Az ultrahang egy technika leképezésére segítségével ultrahangos . Általában használják az emberi és állatorvosi gyógyászatban , de felhasználhatók a kutatásban és az iparban is .
Az "ultrahang" szó a görög mitológiában található nimfa visszhangról származik, aki ezt a jelenséget megszemélyesítette, valamint a görög Graphô (íráshoz) gyökből . Ezért meghatározása szerint "visszhang által írt". Az "ultrahang" kifejezés mind az orvosi cselekményt, mind az ebből adódó képet jelöli, amelyet a nőiesen "visszhang" rövidít.
Az ultrahangos készülék egy "ultrahang". A modern eszközök mindegyike rendelkezik Doppler funkcióval . Ezért beszélünk „ Doppler ultrahangról ” (rövidítve: „ Doppler ultrahang ”).
Az orvos, az orvosi elektroradiológiai manipulátor vagy az ultrahangot végző szülésznő "szonográfus".
A modern ultrahang több mint 200 éves multidiszciplináris tudományos kutatás eredménye, amely egyesíti a fizikusokat , matematikusokat , biológusokat , orvosokat , elektronikai mérnököket és informatikusokat . 1828 - ban Jean-Daniel Colladon svájci fizikusnak sikerült meghatároznia a vízben terjedő hang terjedési sebességét. Ez a felfedezés elengedhetetlen a hanghullámok kibocsátására és vételére alapuló számos eszköz kifejlesztésében. 1838- ban az egyesült államokbeli Virginia Egyetem kutatója e módszeren alapuló eszközzel próbálta feltérképezni a tengerfenéket. Kísérlete sikertelen volt, de ötlete inspirálta a háború közötti időszakban a szonár feltalálóit , akiknek fejlettebb technológiai eszközeik voltak.
A szonár (a rövidítés az angol " sound navigation and ranging " szóból származik ) egy technika, amelyet a víz alatti tárgyak észlelésére és felkutatására fejlesztettek ki. A szonár hangimpulzust bocsát ki, és megkapja azt a visszhangot, amely akkor keletkezik, amikor az impulzus eltalál egy tárgyat. A hangimpulzus kibocsátása és az echo vétele között eltelt időt megmérik, és ismerve a vízben terjedő hang terjedési sebességét, meghatározható az adó és a tárgy közötti távolság. A modern ultrahang ugyanazon fizikai elveken alapszik, mint a szonár.
Egy ilyen rendszer kutatását katalizálja, különösen a Titanic elsüllyedése, a tengerfenék feltérképezésének igénye a távirati vonalak telepítéséhez, valamint az ellenséges tengeralattjárók felderítésének vágya az első és a második világháború idején . A gyártók szintén fontos szerepet játszanak az eszközök pontosságának javításában. A gyártókat valóban érdekli ez a technológia az autókarosszériák és a hajótestek gyártási hibáinak felderítésére . Kutatásaik lehetővé teszik a hangimpulzusok kibocsátásának gyakoriságának növelését, valamint a hullám kibocsátása és az echo vétele közötti idő pontosabb mérését.
Az orvosi területen az első kísérletek az 1930-as évek végére nyúlnak vissza , amikor Karl Dussik neurológus és testvére, Friedrich Dussik fizikus ultrahanggal megpróbálták diagnosztizálni az agydaganatokat , de sikertelenül. Az ultrahang orvosi területen történő alkalmazásával kapcsolatban az 1950-es években jelentős előrelépés történt . A brit John Wild érdeklődött a daganatok és kövek kimutatására szolgáló ultrahang iránt, és 1952-ben publikálta az első kétdimenziós ultrahang képet. Denverben Douglas Howry kifejlesztett egy rendszert, a Pan szkennert , amely megkövetelte a vizsgálati terület bemerítését. Eközben a skóciai Glasgow Egyetemen Ian Donald szülészorvos módosít egy ipari ultrahangos gépet, amelyet a hajótestek hibáinak felderítésére terveztek. 1958-ben megjelent cikkből a területén az orvosi ultrahang nőgyógyászati , amely az első két-dimenziós ultrahang képet a magzat . Az 1950-es évek jelentős előrelépései óta az ultrahang alkalmazása az orvosi területen jelentősen megnőtt, különösen a technológiai fejlődésnek köszönhetően, amelyek lehetővé tették az ultrahangos gépek méretének és költségeinek csökkentését, miközben javították azok pontosságát.
