Ultraheli (sonograafia) selgitatud

Sonograafia (sünonüümid: ultraheli, ehhograafia) on diagnostiline protseduur, mida kasutatakse aastal radioloogia toota ristlõikepilte peaaegu igast orelist mis tahes viilus. Sonogrammi genereerimine kiirgab keha pinnal kõrgsageduslikke helilaineid, mida uuritav kude peegeldab. Kuigi sonograafiline uuring on radioloogiline protseduur, teevad selle valdava enamuse teiste erialade arstid. Sonograafia kasutamine on patsiendi uurimisel sageli esimene diagnostiline protseduur, kuid seda saab kasutada ka näiteks erinevate haiguste kulgu jälgimiseks või sünnituseelses hoolduses. Sonograafia laialdase kasutamise põhjuseks on tavapärasega võrreldes suhteliselt väike kahjustuste oht Röntgen eksamid. Esimese sonograafia meditsiinilise rakenduse viis läbi Ameerika neuroloog Karl Dussik 1942. aastal. Sonograafia põhiidee pärines I maailmasõjast, kui ultraheli allveelaevade leidmiseks kasutati laineid.

Protseduur

Sonograafia põhimõte põhineb heli kasutamisel vahemikus 1 MHz kuni umbes 20 MHz, mille tekitab suur hulk kristallelemente ultraheli sond läbi piesoelektrilise efekti (elektrilise pinge tekkimine tahkisel, kui see on elastselt deformeerunud). Need kristallid asuvad otse anduri kõrval (muunduris kontaktpind). Helirida genereerivad muunduris olevad kristallid. The Tihedus heliliinidest määrab genereeritud sonogrammi eraldusvõime. Seetõttu on helilained kimpu koondatud ja fokuseeritud nii, et loodud pilt oleks pildile ustavam. Pärast seda, kui tekitatud helilained muundurist kiirgavad, kohtuvad nad kehas mitmesuguste koestruktuuridega, millest nad peegelduvad. See põhjustab koes energia sumbumist, mis on seda tugevam, mida suurem on lainete sagedusala. Kõrgsagedusvahemikus suurenenud energiakadu tagajärjel väheneb koe ultrahelilainete läbitungimissügavus. Kuid muundurite genereeritud sagedust ei saa meelevaldselt vähendada, kuna kõrgemad sagedused on seotud lühema lainepikkusega ja seega parema eraldusvõimega. Kui tekitatud helilaine põrkub koestruktuurile, sõltub helilaine peegeldumise aste otseselt koe omadustest. Igal koetüübil on erinev arv peegeldavaid struktuure, mis erinevad Tihedus ja number. Ehkki peegeldused toimuvad igas koes, millele ultrahelilained löövad, on siiski võimalik, et mitte iga peegeldunud helilaine ei anna sonogrammis piisavalt tugevat tagasihajutussignaali. Kui peegeldus toimub koe juures, edastatakse helilained osaliselt muundurile tagasi, kus kristallelemendid neid vastu võtavad. Saadud teavet töödeldakse nüüd valgusvihu abil (meetod heliallikate leidmiseks) ja saadetakse digiteerimiseks elektriliste impulssidena. Digiteerimise teostab vastuvõtja ja selle protsessi järel muutuvad sonogrammid ekraanil nähtavaks. Ultrahelilainete levimisel on ülitähtis impedants. Takistus esindab nähtust, mis on murettekitav kõigi helilainete levimisel, ja kirjeldab takistust, mis on vastu lainete levikule. Impedantsinähtuse vähendamiseks kasutatakse sonograafilise uuringu käigus spetsiifilist geeli, mis takistab heli peegeldumist muunduri ja kehapinna vahelistes õhuruumides. Vastuvõetud ultrahelilainete kuvamiseks ja pildi rekonstrueerimiseks kasutatakse järgmisi süsteeme:

