УЛЬТРАЗВУКОВІ ДІАГНОСТИЧНІ ПРИЛАДИ

студентка, КазНМУ імені С.Д. Асфендіарова

Республіка Казахстан, м Алмати

студентка, КазНМУ імені С.Д. Асфендіарова

Республіка Казахстан, м Алмати

студентка, КазНМУ імені С.Д. Асфендіарова

Республіка Казахстан, м Алмати

студентка, КазНМУ імені С.Д. Асфендіарова

Республіка Казахстан, м Алмати

старший викладач кафедри «Технологічні ліки та інженерні дисципліни» КазНМУ імені С.Д. Асфендіарова

Республіка Казахстан, м Алмати

Ультразвукова діагностика (ультразвукова діагностика, сонографія, ехографія) — метод променевої діагностики, що використовує звукові (ультразвукові) хвилі високої частоти для отримання зображення внутрішніх органів організму людини. Ультразвук широко використовується в клінічній практиці. За останні кілька десятиліть цей метод став одним з найпоширеніших і важливих, що забезпечує діагностику багатьох захворювань. Методика не має протипоказань, є безпечною та має досить високу діагностичну ефективність (точність діагностики ряду захворювань порівняно з патологоанатомічними даними досягає понад 80%). Простота, відсутність радіаційного навантаження (дозволяє обстежувати вагітних і дітей), неінвазивність, можливість проведення декількох досліджень, а також те, що воно проводиться в режимі реального часу. [1]

Звук — це механічна поздовжня хвиля, в якій коливання частинок знаходяться в одній площині з напрямком поширення енергії. Частота від 16 Гц до 20 кГц є зоною чутності для людини, частота звукових хвиль нижче 16 Гц відноситься до інфразвуку. Частоти в діапазоні 25-500 кГц використовуються живими організмами в природі, такими як кажани, дельфіни та деякі види китів.Ультразвук - це звукові коливання із частотою понад 20 кГц.

Малюнок 1. Схема поширення звукової (ультразвукової) хвилі, коли вона генерується джерелом.

Основними характеристиками ультразвукових хвиль є коливання періоду (T) – час, протягом якого молекула або частка речовини здійснюють одне повне коливання, частота (v) – число коливань в одиницю часу, довжина (λ) – відстань між крапками однієї фази та розподілом швидкості.

Таблиця 1.

Швидкість поширення ультразвуку визначається лише властивостями середовища (тканини).

М'які тканини (середньо)

Середня швидкість поширення ультразвуку у тканинах людського тіла становить1540 м/с - більшість ультразвукових діагностичних пристроїв запрограмовані на цю швидкість.В ультразвуковій діагностиці використовується діапазон 2-15 МГц. [5, 2]

Пристрої для генерації та прийому ультразвукових хвиль.

Ультразвуковий датчик - перетворює одну форму енергії на іншу - електричну енергію в енергію ультразвукових коливань і навпаки. Існує кілька основних типів ультразвукових датчиків у сучасних ультразвукових пристроях, що характеризуються робочою частотою, а також розміром та формою поверхні сканування.

Основними типами ультразвукових датчиків є:

1.Лінійний датчик являє собою високочастотний датчик з частотою 5-15 МГц, часто 7,5 МГц, що використовується головним чином для дослідження поверхневих органів (щитовидної залози, молочної залози, лімфатичних вузлів, поверхневих судин і т.д. .). Він має мінімальне спотворення отриманого зображення, оскільки положення датчика на поверхні тіла повністю відповідає розміру досліджуваногооргану.

2.Опуклий датчик - має опуклу робочу поверхню, яка забезпечує кращий контакт зі шкірою в зоні дослідження. Частота 1.8-7.5 МГц, частіше – 3.5 МГц. Через меншу частоту, глибина сканування досягає 25-30 см, вона використовується для вивчення глибоких органів черевної порожнини, заочеревинного простору, малого тазу і т.д.

3.Секторний датчик - має невелику робочу поверхню, ультразвукові хвилі, що генеруються, мають форму сектора, і існує велика невідповідність між розмірами перетворювача і одержуваного зображення. Працює на частоті 2-5 МГц. Він використовується у тих випадках, коли необхідно отримати від невеликої частини поверхні тіла у кілька разів більшу видимість на глибині, наприклад, при дослідженні ехокардіографії серця через міжреберні проміжки. Часто секторний датчик називають серцевим датчиком.

Малюнок 2. Основні типи датчиків (A - лінійні, B - конвективні, C - секторні) та напрямок поширення генерованих ними ультразвукових хвиль. [5, 2]

Медичне застосування

Ультразвук широко використовується для діагностики захворювань різних органів та систем:

Для діагностики травм голови. Це допомагає лікарю визначити місце крововиливу.
В офтальмології ультразвук використовується для вимірювання розміру очей, визначення лінзи.
Щоб оцінити розмір печінки, її структуру та однорідність, виявити будь-які зміни, а також стан кровотоку.
Також за допомогою ультразвуку можна дослідити стан жовчного міхура та жовчних проток: їх розмір, товщина стінки, прохідність тощо.
Аналогічним чином оцінюються розмір, форма, контури підшлункової залози, наявність утворень. Однак через газишлунку, великому або тонкому кишечнику, часто неможливо отримати якісні зображення.
УЗД нирок дозволяє визначити їхній стан, структуру. Це також дозволяє ідентифікувати різні запальні процеси, наявність каменів, утворень та змін після гострих чи хронічних захворювань нирок.
При дослідженні щитовидної залози ультразвукове обстеження може визначати наявність вузлів, кісти, а також зміни розміру та структури залози. Фахівці рекомендують проводити обстеження щитовидної залози щороку.
За допомогою ультразвуку лікарі визначають масу серця, скоротливість, патологію, пухлину, тромбу. Вони використовуються у випадках болю в серці, шуму, розладів, уроджених вад серця.
Використовується визначення тривалості вагітності, контролю плоду різних етапах. УЗД проводиться три-чотири рази протягом період вагітності, якщо процес протікає без ускладнень, але частіше 10 разів не рекомендується. Ультразвук судин, що використовуються для болю в ногах при ходьбі, ослабленні, нестачі пульсу на артеріях гомілки, цукровому діабеті, після операції на нижніх артеріях кінцівок і т.д.
УЗД органів малого тазу підходить для своєчасної ідентифікації різних захворювань (наприклад, міом), доброякісних та злоякісних пухлин.
УЗД молочної залози виконується з метою своєчасного виявлення доброякісних та злоякісних новоутворень. [1]

Ультразвук у кардіохірургії є, по суті, єдиним методом діагностики, який дозволяє вам повною мірою оцінити стан серцево-судинної системи, а також її основні та допоміжні судини. Іншою незаперечною перевагою цього діагностичного методу є здатність контролювати скороченнясерцевого м'яза в реальному часі. У наступних процедурах лікування важливо знати частоту фіксації та швидкість скорочення серцевого м'яза.

Малюнок 3. Дослідження швидкості у профілі судини або в локальній ділянці серця.

Ультразвук у гінекології. Якщо ми говоримо про ультразвукові дослідження щодо діагностики в гінекології, то умовно всі дослідження можна розділити на кілька типів. Серед них:

• Загальний діагноз. Це включає трансабдомінальні та трансвагінальні дослідження. На ранніх стадіях вагітності використовується трансвагінальне обстеження. Він дає найточнішу інформацію про факт вагітності у перші чотири тижні після зачаття. Це пов'язано з тим, що датчик розташований на найближчій відстані від матки, у піхву, що гарантує достовірну інформацію. Трансабдомінальне дослідження проводиться шляхом застосування звукових хвиль до передньої поверхні очеревини. У цьому випадку виявляються захворювання органів тазу у жінок, визначається стан репродуктивних органів та ступінь їх функціонування. З іншого боку, цей тип досліджень дає загальну картину розвитку плода. Це обстеження проводиться у другому та третьому триместрі вагітності, коли плід досить дорослий або готується до пологів.

• Другий тип ультразвуку – доплерометрія. За допомогою цього методу вивчаються особливості циркуляції крові у напрямку: мати – плацента – дитина. Це дослідження дає вичерпну картину стану тазових органів в жінок із гінекологічними захворюваннями.

• Третій тип досліджень – кардіотографія. Для гінекологічної діагностики це основний метод, що дозволяє оцінити, наскільки добре функціонують геніталії, які забезпечують життєдіяльність плода. [3]

Малюнок 4. Імпульсний хвильовий доплер. Схема та основні пристрої системи для вивчення та обробки сигналів. [4]

Весь процес ультразвукового сканування можна розділити на наступні етапи :

- генерація ультразвукових хвиль (зворотний п'єзоелектричний ефект);

- проникнення ультразвукових хвиль у тканини;

- взаємодія ультразвуку з тканинами, відображення від інтерфейсів середовища у вигляді різних «луна» сил;

- перетворення відбитих сигналів на електричний сигнал (прямий п'єзоелектричний ефект);

- Запис електричного сигналу за допомогою різних типів реєстрації відбитих сигналів або різних типів сканування зображень. [5]