Az ultrahangos készülék a következő alkatrészekből áll:
Minden egy mobil szekéren van elrendezve, lehetővé téve a vizsgálat elvégzését a beteg ágyánál.
Az igények a vizsgált szervtől függően eltérőek. A legigényesebb a lényegében mozgékony szív , amelyhez meg kell adni a térbeli, de időbeli képet is.
Az ultrahanggal kapcsolatos első vizsgálatokat nem az orvostudományban alkalmazták, hanem arra irányultak, hogy lehetővé tegyék a tengeralattjárók felderítését az első világháború idején . 1951-ben két brit, JJ Wild (orvos) és J. Reid (elektronika) egy új eszközt mutatott be az orvosi közösségnek: az ultrahangos készüléket. Az agydaganatok kutatására szánták, de a szülészeten fog karriert csinálni . A szülészetben az 1970-es évek elejétől kezdődően a koponya kerületének mérésére és a magzat szívéből származó hangok felvételére szolgáló eszközökkel használható (lásd Doppler-effektus ).
Az ultrahang alapeleme általában a szondában elhelyezkedő piezoelektromos kerámia ( PZT ), amely elektromos impulzusoknak kitéve ultrahangot generál . A visszhangokat ugyanaz a kerámia veszi fel, amely vevőként működik: ezt ultrahangos jelátalakítónak hívják. Az ultrahangos készüléket ultrahang-szondával, úgynevezett ultrahang-sávval látták el, amely eredetileg 64, 96 vagy akár 128 in-line ultrahang-átalakítóval van ellátva. A modern ultrahangos gépek szondái ma akár 960 elemet tartalmaznak. A szív ultrahangjában az elemek számát 3000 elemre hozzák. Az átvitel minden jelátalakítón egymás után történik.
Az ultrahangokat határolt (gyakran trapéz alakú) kerületen belül küldik, és a rögzített visszhangok az általuk tapasztalt akadályok aláírása. Az echogenitás a szövet nagyobb vagy kisebb alkalmassága az ultrahang visszaszórására.
Az ultrahang frekvenciája modulálható: a frekvencia növelése lehetővé teszi a pontosabb jel (és ezért finomabb kép) elkészítését, de az ultrahang ezután gyorsan csillapodik a vizsgált szervezetben, és már nem teszi lehetővé a mély struktúrák vizsgálatát . A gyakorlatban a szonográfus több különböző frekvenciájú szondával rendelkezik:
Ez a felbontás a vizsgált szerkezet alakjától is függ: sokkal jobb, ha merőleges az ultrahang sugárra, mint ha párhuzamos az utóbbival.
A jel vételi frekvenciája befolyásolja a kép minőségét is: alapvető módban a jelátalakító azonos frekvenciájú jeleket észlel, mint az átvitel. Harmonikus üzemmódban a kibocsátás kétszeresével (második harmonikus) érzékeli a jeleket. Ez utóbbi rendszer előnye, hogy lényegében csak az emisszióval azonos irányba visszatérő visszhangokat észleli, ezáltal kiküszöböli a szétszórt visszhangokat, és a jelet sokkal kevésbé zajosítja. A nemlineáris detektálásnak sajátos válasza van, nem reagál a szonda utáni első néhány centiméterre, ami lehetővé teszi a túlsúlyos beteg képalkotásának megkönnyítését (akinek a bőr alatti zsírrétege megnehezíti az ultrahang átadását).
Mechanikai okokból úgy vélik, hogy a szonda és a has közötti érintkezés nem lehet tökéletes, ezért vékony levegőréteg van közöttük.
