<<
>>

Ультразвуковые методы исследования

Ультразвуковая диагностика сегодня является одним из ведущих методов анализа патологических процессов, связанных с функциональными и структурными изменениями в организме человека.

Она широко внедряется в практи­ческую медицину и применяется в различных ее областях.

Применение ультразвука в медицинской диагностике связано с возможнос­тью получения изображения внутренних органов и структур. Отличительной особенностью метода является его относительная безвредность для пациента, что делает возможным многократное его использование. Абсолютно безвред­ным ультразвук считать нельзя, т.к. при прохождении в среде он вызывает ато­марные и молекулярные колебания на уровне ультрастуктур клетки. Именное этим связаны ограничения в применении ультразвукового исследования у бе­ременных, особенно на ранних сроках гестации, т.к. изменения даже на уровне ультраструктур могут привести в дальнейшем к нарушениям в формировании органов и тканей плода. Однако для организма ребенка и взрослого отрица­тельные последствия ультразвука минимальны.

Ультразвуковые методы позволяют проводить как первичное обследование (скрининг), так и тонкие диагностические мероприятия. Работу различных лечебно-профилактических учреждений невозможно представить без ультразву­ковых исследований, решающих ряд важных вопросов: постановку диагноза, уточнение объема операции и контроль за их проведением, взятие биопсии, оценку состояния больного и эффективность лечения.

Для лучшего понимания процесса получения ультразвукового изображения необходимо иметь представление о физических особенностях ультразвука.

Физические основы ультразвукового исследования

Основой метода ультразвукового исследования является взаимодействие ультразвука с тканями тела человека.

Ультразвук представляет собой механические волны, частоты которых лежат в интервале от 2∙104 до 109∙10 Гц.

Ультразвуковые волны, используемые в медицине для диагностики, имеют частоту от 2∙106 до 10∙106 Гц или 2-10 МГц.

Скорость, с которой ультразвук распространяется в среде, зависит от свойств этой среды (однородность, плотность и т.д.) Эти свойства и служат основой диагностики при помощи ультразвука. При этом необходимо учитывать, что фи­зические свойства среды могут изменяться в зависимости от ее температуры. Средняя скорость распространения ультразвука в мягких тканях человека при температуре 37°С равна 1540 м/с. На эту скорость запрограммировано боль­шинство ультразвуковых диагностических устройств.

Ультразвук имеет малую длину волны (в мягких тканях 0,5-1,5 мм). Это по­зволяет создавать узкий пучок, из-за отсутствия дифракции ультразвука на био­логических объектах (дифракция - огибание волнами препятствий). Поэтому распространение ультразвука подчиняется тем же законам, что и процесс рас­пространения света.

Ультразвуковые волны распространяются прямолинейно в однородных (го­могенных) средах. Среда является гомогенной, если структура, плотность и тем­пература одинаковы во всей среде.

Одной из важных характеристик среды является ее волновое сопротивле­ние (акустический импеданс) - величина, равная произведению плотности сре­ды и скорости распространения звука в ней. Так как скорость волны в тканях практически постоянна, поэтому в эхографии волновое сопротивление зави­сит только от плотности ткани. Даже при малом различии плотностей между средами возникает раздел сред.

В процессе прохождения через различные среды ультразвуковая волна от­ражается и преломляется на границах раздела сред с различной акустической плотностью, рассеивается и поглощается.

Интенсивность отраженного и, соответственно, преломленного (прошедше­го во вторую среду) ультразвука зависит от: 1) исходной интенсивности; 2) разности волновых сопротивлений сред - чем больше различия, тем больше интенсивность; 3) угла падения - чем меньше угол падения, тем больше отра­жение; 4) соотношения размеров объекта и длины волны - длина волны не должна превышать размеры объекта более чем в 4 раза.

Ультразвуковая волна изменяет плотность среды, при этом образуются учас­тки сжатия и разрежения, что приводит к колебанию частиц среды и распрост­ранению колебательного движения. Качество изображения органов тела чело­века зависит от таких характеристик ультразвуковой волны, как частота коле­баний, скорость распространения, длина волны, а также мощности излучения.

Ультразвук хорошо отражается на границе раздела тканей, плотности кото­рых существенно различаются. Поэтому можно определить расположение и раз­меры неоднородных включений, полостей, внутренних органов и т.д.

При прохождении волны через ткани происходит уменьшение интенсив­ности волны, т.е. поглощение (затухание). Поглощение зависит как от свойств тканей (плотность, вязкость), так и от свойств волны (частота, интенсивность). При этом чем выше частота, тем быстрее происходит поглощение ультразвука. Одной из характеристик поглощения является глубина полупоглощения (половинное затухание) - расстояние, на котором интенсивность ультразвуковой волны уменьшается в два раза. Структуры, в которых происходит полное поглощение ультразвуковых волн, дают позади себя акустическую тень.

