Биологиялық ұлпалардың дыбыспен әрекеттесуінің физикалық негізі.Медицинада ультрадыбыстық зерттеулерді қолдану

Бірөлшемдік ультрадыбыстық зерттеудің екі әдісі бар: А - және М-әдістері. А-әдіс принципі №1-суретте көрсетілген. Датчик сәулелену бағытында эхосигналды тіркеу үшін бекіту қалпында тұр. Эхосигналдар уақыт осіндегі амплитудалық белгілер ретінде бірөлшемді түрде беріледі.

   

1-сурет. Бірөлшемді ультрадыбыстық зерттеу.

а — эхографияның А-әдісі (көз алмасын зерттеу мысалында): эхо-офтальмограммада шыңдар қасаң қабықшадан шыққан (1),көз бұршағымен (2), көз торымен (3), көз шелімен(4),майлы ретробульбарлы өзекпен (5);

б — жүректі ультрадыбыстық сканерлеу (эхокардиография) М-әдіс (эхокардиография).

 

Басқаша айтқанда,қайтарылған  сигнал индикатор экранында түзу сықықта шың түріндегі фигуралар  шығарады.Көлдеңен түзудегі шыңдар саны және орналасуы ультрадыбысты қайтаратын объектр элементтеріне сәйкем келеді. Демек, бірөлшемді А-әдісі ультрадыбыстық импульс жолындағы ұлпалар қабатының ара қашықтығын анықтауға қолданылады. А-әдістің негізгі клиникалық қолданысы — офтальмология және неврология. Осы әдіс арқылы көзді зерттегенде көз алмсының жағдайын, шыны тәрізді дененің бұлдырлауын, көз торының және түтікшелі қабықшаның қабатталуын, ісік немесе көз ұясындағы бөтен затты анықтауға болады. Неврологияда А-әдісі орақ тәрізді өскіннің локализациясын және сонымен бірге мидағы ауқымды процестердің - қан құйылу, ісік -  болуын анықтайды.Айта кететін, қазіргі таңда бас миын зерттейтін күрделірек, көрнекті және дәл әдістер болғаннымен, ультрадыбысты биолокацияның А-әдісі клиникада кең ауқымда қолданылады, себебі ол қарапайым, арзан және зерттеу мобильдігі.

М-әдіс (ағыл. motion — қозғалыс) тура солай бірөлшемді ультрадыбыстық зерттеулерге жатады. Ол қозғалыстағы мүше – жүректі зерттеуге арналған.Датчик сол қалпы бекіту калпында болады. Ультрадыбыстық импульстарды жіберу жиілігі өте жоғары – 1 с-та 1000 , ал импульс ұзақтығы ұзақ емес, небәрі 1 мкс. Осылай датчик тек уақыттың 0,1 % ғана сәуле шығарғыш ретінде атқарады, ал қалған 99,9 % қабылдағыш құрылғы ретінде. Қозғалыстағы жүрек қабырғаларынан қайтарылған эхосигналдар диаграммалы қағазға жазылады. Тіркелген қисықтардың түрі және орналасуына байланысты жүрек жиырылуын сипаттауға болады. Ультрадыбыстық биолокацияның бұл әдісі эхокардиография» деген атау алған, және  анықтамасына байланысты кардиологиялық клиникада қолданылады.А-әдіс секіліді, М-әдіс те өзінің қарапайымдылығына және қол жетімділігіне байланысты клиникалық практикада кең ауқымды қолданыста, көбіне біріншілік, клиникаға дейінгі зерттеуде.

Ультрадыбыстық сканерлеу мүшелердің екіөлшемді суреттерін алуға көмектеседі(сонография). Бұл әдіс сонымен қоса «В-әдіс» (ағыл. bright — жарықтық) атымен белгілі. Әдіс негізі зерттеу кезінде ультрадыбыстық түйінді дене бетімен ауыстыруға негізделген. Осы арқылы сигналдарды бір мезгілде немесе басқа объектерден бөлек кезекпен тіркеу қамтамасыз етіледі. Алынған сигналдар сериясы суретті құрады. Ол дисплейде шығады және қағазда тіркелуіне болады. Бұл суретті анықталатын мүше өлшемдерін табу үшін математикалық өңдеуге (аудан, периметр, көлем) салуға болады.

Ультрадыбыстық  сканерлеуде индикатор экранындағы әрбір жарқыраған нүкте жарығы эхосигнал интенсивтілігіне тікелей байланысты. Әртүрлі күшті сигналдар экран бетінде әртүрлі деңгейлі қараю учаскелерін (ақтан қараға дейін) шарттайды. Осындай индикаторлы аппараттарда тастар ақ түсті, ал сұйықтығы бар құрылымдар қара түсті болады (сурет №2). Холелитиаза кезіндегі өт қабының сонограммасы. Қап қуысында тас анықталады (++), оның артында акустикалық «жол» көрінеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     №2-сурет

 

большинство ультразвуковых установок позволяет производить скани

 

рование пучком волн относительно большого диаметра и с большой частотой кадров в секунду, когда время перемещения ультразвукового луча намного меньше периода движения внутренних органов. Это обеспечивает прямое наблюдение на дисплее за движением органов (сокращениями и расслаблениями сердца, перемещениями органов при дыхании и т.д.)- О таких исследованиях говорят, что их проводят в режиме реального времени.

