Обяснено ехография (сонография)

Сонография (синоними: ултразвук, ехография) е диагностична процедура, използвана в радиология за да се получат изображения на напречно сечение на почти всеки орган в който и да е резен. Генерирането на сонограма работи чрез излъчване на високочестотни звукови вълни на повърхността на тялото, които се отразяват от изследваната тъкан. Въпреки че сонографското изследване е радиологична процедура, по-голямата част от него се извършва от лекари в други дисциплини. Използването на сонография често е първата диагностична процедура при прегледа на пациент, но може да се използва, например, за проследяване на хода на различни заболявания или при пренатални грижи. Причината за широкото използване на сонографията е относително ниският риск от увреждане в сравнение с конвенционалния Рентгенов прегледи. Първото медицинско приложение на сонографията е извършено от американския невролог Карл Дусик през 1942 г. Основната идея на сонографията идва от Първата световна война, когато ултразвук вълни са били използвани за локализиране на подводници.

Процедурата

Принципът на сонографията се основава на използването на звук в диапазона от 1 MHz до около 20 MHz, който се генерира от голям брой кристални елементи в ултразвук сонда през пиезоелектричния ефект (поява на електрическо напрежение върху твърдо тяло, когато то е еластично деформирано). Тези кристали са разположени непосредствено до преобразувателя (контактна повърхност в преобразувателя). Звуковите линии се генерират от кристалите в преобразувателя. The плътност на звуковите линии определя разделителната способност на генерираната сонограма. Поради това звуковите вълни се групират и фокусират, така че генерираното изображение да е по-вярно на изображението. След като генерираните звукови вълни се излъчват от преобразувателя, те срещат различни тъканни структури в тялото, от които се отразяват. Това причинява енергийно затихване в тъканта, което е по-силно, колкото по-висок е честотният диапазон на вълните. В резултат на увеличената загуба на енергия във високочестотния диапазон, дълбочината на проникване на ултразвуковите вълни в тъканта намалява. Въпреки това, генерираната честота на преобразувателите не може да бъде намалена произволно, тъй като по-високите честоти са свързани с по-къса дължина на вълната и по този начин имат по-добра разделителна способност. Когато генерираната звукова вълна въздейства върху тъканната структура, степента на отражение на звуковата вълна е пряко зависима от свойствата на тъканите. Всеки тип тъкан има различен брой отразяващи структури, които варират плътност и номер. Въпреки че отраженията се появяват във всяка тъкан, върху която се засягат ултразвуковите вълни, все пак е възможно не всяка отразена звукова вълна да доведе до достатъчно силен сигнал за обратно разсейване, който да бъде открит в сонограмата. Ако отражението настъпи в тъканта, звуковите вълни се предават частично обратно към преобразувателя, където се приемат от кристалните елементи. Получената информация сега се обработва с помощта на лъчеобразувател (метод за намиране на източници на звук) и се изпраща като електрически импулси за цифровизация. Дигитализацията се извършва от приемник и след този процес сонограмите стават видими на монитора. От решаващо значение за разпространението на ултразвукови вълни е импедансът. Импедансът представлява явление, което предизвиква загриженост при разпространението на всички звукови вълни и описва съпротивлението, което се противопоставя на разпространението на вълните. За да се намали импедансният феномен, по време на сонографско изследване се използва специфичен гел, който предотвратява отразяването на звука от въздушните пространства между преобразувателя и повърхността на тялото. Следните системи се използват за показване на получените ултразвукови вълни и за възстановяване на изображението:

  • A-mode метод (синоним: амплитудно модулиран метод): при този метод, който е технически прост метод за изобразяване на ехосигналите, функцията за изобразяване се основава на амплитудното изместване на отделните ултразвукови вълни. След като звуковите вълни са отразени и разпръснати от тъканта, връщащите се ехо сигнали попадат върху преобразувателя и се показват като последователно свързани амплитуди. Като индикация за използването на процес в режим А се брои например контролът на качеството в заваряване технология на шевовете.
  • Метод на B-режим (синоним: метод на режим на яркост): За разлика от амплитудно-модулирания метод, този метод създава двуизмерно секционно изображение, при което очертаването на различните тъканни структури се постига чрез различни нива на яркост. При този метод интензивността на връщащите се ултразвукови вълни кодира изображението в нива на сивото. В зависимост от интензивността на ехото, отделните пиксели се обработват по електронен път с различна плътност. С помощта на метода B-mode е възможно да стартирате отделните сонограми като анимирана последователност от изображения, така че методът може да бъде посочен и като метод в реално време. Тази двумерна процедура в реално време може да бъде съчетана с други процедури като М-режим или доплер сонографско изследване. Формата на преобразувателя за сканиране се извършва от скенер с изпъкнала форма.
  • Метод в М-режим (синоним: режим на движение): този метод е предопределен за запис на последователности на движението, например при запис на функцията на цялото сърце или единичен клапан. Сканирането се извършва с помощта на кръгов векторен скенер, от който лъчите могат да се разпространяват в различни посоки.
  • Доплер сонографски процедури (виж по-долу Доплер сонография/Въведение).
  • Многоизмерни приложения: Триизмерното и четириизмерното сонографско изследване бяха въведени като допълнителни процедури през последните години. С помощта на 3D процедурата е възможно да се създават пространствени изображения. Процедурата 4D предлага възможност за извършване на динамично функционално изследване чрез изобразяване на друга равнина в комбинация с 3D процедурата, например.

В допълнение към по-нататъшното развитие в областта на многомерната сонография, особено по-нататъшни разработки са направени в цифровата обработка на сигнала. По-специално чрез увеличената изчислителна мощност на процесорите на ултразвуково оборудване, сега стана възможно точното отделяне на околния шум от предварително генерираните звукови вълни, за да може да се подобри разделителната способност на изображението. Освен това, използването на контрастни вещества за ултразвуково изследване е оптимизирано, което води до по-прецизно сонографско съдово изследване. Ултразвукът с контраст (CEUS) се превърна в незаменим стандарт при лечението на злокачествени заболявания. Процедурата открива с по-голяма сигурност от другите техники за изображения дали туморът е доброкачествен или злокачествен. Това важи особено за твърди органи като черен дроб, бъбрек и панкреаса. По време на химиотерапия, имунотерапия или радиотерапия, CEUS може да се използва за откриване дали притежава има намалена или напълно елиминирана туморна перфузия. По този начин процедурата може да се използва и за притежава контролна и начална терапия мониторинг.Контрастната сонография е първостепенна процедура за туморни пациенти, при които бъбрек функцията е ограничена, a пейсмейкър предотвратява използването на ядрено-магнитен резонанс (ЯМР), избягването на радиация трябва да се избягва или йод алергия присъства. Предимствата на сонографското изследване включват следното:

  • Това е нискорискова и често използвана процедура с много висококачествен стандарт, която не изисква излагане на радиация, която е опасна за здраве.

Недостатъците на сонографското изследване са следните:

  • Тъй като това е много сложна процедура, обучение счита се за трудно за лекаря. Поради това, обективност от процедурата се счита за ниска.
  • Освен това разделителната способност на процедурата е по-ниска от, например, компютърна томография.

Следните приложения за ултразвук, наред с други, са представени по-долу: