Ультразвуковые диагностические приборы: классификация, достоинства, особенности использования

Технический уровень во многом определяет качество визуализации и работы УЗИ сканера. Улучшенная комплектация, широкий спектр режимов, функций и дополнительных опций увеличивают возможности ультразвуковой диагностики, помогают повысить точность получаемых данных в процессе исследования, установить наиболее достоверные диагнозы, от чего в дальнейшем будет зависеть эффективность терапии.

Существует несколько классификаций, разграничивающих все виды ультразвукового оборудования по различным категориям. Рассмотрим самые основные из них для общего представления.

Классы УЗИ сканеров

Класс представляет собой технический уровень оборудования, определяющийся его характеристиками и параметрами. Например, одним из ключевых критериев является количество каналов, от которого будет зависеть степень чувствительности и разрешающая способность.

Выбор класса аппарата должен быть обусловлен индивидуальными критериями и требованиями специалиста, который будет использовать его в работе. Поэтому отталкиваться следует от опыта и квалификации врача, направлений медицины и общего бюджета.

Технические описания и параметры для каждого класса в разных источниках могут отличаться, так как четко установленных критериев распределения между классами по-прежнему нет. Обычно они носят всего лишь условный характер.

Это объясняет, почему в одних источниках одни и те же аппараты УЗИ рассматриваются как модели определенного класса, а в других могут быть приписаны к совершенно другой группе. Согласно одной из версий, нужно рассматривать несколько следующих классов: начальный / средний, высокий, экспертный / премиальный (премиум).

Начальный и средний класс

Современные УЗИ аппараты начального (среднего) класса – это обычно портативные устройства, отличающиеся мобильностью своей конструкции, легким весом и малогабаритностью, так как предназначаются для работы за пределами стационара и часто транспортируются. Начальный класс – это преимущественно черно-белые ультразвуковые устройства.

Оборудование данного класса поддерживает обычно не более 16 каналов приема-передачи, имеет набор базовых режимов сканирования и чаще всего не предполагает дополнительных опций. Как правило, цена на такие устройства максимально доступна.

В некоторых классификациях начальный и средний класс рассматриваются по отдельности. При этом предполагается, что начальный класс – это устройства для УЗИ, у которых всего 16 каналов приема-передачи, средний класс – устройства, у которых предусмотрено 32 канала. В других классификациях начальный и средний класс объединяются в один.

Высокий класс

При покупке техники для оснащения кабинета УЗИ и рассмотрении моделей для больших многопрофильных клиник рекомендуется останавливать выбор на самых современных. УЗ-сканер для работы в стационарных условиях должен быть многофункциональным и с максимально детализированным изображением, получаемым благодаря расширенным возможностям, которые есть у представителей высокого класса.

Кроме того, они имеют до 64 каналов приема-передачи (32, 48, 64) и чаще всего предполагают цветовое допплеровское картирование. Приобретая аппарат высокого класса, можно быть уверенным в превосходном качестве визуализации, высокой эргономике, уникальных дополнительных возможностях обработки изображения.

Экспертный класс

Современные технологии и расширенный функционал можно оценить при работе с ультразвуковыми системами экспертного (или премиального) класса. Помимо цветового допплеровского картирования в них предусмотрено максимальное количество каналов приема-передачи (64 и более), режимы 3D и 4D для объемного сканирования.

Иногда УЗИ сканер такого типа называют «цифровым», так как в данном классе он отличается улучшенными характеристиками и возможностями цифровой обработки сигналов. Стоимость моделей экспертного класса будет достаточно высокой.

Если вы планируете купить ультразвуковую систему, следует учитывать, что от класса также будет зависеть цена датчиков. Чем выше класс, тем выше их стоимость, так как она связана в данном случае с количеством пьезоэлементов в их апертуре, особенностями структуры, наличием дополнительного сервопривода.

Выбор класса – непростое решение, поэтому наши специалисты готовы проконсультировать по всем вопросам, рассказать, сколько стоит оборудование, описать преимущества и особенности технологий УЗИ систем, представленных в нашем каталоге.

Виды ультразвуковых систем

В зависимости от количества и типа режимов сканирования, предусмотренных в ультразвуковой системе, принято также различать простые виды устройств, системы со спектральным допплером и системы с цветовым допплеровским картированием.

Простые УЗИ системы

• Двухмерное акустическое изображение.
• Черно-белый цвет.
• Режимы: В, М (к дополнительным относятся: В + М, В + В).

УЗИ системы со спектральным допплером

• Наличие допплеровского метода для анализа скорости кровотока.
• Режимы: В, М, D (импульсно-волновой допплер PW или постоянно-волновой допплер CW). Дополнительные: В + М, В + В, В + D.