Важнейшим элементом  ультразвукового сканера, обеспечивающим использование режима реального времени и серой шкалы, является блок промежуточной цифровой памяти. В нем ультразвуковое изображение преобразуется в цифровое и накапливается по мере поступления сигналов от датчика. Одновременно осуществляется считывание изображения из памяти специальным устройством и представление его с необходимой скоростью на дисплее. У промежуточной памяти есть еще одно назначение: благодаря ей изображение имеет полутоновый характер, такой же, как на рентгенограмме. Однако диапазон градаций серого цвета на рентгенограмме не превышает 15—20 уровней, тогда как в ультразвуковой установке он достигает 64. Промежуточная цифровая память позволяет остановить изображение движущегося органа, т.е. сделать стоп-кадр, и внимательно изучить его на экране дисплея. При необходимости с этого стоп-кадра может быть сделана твердая копия на бумаге, можно записать движение органов на магнитные носители — диск или ленту.

Допплерография

Допплерография — одна из самых изящных инструментальных методик. Она основана на эффекте Допплера, названном так по имени австрийского ученого — физика и астронома. Этот эффект состоит в изменении длины волны (или частоты) при движении источника волн относительно принимающего их устройства. Он характерен для любых волн (свет, звук и т.д.). При приближении источника к приемнику длина волны уменьшается, а при удалении — увеличивается. На эффекте Допплера основана работа целого класса ультразвуковых диагностических приборов. Более того, в настоящее время допплерографию можно выполнять с помощью приборов для двухмерной ультразвуковой биолокации.

Допплерографиялық зерттеудің екі түрі бар — үздіксіз (үнемітолқындық) және импульсті. Біріншісінде ультрадыбыстық толқын генерациясы үздіксіз бір пьезокристаллдық элементпен жүреді, ал қайтарылған толқындарды тіркеу – басқасымен. Құрылғының электронды блогында екі ультрадыбыстық ауытқудың салыстыруы жүреді: науқасқа бағытталған және одан қайтарылған. Осы ауытқулардың қозғалу жиілігіне байланысты анатомиялық құрылымдардың қозғалу жылдамдығын анықтайды. Жиіліктің қозғалуын анализдеу акустикалық немесе өздігінен жазатын құрал арқылы болады.

Үздіксіз допплерография — қарапайым және қол жетімді зерттеу әдісі. Ол қанның жоғары жылдамдықта қозғалуында, мысалы түтікшелердің тар жерлерінде, тиімді. Алайда бұл әдісте маңызды кемшілік бар: қайтарылған сигнал жиілігі тек қана зерттелетін түтікшедегі қан қозғалысынан ғана өзгермейді, ультрадыбыстық толқын түсетін жолдағы кез келген құрылымдардан өзгереді. Осылайша, үздіксіз допплерография кезінде осы объектердің жиынтық қозғалыс жылдамдығы анықталады.

Бұл кемшілік импульсті допплерографияда жоқ. Ол дәрігер белгілеген ауданда бақылау көлеміндегі жылдамдықты зерттеуге мүмкіндік береді. Бұл көлем өлшемдері көп емес – диаметрде бірнеше миллиметр,ал оның жағдайын белгілі зерттеу мәселесіне байланысты дәрігер өз еркімен қоя алады. В некоторых аппаратах скорость кровотока можно определять одновременно в нескольких (до 10) контрольных объемах. Такая информация отражает полную картину кровотока в исследуемой зоне тела пациента. Укажем, кстати, что изучение скорости кровотока иногда называют ультразвуковой флоуметрией.

Результаты  импульсного допплерографического исследования могут быть представлены врачу тремя способами: в виде количественных показателей скорости кровотока, в виде кривых и аудиалъно, т.е. тональными сигналами на звуковом выходе аппарата. Звуковой выход позволяет на слух дифференцировать однородное, правильное, ламинарное течение крови и вихревой турбулентный кровоток в патологически измененном сосуде. При записи на бумаге ламинарный кровоток характеризуется тонкой кривой, тогда как вихревое течение крови отображается широкой неоднородной кривой.

Большое значение в клинической медицине, особенно в ангиологии, получила ультразвуковая ангиография, или цветное допплеровское картирование Метод основан на кодировании в цвете среднего значения допплеровского сдвига излучаемой частоты. При этом кровь, движущаяся к датчику, окрашивается в красный цвет, а от датчика — в синий. Интенсивность цвета возрастает с увеличением скорости кровотока. Иногда для усиления контрастирования в кровь вводят перфузат с микрочастицами, имитирующими эритроциты.

