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, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.