характеризует величину отражения (зависящую от импеданса), а время задержки относительно начала развертки -- глубину залегания неоднородности, т. е. расстояние от поверхности тела до отразивших сигнал тканей. Следовательно, одномерный метод дает информацию о расстояниях между слоями тканей на пути ультразвукового импульса.

А-метод завоевал прочные позиции в диагностике болезней головного мозга, органа зрения, сердца. В клинике нейрохирургии его используют под названием эхоэнцефалографии для определения размеров желудочков мозга и положения срединных диэнцефальных структур. Смещение или исчезновение пика, соответствующего срединным структурам, свидетельствует о наличии патологического очага внутри черепа (опухоль, гематома, абсцесс и др.). Тот же метод под названием "эхоофтальмография" применяют в клинике глазных болезней для изучения структуры глазного яблока, помутнения стекловидного тела, отслойки сетчатки или сосудистой оболочки, для локализации в орбите инородного тела или опухоли. В кардиологической клинике с помощью эхокардиографии оценивают структуру сердца. Но здесь используют разновидность А-метода -- М-метод (от англ. motion -- движение).

При М-методе датчик тоже находится в фиксированном положении. Амплитуда эхосигнала при регистрации движущегося объекта (сердца, сосуда) меняется. Если смещать эхограмму при каждом последующем зондирующем импульсе на малую величину, то получается изображение в виде кривой, называемое М-эхограммой. Частота посылки ультразвуковых импульсов большая -- около 1000 в 1 с, а продолжительность импульса -- очень короткая, всего 1 мкс. Таким образом, датчик лишь 0,1% времени работает как излучатель, а 99,9% -- как воспринимающее устройство. Принцип М-метода состоит в том, что возникающие в датчике импульсы электрического тока передаются в электронный блок для усиления и обработки, а затем выдаются на электронно-лучевую трубку видеомонитора (эхокардиоскопия) или на регистрирующую систему -- самописец (эхокардиография).

2) Ультразвуковое сканирование (сонография)

Ультразвуковое сканирование позволяет получать двухмерное изображение органов. Этот метод известен также под названием В-метод (от англ. bright -яркость). Сущность метода заключается в перемещении ультразвукового пучка по поверхности тела во время исследования. Этим обеспечивается регистрация сигналов одновременно или последовательно от многих точек объекта. Получаемая серия сигналов служит для формирования изображения. Оно возникает на экране индикатора и может быть зафиксировано на поляроидной бумаге или пленке. Это изображение можно изучать глазом, а можно подвергнуть математической обработке, определяя размеры: площадь, периметр, поверхность и объем исследуемого органа.

При ультразвуковом сканировании яркость каждой светящейся точки на экране индикатора находится в прямой зависимости от интенсивности эхосигнала. Сильный эхосигнал обусловливает на экране яркое светлое пятно, а слабые сигналы -- различные серые оттенки, вплоть до черного цвета (система "серой шкалы"). На аппаратах с таким индикатором камни выглядят ярко-белыми, а образования, содержащие жидкость,-- черными.

Большинство ультразвуковых установок позволяет производить сканирование пучком волн относительно большого диаметра и с большой частотой кадров в секунду, когда время перемещения ультразвукового луча намного меньше периода движения внутренних органов. Это обеспечивает прямое наблюдение по экрану индикатора за движениями органов (сокращениями и расслаблениями сердца, дыхательными перемещениями органов и т. д.). Про такие исследования говорят, что их проводят в режиме реального времени (исследование "в реальном масштабе времени").

Важнейшим элементом ультразвукового сканера, обеспечивающим режим работы в реальном времени, является блок промежуточной цифровой памяти. В нем ультразвуковое изображение преобразуется в цифровое и накапливается по мере поступления сигналов от датчика. Одновременно осуществляется считывание изображения из памяти специальным устройством и представление его с необходимой скоростью на телеэкране. У промежуточной памяти есть еще одно назначение. Благодаря ей изображение имеет полутоновый характер, такой же как рентгенограмма. Но диапазон градаций серого цвета на рентгенограмме не превышает 15--20, а в ультразвуковой установке достигает 64 уровней. Промежуточная цифровая память позволяет остановить изображение движущегося органа, т. е. сделать "стоп-кадр" и внимательно изучить его на экране телемонитора. При необходимости это изображение можно отснять на фотопленку или поляроидную бумагу. Можно записать движения органа на магнитных носителях-- диске или ленте.