Пространственная разрешающая способность метода ультразвукового исследования определяется расстоянием между двумя объектами, при котором их еще можно различить. Например, при частоте 2 МГц это расстояние равно 1 мм. Однако, чем больше частота ультразвуковой волны, тем меньше ее проникаю­щая способность. Важно найти оптимальную частоту для исследования тканей, которая дает наибольшее разрешение при достаточной проникающей способ­ности.

Характеристики ультразвуковой волны зависят от конструктивных особенностей и типа излучателя, называемого также преобразователем или датчиком, в котором электрические сигналы преобразовываются в ультразвуковые и направляются в биологические ткани.

Принцип действия таких электромеханических излучателей основан на об­ратном пьезоэлектрическом эффекте. Это явление заключается в механичес­кой деформации тел под действием электрического поля.

Основная часть излу­чателя - пластина или стержень из веществ, обладающих пьезоэлектрически­ми свойствами (кварц, сегнетова соль, титанат бария, титанат и цирконатсвин­ца и др.). На поверхность пластины нанесены электроды. Если к электродам приложить переменное электрическое напряжение, то пластина будет вибри­ровать, излучая механические волны.

Отраженные от биологических тканей колебания принимаются датчиком-приемником, размещенным в одном корпусе с излучателем, снова преобразо­вываются в электрические, расшифровываются и представляются на экране монитора в виде понятного специалисту изображения.

Действие приемника ультразвука основано на прямом пьезоэлектрическом эффекте. В этом случае под действием механической волны пьезоэлектричес­кая пластина деформируется, что приводит к генерации переменного электри­ческого напряжения, сигналы которого и регистрируются на экране монитора. Обычно в ультразвуковой аппаратуре для излучения и приема используются одни и те же элементы.

Учитывая физические особенности ультразвуковой волны (то, что высокая частота ультразвука дает большую разрешающую способность, но вместе с тем усиливается поглощение ультразвука тканями, и, соответственно, падает про­никающая способность, в то время как с уменьшением частоты ультразвука на­блюдается обратная закономерность), для исследования близко расположен­ных объектов применяются более высокочастотные датчики (5-10 МГц), а при исследовании глубоко расположенных и больших по размеру органов прихо­дится использовать низкочастотные датчики (2,5-3,5 МГц).

С помощью ультразвуковых волн можно получать не только информацию о структуре органов и тканей, ной исследовать потоки в сосудах - допплерогра­фия. В основе этих исследований лежит эффект Допплера - изменение часто­ты принимаемой волны вследствие относительного движения источника волн и приемника или объекта, отражающего волну. Сравнивая частоты излучаемой и принимаемой волн, определяют допплеровский сдвиг частоты и рассчитыва­ют скорость движущегося объекта.

Для получения ультразвуковой информации в современных ультразвуковых аппаратах используются различные режимы работы.

В-режим - это основной режим, который формирует двухмерное изображе­ние внутренних органов в реальном времени.

М-режим используется в кардиологии и представляет собой диаграммную развертку внутрисердечных динамических структур по оси времени.

D-режим применяется для определения гемодинамических параметров пу­тем допплер-эффекта. Этот режим подразделяется на РW-режим (импульсный допплер), предназначенный для определения скорости кровотока в конкрет­ном месте, и СW-режим (постоянный допплер), используемый для анализа по­токов высоких скоростей вдоль всего ультразвукового луча, при этом невоз­можна точная локализация исследуемого кровотока.

2D-режим - цветное допплеровское картирование потока крови в реаль­ном времени.

СРА-режим - энергетический допплер. Это высокочувствительный режим для визуализации мелких сосудов.

ТDI-режим - тканевой допплер, который используется для анализа динами­ки сердечной мышцы.

ТНI-режим используется для обработки второй гармонической частоты эхо-сигналов, отраженных от исследуемых тканей.

3D-режим - режим трехмерного изображения.

Клинико-диагностическое применение ультразвука.

Терминология

При оценке эхогенности биологической ткани используются следующие термины: гиперэхогенная, изоэхогенная, гипоэхогенная, анэхогенная. Гиперэхогвнная ткань отображается на мониторе как более светлая (белая). При этом ультразвуковая волна в значительной степени отражается от ис­следуемого объекта высокой плотности (например, от камня). Изоэхогенные структуры со средней степенью отражения ультразвуковых волн ото­бражаются оттенками серого. Так, очаговое образование, не отличающееся от окружающих тканей, называется изоэхогенным. Дифференцировать его можно при наличии анэхогенного ободка. Анэхогенная ткань определяется как "черная". Анэхогенным видятся жидкостные структуры. В этом случае ультразвуковые волны проходят через исследуемый объект беспрепятственно.