УЗИ системы с цветовым допплеровским картированием

• Функция отображения двухмерного распределения скорости кровотока.
• Возможность выделения тканей цветом для улучшения визуализации.
• Режимы: В, М, D, CFM. Дополнительные: В + М, В + В, В + D, триплексный режим В + В + СFM, 3D, 4D, энергетический допплер.

Классификация по ценам

Современные УЗИ аппараты также классифицируются по ценовым категориям. Нужно посчитать общий бюджет, чтобы понять, какое оборудование будет для вас наиболее приемлемым.

Благодаря китайским УЗИ-аппаратам, которые заметно улучшили технические характеристики своего оборудования и качество визуализации, и могут теперь конкурировать с японскими и американскими производителями, купить достойную диагностическую систему высокого класса можно и за небольшие деньги (до 1 млн. рублей). Безусловно, если речь пойдет об аппаратах Philips или Aloka Hitachi, то за эти деньги не удастся приобрести даже аппарат начального класса.

К данной ценовой категории относятся многие современные диагностические системы среднего и высокого класса европейских, американских и японских брендов. Наиболее популярными и известными на сегодняшний день являются производители Philips, Mindray, Esaote, у которых можно встретить УЗИ оборудование данного ценового сегмента.

30-50 тысяч долларов и выше

Системы для проведения УЗИ высокого и экспертного класса относятся к самым дорогостоящим. Это совершенно новое качество изображения, улучшенные технические характеристики, повышенная эргономика, мощный ультразвук, современные инновационные технологии.

По такой цене можно приобрести продукцию у известных японских, американских и европейских производителей. Обычно это системы с технологией 3D4D, максимально большим количеством каналов приема-передачи и цветовым допплеровским картированием.

Одним из признанных лидеров этой области является японский производитель Hitachi Aloka.

Достоверность результатов УЗИ напрямую зависит не только от опыта и компетентности специалиста, но и качества визуализации. Именно поэтому выбор оборудования является ответственным шагом. Ознакомьтесь с каталогом, в котором представлены лучшие модели УЗИ ведущих мировых брендов. Мы поможем принять правильное решение.

Ультразвуковая диагностическая аппаратура

ТЕМА: Ультразвуковая диагностическая аппаратура.

(автор – доцент, д.м.н. Кушнеров А.И.)

1. Виды и типы ультразвуковых диагностических устройств.

2. Ультразвуковые датчики.

3. Варианты эхокардиографического исследования.

4. Трехмерный ультразвук.

1. Виды и типы ультразвуковых диагностических устройств.

В современной клинической практике широко применяются многие виды и типы ультразвуковых диагностических устройств. Имеется множество аппаратов, специально разработанных и предназначенных для различных разделов медицины. Например, до настоящего времени в офтальмологической практике, травматологии, нейрохирургии и оториноларингологии, наряду со сканирующими, используются и относительно простые аппараты, работающие в одномерном режиме (А-метод). При этом неверно считать их устаревшими или несовершенными. Они специально и наилучшим образом приспособлены для конкретных исследований. В зависимости от области применения эти аппараты имеют свои конструктивные особенности и наборы датчиков, рабочий диапазон которых весьма широк — от десятков мегагерц в офтальмологии до десятков килогерц в травматологии и оториноларингологии.

Классификация ультразвуковой диагностической аппаратуры представляется непростой задачей, так как имеется много параметров для разделения аппаратов на группы.

С практической точки зрения, ультразвуковые аппараты могут быть разделены в зависимости от области применения на аппараты общего назначения, универсальные аппараты, аппараты специального назначения.

Аппараты общего назначения — относительно недорогие и несложные в работе. С их помощью производится осмотр органов брюшной полости, забрюшинного пространства и малого таза. Дополнительные датчики позволяют исследовать щитовидную, молочные железы, мягкие ткани. Эти аппараты могут применяться также в акушерской, педиатрической и неонатологической клиниках.

Универсальные аппараты — имеют все перечисленные возможности аппаратов общего назначения и, кроме того, ряд дополнительных.

Специальные датчики к этим аппаратам делают их по-настоящему многофункциональными и универсальными: например, дают возможность осмотра предстательной железы трансректальным доступом, исследования в операционной ране; применения в офтальмологии, производства прицельной тонкоигольной биопсии. Наличие в таком аппарате доплеровского блока позволяет проводить осмотр сердца и сосудов с оценкой их функций и т.п.

Ультразвуковой датчик получает короткий электрический импульс и генерирует соответствующий волновой импульс. Импульс состоит из нескольких циклов. Волна распространяется вглубь тканей, от передатчика. Ткани поглощают, рассеивают, отражают и преломляют волновой фронт. Отраженная волна направляется в сторону датчика (при этом ткани поглощают, рассеивают, отражают и преломляют возвращающуюся волну). Датчик переключается в режим приемника и преобразует воспринимаемые волны в электрические импульсы. Через определенный период времени датчик прекращает работать на прием и передает следующую волну.

Датчик (передатчик, преобразователь) преобразует одну форму энергии в другую. Ультразвуковые датчики преобразуют электричество и волны давления. В настоящее время это может быть выполнено с помощью пьезоэлектрического кристалла (пьезо означает «давление»). В будущем, вероятно, будет возможно прямое преобразование.

Фазовый датчик (датчик для конвергентного сканирования) имеет набор кристаллов, которые могут возбуждаться сериями. Некоторые фазовые датчики могут поворачиваться с использованием возможностей электроники, испуская волну, проникающую в ткани под углом.

В эхокардиографии мы имеем дело с преобразованием электрической энергии в механическую и наоборот. В датчике это преобразование осуществляется специальным кристаллом — пьезоэлектрическим элементом. Пьезоэлектрический элемент изменяет свои размеры под воздействием электрического тока и, напротив, порождает электрический ток под действием приложенного к нему давления, например, со стороны ультразвуковых волн. Таким образом, пьезоэлектрический кристалл может посылать и принимать ультразвуковые волны. В датчике пьезоэлектрический элемент находится между двумя электродами (плюс и минус). Проходящий через элемент электрический ток заставляет его то расширяться, то сжиматься и тем самым генерировать ультразвуковые волны. С другой стороны, приходящие ультразвуковые волны элемент преобразует в электрические импульсы, регистрируемые катодным осциллографом. Оптимальная длина пьезоэлектрического элемента равна 1/2 длины волны. В этом случае элемент колеблется с резонансной частотой. Колебания пьезоэлектрического элемента распространяются по всем направлениям, в том числе в направлении корпуса датчика. Чтобы исключить волны, отраженные от корпуса датчика, корпус выстилают поглощающим материалом. Генерированный ультразвуковым датчиком сигнал распространяется на некоторое расстояние, называемое ближней зоной, в виде пучка параллельных волн, которые затем расходятся в так называемой дальней зоне. Наилучшим образом могут быть исследованы объекты, находящиеся в ближней зоне: здесь выше интенсивность излучения и больше вероятность того, что ультразвуковые лучи распространяются перпендикулярно границе раздела фаз. Интенсивность измеряется числом волн на единицу площади. Протяженность ближней зоны (l) зависит от радиуса датчика (r) и длины ультразвуковой волны ( l ):

Поскольку l = V/f,

где V — скорость распространения ультразвука в тканях,

получим: l = r 2 ´ f /1540.

Отсюда ясно, что размер ближней зоны можно увеличить, увеличив частоту или радиус датчика (таблица).

Как выбрать ультразвуковой сканер

Как выбрать ультразвуковой сканер

Специалист по ультразвуковому оборудованию Медикал»

Многообразие моделей ультразвуковых приборов, предлагаемых различными фирмами-изготовителями и поставщиками, ставит проблему выбора перед тем, кто желает приобрести новый прибор и при этом наилучшим способом использовать выделенные на это средства. На что следует прежде всего обратить внимание?

Руководствуясь областью медицинского применения прибора, надо определить, какой прибор требуется – универсальный или специализированный. Чаще применяются универсальные приборы. В зависимости от медицинских задач выбирают комплектацию датчиков и принадлежностей, таких как биопсийные насадки, видеопринтер, термобумага, гель и т. д.

Стоит подумать, надо ли приобретать сложную дорогостоящую систему с избытком функциональных возможностей, которые на практике не будут использоваться.

Нелишним при выборе прибора будет кратковременная работа на нем. Это позволит оценить качество изображения, которое определяется разрешающей способностью, чувствительностью и динамическим диапазоном.

Сравнивая различные модели между собой, при прочих равных условиях полезно обращать внимание на следующие особенности приборов:

– конструктивные особенности, например размеры, наличие специальной тележки, сумки для переноски и т. д.;

– величина экрана прибора (чем больше размер монитора по диагонали, тем удобнее работать с прибором);

– количество одновременно подключаемых датчиков, переключение которых осуществляется при помощи кнопок на панели управления;

– наличие достаточной номенклатуры датчиков у данной модели, что позволяет с самого начала выбрать нужную комплектацию и в дальнейшем в случае необходимости приобретать дополнительные датчики;

– возможность работы датчиков в многочастотном режиме, что увеличивает диагностические возможности прибора;

– наличие специальных программ обработки результатов измерений, например абдоминальных, акушерских и т. д.;

– модульность построения прибора и возможность наращивания его характеристик, что позволяет сначала приобрести простую комплектацию, а потом увеличить возможности.

Комплектуя ультразвуковой сканер датчиками, помните, что на практике обычно требуется не более трех-четырех датчиков для обеспечения достаточной полноты исследований различных областей тела человека.

Построение формирователя луча и приемника. В последнее время все большее распространение получают ультразвуковые сканеры с цифровым формированием луча и цифровым приемником. Цифровые сканеры имеют преимущества по сравнению со сканерами с аналоговым построением формирователя луча и приемника: плавную, практически непрерывную динамическую фокусировку на прием и более гибкое управление режимами работы прибора.

Классификация ультразвуковых приборов. По функциональным возможностям и назначению можно выделить универсальные и специализированные ультразвуковые сканеры.

Наиболее часто используются три основных типа приборов, в зависимости от используемых в них режимов работы:

– черно-белые, чье назначение – получение двухмерных черно-белых акустических изображений; режимы работы В, М, В + В, В + М;

– сканеры со спектральным доплером, позволяющим дополнительно получать характеристики скоростей кровотока; режимы работы В, М, PW или CW (реже), В + В, В + М, В + PW (CW) – дуплексный;

– сканеры с цветовым доплеровским картированием – наиболее совершенный тип ультразвуковых приборов. Имеется возможность отображения двухмерного распределения скоростей кровотока, выделяемых цветом на двухмерном серошкальном изображении тканей. Основные режимы работы: В, М, PW и CW, CFM, В + В, В + М, В + PW (CW), В + PW (CW) + CFM – триплексный.

К специализированным относят офтальмологические приборы (эхоофтальмометры), фетальные мониторы, приборы для внутрисосудистых исследований, приборы для транскраниальных исследований (эхоэнцефалоскопы), для обследования носовых и лобных пазух (синускопы), для ветеринарии, литотрипсии и др.

Конструктивные особенности. В настоящее время на рынке аппаратов ультразвуковой диагностики представлены несколько видов ультразвуковых сканеров – портативные и стационарные.

Портативные ультразвуковые сканеры имеют небольшой вес и габариты, поэтому их удобно использовать в диагностических кабинетах, при выезде на дом, проведении профосмотров и т. д.

Сканер может комплектоваться тележкой. В таком виде его удобно использовать в клинике. Кроме того, в комплект может входить специальная сумка для переноски, что очень удобно при выезде к больному.

Монитор. Монитор должен иметь диагональ не менее 6 дюймов (приблизительно 15 см) (предпочтительно больше). Важно обратить внимание не только на фактический размер экрана, но и на полезную площадь – на пространство, которое отведено под само изображение.

Различают мониторы с чрезстрочной и прогрессивной разверткой. Устройство с чрезстрочной (interlaced) разверткой показывает только половину строк, составляющих изображение. Сначала показываются четные строки, потом нечетные, и соседние кадры “смешиваются”. Прогрессивная (progressive) развертка означает, что один кадр изображения выводится на экран полностью. Таким образом, на устройствах с прогрессивной разверткой выше четкость изображения (из-за вдвое большего количество строк) и нет проблем со скоростью проигрывания.

В последнее время стали применяться жидкокристаллические (TFT) мониторы, однако качество изображения на них пока уступает качеству изображения на мониторах с электронно-лучевой трубкой (CRT).

Режимы изображения. Различные режимы предоставления информации изображают отраженные сигналы разными способами. При работе в А-режиме отраженные сигналы изображаются в виде пиков, при этом можно измерить расстояние между двумя различными структурами. Сама структура в этом режиме не изображается, однако подобный принцип используется и при получении двухмерного изображения. Реже используется в специализированных приборах (офтальмология, транскраниальные исследования, обследование носовых и лобных пазух).

В В-режиме (2D-режим) все ткани, через которые проходит ультразвуковой луч, отображаются на экране. Получаемые двухмерные изображения называются изображениями в В-режиме или срезами в В-режиме. При быстром чередовании В-срезов получается видеомониторное наблюдение.

Режим видеомониторного наблюдения дает чередование изображений различных частей тела, располагающихся под датчиком, в том порядке, в котором проводилось сканирование. Изображение меняется при любом движении датчика или любом изменении положении тела. Движения отображаются на мониторе в реальном времени. В большинстве приборов, работающих в режиме реального времени, возможно “заморозить” изображение и держать его неподвижным с целью изучения или проведения измерений.

М-режим – еще один способ отображения движения. В результате получается волнистая линия. Этот режим используется в кардиологии (обычно совместно с В-режимом).

В постоянно-волновой доплерографии (CW) излучение постоянно, и измерение скорости потока происходит весьма точно, однако при этом нет разрешения по глубине, и все движения по ходу луча регистрируются одновременно.

В импульсном режиме (PW) ультразвук излучается импульсами с хорошим разрешением по глубине. При этом имеется возможность избирательного измерения кровотока в отдельном сосуде. Недостаток данного режима – невозможность измерения высоких скоростей потока в глубокорасположенных сосудах, а также возможность искажения спектра скоростей кровотока, когда высокоскоростные потоки ошибочно изображаются как низкоскоростные.

Цветовое доплеровское картирование (CDFI, CFM, CD, CFI, CDV, CF и др.) заключается в том, что распределение и направление движения потоков представлены в двухмерном изображении, при этом различные скорости кодируются различным цветом.