A levegő és a bőr (biológiai szövet) akusztikai impedanciája Pa /s / m-ben mérve egyenlő:
Lehetővé teszik a levegő-bőr interfész T átviteli együtthatójának értékének kiszámítását:
Ez az érték nagyon alacsony, ezért jelentősen csillapítja a jelet az emisszió és az ultrahang szondával történő vétele között . E probléma orvoslására a szonográfus olyan gélt alkalmaz, amelynek akusztikai impedanciája közel áll a bőréhez, hogy alacsonyabb csillapítást érjen el.
Az elektronika az ultrahangkészülék felelősek erősítését és feldolgozását ezeket a jeleket, hogy alakítani egy videojel . A kép szürke színben készül, a visszatérő visszhang intenzitása szerint.
A test különböző szövetei különböző módon jelenhetnek meg:
A vezérlőpult rendelkezik kezelővel a betegazonosítók és megjegyzések megadásához. Hozzáférést biztosít a különböző ultrahang és Doppler módokhoz, valamint képfeldolgozást és tárolást biztosít. Ez lehetővé teszi mérések (távolság, terület stb.) És különféle számítások elvégzését is.
Képernyőn keresztül történik.
Különböző módok állnak rendelkezésre:
Ezek a szürkeárnyalatos képek színes Doppler- adatokhoz társíthatók .
Elméletileg a tárolandó adatok megfelelnek a vizsgálat időtartamának filmjétől (néhány perctől több mint fél óráig), amely még mindig problémákat vet fel a szükséges memória méretével kapcsolatban. A gyakorlatban csak állóképek vagy rövid képhurkok vannak megtartva. A formátum gyakran saját ( DICOM átalakító eszközzel ), vagy natív módon készült a DICOM-ban. Ez az orvosi képalkotás területén széles körben alkalmazott formátum lehetővé teszi, hogy ugyanabban a dokumentumban tartsa a beteg azonosítóját, képét és annak megszerzésének jellemzőit. Egyes ultrahangos készülékeken észrevehetetlen minőségromlással lehet JPEG formátumban menteni a képeket.
Egyszerű módon a kiválasztott képet kinyomtatják és csatolják a jelentéshez. Ebben az esetben csak szemléltető szerepe van, a reprodukció minősége semmiképpen sem teszi lehetővé például a diagnózis újbóli értékelését.
A kép analóg módon is tárolható egy videokazettán, ami jelentősen lerontja a definíciót, de lehetővé teszi, hogy elegendő információ megmaradjon ahhoz, hogy információkat utólag lehessen belőle levezetni.
A közelmúlt módja, hogy egy DVD-felvevő valós időben (egyidejűleg) létezik a vizsga lebonyolításával, lehetővé teszi több órás vizsga digitalizálását.
A képek (vagy képi hurkok) digitális úton továbbíthatók, akár CDrom-on, akár számítógépes hálózaton keresztül .
Az ultrahang az ultrahangban történő alkalmazásával összefüggésben soha nem tárt fel káros következményeket az embereknél. A vizsgálatok túlnyomó többségében csak elhanyagolható biológiai hatásokat figyeltek meg, amelyeknek nincs kóros hatása. Egy amerikai tanulmány kimutatta, hogy az ultrahang bizonyos körülmények között megzavarja az agy fejlődését az egerek magzatában. Tanulmányok folynak ennek a kockázatnak az emberekben történő felmérésére.
A vizsgált szervtől függően a betegnek éheznie kell vagy sem. A vizsgálati asztalon fekszik, és a géllel letakart szondát közvetlenül a bőrre helyezik a szemléltetendő szerkezettel szemben.
Az 1950-es években megjelent a szív és az emlő diagnosztikai ultrahangja . 1957-ben két brit, mérnök Tom Brown és nőgyógyász Ian Donald (in) , feltalálta az első ultrahang szonda.
A terhesség orvosi felügyeletének részeként az ultrahang lehetővé teszi a magzat monokróm képének elkészítését az anyja méhében. Bár ez az ultrahang legismertebb alkalmazása, ezt a technológiát alkalmazzák a belső szerv rendellenességeinek ( kövek , ciszták , rákos megbetegedések ) kimutatására is .
