Ультразвуковая диагностика значительно улучшает обследование пациентов с непрозрачными оптическими средами глаза. Лучше всего, если данный вид исследования выполняет хирург, который будет оперировать пациента, а не специалист диагностического отделения. Во время исследования хирург может полностью оценить состояние пациента, что позволяет оптимизировать выбор тактики его лечения. Если оборудование для УЗИ установлено в кабинете хирурга, оно используется намного чаще и не требует лишних затрат времени на подготовку к работе. В отличие от офтальмоскопии, выполнение УЗИ не следует доверять среднему медицинскому персоналу.
Понимание физических принципов взаимодействия ультразвуковой энергии и тканей организма необходимо для проведения точной ультразвуковой диагностики. В офтальмологии используется отраженный ультразвуковой эхо-импульс. Короткие ультразвуковые импульсы имеют частоту 10 МГц и более, центральная частота повторения импульсов равна 1-5 кГц, что позволяет датчику зафиксировать отраженный эхо-сигнал. Знание средней скорости распространения ультразвуковой энергии в тканях (~1540 м/с) дает возможность рассчитать в реальном времени и отобразить на плоском дисплее расстояние между датчиком и отражающей эхо структурой в двухмерной проекции (2D). Ультразвуковая волна отражается и преломляется на границе между средами различной акустической плотности.
Если поверхность датчика с пьезоэлектрическим кристаллом имеет малый радиус кривизны, то глубина резкости пространственного изображения в точке фокусировки будет недостаточной. Для длинного глаза (25 мм) требуется более однородная фокусировка для получения соответствующей глубины резкости. Широкий пучок ультразвуковых волн (3 мм при уровне в 6 дБ) характеризуется недостаточно высоким латеральным разрешением. Изображения мишеней, расположенных на близком расстоянии, двоятся на дисплее, а расположенных далеко от датчика кажутся размазанными в латеральных областях. Такие погрешности неизбежны, если не использовать компьютерную сонографию, но она в настоящее время недоступна для выполнения УЗИ в офтальмологии.
Аксиальное разрешение зависит от частоты, при более высокой частоте оно выше. Более высокие частоты легче поглощаются биологическими структурами, поэтому нужна большая мощность для обеспечения чувствительности к слабому эхо-сигналу. Риск развития катаракты определяет максимальную мощность, которую можно использовать безопасно. На практике специалисты пришли к компромиссу, что следует использовать ультразвук с частотой 10-20 МГц и аксиальное разрешение примерно 0,15 мм, что на порядок выше латерального разрешения. Аксиальное разрешение уменьшается, если широкий пучок волн отражается от изогнутых поверхностей, таких, какие наблюдаются при ТОС.
Лучшее отражение ультразвукового сигнала достигается, когда пучок ультразвуковых волн падает на поверхность перпендикулярно. Отраженные от стенки глазницы в области экватора глаза волны дают слабый отраженный сигнал. Даже при правильной амплитуде эхо-сигнала не все круговые поперечные сечения глаза могут быть отражены на дисплее.
Так как скорость звука выше в более плотных структурах, таких как хрусталик, структуры, находящиеся за ним, проецируются на дисплее ближе, чем они расположены на самом деле, и по краю хрусталика происходит преломление волны. Хрусталик, ИОЛ, ИОИТ и склеральные пломбы, характеризующиеся высокой акустической плотностью, дают множественные внутренние отражения, отображаясь на дисплее в виде равномерно распределенных ложных эхо-сигналов с уменьшенной амплитудой за основным эхо-сигналом этих структур. Эхо-сигналы продуцируются парадоксальными движениями при перемещении датчика, что помогает в их распознавании. Плотные структуры, такие как кальцифицированные ретролентальные мембраны, ИОЛ и ИОИТ, создают значительные тени за собой из-за поглощения акустической энергии.
Поглощение ультразвуковой энергии, когда она проходит дважды через ткани, приводит к отображению на дисплее отдаленных структур с относительно меньшей амплитудой эхо-сигнала. Электронное усиление эхо-сигнала от удаленных мишеней может компенсировать данное поглощение. Данная техника называется изменением усиления во времени.
Использование электронных устройств, которые автоматически отображают на дисплее поверхность таких структур, как роговица, капсула хрусталика, сетчатка и склера, приводит к диагностическим ошибкам. Увеличение амплитуды и отсечение пиков для отображения поверхности структур на дисплее означает, что все эхо-сигналы отображаются с идентичными амплитудами. При таком подходе СТ и сетчатку на изображении можно легко перепутать. Кроме того, электронная дифференциация при определении поверхности структур устраняет эхосигналы с наименьшей амплитудой внутри хрусталика, СТ, субретинальной жидкости (СРЖ), супрахориоидального пространства, и опухолей.
А-сканирование. Амплитудная ультрасонография (А-сканирование) является оригинальным методом УЗИ, но не имеет существенного практического значения при наличии непрозрачных оптических сред глаза. В результате А-сканирования получается плоское одномерное изображение (ID), и найти на нем необходимую информацию так же сложно, как «иголку в стоге сена». Очень опытный диагност может пространственно интегрировать одномерное изображение и извлечь некоторую пользу из полученных данных. Менее опытный диагност, однако, имеет гораздо больше проблем при интерпретации его результатов. Информативность количественного А-сканирования для диагностики значительно меньше, чем принято считать. Амплитуда эхо-сигнала при А-сканировании в значительной степени зависит от угла, под которым ультразвуковые волны отражаются от исследуемых структур глаза. Непрямой угол является причиной значительного ослабления отраженного сигнала.
Складки отслоенной сетчатки будут создавать области сильного и слабого эхо-сигнала. По этой причине А-сканированию свойственна большая погрешность в результатах.
В-сканирование. Секторальное УЗИ, или В-сканирование, является двухмерным исследованием (2D), при котором выполняется сканирование срезов, или плоскостей тканей, в отличие от ID точечного А-сканирования. Эхо-изображение проявляется на дисплее в виде модулированных по интенсивности пикселей. Так же как и при А-сканировании, более сильный сигнал отражают структуры, расположенные строго перпендикулярно направлению ультразвуковых волн. По этой причине лучше всего отображаются на дисплее роговица, передняя и задняя капсулы хрусталика, склера или сетчатка. Экваториальная часть склеры и ядро хрусталика видны хуже, если только не изменять положение глазного яблока или не устанавливать датчик под разными углами. Оценить, являются ли такие действия необходимыми, можно во время исследования.
Трехмерная визуализация глаз. Медленная ротация сектора сканирования позволяет получить объемные конические изображения, которые можно отобразить на дисплее как конические 3D изображения или 3D срезы, испольуя перспективу, тени, параллакс (видимое изменение положения объекта при перемещении наблюдателя) и различные другие цифровые графические технологии. Так как изображения формируются при исхождении пучка ультразвуковых волн из одной точки, структуры с поверхностями, расположенными не перпендикулярно сканирующему пучку, будут неразличимы или для них будет характерна меньшая амплитуда эхо-сигнала. Современные 3D ультразвуковые аппараты имеют минимальное значение в диагностике витреоретинальной патологии, их лучше всего использовать для определения объема опухоли.