Энергетический доплер (Power Doppler) позволяет качественно оценить низкоскоростной кровоток. Применяется при исследовании сети мелких сосудов (щитовидная железа, почки, яичник), вен (печень, яички) и др. Он более чувствителен к наличию кровотока, чем цветовой доплер. На эхограмме обычно отображается в оранжевой палитре, более яркие оттенки свидетельствуют о большей скорости кровотока.

Главный его недостаток – отсутствие информации о направлении кровотока. Использование энергетического доплера в трехмерном режиме позволяет судить о пространственной структуре кровотока в области сканирования. В эхокардиографии энергетический доплер применяется редко, иногда используется в сочетании с контрастными веществами для изучения перфузии миокарда. Цветовой и энергетический доплеры помогают в дифференциации кист и опухолей, поскольку внутреннее содержимое кисты лишено сосудов и, следовательно, никогда не может иметь цветовых локусов.

Конвергентный цветовой доплер (CCD) позволяет объединить возможности цветового доплеровского картирования и энергетического доплера. Если уровень эхо-сигналов от элементов кровотока выше определенного порога, то отображается информация о скорости кровотока, как в режиме цветового доплеровского картирования. Информация о кровотоке с малым уровнем эхо-сигналов отображается так же, как в режиме энергетического доплера.

Тканевой доплер (TVI, TDI, TSI) обеспечивает цветовое картирование движения тканей. Применяется совместно с импульсным доплером в эхокардиографии для оценки сократительной способности миокарда. Изучая направления движения стенок левого и правого желудочков во время систолы и диастолы, можно обнаружить скрытые зоны нарушения локальной сократимости.

Технология формирования тканевой гармоники (THI, или 2-я гармоника) или нативной тканевой гармоники (native THI) – метод получения ультразвуковых изображений, который во многих случаях улучшает диагностические возможности при исследовании “трудных” пациентов. К “трудным” относятся прежде всего пациенты с избыточной массой тела вследствие ожирения или с хорошо развитой мускулатурой. Иногда “трудными” являются пациенты нормального телосложения, имеющие специфические особенности биологических тканей, из-за которых луч несколько расфокусируется (рассеивается), что приводит к ухудшению качества акустического изображения.

При исследовании “трудных” пациентов, в частности пациентов с избыточном весом, приходится использовать датчики с более низкой частотой, что обеспечивает более высокую проникающую способность, но при этом снижается качество изображения вследствие уменьшения разрешающей способности. Использование тканевой гармоники дает возможность улучшить качество изображения при сохранении хорошей проникающей способности. В режиме тканевой гармоники датчик излучает на частоте, например, 2 МГц, а прибор обеспечивает прием эхо-сигналов на более высоких частотах – 4, 6 МГц и т. д.

В режиме контрастной гармоники используется тот же принцип, что и при тканевой гармонике, с той лишь разницей, что в исследуемую область вводят контрастное вещество, которое увеличивает уровень отражений на 2-й гармонике.

Для трехмерного изображения (3D, volume mode) необходимо получить информацию об исследуемых тканях по трем пространственным координатам. Для этого применяют технологию В-сканирования с целью получения двухмерного изображения плоского слоя и обеспечивают возможность перемещения плоскости сканирования по третьей пространственной координате. В процессе объемного сканирования по всем слоям информация об эхо-сигналах оцифровывается и записывается в память специального процессора. Из полученных данных строится (реконструируется) трехмерный массив данных. При этом данные преобразуются из системы координат, в которой проводилось сканирование (например, полярной системе координат), в декартову (прямоугольную) систему с помощью специальных алгоритмов.

Количество разъемов для датчиков. Количество входов для подсоединения датчиков определяет максимальное число одновременно подключаемых датчиков, которые можно переключать по команде с панели управления. Желательно иметь не менее двух-трех одновременно подключаемых датчиков, т. к. очень часто при исследовании требуется использовать два (а иногда больше) быстро переключаемых датчика.

Типы датчиков. Наилучший датчик для общей практики – конвексный с рабочей частотой 3,5 МГц (для взрослых) или 5 МГц (для педиатрии), реже 2,5 МГц (для глубоко расположенных органов). Длина дуги рабочей поверхности 36–72 мм, угол обзора 40–90°.

Для исследования неглубоко расположенных малых органов и структур (например, щитовидной железы, периферических сосудов, суставов и т. д.) применяется линейный датчик с рабочей частотой 7,5 МГц и размером 29–50 мм.

Для кардиологии используются датчики с фазированной решеткой с рабочей частотой 3,5 МГц или 5 МГц либо микроконвексные датчики частотой 3,5 (5) МГц и радиусом кривизны 10–20 мм.