Гипоэхогенными являются ткани со сниженной эхогенностью, ультразвуковые лучи при этом неполностью отражаются от исследуемых структур.

При описании различных органов важна оценка их структуры, количество и размеры участков различной эхоплотности. При этом используются такие определения, как однородный или неоднородный, диффузный или очаговый.

Перечисленный набор характеристик отражает сложность ультразвукового исследования и большую степень субъективизма оценок изображений. От врача ультразвуковой диагностики требуется особая внимательность при оценке увиденного, для чего необходимы не только ультразвуковая квалификация, но и глубокие клинические знания.

Методика ультразвукового исследования почек

Ультразвуковое исследование почек может быть проведено у детей любой возраста. Особенной подготовки для исследования не требуется. Если перед врачом ставится конкретная задача выявления патологии органов мочевыделения, то сканирование необходимо проводить при наполненном мочевом пузыре. Причем это наполнение желательно проводить естественным путем до появления первого позыва к мочеиспусканию. После микции почки, мочеточ­ники, мочевой пузырь должны быть осмотрены еще раз. Нежелательно сканирование при переполненном мочевом пузыре. Перерастяжение мочевого пузыря вызывает такие патологические симптомы, которые в физиологических условиях у здорового ребенка не встречаются. Прежде всего у всех пациентов будет определяться остаточная моча, а также часто может фиксироваться пиелоэктазия. В таких случаях необходима повторная микция.

В зависимости от возраста и степени физического развития частота сканирования может изменяться от 3,5 до 7,5 МГц. У детей раннего возраста самым информативным является продольное сканирование со стороны спины. Из-за небольшой толщины мышц поясничной области и слабого развития подкожно-жирового слоя почки четко лоцируются в различных плоскостях. Доступ через переднюю брюшную стенку часто бывает затруднен. При повышенном газонаполнении толстой кишки возникают трудности визуализации нижнего полюса правой почки. У детей более старшего возраста, наоборот, доступ через переднюю брюшную стенку является более информативным. Иногда необходима укладка пациента на бок с заведенной за голову рукой. Но для большей информативности желательно пользоваться раз­личными доступами. При исследовании необходимо установить максимальный длинник почки. При этом сканирующая плоскость идет вдоль продоль­ной оси органа. По расположению датчика относительно позвоночника мож­но судить о нормальном расположении почки или ее ротации в двух плос­костях. В этом же положении осуществляется измерение почки - длины и толщины. Так же при продольном сканировании оцениваются контуры поч­ки, состояние капсулы, дифференцировка паренхимы на корковый и мозго­вой слой, состояние срединного комплекса. В этом положении датчика луч­ше всего судить о сосудистом дереве почки. При поперечном сканировании определяется ширина почки на уровне ворот почки. Данный параметр не имеет жестких закономерностей. Связано это с тем, что почка в поперечном сечении представляет собой эллипс. Из-за разной степени ротации правой и левой почек, которую можно оценить по расположению ворот, располо­жение эллипса по отношению к сагитальной плоскости сканирования мо­жет быть различным.

Сами по себе линейные параметры имеют небольшое значение. Опираясь на них, трудно сделать заключение об изменении размеров почек, связанном с врожденной или приобретенной патологией (гипоплазия почек, вторичное смор­щивание почек), особенно на начальных этапах развития болезни. В решении этой проблемы большое значение приобретает определение массы почки. Для этого необходимо высчитать объем каждой почки по формуле:

= 0,523аbс, где a - длина почки, b - толщина, с - ширина (все размеры в см). Поскольку удельный вес почечной ткани приближается к единице, то по­лученное произведение по своему численному значению соответствует массе почки в граммах. Соотношение суммарной почечной массы и массы тела нахо­дится в довольно жестких рамках и составляет от 1:200 до 1:250. В процентном соотношении эти параметры должны колебаться от 0,4 до 0,5%. Если принять во внимание, что почки у детей симметричны по своим размерам, то это соот­ношение для одной почки будет от 1:400 до 1:500 (0,2-0,25%).

Нормальная ультразвуковая картина почек

Сразу после рождения ребенка отмечается четкая дифференциация почеч­ной паренхимы на корковый и мозговой слои. В состав мозгового вещества входят не только пирамидки (канальцевый аппарат почек), но и часть корково­го вещества, располагающегося между пирамидками и доходящего до средин­ного комплекса - колонки Бертини. Количество пирамидок в одной почке мо­жет колебаться от 8 до 16.