3) Допплерография

Допплерография - одна из самых изящных инструментальных методик. Она основана на принципе Допплера. Он гласит: частота эхосигнала, отраженного от движущегося объекта, отличается от частоты излученного сигнала. Источником ультразвуковых волн, как в любой ультразвуковой установке, служит ультразвуковой преобразователь. Он неподвижен и формирует узкий пучок волн, направляемый на исследуемый орган. Если этот орган в процессе наблюдения перемещается, то частота ультразвуковых волн, возвращающихся в преобразователь, отличается от частоты первичных волн. Если объект движется навстречу неподвижному датчику, то он встречает больше ультразвуковых волн за тот же период времени. Если объект удаляется от датчика, то волн меньше.

Допплерография - метод ультразвукового диагностического исследования, основанный на эффекте Допплера. Эффект Допплера - это изменение частоты ультразвуковых волн, воспринимаемых датчиком, происходящее вследствие перемещения исследуемого объекта относительно датчика.

Существует два вида допплерографических исследований -непрерывный и импульсный. При первом генерация ультразвуковых волн осуществляется непрерывно одним пьезокристаллическим элементом, а регистрация отраженных волн выполняется другим. В электронном блоке прибора производится сравнение двух частот ультразвуковых колебаний: направленных на больного и отраженных от него. По сдвигу частот этих колебаний судят о скорости движения анатомических структур. Анализ сдвига частот может производиться акустическим способом или с помощью самописцев.

Непрерывная допплерография -- простой и доступный метод исследования. Он наиболее эффективен при высоких скоростях кровотока, которые возникают, например, в местах сужения сосудов. Однако у этого метода имеется существенный недостаток. Изменение частоты отраженного сигнала происходит не только из-за движения крови в исследуемом сосуде, но и из-за любых других движущихся структур, которые встречаются на пути падающей ультразвуковой волны. Таким образом, при непрерывной допплерографии определяется суммарная скорость движения этих объектов.

От указанного недостатка свободна импульсная допплерография. Она позволяет измерять скорость в заданном врачом участке контрольного объема. Размеры этого объема невелики - всего несколько миллиметров в диаметре, а его положение может произвольно устанавливаться врачом в соответствии с конкретной задачей исследования. В некоторых аппаратах скорость кровотока можно определять одновременно в нескольких контрольных объемах - до 10. Такая информация отражает полную картину кровотока в исследуемой зоне тела пациента. Укажем, кстати, что изучение скорости кровотока иногда называют ультразвуковой флюориметрией.

Результаты импульсного допплерографического исследования могут быть представлены врачу тремя способами: в виде количественных показателей скорости кровотока, в виде кривых и аудиально, т. е. тональными сигналами на звуковом выходе. Звуковой выход позволяет на слух дифференцировать однородное, правильное, ламинарное течение крови и вихревой турбулентный кровоток в патологически измененном сосуде. При записи на бумаге ламинарный кровоток характеризуется тонкой кривой, тогда как вихревое течение крови отображается широкой и неоднородной кривой.

Наибольшими возможностями отличаются установки для двухмерной допплерографии в реальном времени. Они обеспечивают выполнение особой методики, которая получила название ангиодинографии. В этих установках путем сложных электронных преобразований добиваются визуализации кровотока в сосудах и в камерах сердца. При этом кровь, движущаяся к датчику, окрашена в красный цвет, а от датчика -- в синий. Интенсивность цвета возрастает с увеличением скорости кровотока. Маркированные (кодированные) цветом двухмерные сканограммы получили название ангиодинограмм.

Допплерографию используют в клинике для изучения формы, контуров и просветов кровеносных сосудов. Фиброзная стенка сосуда является хорошим отражателем ультразвуковых волн и поэтому четко видна на сонограммах. Это позволяет обнаружить сужения и тромбоз сосудов, отдельные атеросклеротические бляшки в них, нарушения кровотока, определить состояние коллатерального кровообращения.

Особое значение в последние годы приобретает сочетание сонографии и допплерографии (так называемая дуплексная сонография). При ней получают как изображение сосудов (анатомическая информация), так и запись кривой кровотока в них (физиологическая информация). Возникает возможность прямого неинвазивного исследования для диагностики окклюзионных поражений различных сосудов с одновременной оценкой кровотока в них. Таким образом следят за кровенаполнением плаценты, сокращениями сердца у плода, за направлением кровотока в камерах сердца, определяют обратный ток крови в системе воротной вены, вычисляют степень стеноза сосуда и т. д.

Ультразвуковой метод диагностики - это способ получения медицинского изображения на основе регистрации и компьютерного анализа отраженных от биологических структур ультразвуковых волн, т. е. на основе эффекта эха. Метод нередко называют эхографией. Современные аппараты для ультразвукового исследования (УЗИ) представляют собой универсальные цифровые системы высокого разрешения с возможностью сканирования во всех режимах (рис. 3.1).

Ультразвук диагностических мощностей практически безвреден. УЗИ не имеет противопоказаний, безопасно, безболезненно, атравматично и необременительно. При необходимости его можно проводить без какой-либо подготовки больных. Ультразвуковую аппаратуру можно доставить в любое функциональное подразделение для обследования нетранспортабельных больных. Большим достоинством, особенно при неясной клинической картине, является возможность одномоментного исследования многих органов. Немаловажна также большая экономичность эхографии: стоимость УЗИ в несколько раз меньше, чем рентгенологических исследований, а тем более компьютерно-томографических и магнитно-резонансных.

Вместе с тем ультразвуковому методу присущи и некоторые недостатки:

Высокая аппарато- и операторозависимость;

Большая субъективность в интерпретации эхографических изображений;

Малая информативность и плохая демонстративность застывших изображений.

УЗИ в настоящее время стало одним из методов, наиболее часто используемых в клинической практике. В распознавании заболеваний многих органов УЗИ может рассматриваться как предпочтительный, первый и основной метод диагностики. В диагностически сложных случаях данные УЗИ позволяет наметить план дальнейшего обследования больных с использованием наиболее эффективных лучевых методов.

ФИЗИЧЕСКИЕ И БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА ДИАГНОСТИКИ

Ультразвуком называются звуковые колебания, лежащие выше порога восприятия органом слуха человека, т. е. имеющие частоту более 20 кГц. Физической основой УЗИ является открытый в 1881 г. братьями Кюри пьезоэлектрический эффект. Его практическое применение связано с разработкой российским ученым С. Я. Соколовым ультразвуковой промышленной дефектоскопии (конец 20-х - начало 30-х гг. ХХ века). Первые попытки использования ультразвукового метода для диагностических целей в медицине относятся к концу 30-х гг. ХХ века. Широкое применение УЗИ в клинической практике началось в 1960-х гг.

Сущность пьезоэлектрического эффекта заключается в том, что при деформации монокристаллов некоторых химических соединений (кварца, титана-та бария, сернистого кадмия 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). Наоборот, при подаче на эти монокристаллы переменного электрического заряда в них возникают механические колебания с излучением ультразвуковых волн. Таким образом, один и тот же пьезоэлемент может быть попеременно то приемником, то источником ультразвуковых волн. Эта часть в ультразвуковых аппаратах называется акустическим преобразователем, трансдюсером или датчиком.

Ультразвук распространяется в средах в виде чередующихся зон сжатия и разрежения молекул вещества, которые совершают колебательные движения. Звуковые волны, в том числе и ультразвуковые, характеризуются периодом колебания - временем, за которое молекула (частица) совершает одно полное колебание; частотой - числом колебаний в единицу времени; длиной - расстоянием между точками одной фазы и скоростью распространения, которая зависит главным образом от упругости и плотности среды. Длина волны обратно пропорциональна ее частоте. Чем меньше длина волн, тем выше разрешающая способность ультразвукового аппарата. В системах медицинской ультразвуковой диагностики обычно используют частоты от 2 до 10 МГц. Разрешающая способность современных ультразвуковых аппаратов достигает 1-3 мм.

