Ультразвуковая диагностика. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Ультразвуковая диагностика - совокупность методов исследования здорового и больного организма человека, основанных на использовании УЗ. Физ. основой У. д. является зависимость параметров распространения звука в биол. тканях (скорость звука, коэф. затухания звука, волновое сопротивление) от вида ткани и её состояния. УЗ-методы позволяют осуществить визуализацию внутр. структур организма, а также исследовать движение биол. объектов внутри организма. Осн. особенность У. д.- возможность получить информацию о мягких тканях, незначительно различающихся по плотности или упругости. УЗ-метод исследования обладает высокой чувствительностью, может использоваться для обнаружения образований, не выявляемых с помощью рентгена, не требует применения контрастных веществ. безболезнен, не имеет противопоказаний.

Для диагностич. целей используется УЗ частотой от 0,8 до 15 МГц; низкие частоты применяются при исследовании глубоко расположенных объектов или при исследовании, проводимом через костную ткань, высокие-для визуализации объектов, близко расположенных к поверхности тела, для диагностики в офтальмологии, при исследовании поверхностно расположенных сосудов.

Наиб. распространение в У. д. получили эхолокац. методы, основанные на отражении или рассеянии импульсных УЗ-сигналов. Приборы для этого вида У. д. в известной мере аналогичны УЗ-дефектоскопам (см. Дефектоскопия ).Излучение и приём УЗ в них осуществляются с помощью пьезоэлектрических преобразователей с пъезоэлементами в виде кварцевых или пьезокерамич. пластин. В зависимости от способа получения и характера представления информации приборы для У. д. разделяют на группы: одномерные приборы с индикацией типа А; одномерные приборы с индикацией типа M; двумерные приборы с индикацией типа В.

При У. д. с помощью прибора типа А (рис. 1) преобразователь 2, излучающий короткие (длительностью порядка 10^-6 с) УЗ-импульсы, прикладывается к исследуемому участку тела (напр., на рис. 1 к роговице глаза) через контактное вещество. В паузах между излучаемыми импульсами преобразователь принимает импульсы, отражённые от разл. неоднородностей в тканях. После усиления эти импульсы наблюдаются на экране электроннолучевой трубки с временной развёрткой в виде кратковременных отклонений луча от горизонтальной линии. Полная картина отражённых импульсов наз. одномерной эхограммой типа А. Эхограммы тканей разл. типа отличаются друг от друга кол-вом импульсов и их амплитудой. Анализ эхограммы типа А во многих случаях позволяет получить дополнит. сведения о состоянии, глубине залегания и протяжённости патологич. участка. Одномерные приборы с индикацией типа А применяются в неврологии, нейрохирургии, онкологии, акушерстве, офтальмологии и др. областях медицины. В приборах с индикацией типа M отражённые импульсы после усиления подаются на модулирующий электрод электронно-лучевой трубки и представляются в виде чёрточек, яркость к-рых связана с амплитудой импульса, а ширина-с его длительностью. Развёртка этих чёрточек во времени даёт картину отд. отражающих структур. Этот тип индикации широко используется в кардиографии. УЗ-кардиограмма может быть зафиксирована при помощи электронно-лучевой трубки с памятью или на бумажной ленте самописца. Этим методом осуществляется запись движений элементов сердца, что позволяет определять стеноз митрального клапана, врождённые пороки сердца и др. При использовании методов регистрации типов А и M преобразователь находится в фиксированном положении на теле пациента.

Рис. 1. Блок-схема одномерного прибора с индикацией типа А: 1-генератор электрических импульсов; 2-преобразователь; 3-усилитель; 4 - генератор развёртки; 5 - электронно-лучевая трубка; 6-глаз; 7-одномерная эхограмма; H-начальный импульс; Xp-импульсы от хрусталика; Д-импульс от глазного дна.

В случае индикации типа В преобразователь перемещается (сканирует) вдоль поверхности тела и на экране электронно-лучевой трубки фиксируется двумерная эхограмма (рис. 2), воспроизводящая поперечное сечение исследуемой области тела. Для этой цели обычно используются электронно-лучевые трубки с большим послесвечением или системы с электронной памятью. Разновидностью метода В является мультисканирование, при к-ром механич. перемещение одного пьезоэлемента заменяется последовательным электрич. переключением ряда элементов, расположенных на одной линии. Мультисканирование позволяет наблюдать исследуемые сечения практически в реальном масштабе времени. Др. разновидностью метода В является секторное сканирование, при к-ром отсутствует поступат. движение эхозонда, а изменяется угол введения УЗ-луча. УЗ-приборы с индикацией типа В используются в онкологии, акушерстве и гинекологии, урологии, отоларингологии, офтальмологии и др.; модификации приборов типа В с мультисканированием и секторным сканированием - в кардиологии. Все эхолокац. методы У. д. позволяют так или иначе регистрировать внутри организма границы областей с разл. волновыми сопротивлениями.

Рис. 2. Двумерная эхограмма брюшной полости беременной женщины: 1 - брюшная стенка живота; 2-головка плода; 3-шейка плода; 4-позвоночник плода; 5-грудной отдел туловища плода.

Новый метод У. д--реконструктивная (или вычислит.) томография - даёт пространственное распределение (т. е. поле) параметров распространения звука - коэф. затухания (аттенюационная модификация метода) или скорости звука (рефракционная модификация). В этом методе исследуемое сечение объекта прозвучивается многократно в разл. направлениях и информация о координатах прозву-чивания и об ответных сигналах обрабатывается на ЭВМ, в результате чего на дисплее отображается реконструированная томограмма.

Для получения информации о движущихся структурах организма используются методы и приборы, работа к-рых основана на Доплера эффекте .Такие приборы содержат, как правило, два пьезоэлемента: излучатель УЗ, работающий в непрерывном режиме, и приёмник отражённых сигналов. Сдвиг частоты УЗ-волны, отражённой от подвижного объекта (напр., от стенки сосуда), относительно частоты излучаемой волны, пропорциональный скорости движения, обнаруживается с помощью телефонов, громкоговорителя или может быть зарегистрирован на ленте самописца. В наиб. совершенных приборах этого типа применяется импульсно-доплеровский (когерентный) способ локации, позволяющий выделить сигнал из определ. точки пространства. Приборы с использованием эффекта Доплера применяются для диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы (определение движения участков сердца и стенок сосудов), в акушерстве (исследование сердцебиения плода), для исследования кровотока и др.

Литература по ультразвуковой диагностике

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.