Аппарат УЗИ: виды и принцип работы
Что такое УЗИ аппарат?
УЗИ аппарат с помощью высокочастотных звуковых волн позволяет врачам проводить визуальную диагностику человеческого организма. Частота волн 2 – 10 МГц. Пациент способен воспринимать частоту, не превышающую 20 кГц.
Составные элементы
Современные УЗИ сканеры выполнены из нескольких элементов:
- CPU, процессор – в нем расположены источники питания, и он выполняет все расчеты;
- датчик ультразвуковой – получает и передает звуковые волны, преобразуя их;
- дисплей – необходим для демонстрации картинки, получаемой в процессе обследования;
- датчик управления – меняет характеристики импульсов, которые поступают на ультразвуковой преобразователь;
- жесткий диск – место хранения полученных при обследовании изображений;
- курсор и клавиатура – применяются для ввода данных;
- принтер – предназначен для распечатки изображений.
Центральный элемент УЗИ оборудования – ультразвуковой преобразователь, который функционирует по принципу пьезоэлектрического эффекта. В преобразователе несколько пьезоэлектрических кристаллов из кварца. Под воздействием электричества кварцевые кристаллы вибрируют, меняют форму и способствуют образованию и распространению ультразвукового сигнала. В обратном порядке они могут вырабатывать ток под воздействием звуковых волн.
Датчик дополнительно оснащен слоем для поглощения звука. Форма и размер преобразователя могут быть любые. От 1-го параметра зависит поле зрения аппарата, а получаемая картинка и глубина, на которую проникает импульс, зависят от его частоты.
Как работает оборудование?
Квалифицированный врач должен знать, как работает УЗИ. Оборудование передает импульсы с частотой 1 – 18 МГц с помощью преобразователя ультразвука в тело обследуемого пациента. Источаемые аппаратом сигналы распространяются по телу к границе между разными тканями. Волны частично отражаются обратно, а остальные продолжают движение в теле.
Отраженные сигналы поступают на датчик, а затем в центральный процессор, который обрабатывает их и выдает картинку на дисплей. Расстояние между органами или тканями и преобразователем определяется с помощью скорости распространения звука и времени, которое потребовалось отраженным волнам, чтобы вернуться в датчик.
Врач, управляя преобразователем, при необходимости меняет частоту передаваемого сигнала, его длительность и режим сканирования. Современный прибор функционирует в нескольких режимах. Основные – A, B, D, M, CFI, CWD, PW, TD.
A, amplitude: на экран осциллографа поступает амплитуда эхо – сигнала. Есть во всех аппаратах для УЗИ, используется в офтальмологии.
B, brightness, 2D: простой и информативный. Амплитуда эхо – сигнала отображается на дисплее двухмерным полутоновым изображением. Оборудование использует 256 оттенков серого цвета, чтобы отобразить малейшие изменения в эхогенности. Скорость обновления кадров – 20 / мин. Используется для обследования сердечных камер, клапанов и желудочков.
D, УЗИ с доплером: работает, основываясь на эффекте Доплера. Частота меняется от движения источника звука по отношению к датчику.
M, motion: передает на дисплей картинку структур сердца в движении. Позволяет точно оценивать быстрое движение за счет высокой частоты дискретизации.
Дополнительные режимы
CFI, colour flow doppler imaging, цветной доплер: позволяет определить скорость и направление кровотока благодаря локализации кровеносных сосудов внутри сердечных камер. Кровоток, движущийся по направлению к преобразователю, отображается на мониторе красным цветом, а движущийся в обратную сторону – синим. Черным цветом окрашены протоки, перпендикулярные плоскости исследования. Зеленый и белый цвета – для обозначения турбулентного кровотока. Современный прибор позволяет настроить цвета по своему усмотрению.
CWD, Continuous Wave Doppler, постоянно-волновой доплер: датчик одновременно передает и принимает сигнал и точно определяет высокоскоростные потоки. Минус – не может точно локализовать сигнал.
PW, Pulsed Wave Doppler, импульсно-волновой доплер: визуализирует турбулентный и ламинарный кровотоки. Направление и скорость определяет с большей точностью, чем цветной доплер. Помогает оценить характер кровотока на определенном участке. Недостаток – неточность в определении высокоскоростных потоков.
TD, Tissue Doppler, тканевый доплер: измеряет скорость движения тканей и сократительную способность миокарда.
Современный аппарат УЗИ оснащен режимами, которые повышают качество передаваемого изображения: THI, PD, 3D и 4D.
THI, Tissue Harmonic Imaging: способствует улучшению качества картинки. Применяется чаще всего при обследовании пациентов с лишним весом.
PD, Power Doppler, энергетический доплер: высокочувствительный режим, который используется при обследовании мелких сосудов. Недостаток – не определяет направление кровотока.
3D: позволяет получить трехмерную картинку.
4D, real-time 3D ultrasound: формирует изображение из 3D-картинок, сформированных на основе 2D-картинок. Врач наблюдает за изменением трехмерного изображения во времени.
Виды оборудования
Обследование при помощи ультразвука успешно применяется в медицине. Врач должен знать принцип работы устройства для проведения качественного и точного обследования пациента. Сканеры отличаются в зависимости от назначения и сферы использования. Небольшой каталог с описанием особенностей работы помогает определиться с выбором:
- портативные УЗИ – позволяют выполнять обследование в любом месте. Удобный переносной вариант для выездов на дом к пациентам для проведения диагностики;
- стационарные УЗИ – используются в специализированных кабинетах медицинских учреждений;
- оборудованные доплером – позволяют медикам видеть картинку и оценивать характер кровотока;
- универсальные – передают на монитор двухмерную черно-белую картинку;
- ветеринарные – оснащены специальными датчиками для проведения обследований всех видов животных;
- специализированные – сфера применения зависит от вида преобразователя, которым оснащен аппарат. На рынке представлены аппараты для абдоминальной, акушерско-гинекологической, эндоскопической, офтальмологической и другой диагностики.
Оборудование для УЗИ классифицируют по тактовой рабочей частоте датчика. От этого зависит сфера использования прибора. Универсальные и кардио исследования требуют частоты 3, 5 МГц; осмотр органов, которые глубоко расположены – 2, 5 МГц; органов, расположенных близко к поверхности – 7, 5 МГц; диагностика детского организма или исследование внутриполостных органов – 5,0 -7, 5 МГц;
http://www.youtube.com/watch?v=N0iKcOyUIUw
Прежде чем выбрать оборудование, необходимо определиться с типом датчика:
- Конвексные.
- Сверхвысокоплотные линейные.
- Фазированные и секторные механические.
По сфере использования различают следующее ультразвуковое оборудование:
- кардио;
- универсальные;
- биопсийные;
- педиатрические;
- офтальмологические;
- внутриполостные и другие.
http://www.youtube.com/watch?v=nG142VKMA5I
При выборе прибора учитывается качество передаваемого изображения, сфера применения, особенности преобразователя, ПО, конструкции и размер монитора.