В педиатрии используются те же датчики, что и для взрослых, только с большей частотой (5–7,5 МГц), что позволяет получить более высокое качество изображения. Для обследования мозга новорожденных через родничок используется секторный или микроконвексный датчик с частотой 5 МГц или 6 МГц.

Существует большое разнообразие внутриполостных датчиков, которые предназначены для разных областей применения.

Трансвагинальные датчики (секторного или микроконвексного типа) имеют угол обзора от 90 до 270° и рабочую частоту от 5 до 7,5 МГц. У биплановых трансвагинальных датчиков плоскости сканирования расположены под прямым углом друг к другу.

Трансректальные датчики (секторные, микроконвексные, биплановые) применяются в основном для диагностики простатита. Рабочая частота таких датчиков – 7,5 МГц.

Интраоперационные датчики вводятся в операционное поле. В зависимости от формы и расположения рабочей поверхности относительно кабеля различают датчики I-типа и T-типа. К интраоперационным относятся конвексные датчики, одеваемые на палец, нейрохирургические и лапароскопические датчики (жесткие или гибкие). Рабочая частота – 7,5 МГц.

Чрезпищеводные датчики используются для наблюдения сердца со стороны пищевода. Такой датчик сканирует по принципу гибкого эндоскопа. Применяется секторное фазированное или конвексное сканирование. Рабочая частота – 5 МГц.

Внутрисосудистые датчики используются для инвазивного обследования сосудов; офтальмологические – для получения изображения внутренних структур глаза (используется секторное или конвексное сканирование глаза. Рабочая частота – 10 МГц и более; угол сканирования – 30–45°).

Датчики для транскриниальных исследований применяются для обследования мозга через кости черепа. Рабочая частота – 1 или 2 МГц.

Для диагностики синуситов, фронтитов и гайморитов используются датчики без пространственного сканирования с частотой 3 МГц.

Широкополосные и многочастотные датчики. В современных приборах все большее применение находят широкополосные датчики (с широкой полосой рабочих частот).

В обычных датчиках относительная ширина полосы рабочих частот равна Δf/f0 ≈ 0,4–0,5, где Δf – ширина полосы частот, f0 – центральная (номинальная) частота. В широкополосных датчиках относительная ширина полосы может превышать единицу, что приводит к существенному улучшению разрешающей способности, особенно в ближней и средней по глубине зонах.

В некоторых приборах применяется переключение частот работы широкополосного датчика – тогда датчик работает на различных переключаемых центральных частотах в зависимости от интересующей глубины исследования. В этом случае датчик называется многочастотным.

1. Осипов диагностические приборы: Практическое руководство для пользователей. М.: Видар, 1999.

2. Осипов спецификации ультразвуковых диагностических сканеров // Медицинская визуализация. 2000. Апрель – июнь. С. 55-61.

3. Руководство по ультразвуковой диагностике под редакцией П. . М.: Медицина, 2006.

4. Медицинские приборы. Разработка и применение. М.: Медицинская книга, 2004.

Виды и типы ультразвуковых диагностических устройств

В современной клинической практике широко применяются многие виды и типы ультразвуковых диагностических устройств. Имеется множество аппаратов, специально разработанных и предназначенных для различных разделов медицины. Например, до настоящего времени в офтальмологической практике, травматологии, нейрохирургии и оториноларингологии, наряду со сканирующими, используются и относительно простые аппараты, работающие в одномерном режиме (А-метод). При этом неверно считать их устаревшими или несовершенными. Они специально и наилучшим образом приспособлены для конкретных исследований. В зависимости от области применения эти аппараты имеют свои конструктивные особенности и наборы датчиков, рабочий диапазон которых весьма широк — от десятков мегагерц в офтальмологии до десятков килогерц в травматологии и оториноларингологии.

Классификация ультразвуковой диагностической аппаратуры представляется непростой задачей, так как имеется много параметров для разделения аппаратов на группы.

С практической точки зрения, ультразвуковые аппараты могут быть разделены в зависимости от области применения на аппараты общего назначения, универсальные аппараты, аппараты специального назначения.

Аппараты общего назначения — относительно недорогие и несложные в работе. С их помощью производится осмотр органов брюшной полости, забрюшинного пространства и малого таза. Дополнительные датчики позволяют исследовать щитовидную, молочные железы, мягкие ткани. Эти аппараты могут применяться также в акушерской, педиатрической и неонатологической клиниках.

Универсальные аппараты — имеют все перечисленные возможности аппаратов общего назначения и, кроме того, ряд дополнительных.

Специальные датчики к этим аппаратам делают их по-настоящему многофункциональными и универсальными: например, дают возможность осмотра предстательной железы трансректальным доступом, исследования в операционной ране; применения в офтальмологии, производства прицельной тонкоигольной биопсии. Наличие в таком аппарате доплеровского блока позволяет проводить осмотр сердца и сосудов с оценкой их функций и т.п.