Любая среда, в том числе и различные ткани организма, препятствует распространению ультразвука, т. е. обладает различным акустическим сопротивлением, величина которого зависит от их плотности и скорости ультразвука. Чем выше эти параметры, тем больше акустическое сопротивление. Такая общая характеристика любой эластической среды обозначается термином «импеданс».

Достигнув границы двух сред с различным акустическим сопротивлением, пучок ультразвуковых волн претерпевает существенные изменения: одна его часть продолжает распространяться в новой среде, в той или иной степени поглощаясь ею, другая - отражается. 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. Полным отражателем является граница между тканями и воздухом.

МЕТОДИКИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

В настоящее время в клинической практике используются УЗИ в В- и М-режиме и допплерография.

В-режим - это методика, дающая информацию в виде двухмерных серошкальных томографических изображений анатомических структур в масштабе реального времени, что позволяет оценивать их морфологическое состояние. Этот режим является основным, во всех случаях с его использования начинается УЗИ.

В современной ультразвуковой аппаратуре улавливаются самые незначительные различия уровней отраженных эхо-сигналов, которые отображаются множеством оттенков серого цвета. Это дает возможность разграничивать анатомические структуры, даже незначительно отличающиеся друг от друга по акустическому сопротивлению. Чем меньше интенсивность эха, тем темнее изображение, и, наоборот, - чем больше энергия отраженного сигнала, тем изображение светлее.

Биологические структуры могут быть анэхогенными, гипоэхогенныйми, средней эхогенности, гиперэхогенными (рис. 3.2). Анэхогенное изображение (черного цвета) свойственно образованиям, заполненным жидкостью, которая практически не отражает ультразвуковые волны; гипоэхогенное (темно-серого цвета) - тканям со значительной гидрофильностью. Эхопозитивное изображение (серого цвета) дают большинство тканевых структур. Повышенной эхогенностью (светло-серого цвета) обладают плотные биологические ткани. Если ультразвуковые волны полностью отражаются, то объекты выглядят гиперэхогенными (ярко-белыми), а за ними есть так называемая акустическая тень, имеющая вид темной дорожки (см. рис. 3.3).

а б в г д

Рис. 3.2. Шкала уровней эхогенности биологических структур: а - анэхогенный; б - гипоэхогенный; в - средней эхогенности (эхопозитивный); г - повышенной эхогенности; д - гиперэхогенный

Рис. 3.3. Эхограммы почек в продольном сечении с обозначением структур различной

эхогенности: а - анэхогенный дилатированный чашечно-лоханочный комплекс; б - гипоэхогенная паренхима почки; в - паренхима печени средней эхогенности (эхопозитивная); г - почечный синус повышенной эхогенности; д - гиперэхогенный конкремент в лоханочно-мочеточниковом сегменте

Режим реального времени обеспечивает получение на экране монитора «живого» изображения органов и анатомических структур, находящихся в своем естественном функциональном состоянии. Это достигается тем, что современные ультразвуковые аппараты дают множество изображений, следующих друг за другом с интервалом в сотые доли секунды, что в сумме создает постоянно меняющуюся картину, фиксирующую малейшие изменения. Строго говоря, эту методику и в целом ультразвуковой метод следовало бы называть не «эхография», а «эхоскопия».

М-режим - одномерный. В нем одна из двух пространственных координат заменена временной так что по вертикальной оси откладывается расстояние от датчика до лоцируемой структуры, а по горизонтальной - время. Этот режим используется в основном для исследования сердца. Он дает информацию в виде кривых, отражающих амплитуду и скорость движения кардиальных структур (см. рис. 3.4).

Допплерография - это методика, основанная на использовании физического эффекта Допплера (по имени австрийского физика). Сущность этого эффекта состоит в том, что от движущихся объектов ультразвуковые волны отражаются с измененной частотой. Этот сдвиг частоты пропорционален скорости движения лоцируемых структур, причем если их движение направлено в сторону датчика, частота отраженного сигнала увеличивается, и, наоборот, - частота волн, отраженных от удаляющегося объекта, уменьшается. С этим эффектом мы встречаемся постоянно, наблюдая, например, изменение частоты звука от проносящихся мимо машин, поездов, самолетов.