A Quebec , 2004-től bizonyos reprodukciós és a terhesség nyomon klinikák felajánlott egy 3 dimenziós ultrahang szolgáltatás, amely lehetővé teszi a globális nézet a magzat.
Nem orvosi szuvenír ultrahangAz úgynevezett "kényelem", az öröm vagy az érzelmi ultrahang bizonyos vállalatok által nyújtott szolgáltatás, amely lehetővé teszi a magzat megjelenítését, esetleg háromdimenziós képben, lehetővé téve a szülők számára, hogy memória videofelvételt készítsenek. Ezután a vizsgálatot orvosi kereteken kívül végezzük.
Ban ben 2011. december, Jacques Lansac, a Francia Nőgyógyászok és Szülészek Országos Kollégiumának (CNGOF), valamint a Szülészeti és Magzati Ultrahang Országos Bizottságának elnökeként határozottan tiltakozott az ilyen típusú kereskedelmi ajánlatok ellen, amelyek a magzatot körülbelül 30 percig ultrahanggal érinthetik. néha olyan sugárral, amely "az arcra és a nemi szervekre összpontosít" , ami az orvosi ultrahang "nagyon eltérő" expozíciójához vezet , amely a sugarat az egyes területek rövidebb expozíciója érdekében eltolja. Szerinte "Az ultrahang termikus és mechanikai hatása nem feltétlenül ártalmatlan" , különösen az agy és a szem szempontjából. Ugyanezt a figyelmeztetést fogalmazták meg Belgiumban 2006 - ban2012. áprilisa ONE .
Ultrahang a fiúk kiválasztásáhozEgyes országokban, például Indiában, hordozható ultrahangos szkennereket használnak a születendő gyermekek nemének meghatározására, ami nagyszámú abortuszt és a fiúk és a lányok születésük arányának egyensúlyhiányát eredményezi.
A vizsgálat mindig párosul a Dopplerrel, amely lehetővé teszi a véráramlás elemzését.
Vannak finom szondák, amelyeket közvetlenül be lehet vezetni a vizsgálandó érbe - például a koszorúérbe -, és lehetővé teszik annak falainak pontos elemzését. Ezt nevezzük endovaszkuláris ultrahangnak .
A szív vizsgálata nehéz, mert:
Kontraszt ultrahang egyike, amely egy kontrasztanyag . A kontrasztanyagok vegyületet a mikrobuborékok injektálunk a véráramba keresztül intravénás idején az ultrahangos vizsgálat beteg . Mint Raymond Gramiak orvos 1968-ban felfedezte, a kontraszttermék mikrobuborékjai nagyon visszaverik az ultrahangot az ultrahangvizsgálat során; így lehetővé válik a szervek vérellátásának felvétele diagnosztikai célokra . A kontraszt ultrahang széleskörű klinikai alkalmazása egy áttétes daganat kimutatása, amelyben a kontraszt felvétele (a kontraszttermék koncentrációjának időbeli alakulása a vérben) gyorsabb, mint a daganatot körülvevő egészséges biológiai szöveté. A kontraszt echokardiográfiában is vannak alkalmazások a kamrai fal jobb körülhatárolásának elérésére az ultrahang képen, ami további segítséget jelent a szív kontrakciós hiányának értékelésében a szívizominfarktus után . Végül, alkalmazások mennyiségi perfúziós (relatív mérése véráramlás) vannak kialakulóban a gyógyszeres terápiás nyomon követése a rák , által kidolgozott módszertan doktor Nathalie Lassau 2011 lehetővé teszi, hogy azonosítsa a beteg reagálását a rákellenes kezelést a lehető leghamarabb a annak érdekében, hogy a lehető legjobban irányítsák a terápiás kezelést.