Дальнейшим  развитием доплеровского картирования стал так называемый энергетический Доплер. При этом методе в цвете кодируется не средняя величина доплеровского сдвига, как при обычном доплеровском картировании, а интеграл амплитуд всех эхосигналов допплеровского спектра. Это дает возможность получать изображение кровеносного сосуда на значительно большем протяжении, визуализировать сосуды даже очень небольшого диаметра (ультразвуковая ангиография). На ангиограммах, полученных с помощью энергетического доп-плера, отражается не скорость движения эритроцитов, как при обычном цветовом картировании, а плотность эритроцитов в заданном объеме. Благодаря своим диагностическим возможностям ультразвуковая ангиография методом энергетического допплера в ряде случаев может заменить более инвазивную рентгеновскую ангиографию Допплеровское картирование используют в клинике для изучения формы, контуров и просвета кровеносных сосудов. С помощью этого метода легко выявляют сужения и тромбоз сосудов, отдельные атеросклероти-ческие бляшки в них, нарушения кровотока. Кроме того, введение в клиническую практику энергетического допплера позволило этому методу выйти за рамки чистой ангиологии и ъапялъ достойное место при исследовании различных паренхиматозных органов с диффузными и очаговыми поражениями, например у больных циррозом печени, диффузным или узловым зобом, пиелонефритом и нефросклерозом и др., чему способствует появление класса контрастных веществ для ультразвукового исследования.

Большие диагностические  возможности открываются перед  ультразвуковым методом исследования при сочетанном применении сонографии и допплерографии — так называемая дуплексная сонография. При ней получают как изображение сосудов (анатомическая информация), так и запись кривой тока в них (физиологическая информация). Возникает возможность прямого неинвазивного исследования с целью диагностики окклюзионных поражений различных сосудов с одновременной оценкой кровотока в них. Таким образом следят за кровенаполнением плаценты, сокращениями сердца у плода, направлением кровотока в камерах сердца, определяют обратный ток крови в системе воротной вены, вычисляют степень стеноза сосуда.

Логическим  итогом совместного развития двух методов  исследования — ультразвукового и эндоскопического — стала эндоскопическая сонография. При ней ультразвуковой датчик закрепляют на конце световода, вводимого в полость исследуемого органа, например желудка или кишечника. Предварительно в исследуемую полость вводят около 100 мл воды, что улучшает визуализацию стенки органа. При этом удается не только получить изображение стенки органа на всю ее глубину, но и установить наличие в ней патологических изменений, в первую очередь опухолей, и степень их распространения.

Данные  ультразвукового исследования (сонография) анализируют с учетом анамнеза и  клинической картины болезни  и в соответствии с общей схемой изучения лучевых изображений Что же касается конкретных деталей, то первоначально определяют тип сканограммы (линейная, секторная) и положение датчика (оно указано на сонограмме специальной меткой). Затем устанавливают проекцию, в которой выполнено исследование, и элементы сканограммы: координатную сетку, изображение различных структур. Потом тщательно оценивают положение, форму и размеры исследуемого органа.

 

Заключение.

 

    В настоящее время  ультразвуковой метод нашел широкое  диагностическое применение и стал неотъемлемой частью клинического обследования больных. По абсолютному числу ультразвуковые исследования в плотную приблизились к рентгенологическим.

    Одновременно  существенно расширились и границы  использования эхографии. Во-первых, она стала применятся для исследования тех объектов, которые ранее считались недоступными для ультразвуковой оценки (легкие, желудок, кишечник, скелет), так что в настоящее время практически все органы и анатомические структуры могут быть изучены сонографически. Во-вторых, в практику вошли интракорпоральные исследования, осуществляемые введением специальных микродатчиков в различные полости организма через естественные отверстия, пункционным путем в сосуды и сердце либо через операционные раны. Этим было достигнуто значительное повышение точности ультразвуковой диагностики. В-третьих, появились новые направления использования ультразвукового метода. Наряду с обычными плановыми исследованиями, он широко применяется для целей неотложной диагностики, мониторинга, скрининга, для контроля за выполнением диагностических и лечебных пункций.

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

 

1.Клиническое руководство по ультразвуковой диагностике/Под ред. М.М. Митькова. Т.1. — М.: ВИДАР, 1996; Под ред. М.М. Митькова и М.В. Медведева. Т.2.- М.: ВИДАР, 1996; т.З.- М: ВИДАР, 1997.

2.Клиническая ультразвуковая диагностика. Мухарлямов Н.М., Беленков  Ю.Н., Атьков О.Ю. Изд. Медицина, 1987.

3.Obstetric Ultrasound – Dr. Joseph S. K. Woo (Hong Kong.)

 http://www.ob-ultrasound.net/