Аппараты УЗИ: отличия и модификации

Для рядового пациента, который не является экспертом в медицине, все аппараты для ультразвуковых исследований не отличаются друг от друга: монитор, какие-то датчики, кнопки. Однако это в корне неверное представление о такой технике. Существует масса модификаций аппаратов УЗИ и датчиков, при помощи которых доктора могут максимально точно изучить ткани и органы организма человека.

Как работает аппарат УЗИ?

Сонография, или исследования УЗИ - это неинвазивный метод изучения внутренних органов человека с помощью ультразвука. Именно УЗ-диагностика является “золотым стандартом” при первичном обследовании пациента во всем мире.

Аппараты УЗД работают по принципу пьезоэлектрического эффекта. Внутри датчика, который соприкасается с телом, расположены микроскопические кристаллы кварца, титана или бария. Когда электрический ток проходит через кристаллы, возникают колебания, которые и создают в свою очередь УЗ-волны частотой до 29 МГц. Установленная акустическая линза помогает выбрать волну необходимой длины. Чем выше частота волны, тем шире возможности аппарата.

Каждая ткань человеческого организма обладает характерным акустическим сопротивлением. Если органы, на которые направляется ультразвуковая волна, имеют различное акустическое сопротивление (например, при наличии в них новообразований или уплотнений), то часть волны отражается, а другая поглощается. 

Чем больше различаются ткани, тем сигнал более выражен. Визуально на экране разные по плотности участки ярче и выглядят светлее соседних. Эта особенность называется “эхогенность”.

УЗИ аппарат. Что в него входит?

По сути, все аппараты для УЗИ-диагностики имеют одинаковое строение, несмотря на некоторые отличия.

Во-первых, ультразвуковой преобразователь. Внутри него находятся кристаллические пьезоэлементы. Под действием электричества, которое поступает от центрального процессора, кристаллы начинают создавать механические колебания и распространять ультразвуковые волны.

Во-вторых, центральный процессор. Он делает все необходимые расчёты, а импульсный датчик управления поможет изменить характеристики излучаемых ультразвуковых импульсов. Встроенная акустическая линза улавливает волны определенной длины, а звукопоглощающий слой сортирует отображаемые УЗ-волны.  Отраженные УЗ-волны возвращаются к преобразователю и обрабатываются в центральном процессоре. Он рассчитывает скорость возвращения сигнала и путь от датчика до органа.

Итоговую картинку исследуемых тканей и органов можно увидеть на дисплее. А для более четкого изображения, в аппаратах УЗИ установлены усилители радиочастот, звука и видео.

Курсор и клавиатура. С их помощью можно вводить дополнительные параметры исследования и обрабатывать полученную информацию.

Датчиком управления можно выбирать различные режимы сканирования:

• А - амплитуда отраженного эхо-сигнала;
• М - показывает орган в движении;
• В - 2D картинка, на которой можно изучить любые изменения эхогенности. В минуту сменяется 20 картинок;
• Д - эффект Допплера. Используется для изучения кровотока.

На носителе (жесткий, CD или DVD диски) сохраняется вся информация. При желании пациенту распечатывают результаты исследования или предоставляют их в видеоформате.

Виды аппаратов УЗИ

Исходя из особенностей и различий современных аппаратов ультразвуковой диагностики, их условно можно поделить на три группы:

• Стандартная техника, которая позволяет изучить на мониторе орган по двум параметрам — длине и ширине. Картинка выводится на монитор в черно-белой гамме. Обычному человеку может быть сложно с ней разобраться, но специалисты отлично видят патологии. Хорошо заметны кисты, миомы, разрастание эндометрия в гинекологии, аномалии сердца в кардиологии, нарушения в развитии головного мозга у плода, его рост и вес, количество околоплодных вод и пр.), поэтому прохождение 2D УЗИ рекомендовано при беременности. Для органов малого таза и брюшной полости используется аппарат с частотой 2,5 — 3,5 МГц. Процедура безопасна для матери и ребенка и может показать возможные проблемы на начальных этапах. Исследование как правило не занимает более 15-20 минут.
• Отличается от предыдущего вида тем, что добавляется ещё один параметр визуализации — глубина. Аппарат позволяет рассмотреть с высокой точностью личико малыша в утробе матери, а также максимально точно определить пол будущего ребенка. Такое исследование длится около 50 минут.
• Четырехмерное УЗИ-исследование дает возможность увидеть плод в движении. Отличие таких аппаратов от 3D в том, что сканеры 3D дают изображение определённых моментов положения будущего ребенка, а 4D воспроизводит четкое видео по секундам. Помимо исследования беременности, 4D аппараты применяются в урологии, в офтальмологии, при онкологических патологиях.

Также аппараты УЗД аппараты различаются и по другим параметрам:

По качеству изображения

• Стандартные сонографы (16 каналов приема-передачи).
• Устройства среднего класса (более 32 каналов).
• Аппараты УЗИ повышенных возможностей (более 48).
• Устройства высокого класса high-end (более 64).
• Экспертные УЗИ-аппараты (до нескольких сот каналов).

Главный технический параметр, отличающий аппараты УЗИ, — число каналов приема и передачи. Чем их больше, тем выше чувствительность техники.

По специфике применения

УЗИ сканеры.

Как правило, это 2D-устройства, которые дают двухмерное изображение. Имеют два режима работы: 2D-изображение (режим В) и эхограмма (режим М).