A radiológusok által a klinikai gyakorlatban alkalmazott kontraszt ultrahang technikák közül kiemelkedik az érrendszeri aláírások paraméteres képalkotó módszere, amelyet Dr. Nicolas Rognin talált ki 2010-ben. Ezt a módszert diagnosztikai segédeszközként hozták létre. Rák, megkönnyítve a gyanús daganat (határozza meg, hogy jóindulatú vagy rosszindulatú-e ) egy szervben. Funkcionális szempontból a módszer számítógép egy időbeli képsorozatot elemez (a kontraszt ultrahang képeinek digitális felvétele valós időben valós időben). Két egymást követő jelfeldolgozási lépést alkalmaznak a tumor minden pixelére , az alábbiak szerint:
Miután a daganat egyes pixeleinek jelfeldolgozása befejeződött, a paraméter színes térbeli térképe megjelenik a számítógép képernyőjén; így az összes vaszkuláris információt szintetizálja egyetlen képben, amelyet „parametrikus képnek” neveznek (lásd a sajtócikk utolsó ábráját a klinikai paraméterképek illusztrációjaként). Ezt a paraméteres képet a radiológus a daganatban uralkodó szín alapján értelmezi: a vörös rosszindulatú daganat gyanúját (rák kockázatát) jelzi, a zöld vagy sárga a jóindulatúság nagy valószínűségét. Az első esetben (tumorgyanú), a radiológus igényel biopsziát a diagnózis megerősítéséhez, vagy a lapolvasó a X-ray második véleményt. A második esetben (jóindulatú daganat szinte biztos) csak a következő hónapokban szükséges monitorozni új kontrasztos ultrahangvizsgálattal. A klinikai előnye a parametrikus vaszkuláris aláírás képalkotó módszer, hogy elkerüli biopszia - kockázatos invazív eljárás - szisztematikus jóindulatú daganatok vagy X-Ray szkenner vizsgálat ki a beteget egy adag. A besugárzás . A módszer hatékonyságát emberben pozitívan értékelték a máj tumorainak jellemzésére . A jövőben a módszer alkalmazható valamennyi típusú szerv, például az emlő vagy a prosztata rákszűrésével kapcsolatban .
Molekuláris ultrahangA kontraszt ultrahang jövője a molekuláris képalkotásban rejlik . A molekuláris ultrahang tervezett klinikai alkalmazása a rák korai felismerése, úgynevezett célzó ultrahang kontrasztanyag alkalmazásával . Eredetileg Dr. Alexander Klibanov tervezte 1997-ben. Egy ilyen termék célzott mikrobuborékokból áll, amelyek képesek kapcsolódni a rosszindulatú daganatok vér mikrovezetékeihez . A mikrohullámok belső falához való kapcsolódásnak ez a mechanizmusa a rák biomolekuláris expressziójának specifikus célzásán alapul (például a neoangiogenesisben vagy a gyulladásban résztvevő biomolekulák túlexpresszálódnak a rákban). Ez a célzott mikrobuborékok következményes felhalmozódását eredményezi a rosszindulatú daganatban, megkönnyítve ezzel annak pontos lokalizálását az ultrahang kontrasztképben. 2013- ban a hollandiai Amszterdamban egy legelső feltáró klinikai vizsgálatot végeztek embereken a prosztatarák esetére Dr. Hessel Wijkstra.
A molekuláris ultrahangban az akusztikus sugárzás nyomásának technikája ultrahang-szondával alkalmazható a szóban forgó mikrobuborékok szó szerinti tolására a mikrohajók belső falára, amelyet először Dr. Paul Dayton mutatott be 1999-ben. Ez a technika a mikrobuborékok a daganatban az utóbbi nagyobb kölcsönhatásával a megcélozni kívánt rákos biomolekulákkal. Szakaszában preklinikai tudományos kutatás , ez a technika alkalmazását és validált kétdimenziós és három dimenziós ultrahang .
Az ultrahang lehetővé teszi az izmok, az inak, az ínszalagok és a perifériás idegek részletes elemzését (a szokásos radiográfiai értékelés mellett).
A szonda elhelyezhető a bőrön, vagy közvetlenül érintkezhet a szervvel. Ez utóbbi esetben a szondát megfelelő, CE jelöléssel ellátott és steril védőburkolattal borítják.