В настоящее время в клинической практике в той или иной степени используются потоковая спектральная допплерография, цветовое допплеровское картирование, энергетический допплер, конвергентный цветовой допплер, трехмерное цветовое допплеровское картирование, трехмерная энергетическая доппле-рография.

Потоковая спектральная допплерография предназначена для оценки кровотока в относительно крупных

Рис. 3.4. М - модальная кривая движения передней створки митрального клапана

сосудах и в камерах сердца. Основным видом диагностической информации является спектрографическая запись, представляющая собой развертку скорости кровотока во времени. На таком графике по вертикальной оси откладывается скорость, а по горизонтальной - время. Сигналы, отображающиеся выше горизонтальной оси, идут от потока крови, направленного к датчику, ниже этой оси - от датчика. Помимо скорости и направления кровотока по виду допплеровской спектрограммы, можно определить и характер потока крови: ламинарный поток отображается в виде узкой кривой с четкими контурами, турбулентный - широкой неоднородной кривой (рис. 3.5).

Существует два варианта потоковой допплерографии: непрерывная (постоянноволновая) и импульсная.

Непрерывная допплерография основана на постоянном излучении и постоянном приеме отраженных ультразвуковых волн. При этом величина сдвига частоты отраженного сигнала определяется движением всех структур на всем пути ультразвукового луча в пределах глубины его проникновения. Получаемая информация оказывается, таким образом, суммарной. Невозможность изолированного анализа потоков в строго определенном месте является недостатком непрерывной допплерографии. В то же время она обладает и важным достоинством: допускает измерение больших скоростей потоков крови.

Импульсная допплерография основана на периодическом излучении серий импульсов ультразвуковых волн, которые, отразившись от эритроцитов, последовательно воспринимают-

Рис. 3.5. Допплеровская спектрограмма трансмитрального потока крови

ся тем же датчиком. В этом режиме фиксируются сигналы, отраженные только с определенного расстояния от датчика, которое устанавливается по усмотрению врача. Место исследования кровотока называют контрольным объемом (КО). Возможность оценки кровотока в любой заданной точке является главным достоинством импульсной допплерографии.

Цветовое допплеровское картирование основано на кодировании в цвете значения допплеровского сдвига излучаемой частоты. Методика обеспечивает прямую визуализацию потоков крови в сердце и в относительно крупных сосудах (см. рис. 3.6 на цв. вклейке). Красный цвет соответствует потоку, идущему в сторону датчика, синий - от датчика. Темные оттенки этих цветов соответствуют низким скоростям, светлые оттенки - высоким. Эта методика позволяет оценивать как морфологическое состояние сосудов, так и состояние кровотока. Ограничение методики - невозможность получения изображения мелких кровеносных сосудов с малой скоростью кровотока.

Энергетическая допплерография основана на анализе не частотных допплеровских сдвигов, отражающих скорость движения эритроцитов, как при обычном допплеровском картировании, а амплитуд всех эхо-сигналов допплеровского спектра, отражающих плотность эритроцитов в заданном объеме. Результирующее изображение аналогично обычному цветовому допплеровскому картированию, но отличается тем, что отображение получают все сосуды независимо от их хода относительно ультразвукового луча, в том числе кровеносные сосуды очень небольшого диаметра и с незначительной скоростью потока крови. Однако по энергетическим допплерограммам невозможно судить ни о направлении, ни о характере, ни о скорости кровотока. Информация ограничивается только самим фактом кровотока и числом сосудов. Оттенки цвета (как правило, с переходом от темно-оранжевого к светло-оранжевому и желтому) несут сведения не о скорости кровотока, а об интенсивности эхосигналов, отраженных движущимися элементами крови (см. рис. 3.7 на цв. вклейке). Диагностическое значение энергетической допплерографии заключается в возможности оценки васкуляризации органов и патологических участков.