Узкоспециализированные

• Эхоофтальмометр. Показывает структуру глаза в 2D и 1D изображении. Помимо режимов В и М, имеет режим D, который дает возможность спектрального анализа скорости кровотока с использованием импульсного (PW) и непрерывного допплера (CW).
• Фетальный монитор. Измеряет ЧСС у плода. Визуализирует патологии развития сердца плода на ранних стадиях беременности.

УЗИ с допплером

• со спектральным допплером (дуплексные аппараты). Отображают работу кровотока в режиме В, М и D;
• с допплеровским картированием цветом. Помимо тех же функций, что и у аппарата со спектральным допплером, отображают на серошкальном изображении тканей кровоток. Этот прибор необходим для специализированных исследований.

Энцефалоскоп

Такой УЗИ аппарат предназначен для нейрохирургических исследований. Через височную область изучают различные структуры головного мозга. Устройство работает по транскраниальному принципу, который может выявить особенности и нарушения кровотока. Энцефалоскоп улавливает УЗ-сигналы, отражающиеся от элементов крови, движущихся в одном направлении. Затем полученные данные обрабатываются и выводятся на монитор.

С помощью энцефалографического исследования можно увидеть состояние сосудов и артерий головного мозга, а также определить абсцессы, кровоизлияния, кисты, гематомы, отложения солей кальция на стенках сосудов, рубцы и другие патологии.

Синускоп

Это специальный аппарат, при помощи которого можно исследовать лобные и гайморовы пазухи. Устройство анализирует ультразвук, который отражается от стенок носа. Синускоп показывает на ранних стадиях гайморит, синусит, фарингит, воспаление пазух носа.

Разновидности УЗИ-аппаратов по типу датчика

• Линейные. Имеют частоту от 5 до 15 МГц, глубина сканирования до 11 см. Датчик достаточно широкий, чтобы отсканировать орган полностью. Картинка на мониторе высокого разрешения, четкая. Такие датчики необходимо использовать в паре со специальным гелем.
• Конвексные. Частота от 1,9 до 7,5 МГц, глубина сканирования не превышает 25 см. Плотно прилегают к телу. Картинка может быть незначительно искажена.
• Секторные. Частота от 1,5 до 5 МГц. Изображение глубокое и крупное.
• Фазированный секторальный датчик. Похож на решетку, каждый отдел которой может менять угол сканирования. Различные части датчика независимо друго от друга принимают и излучают ультразвуковые сигналы.
• Внутриполостные. Напоминают скошенную или прямую рукоять, используются внутри тела.
• 3D или 4D объемные датчики. Сканируют орган “срезами”, преобразуя картинку в трех- или четырехмерное изображение.
• Матричные. Включают двухмерную решетку. Полуторомерные — картинка по длине получается больше, чем по ширине. Получается максимальное разрешение по толщине. Двухмерные. Состоят из большого количества элементов, что позволяет проводить исследование в различных проекциях одновременно.
• Карандашные. Разделены излучатель и отображател. Используются для исследования артерий и вен.

По областям применения

• Универсальные для наружного применения abdominal probe. Применяются для исследования органов малого таза. Частота от 3,5 до 5 МГц, открывает обзор в 40-900.
• УЗИаппараты small parts probe. Частота от 7,5 до 10 МГц. Ширина датчика 25-50 мм. Необходимы для исследований щитовидной железы, суставов и периферических сосудов.
• Кардиологический УЗИ аппарат cardiac probe. Аппарат УЗИ с датчиком секторального типа с частотой 3,5 или 5 МГц.

Внутриполостные УЗИ-приборы

• трансвагинальные. Имеют частоту 5,6 или 7,5 МГц, используются в гинекологии;
• трансректальные. Позволяют сканировать под углом 3600;
• интраоперационные. Надеваются на палец и имеют большой радиус кривизны;
• трансуретральные. Миниатюрные, вводятся через мочеточник в мочевой пузырь;
• чрезпищеводные. Нужны для того, чтобы исследовать сердце со стороны пищевода.
• внутрисосудистые.

Дополнительные функции аппаратов УЗИ

Современные УЗИ аппараты оснащены дополнительными функциями, которые в разы увеличивают качество и точность исследований.

• Преобразование изначально некачественного изображения в чёткую картинку. Функция “чистит” спекл-шумы, артефакты, в результате чего изображение имеет чёткий контур на границе тканей с разной эхогенностью;
• Это программа, которая заносит изображения в архив и формирует базу данных;
• Кинопамять. Функция дает возможность перематывать видео и раскадровки; разъёмы для нескольких датчиков;
• Увеличивает четкость в серошкальном режиме, снижает количество артефактов. Функция позволяет увидеть чёткие границы новообразований, что без ее использования невозможно сделать у пациентов с лишним весом;
• TP-View. Увеличивает поверхность обзора у линейных датчиков.
• Улучшает и детализирует изображение органов в 3D. В акушерстве функция показывает аномалии в развитии будущего ребенка,независимо от количества амниотической жидкости и положения. В хирургии XLight позволяет увидеть состояние костной структуры;
• Синхронизирует работу УЗИ аппарата с медицинским лазером. Устройства с такой функцией могут применяться при малоинвазивных операциях;
• VPan Imaging. С помощью этой технологии получают панорамное покадровое изображение, которое воспроизводит всю изучаемую зону.