Ультразвуковой датчик получает короткий электрический импульс и генерирует соответствующий волновой импульс. Импульс состоит из нескольких циклов. Волна распространяется вглубь тканей, от передатчика. Ткани поглощают, рассеивают, отражают и преломляют волновой фронт. Отраженная волна направляется в сторону датчика (при этом ткани поглощают, рассеивают, отражают и преломляют возвращающуюся волну). Датчик переключается в режим приемника и преобразует воспринимаемые волны в электрические импульсы. Через определенный период времени датчик прекращает работать на прием и передает следующую волну.

Датчик (передатчик, преобразователь) преобразует одну форму энергии в другую. Ультразвуковые датчики преобразуют электричество и волны давления. В настоящее время это может быть выполнено с помощью пьезоэлектрического кристалла (пьезо означает «давление»). В будущем, вероятно, будет возможно прямое преобразование.

Фазовый датчик (датчик для конвергентного сканирования) имеет набор кристаллов, которые могут возбуждаться сериями. Некоторые фазовые датчики могут поворачиваться с использованием возможностей электроники, испуская волну, проникающую в ткани под углом.

В эхокардиографии мы имеем дело с преобразованием электрической энергии в механическую и наоборот. В датчике это преобразование осуществляется специальным кристаллом — пьезоэлектрическим элементом. Пьезоэлектрический элемент изменяет свои размеры под воздействием электрического тока и, напротив, порождает электрический ток под действием приложенного к нему давления, например, со стороны ультразвуковых волн. Таким образом, пьезоэлектрический кристалл может посылать и принимать ультразвуковые волны. В датчике пьезоэлектрический элемент находится между двумя электродами (плюс и минус). Проходящий через элемент электрический ток заставляет его то расширяться, то сжиматься и тем самым генерировать ультразвуковые волны. С другой стороны, приходящие ультразвуковые волны элемент преобразует в электрические импульсы, регистрируемые катодным осциллографом. Оптимальная длина пьезоэлектрического элемента равна 1/2 длины волны. В этом случае элемент колеблется с резонансной частотой. Колебания пьезоэлектрического элемента распространяются по всем направлениям, в том числе в направлении корпуса датчика. Чтобы исключить волны, отраженные от корпуса датчика, корпус выстилают поглощающим материалом. Генерированный ультразвуковым датчиком сигнал распространяется на некоторое расстояние, называемое ближней зоной, в виде пучка параллельных волн, которые затем расходятся в так называемой дальней зоне. Наилучшим образом могут быть исследованы объекты, находящиеся в ближней зоне: здесь выше интенсивность излучения и больше вероятность того, что ультразвуковые лучи распространяются перпендикулярно границе раздела фаз. Интенсивность измеряется числом волн на единицу площади. Протяженность ближней зоны (l) зависит от радиуса датчика (r) и длины ультразвуковой волны (l):

Поскольку l = V/f,

где V — скорость распространения ультразвука в тканях,

получим: l = r 2 ´f/1540.

Отсюда ясно, что размер ближней зоны можно увеличить, увеличив частоту или радиус датчика (таблица).

Виды УЗИ аппаратов и УЗИ сканеров в современной классификации – назначение, характеристики

Среди всей диагностической аппаратуры в медицине, обладающей свойствами визуализировать внутренние органы человека, УЗИ-аппаратура занимает почетное место – она широко распространена, дает достоверные данные, может применяться для диагностики в любой области медицины и показывает результаты, которые удобны и легки для их прочтения специалистом.

Технические категории аппаратов УЗИ

По техническому уровню, определяющему качество получаемой диагностической информации,аппараты УЗИ подразделяются на четыре основные группы:

1. Простые УЗИ сканеры.
2. УЗИ аппараты среднего технического класса.
3. УЗИ сканеры повышенного класса возможностей.
4. Аппараты УЗИ высокого класса (которые ещё называютсяhigh-end).

1. Простые УЗИ сканеры – как правило, переносные приборы. Количество каналов приема-передачи в них обычно не более 16-ти.
2. УЗИ аппараты среднего класса зачастую имеют 32 канала приема-передачи.
3. УЗИ аппараты повышенного класса имеют чаще всего до 64 каналов приема-передачи. Очень часто это — приборы с цветовым допплеровскимкартированием.
4. Аппараты УЗИ высокого технического класса имеют каналов, как правило, 64 и более – например, 512. Это – современные высокотехничные приборы, имеющие цветовой доплер, а также возможность обработки информации с помощью цифровой системы. Аппараты УЗИ высокого класса иногда называют цифровыми системами или цифровыми платформами.

Виды универсальных УЗИ аппаратов

Универсальные аппараты УЗИ подразделяются на три группы по имеющимся у них режимам работы:

Эти приборы предназначаются для двухмерного акустического изображения результатов УЗИ в черно-белом цвете.