  • A-režiimi meetod (sünonüüm: amplituudmoduleeritud meetod): selles meetodis, mis on tehniliselt lihtne meetod kajasignaalide kuvamiseks, põhineb pildistamisfunktsioon üksikute ultrahelilainete amplituudi nihutamisel. Pärast seda, kui kude on helilaineid peegeldanud ja hajutanud, mõjutavad tagasipöörduvad kajasignaalid muundurit ja kuvatakse järjestikku ühendatud amplituudidena. A-režiimi protsessi kasutamise tähiseks loetakse näiteks kvaliteedikontrolli aastal keevitamine õmblustehnoloogia.
  • B-režiimi meetod (sünonüüm: heledusrežiimi meetod): Erinevalt amplituudmoduleeritud meetodist annab see meetod kahemõõtmelise läbilõikepildi, kus erinevate koestruktuuride piiritlemine saavutatakse erineva heledustasemega. Selle meetodi korral kodeerib tagasipöörduvate ultrahelilainete intensiivsus pilti hallides toonides. Sõltuvalt kaja intensiivsusest töödeldakse üksikuid piksleid elektrooniliselt erineva tihedusega. B-režiimi meetodi abil on võimalik üksikuid sonogramme käivitada piltide animeeritud jadana, nii et meetodile saab viidata ka reaalajas. Seda kahemõõtmelist reaalajas toimuvat protseduuri saab kombineerida teiste protseduuridega, näiteks M-režiimi või Doppleri sonograafilise uuringuga. Anduri kuju skaneerimiseks teostatakse kumera kujuga skanneriga.
  • M-režiimi meetod (sünonüüm: liikumisrežiim): see meetod on ette nähtud liikumisjärjestuste salvestamiseks, näiteks kogu funktsiooni salvestamiseks süda või üks klapp. Skaneerimine toimub ümmarguse vektorskanneri abil, millest kiired saavad levida erinevates suundades.
  • Doppleri sonograafilised protseduurid (vt allpool) Doppleri sonograafia/ Sissejuhatus).
  • Mitmemõõtmelised rakendused: viimaste aastate jooksul on lisaprotseduuridena kasutusele võetud kolmemõõtmeline ja neljamõõtmeline sonograafiline uuring. 3D-protseduuri abil on võimalik luua ruumilisi pilte. 4D protseduur pakub võimalust teha dünaamiline funktsionaalne uuring, näiteks 3D-protseduuriga koos teise tasapinna pildistamine.

Lisaks edasiarendustele mitmemõõtmelise sonograafia valdkonnas on eriti edasi arenenud digitaalse signaalitöötluse valdkonnas. Eriti ultraheliseadmete protsessorite suurenenud arvutusvõimsuse kaudu on nüüdseks võimalik ümbritsevat müra täpselt eraldada varem loodud helilainetest, nii et pildi eraldusvõimet saaks parandada. Lisaks on ultraheliuuringul optimeeritud kontrastainete kasutamist, mille tulemuseks on sonograafilise vaskulaarse uuringu täpsustamine. Kontrastsusega ultraheli (CEUS) on muutunud hädavajalikuks standardiks pahaloomuliste haiguste ravimisel. Protseduur tuvastab suurema kindluse kui teised pildistamismeetodid, kas kasvaja on hea- või pahaloomuline. See kehtib eriti selliste tahkete elundite kohta nagu maks, neer ja kõhunääre. Ajal keemiaravi, immunoteraapia või kiiritusravi, CEUS-i saab kasutada selle tuvastamiseks, kas ravi on vähendanud või täielikult välistanud kasvaja perfusiooni. Seega saab protseduuri kasutada ka ravi kontroll ja esmane ravi järelevalveKontrast-sonograafia on esmavaliku protseduur kasvajaga patsientidel, kelle puhul neer funktsioon on piiratud, a südamestimulaator takistab magnetresonantstomograafia (MRI) kasutamist, tuleks vältida kokkupuudet kiirgusega või jood allergia on kohal. Sonograafilise uuringu eelised hõlmavad järgmist:

  • See on madala riskiastmega ja sageli kasutatav väga kõrge kvaliteedistandardiga protseduur, mis ei nõua kokkupuudet kiirgusele, mis on ohtlik tervis.

Sonograafilise uuringu puudused on järgmised:

  • Kuna tegemist on väga keeruka protseduuriga, õppimine seda peetakse arsti jaoks raskeks. Selle tõttu on objektiivsus protseduuri peetakse madalaks.
  • Pealegi on protseduuri eraldusvõime madalam kui näiteks kompuutertomograafia.

Allpool on esitatud muu hulgas järgmised ultrahelirakendused: