а) Оборудование для УЗИ и построение изображения. К одному из основных структурных элементов УЗ-сканера относится УЗ-датчик, подключенный при помощи кабеля к сканеру, состоящему из монитора и электронно-вычислительного блока. Датчик устанавливается на поверхности тела; его положение задает плоскость сканирования и визуализируемые при этом структуры. УЗИ — уникальная диагностическая методика, при которой для создания изображения вместо ионизирующего излучения применяются звуковые волны. Метод УЗИ построен на пьезоэлектрическом эффекте, который положен в основу работы пьезоэлементов датчика, превращающих электрический сигнал в энергию УЗ-колебаний и наоборот.

УЗ-сканер посылает электрические сигналы датчику, который генерирует звуковые колебания. Оптимальный контакт датчика с телом пациента и проникновение УЗ-колебаний в мягкие ткани обеспечивается проводящим акустический сигнал гелем. При взаимодействии УЗ-волн с тканями часть из них отражается обратно к поверхности кожи и преобразуется датчиком в электрический сигнал, необходимый для создания изображения. На границе раздела тканей, отличающихся по акустическому импедансу (сопротивлению), происходит отражение звуковых волн, что создает эхо-сигнал, интенсивность которого пропорциональна разнице импедансов.

УЗ-волна, направленная перпендикулярно поверхности объекта, отражается сильнее, чем волна, направленная под углом к ней. Помимо отражения звуковых волн, при взаимодействии с тканями, может происходить их поглощение или преломление. Степень поглощения УЗ-волн усиливается при увеличении их частоты и повышении вязкости среды.

Частота волн, генерируемых датчиком, - важная характеристика, определяющая качество изображения. Для каждого датчика предусмотрен определенный диапазон частот, выраженных в мегагерцах (МГц). Чем больше частота, тем выше разрешение изображения; что, однако, сопровождается снижением глубины проникновения УЗ-луча в результате поглощения волн. Низкочастотный датчик, наоборот, обеспечивает оптимальную визуализацию глубоко расположенных структур, при более низком разрешении. Датчики могут быть линейными или конвексными (рис. 1).

При использовании линейного датчика УЗ-волны распространяются по прямой, параллельно поверхности датчика (видео 1), что оптимально для исследования элементов опорно-двигательного аппарата, обладающих линейной структурой, таких как сухожилия, сводя количество артефактов к минимуму. Глубоко расположенные структуры можно исследовать с помощью конвексного датчика, дающего более широкий обзор (видео 2). Линейный датчик с малой апертурой предпочтителен при исследовании кистей, голеностопных суставов и стоп, так как неровность контура этих частей тела ограничивает поверхность контакта с датчиком (см. рис. 1С). Микроконвексный датчик с малой поверхностью контакта и смещенной рабочей поверхностью удобен при инвазивных вмешательствах на дистальных участках конечностей.

УЗ-сканеры имеют разные габариты, мощность, разрешение и стоимость. Эти характеристики тесно взаимосвязаны. Например, УЗ-сканер с размерами около 1x1x1,2 м, скорее всего, имеет большую мощность, множество режимов сканирования и позволяет использовать широкий набор датчиков, включая высокочастотные, обеспечивающие исключительно высокое разрешение. Доступны также более компактные портативные сканеры, иногда размерами не превышающие ноутбук. Хотя такие аппараты дешевле стационарных, они могут уступать им по разрешению и выбору режимов. Появились УЗ-сканеры размером с гаджет, умещающийся в ладони, однако их возможности пока ограниченны. По мере развития технологий эти различия сглаживаются, портативные УЗ-аппараты становятся мощнее, а громоздкие и мощные аппараты уменьшаются в размерах. Следовательно, для правильного выбора УЗ-аппарата важно учитывать область его будущего применения, размеры исследуемых анатомических структур, требования к портативности и к функциональным возможностям УЗ-сканера.

б) Методика УЗИ. Для получения изображения внутренних структур датчик прикладывается к поверхности кожи. Необходим качественный гель, хорошо проводящий ультразвук от датчика к мягким тканям и улучшающий превращение отраженного от них сигнала в изображение. Автор предпочитает слой вязкого геля, работать с которым удобнее, чем с гелевой подушкой. Жидкий гель малопригоден, так как недолго удерживается в зоне сканирования. Датчик следует удерживать между большим пальцем и остальными пальцами ведущей руки, при этом рабочая поверхность датчика располагается по ребру ладони со стороны мизинца (рис. 2А).

Стабилизация положения датчика обеспечивается за счет опоры основанием кисти или мизинцем на поверхность тела пациента (рис. 2В). Этот прием необходим для поддержания нужного давления, оказываемого датчиком на кожу, что предотвращает случайные смещения датчика, а также облегчает тонкую коррекцию его положения. Помните о том, что УЗ-сигнал более узко сфокусирован по короткой стороне рабочей поверхности датчика, поэтому отклонять датчик вбок следует медленно, миллиметр за миллиметром.

При сканировании осуществляются различные движения датчиком. Продольные покачивания датчика — «пятка-носок» (heel-toe), боковые наклоны из стороны в сторону - «тумблер» (toggle) (рис. 3А и В) осуществляются без смещения с выбранной точки на коже пациента. «Перемещение» (translate) обозначает смещение датчика в другую точку с сохранением его перпендикулярного коже положения. «Равномерное скользящее движение под углом» (sweep) подразумевает скольжение датчика с постоянными отклонениями и напоминает движения метлы.

При выполнении УЗИ важно учитывать эргономику. Строгое соблюдение правил позволит избежать переутомления, профзаболеваний и травм на рабочем месте. Чтобы снизить нагрузку на руку врача, необходимо надежно удерживать датчик, стабилизировав его на теле пациента описанными ранее способами, а также расположив кисть руки, удерживающей датчик, ниже уровня плеча и прижав локоть к своему телу. Правильный подбор высоты стула, наличие у него роликов и спинки повышают комфортность и маневренность при работе. И, наконец, монитор УЗ-сканера следует располагать как можно ближе к исследуемой части тела, чтобы при минимальных поворотах головы или корпуса одновременно видеть и пациента, и монитор.

УЗИ опорно-двигательного аппарата должно включать три основных этапа, которые, как и в случае с магнитно-резонансной томографией (МРТ), необходимы для получения адекватного изображения. Первый этап включает визуализацию интересующей анатомической структуры в продольной и по возможности в перпендикулярной плоскости, что зависит от знаний анатомии. Анатомическими ориентирами могут служить видимые на изображении костные структуры. Второй этап подразумевает устранение УЗ-артефактов, в особенности анизотропии (см. далее в этой главе). При исследовании находящейся над костью структуры, при перпендикулярном направлении УЗ-луча, костная поверхность гиперэхогенна с высокой контрастностью, что указывает на отсутствие анизотропии в мягких тканях над данным сегментом кости. Последний этап - описание обнаруженной патологии. Обратите внимание на необходимость использования на двух предыдущих этапах костных ориентиров для понимания анатомии и корректного выбора плоскости сканирования и направления УЗ-луча, способствующих устранению анизотропии.

в) Построение изображения. После нанесения звукопроводящего геля на кожу пациента, при контакте датчика с ней, на мониторе появляется изображение прямоугольной формы (в случае использования линейного датчика). Поверхностные мягкие ткани расположены ближе к датчику и обычно отображаются в верхней части изображения, а более глубокие - в нижней (рис. 4). Для наглядности УЗ-луч можно сравнить с плоскостью, проходящей вниз вдоль продольной оси датчика. Именно эта плоскость отображается на экране монитора. Левая и правая стороны изображения соответствуют противоположным краям датчика, которые можно поменять местами, нажав клавишу инверсии право/лево или просто повернув датчик на 180°. При продольном сканировании конечностей проксимальные отделы обычно отображаются слева, а дистальные - справа.

Для получения максимального разрешения и четкости необходима оптимизация изображения. Первый шаг - правильный выбор датчика и его частоты. Высокочастотные датчики (10 МГц и более) оптимальны для исследования поверхностных структур, в то время как низкочастотные датчики применяются для исследования глубоко расположенных отделов. При исследовании костно-мышечной системы как правило используется линейный датчик; однако, при исследовании глубоко расположенных структур, таких как тазобедренный сустав, может быть использован конвекс-ный датчик. После выбора подходящего датчика и установки его на коже пациента проводится настройка глубины проникновения УЗ-сигнала при помощи клавиш или ручки регулировки УЗ-сканера. Изменение глубины проникновения УЗ-сигнала проводится до появления интересующей структуры в центре изображения (рис. 5А и В).

Следующий этап оптимизации изображения заключается в настройке зон фокуса УЗ-сигнала, если это предусмотрено конструкцией сканера. Параметры этой опции обозначаются, как правило, по краям изображения определенным набором курсоров или иных символов. Чтобы обеспечить оптимальное расположение интересующего объекта в кадре, количество фокусных зон желательно сводить к минимуму, поскольку увеличение их числа снижает частоту кадров и приводит к нечеткости изображения. Для получения оптимального разрешения изображения важно располагать зону фокуса на глубине исследуемых структур (рис. 5С). В некоторых УЗ-сканерах предусмотрена широкая фокусная зона, которая, возможно, не требует перемещения. И, наконец, на панели управления УЗ-сканера предусмотрена регулировка усиления сигнала, позволяющая увеличивать или уменьшать яркость эхосигналов на мониторе, которая отчасти зависит от освещения в помещении, предназначенном для проведения исследования (рис. 5D). Усиление должно быть отрегулировано так, чтобы врач могопределить УЗ-характеристики нормальных мягких тканей (см. далее в этой главе).

Изображение формируется на основе информации, возвращающейся к датчику после взаимодействия УЗ-сигнала с расположенными на его пути тканями. УЗ-луч интенсивно отражается от границы раздела тканей, различающихся по акустическому сопротивлению, что приводит к появлению на экране монитора яркого эхосигнала, обозначаемого как гиперэхогенный. Примером таких границ раздела может служить область соприкосновения поверхности кости с мягкими тканями, когда структуры, расположенные ниже поверхности контакта, выглядят полностью черными, поскольку эхосигналы не могут преодолеть границу раздела. Черные участки эхограммы, лишенные эхосигналов, называются анэхогенны-ми, а участки со слабым эхосигналом именуются гипоэхогенными. Если эхогенность объекта равна эхогенности окружающих его тканей, то его считают изоэхогенным.

- Также рекомендуем "УЗИ норма мышц, связок, сухожилий, хрящей"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 11.3.2023