Возможности цветового допплеровского картирования и энергетического допплера объединены в методике конвергентной цветовой допплерографии.

Сочетание В-режима с потоковым или энергетическим цветовым картированием обозначается как дуплексное исследование, дающее наибольший объем информации.

Трехмерное допплеровское картирование и трехмерная энергетическая допплерография - это методики, дающие возможность наблюдать объемную картину пространственного расположения кровеносных сосудов в режиме реального времени в любом ракурсе, что позволяет с высокой точностью оценивать их соотношение с различными анатомическими структурами и патологическими процессами, в том числе со злокачественными опухолями.

Эхоконтрастирование. Эта методика основана на внутривенном введении особых контрастирующих веществ, содержащих свободные микропузырьки газа. Для достижения клинически эффективного контрастирования необходимы следующие обязательные условия. При внутривенном введении таких эхоконтрастных средств в артериальное русло могут попасть только те вещества, которые свободно проходят через капилляры малого круга кровообращения, т. е. газовые пузырьки должны быть менее 5 мкм. Вторым обязательным условием является стабильность микропузырьков газа при их циркуляции в общей сосудистой системе не менее 5 мин.

В клинической практике методика эхоконтрастирования используется в двух направлениях. Первое - динамическая эхоконтрастная ангиография. При этом существенно улучшается визуализация кровотока, особенно в мелких глубоко расположенных сосудах с низкой скоростью потока крови; значительно повышается чувствительность цветового допплеровского картирования и энергетической допплерографии; обеспечивается возможность наблюдения всех фаз контрастирования сосудов в режиме реального времени; возрастает точность оценки стенотических поражений кровеносных сосудов. Второе направление - тканевое эхоконтрастирование. Оно обеспечивается тем, что некоторые эхоконтрастные вещества избирательно включаются в структуру определенных органов. При этом степень, скорость и время их накопления в неизмененных и в патологических тканях различны. Таким образом, в целом появляется возможность оценки перфузии органов, улучшается контрастное разрешение между нормальной и пораженной тканью, что способствует повышению точности диагностики различных заболеваний, особенно злокачественных опухолей.

Диагностические возможности ультразвукового метода расширились также благодаря появлению новых технологий получения и постпроцессорной обработки эхографических изображений. К ним, в частности, относятся мультичастотные датчики, технологии формирования широкоформатного, панорамного, трехмерного изображения. Перспективными направлениями дальнейшего развития ультразвукового метода диагностики являются использование матричной технологии сбора и анализа информации о строении биологических структур; создание ультразвуковых аппаратов, дающих изображения полных сечений анатомических областей; спектральный и фазовый анализ отраженных ультразвуковых волн.

КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА ДИАГНОСТИКИ

УЗИ в настоящее время используется во многих направлениях:

Плановые исследования;

Неотложная диагностика;

Мониторинг;

Интраоперационная диагностика;

Послеоперационные исследования;

Контроль за выполнением диагностических и лечебных инструментальных манипуляций (пункции, биопсии, дренирование и др.);

Скрининг.

Неотложное УЗИ следует считать первым и обязательным методом инструментального обследования больных с острыми хирургическими заболеваниями органов живота и таза. При этом точность диагностики достигает 80%, точность распознавания повреждений паренхиматозных органов - 92%, а выявления жидкости в полости живота (в том числе гемоперитонеу-ма) - 97%.

Мониторинговые УЗИ выполняются многократно с различной периодичностью в течение острого патологического процесса для оценки его динамики, эффективности проводимой терапии, ранней диагностики осложнений.

Целями интраоперационных исследований являются уточнение характера и распространенности патологического процесса, а также контроль за адекватностью и радикальностью оперативного вмешательства.

УЗИ в ранние сроки после операции направлены главным образом на установление причины неблагополучного течения послеоперационного периода.

Ультразвуковой контроль за выполнением инструментальных диагностических и лечебных манипуляций обеспечивает высокую точность проникновения к тем или иным анатомическим структурам или патологическим участкам, что значительно повышает эффективность этих процедур.