Endoszkópos ultrahangnak vagy endoszkópos ultrahangnak is nevezik, és ultrahangos forrást használ az ultrahangos géphez csatlakoztatott endoszkóp végén, hogy képeket szerezzen a mellkas és a has belső szerveiről. Használható e szervek bélésének vizualizálására vagy a szomszédos struktúrák vizsgálatára.
Leggyakrabban a felső emésztőrendszerre és a légzőrendszerre alkalmazzák. A szondát a hüvelybe, a végbélnyílásba vagy a szájon keresztül vezetik be, az eljárás hasonlít az endoszkópiához , és kiegészíthető ultrahang képalkotással vezérelt biopsziával.
Ma két fő módszer létezik a szöveti rugalmasság értékelésére az elasztográfiával .
Manuális kompressziós elasztográfiaTechnika, amely lehetővé teszi a szövetek rugalmasságának vizsgálatát a rákok kimutatására, különösen a szenológiában. A Hitachi Medical Systems által 2002 óta, a Siemens pedig 2005 óta forgalmazott technika .
Ez az ultrahangos szondából áll, amely könnyű nyomást fejt ki annak érdekében, hogy az alatta lévő szöveteket enyhe stressznek tegye ki. Ezek a szövetek a feszültség hatására deformálódnak, minél jobban rugalmas a szövet, annál inkább deformálódik, annál inkább merev a szövet, annál kevésbé deformálódik. Ez a valós idejű mérés lehetővé teszi az elváltozások relatív merevségének és bizonyos mértékben malignitásának egyszerű felmérését.
Ultrahangos impulzus elasztográfiaEbben az esetben az ultrahangos szonda fókuszált hullámot (ultrahangos impulzust) bocsát ki, amely lehetővé teszi a szövetek nagyon kis mozgatását. Ezután a képet a rugalmassági képalkotáshoz hasonlóan készítik kézi tömörítéssel. Mivel azonban az ultrahangos impulzus tökéletesen kalibrált, a kapott kép jobban reprodukálható. Hasonlóképpen kvantitatív módon is értékelhető a szövet merevsége az ultrahangos impulzus által generált nyíróhullám sebességének mérésével. Ezzel a méréssel meg lehet becsülni a májfibrózis mértékét, általában elkerülve annak szükségességét, hogy a betegnek májbiopsziát írjanak elő (invazív eljárás szövődmények kockázatával).
Elasztográfiai megoldásokAz iparág aktív ultrahang ( General Electric , a Philips , Siemens , Toshiba , stb ) ajánlatok megoldások rugalmasságát képalkotó kézi tömörítés és ultrahang impulzus. Ne feledje, hogy a Supersonic Imagine (francia) történelmileg úttörő szerepet játszik az innováció terén kvantitatív elasztográfiai rendszerével .
Az ultrahang használható a sürgősségi orvoslásban . Bizonyos szervek - a szív és a has - ultrahangvizsgálata képes kimutatni a "szabad" folyadékok jelenlétét, ami a trauma kapcsán általában vérzést jelez . Ez a módszer, amelyet angolul FAST-nak hívnak ( Focused assessment with sonography for trauma (en) ) , kevésbé invazív, mint a peritonealis kimosás ; olcsóbb, mint a röntgen tomográfia, és nem teszi ki a beteget sugárzásnak. Ezt a módszert 1999-ben a brit hadsereg tesztelte a koszovói háború alatt .
Tartalmazhatja a tüdő vizsgálatát is az eFAST (kiterjesztett FAST) néven ismert módszerrel a pneumothorax jelenlétének kimutatására .
A nagyfrekvenciás ultrahang olyan ultrahang alkalmazás, amely 20 MHz- nél magasabb frekvenciájú ultrahangot használ . Ugyanazon működési elv alapján, mint a hagyományos ultrahang, ennek ellenére lehetővé teszi a jobb képfelbontás elérését, de alacsony behatolási mélységgel.
Alkalmazások léteznek az orvosi területen, de jelenleg ezt a technikát főleg a kis állatok (különösen az egerek) állat-egészségügyi kutatásában használják.