Глава 2. Физика ультразвука. Режимы ультразвукового исследования. Датчики для ультрасонографии

Когда речь заходит об ультразвуке, легко увлечься практической стороной дела — сканированием пациентов, интерпретацией изображений и постановкой диагнозов. Но прежде чем мы сможем сделать что-либо, нужно понять физику, лежащую в основе всего этого. И позвольте сказать вам, что дело не только в звуковых волнах и геле (хотя это тоже важно).

Конвексный датчик в руках врача. Для работы нужно много геля

Прежде всего, давайте поговорим о звуке. Точнее, о звуке, который мы используем в ультразвуке, — высокочастотных звуковых волнах (более 20 кГц), которые находятся за пределами человеческого слуха.

Место ультразвука в мире. Летучая мышь — охота в темноте. Дельфин — охота под водой. Подводная лодка — навигация под водой. Желтым цветом отмечена генерация ультразвука, красным — отраженная волна

Эти звуковые волны генерируются ультразвуковым датчиком, который играет роль как передатчика, так и приемника звука. Датчик посылает звуковые волны, которые затем отражаются от структур в теле пациента и снова улавливаются датчиком. Эта информация затем используется для создания изображения.

Ультразвуковой датчик генерирует ультразвуковые волны, которые отражаются от объекта и возвращаются к датчику

Для создания ультразвукового изображения используются различные режимы: В- и М-режимы и цветовая допплерография. Не все режимы созданы одинаковыми. Каждый режим предлагает собственный набор функций и возможностей, что делает их более подходящими для различных типов обследований.

Ультразвуковое изображение — 2D-режим

Ультразвуковое изображение — М-режим

Ультразвуковое изображение — цветовая допплерография. Красным отмечены потоки, направленные в сторону ультразвукового датчика, синим — потоки, направленные от ультразвукового датчика

Сначала поговорим о В-режиме, или 2D-режиме. Это самый базовый режим, который используется для создания двухмерного изображения анатомических структур. В-режим отлично подходит для изучения общей формы и размера структур и часто используется для оценки сосудистых структур, скелетно-мышечного ультразвука, для УЗИ легких или оценки патологии тканей.

Формирование ультразвукового изображения в 2D-режиме. Ультразвуковой скан гепаторенального кармана

Далее поговорим о М-режиме. Этот режим используется для создания одномерного изображения структур в организме, и он часто применяется для оценки движения структур во времени. М-режим отлично подходит для оценки сердечной функции и измерения размеров таких структур, как камеры сердца, а также в ультразвуковой оценке легких.

Формирование ультразвукового изображения в М-режиме. Ультразвуковой скан легких

Наконец, давайте поговорим о цветовой допплерографии. Этот режим нужен для оценки кровотока в организме. В этом помогают различные цвета, которые отображают направление и скорость кровотока. Цветовая допплерография отлично подходит для оценки кровотока в сосудах и выявления такой патологии, как тромбозы и различные стенозы сосудистых структур.

В чем же разница между этими тремя режимами? По сути, В-режим отлично подходит для оценки общей формы и размера структур, М-режим — для оценки движения во времени, а цветовая допплерография — для оценки кровотока. Каждый режим предлагает свой набор функций и возможностей, что делает их более подходящими для различных типов исследований.

Цветовое допплеровское картирование сосудистых структур

Понимание особенностей и возможностей каждого режима поможет вам выбрать подходящий и получить наилучшие изображения.

Теперь давайте поговорим о различных типах датчиков. Существует два основных типа: высокочастотные и низкочастотные. Высокочастотные датчики лучше всего подходят для поверхностных структур, таких как сосуды, нервы, грудная клетка, а низкочастотные датчики — для более глубоких структур, таких как органы брюшной полости, сердце и др.

Какой режим выбрать: В-режим, М-режим или цветовую допплерографию?

Линейный датчик высокого разрешения; конвексный датчик, генерирующий волны низкой частоты

Как мы все знаем, гель является неотъемлемой частью ультразвука. Он помогает более эффективно передавать звуковые волны, а также способствует созданию четкого изображения. Но задумывались ли вы, зачем мы его используем? Все дело в импедансе. Видите ли, звуковые волны легче проходят через жидкую среду, чем через воздух, а гель помогает согласовать импеданс кожи и исследуемой ткани.

Ультразвуковой гель

Теперь поговорим о самом изображении. Изображение создается с помощью информации, полученной от отраженных звуковых волн. Различная плотность структур в организме, таких как жидкость, ткань или кость, заставляет звуковые волны отражаться с разной силой, и эта информация используется для создания изображения. Затем изображение выводится на экран, при этом различные оттенки серого отображают различную плотность структур.

Ультразвук и различные структуры

Физика ультразвука — это фундаментальная часть понимания того, как работает ультразвук и как его эффективно использовать. Понимание базовой физики поможет вам выбрать правильный датчик для работы, понять важность геля и физику создания изображения.

Изучение физики ультразвука

Вот вам и краткий курс физики ультразвука. Речь идет не только о звуковых волнах и геле, но и о понимании науки, стоящей за всем этим. И, поверьте, это не так скучно, как вы думаете. Ведь где еще можно играть со звуковыми волнами и одновременно создавать изображения?