Скрининговые УЗИ, т. е. исследования без медицинских показаний, проводятся для раннего выявления заболеваний, которые еще не проявляются клинически. О целесообразности этих исследований свидетельствует, в частности, то, что частота впервые выявленных заболеваний органов живота при скрининговом УЗИ «здоровых» людей достигает 10%. Отличные результаты ранней диагностики злокачественных опухолей дают скрининговые УЗИ молочных желез у женщин старше 40 лет и простаты у мужчин старше 50 лет.

УЗИ могут выполняться путем как наружного, так и интракорпорального сканирования.

Наружное сканирование (с поверхности тела человека) наиболее доступно и совершенно необременительно. Противопоказаний к его проведению нет, имеется только одно общее ограничение - наличие в зоне сканирования раневой поверхности. Для улучшения контакта датчика с кожей, его свободного перемещения по коже и для обеспечения наилучшего проникновения ультразвуковых волн внутрь организма кожу в месте исследования следует обильно смазать специальным гелем. Сканирование объектов, находящихся на различной глубине, следует проводить с определенной частотой излучения. Так, при исследовании поверхностно расположенных органов (щитовидная железа, молочные железы, мягкотканные структуры суставов, яички и пр.) предпочтительна частота 7,5 МГц и выше. Для исследования глубоко расположенных органов используются датчики частотой 3,5 МГц.

Интракорпоральные УЗИ осуществляются путем введения специальных датчиков в организм человека через естественные отверстия (трансректально, трансвагинально, трансэзофагеально, трансуретрально), пункционно в сосуды, через операционные раны, а также эндоскопически. Датчик подводят максимально близко к тому или иному органу. В связи с этим оказывается возможным использование высокочастотных трансдюсеров, благодаря чему резко повышается разрешающая способность метода, появляется возможность высококачественной визуализации мельчайших структур, недоступных при наружном сканировании. Так, например, трансректальное УЗИ по сравнению с наружным сканированием дает важную дополнительную диагностическую информацию в 75% случаев. Выявляемость внутрисердечных тромбов при чреспищеводной эхокардиографии в 2 раза выше, чем при наружном исследовании.

Общие закономерности формирования эхографического серошкального изображения проявляются конкретными картинами, свойственными тому или иному органу, анатомической структуре, патологическому процессу. При этом подлежат оценке их форма, размеры и положение, характер контуров (ровные/неровные, четкие/нечеткие), внутренняя эхоструктура, смещаемость, а для полых органов (желчный и мочевой пузыри), кроме того, состояние стенки (толщина, эхоплотность, эластичность), присутствие в полости патологических включений, прежде всего камней; степень физиологического сокращения.

Кисты, заполненные серозной жидкостью, отображаются в виде округлых однородно анэхогенных (черных) зон, окруженных эхопозитивным (серого цвета) ободком капсулы с ровными четкими контурами. Специфическим эхографическим признаком кист служит эффект дорсального усиления: задняя стенка кисты и находящиеся за ней ткани выглядят более светлыми, чем на остальном протяжении (рис. 3.8).

Полостные образования с патологическим содержимым (абсцессы, туберкулезные каверны) отличаются от кист неровностью контуров и, самое главное, неоднородностью эхонегативной внутренней эхоструктуры.

Воспалительным инфильтратам свойственны неправильная округлая форма, нечеткие контуры, равномерно и умеренно сниженная эхогенность зоны патологического процесса.

Эхографическая картина гематомы паренхиматозных органов зависит от времени, прошедшего с момента травмы. В первые несколько суток она гомогенно эхонегативна. Затем в ней появляются эхопозитивные включения, являющиеся отображением кровяных сгустков, число которых постоянно нарастает. Через 7-8 сут начинается обратный процесс - лизис сгустков крови. Содержимое гематомы вновь становится однородно эхонегативным.

Эхоструктура злокачественных опухолей гетерогенная, с зонами всего спектра

Рис. 3.8. Эхографическое изображение солитарной кисты почки

эхогенности: анэхогенные (кровоизлияния), гипоэхогенные (некроз), эхопозитивные (опухолевая ткань), гиперэхогенные (обызвествления).