Улавливаемая глазом дифференцировка слоев паренхимы почек зависит от их различной акустической плотности. Пирамидки гипоэхогенны вплоть до анэхогенности. От жидкостных образований их отличает отсутствие дорсального уси­ления сигнала (усиление ультразвукового сигнала позади полостей, содержа­щих жидкость). Со временем эта разница исчезает, и у взрослых пациентов может быть вообще незаметна. Судить об исходной эхогенности коркового слоя можно только сравнивая его с эхогенностью других органов. Таким эталоном является эхогенность паренхимы печени. У новорожденных детей, а тем более, у недоношенных, корковый слой почки более эхогенный по сравнению с печенью. В возрасте 3-6 мес. эхогенность этих двух объектов выравнивается. В1-2 года почка у здорового ребенка выглядит более темной, хотя возможны варианты одинаковой эхогенности. Иногда у детей вокруг пирамидок определяется тонкий гиперэхогенный ободок, который обусловлен изображением междолевых и дуговых сосудов.

У новорожденных детей в первые сутки жизни иногда определяется физио­логический симптом "белых пирамидок". Эти изменения являются следствием мочекислого инфаркта и преципитации некоторых белковых фракций на фоне ацидоза. После исчезновения ацидоза на фоне налаженного водного режима этот симптом уходит. Количество гиперэхогенных пирамидок колеблется от одной до всех.

Гиперэхогенный срединный комплекс почки состоит из большого числа со­судов, собирательной системы почки, жировой ткани и лимфатического аппа­рата. По своей толщине он занимает 30% от толщины всей почки. Часто на фоне срединного комплекса лоцируются мелкие гиперэхогенные включения, кото­рые являются стенками сосудов, просвет которых достоверно не прослежива­ется из-за малого диаметра.

Толщина просвета лоханки колеблется в зависимости от возраста и располо­жения. В первые дни жизни просвет лоханки составляет от 0 до 10 мм, спустя 10-14 дней в норме достигает 2-3 мм. В возрасте 4-5 лет верхний предел до­ходит до 5 мм. У детей 13-15 лет просвет лоханки может достигать 6-7 мм. Для экстраренальных и смешанно распложенных лоханок верхний предел больше в два раза, и максимальная толщина просвета у старших детей может в норме доходить до 12 мм.

Во время осмотра возможна оценка дыхательной экскурсии почек. У ново­рожденных она минимальна, практически отсутствует. В возрасте 4-6 мес. эк­скурсия уже заметна. Ограничение дыхательной подвижности почек не имеет большого диагностического значения. В большей степени врача интересует оценка смещаемости почек при вертикальном положении больного. В какой-то мере этот параметр при ультразвуковой диагностике относителен, так как рас­положение почки характеризуется не по какому-либо анатомическому ориен­тиру (как при рентгенографии - по отношению к позвонкам), а по смещению датчика. В любом случае диагностики аномальной подвижности почек ребенку необходимо рекомендовать (при наличии соответствующих клинических пока­заний) проведение рентгеноурологического исследования как более точного для данной патологии. Чаще всего избыточная подвижность почек и нефроптоз определяются в возрасте 12-16 лет - в период полового созревания и ин­тенсивного роста. У большинства таких детей почки фиксируются в возрасте 17-18 лет при окончании соматического роста и увеличения массы тела. Дли­тельное сохранение избыточной подвижности или нефроптоза приводит к ра­стяжению почечной артерии, ее сужению, к потере эластичных свойств стенки сосуда. Это неизбежно заканчивается стабильным повышением системного ар­териального давления.

<< | >>
Источник: под ред. Таболина В.А., Бельмера С.В., Османова И.М.. Нефрология детского возраста. 2005

Еще по теме Ультразвуковые методы исследования:

  1. Инвазивные методы исследования
  2. Методы исследования на наличие инфекции во время бере-менности
  3. НЕИНВАЗИВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕРДЦА
  4. Лабораторные и инструментальные методы исследования. Разрешающая способность
  5. Методы исследования иммунной системы
  6. Дополнительные методы исследования
  7. ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
  8. Методы исследований с использованием специальной аппаратуры
  9. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
  10. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НОСА И ОКОЛОНОСОВЫХ ПАЗУХ
  11. Методы исследования околоплодных вод
  12. ВВЕДЕНИЕ В КУРС ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ АНАТОМИИ. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ АНАТОМИИ. СОДЕРЖАНИЕ, ЗАДАЧИ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
  13. Методы исследования
  14. Методы исследования
  15. Методы исследования
  16. Специальные методы исследования
  17. Методы исследования