Основные характеристики УЗИ сканеров:

1. В – двухмерное изображение (или 2D).
2. М (ТМ) – яркостная эхограмма (одномерная) с разверткой во времени.

Простой УЗИ сканер может иметь дополнительные режимы работы — В + М, В + В.

• УЗИ сканеры со спектральным допплером.

Эти приборы в медицинской среде иногда носят называние дуплексные приборы. В отличие от простых УЗИ сканеров, данные аппараты обладают дополнительными функциями – при помощи допплеровского метода могут оценить скорость кровотока.

Технические характеристики УЗИ сканеров со спектральным допплером:

1. В – двухмерное изображение (или (2D).
2. М – одномерная яркостная эхограмма (или ТМ).
3. D — спектральный анализ скорости кровотока при помощи импульсноволновогодопплера (PW), или же непрерывноволновогодопплера (CW).

Дополнительные режимы работы УЗИ сканера со спектральным допплером — В + М, В + В, В + D (режим дуплексный).

• УЗИ аппараты с цветовым допплеровским картированием.

Эти УЗИ сканеры также носят название УЗИ аппаратов с цветовым допплером. Данная группа приборов отличается наличием максимального количества функций. Имея все режимы УЗИ сканера со спектральным допплером, эти приборы обладают возможностью отображать двухмерное распределение скорости кровотока, выделять их цветом на сером двухмерном изображении тканей.

Технические характеристики УЗИ сканеров с цветовым допплеровским картированием

1. В – двухмерное изображение (или (2D).
2. М – одномерная яркостная эхограмма (или ТМ).
3. D — спектральный анализ скорости кровотока при помощи импульсноволновогодопплера (PW), или же непрерывноволновогодопплера (CW).
4. CFM –функции цветового допплеровского картирования кровотока.

Дополнительные режимы работы УЗИ сканера с цветовым допплеровским картированием — В + М, В + В, В + D (режим дуплексный), В + D + CFM (режим триплексный).

Также УЗИ сканер может обладать специальными режимами:

1. PD –режим энергетическогодопплера.
2. TD –режим тканевогодопплера.
3. 3D –режим трехмерного изображения результата.
4. Специальный режим тканевой (или нативной) гармоники.

Виды специализированных УЗИ сканеров

Специализированные приборы УЗИ – это аппараты «узкого» применения в медицине.Они обладают определенным набором функций, предназначенных к использованию в какой-либо конкретной области.

Это УЗИ прибор, который используется в офтальмологии.

Используется для визуализации всех структур и тканей глаза. Прибор дает результат в виде одномерного или двухмерного изображения.

Технические характеристики эхоофтальмометра:

1. В – двухмерное изображение (или (2D).
2. А – эхограмма в одномерном режиме, отображающая амплитуды сигналов на разной глубине в тканях глаза.
3. D — спектральный анализ скорости кровотока при помощи импульсноволновогодопплера (PW), или же непрерывноволновогодопплера (CW).

• Фетальный монитор.

Это УЗИ аппарат, который имеет возможность измерять частотусокращений сердца плода (ЧСС) при помощи допплеровского метода.

Возможности фетального монитора–измерение (внутриутробно) ЧСС плода, а также оценка (в статистическом режиме) нюансов всех изменений ЧСС.

• УЗИ аппараты для исследований внутри сосудов.

Данная группа приборов не очень обширна – эти УЗИ аппараты выпускаются довольно редко и имеются не во всех клиниках.

Технические характеристики УЗИ аппарата с внутрисосудистыми датчиками:

1. В – двухмерное изображение (или (2D).
2. УЗИ аппараты для внутрисосудистой диагностики имеют специальные датчики, предназначенные для обследования сосудов изнутри, инвазивным методом.

• УЗИ аппарат эхоэнцефалоскоп.

Это УЗИ аппарат для обследования мозга транскраниальным методом. Чаще всего такое обследование выполняют через область виска на черепе.

Технические характеристики УЗИ аппарата–эхоэнцефалоскоп:

1. А — амплитудная эхограмма(одномерная).
2. D — спектральный анализ скорости кровотока при помощи импульсноволновогодопплера (PW), или же непрерывноволновогодопплера (CW).

• УЗИ аппарат синускоп.

Данный УЗИ аппарат используется для диагностического обследования пазух – лобных и носовых.

Технические характеристики УЗИ аппарата – эхоэнцефалоскоп:

1. А — амплитудная эхограмма(одномерная).

Универсальные и специализированные УЗИ-аппараты имеют отличные друг от друга функции. УЗИ сканеры могут иметь также возможности подключения к ним различных УЗИ датчиков, дополнительных аппаратов и устройств, что дополняет их функции и расширяет возможности использования в той или иной области медицины.

Статья написана по материалам сайтов: ultrasounds.ru, studizba.com, pandia.ru, megaobuchalka.ru, www.operabelno.ru.

»