Эхографическая картина камней весьма демонстративна: гиперэхогенная (ярко-белая) структура с акустической эхонегативной темной тенью за ней (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Эхографическое изображение камней желчного пузыря

В настоящее время УЗИ доступны практически все анатомические области, органы и анатомические структуры человека, правда, в различной мере. Этот метод является приоритетным в оценке как морфологического, так и функционального состояния сердца. Также высока его информативность в диагностике очаговых заболеваний и повреждений паренхиматозных органов живота, заболеваний желчного пузыря, органов малого таза, наружных мужских половых органов, щитовидной и молочных желез, глаз.

ПОКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ УЗИ

Голова

1. Исследование головного мозга у детей раннего возраста, главным образом при подозрении на врожденное нарушение его развития.

2. Исследование сосудов головного мозга с целью установления причин нарушения мозгового кровообращения и для оценки эффективности выполненных операций на сосудах.

3. Исследование глаз для диагностики различных заболеваний и повреждений (опухоли, отслойка сетчатки, внутриглазные кровоизлияния, инородные тела).

4. Исследование слюнных желез для оценки их морфологического состояния.

5. Интраоперационный контроль тотальности удаления опухолей головного мозга.

Шея

1. Исследование сонных и позвоночных артерий:

Длительные, часто повторяющиеся сильные головные боли;

Часто повторяющиеся обмороки;

Клинические признаки нарушений мозгового кровообращения;

Клинический синдром подключичного обкрадывания (стеноз или окклюзия плечеголовного ствола и подключичной артерии);

Механическая травма (повреждения сосудов, гематомы).

2. Исследование щитовидной железы:

Любые подозрения на ее заболевания;

3. Исследование лимфатических узлов:

Подозрение на их метастатическое поражение при выявленной злокачественной опухоли любого органа;

Лимфомы любой локализации.

4. Неорганные новообразования шеи (опухоли, кисты).

Грудь

1. Исследование сердца:

Диагностика врожденных пороков сердца;

Диагностика приобретенных пороков сердца;

Количественная оценка функционального состояния сердца (глобальной и региональной систолической сократимости, диастолического наполнения);

Оценка морфологического состояния и функции интракардиальных структур;

Выявление и установление степени нарушений внутрисердечной гемодинамики (патологического шунтирования крови, регургитирующих потоков при недостаточности сердечных клапанов);

Диагностика гипертрофической миокардиопатии;

Диагностика внутрисердечных тромбов и опухолей;

Выявление ишемической болезни миокарда;

Определение жидкости в полости перикарда;

Количественная оценка легочной артериальной гипертензии;

Диагностика повреждений сердца при механической травме груди (ушибы, разрывы стенок, перегородок, хорд, створок);

Оценка радикальности и эффективности операций на сердце.

2. Исследование органов дыхания и средостения:

Определение жидкости в плевральных полостях;

Уточнение характера поражений грудной стенки и плевры;

Дифференциация тканевых и кистозных новообразований средостения;

Оценка состояния медиастинальных лимфатических узлов;

Диагностика тромбоэмболии ствола и главных ветвей легочной артерии.

3. Исследование молочных желез:

Уточнение неопределенных рентгенологических данных;

Дифференциация кист и тканевых образований, выявленных при пальпации или рентгеновской маммографии;

Оценка уплотнений в молочной железе неясной этиологии;

Оценка состояния молочных желез при увеличении подмышечных, под- и надключичных лимфатических узлов;

Оценка состояния силиконовых протезов молочных желез;

Пункционная биопсия образований под контролем УЗИ.

Живот

1. Исследование паренхиматозных органов пищеварительной системы (печень, поджелудочная железа):

Диагностика очаговых и диффузных заболеваний (опухоли, кисты, воспалительные процессы);

Диагностика повреждений при механической травме живота;

Выявление метастатического поражения печени при злокачественных опухолях любой локализации;

Диагностика портальной гипертензии.

2. Исследование желчных путей и желчного пузыря:

Диагностика желчнокаменной болезни с оценкой состояния желчных путей и определением в них конкрементов;

Уточнение характера и выраженности морфологических изменений при остром и хроническом холецистите;

Установление природы постхолецистэктомического синдрома.