студент, КазНМУ имени С.Д. Асфендиярова
Республика Казахстан, г. Алматы
студент, КазНМУ имени С.Д. Асфендиярова
Республика Казахстан, г. Алматы
студент, КазНМУ имени С.Д. Асфендиярова
Республика Казахстан, г. Алматы
студент, КазНМУ имени С.Д. Асфендиярова
Республика Казахстан, г. Алматы
cтарший преподаватель кафедры «Технологии лекарств и инженерных дисциплин», КазНМУ имени С.Д. Асфендиярова
Республика Казахстан, г. Алматы
Ультразвуковая диагностика (ультразвук, сонография, ультрасонография) — это метод лучевой диагностики, в котором используются высокочастотные звуковые (ультразвуковые) волны для получения изображения внутренних органов человеческого тела. Ультразвук широко используется в клинической практике. За последние несколько десятилетий этот метод стал одним из наиболее распространенных и важных, который обеспечивает диагностику многих заболеваний. Техника не имеет противопоказаний, безопасна и отличается достаточно высокой диагностической эффективностью (точность диагностики по ряду заболеваний по сравнению с патоанатомическими данными достигает более 80 %). Простота, отсутствие радиационной нагрузки (позволяют обследовать беременных и детей), неинвазивность, возможность нескольких исследований, а также то, что она проводится в режиме реального времени. [1]
Звук представляет собой механическую продольную волну, в которой колебания частиц находятся в одной плоскости с направлением распространения энергии. Частота от 16 Гц до 20 кГц является слышимой зоной для человека, частота звуковых волн менее 16 Гц относится к инфразвуку. Частоты в диапазоне 25-500 кГц используются живыми организмами в природе такими как летучие мыши, дельфины и некоторые виды китов. Ультразвук — это звуковые колебания с частотой более 20 кГц.
Рисунок 1. Схема распространения звуковой (ультразвуковой) волны, когда она генерируется источником.
Основными характеристиками ультразвуковых волн являются колебания периода (T) — время, в течение которого молекула или частица вещества совершают одно полное колебание, частота (v) — число колебаний в единицу времени, длина (λ) — расстояние между точки одной фазы и распределение скорости.
Таблица 1.
Скорость распространения ультразвука определяется только свойствами среды (ткани).
Мягкие ткани (усредненно)
Средняя скорость распространения ультразвука в тканях человеческого тела составляет 1540 м / с — большинство ультразвуковых диагностических устройств запрограммированы на эту скорость. В ультразвуковой диагностике используется диапазон 2-15 МГц. [5, 2]
Устройства для генерации и приема ультразвуковых волн.
Ультразвуковой датчик — преобразует одну форму энергии в другую — электрическую энергию в энергию ультразвуковых колебаний и наоборот. Существует несколько основных типов ультразвуковых датчиков в современных ультразвуковых устройствах, которые характеризуются рабочей частотой, а также размером и формой поверхности сканирования.
Основными типами ультразвуковых датчиков являются:
1. Линейный датчик представляет собой высокочастотный датчик с частотой 5-15 МГц, часто 7,5 МГц, используемый главным образом для исследования поверхностных органов (щитовидной железы, молочной железы, лимфатических узлов, поверхностных сосудов и т. д.). Он имеет минимальное искажение полученного изображения, поскольку положение датчика на поверхности тела полностью соответствует размеру изучаемого органа.
2. Выпуклый датчик — имеет выпуклую рабочую поверхность, которая обеспечивает лучший контакт с кожей в зоне исследования. Частота 1.8-7.5 МГц, чаще — 3.5 МГц. Из-за меньшей частоты, глубина сканирования достигает 25-30 см, она используется для изучения глубоких органов брюшной полости, забрюшинного пространства, малого таза и т.д.
3. Секторный датчик — имеет небольшую рабочую поверхность, генерируемые ультразвуковые волны имеют форму сектора, и существует большое несоответствие между размерами преобразователя и получаемого изображения. Работает на частоте 2-5 МГц. Он используется в тех случаях, когда необходимо получить от небольшой части поверхности тела в несколько раз большую видимость на глубине, например, при исследовании эхокардиографии сердца через межреберные промежутки. Часто секторный датчик также называют сердечным датчиком.
Рисунок 2. Основные типы датчиков (A — линейные, B — конвективные, C — секторные) и направление распространения генерируемых ими ультразвуковых волн. [5, 2]
Медицинское применение
Ультразвук широко используется для диагностики заболеваний различных органов и систем:
- Для диагностики травм головы. Это помогает врачу определить место кровоизлияния.
- В офтальмологии ультразвук используется для измерения размера глаз, определения положения линзы.
- Чтобы оценить размер печени, ее структуру и однородность, обнаружить любые изменения, а также состояние кровотока.
- Также с помощью ультразвука можно исследовать состояние желчного пузыря и желчных протоков: их размер, толщина стенки, проходимость и т.д.
- Аналогичным образом оцениваются размер, форма, контуры поджелудочной железы, наличие образований. Однако из-за газов в желудке, большом или тонком кишечнике, часто невозможно получить качественные изображения.
- УЗИ почек позволяет определить их состояние, структуру. Это также позволяет идентифицировать различные воспалительные процессы, наличие камней, образований и изменений после острых или хронических заболеваний почек.
- При исследовании щитовидной железы ультразвуковое обследование может определять наличие узлов, кисты, а также изменения размера и структуры железы. Специалисты рекомендуют проводить обследование щитовидной железы каждый год.
- С помощью ультразвука врачи определяют массу сердца, сократимость, патологии, опухоли, тромбы. Они используются в случаях боли в сердце, шума, расстройств, врожденных пороков сердца.
- Используется для определения продолжительности беременности, контроля плода на разных этапах. УЗИ проводится три-четыре раза в течение всего периода беременности, если процесс протекает без осложнений, но чаще 10 раз не рекомендуется. Ультразвук сосудов, используемых для боли в ногах при ходьбе, ослаблении, нехватке пульса на артериях голени, сахарном диабете, после операции на артериях нижних конечностей и т.д.
- УЗИ органов малого таза подходит для своевременной идентификации различных заболеваний (например, миом), доброкачественных и злокачественных опухолей.
- УЗИ молочной железы выполняется с целью своевременного выявления доброкачественных и злокачественных новообразований. [1]
Ультразвук в кардиохирургии является, по сути, единственным методом диагностики, который позволяет вам в полной мере оценить состояние сердечно-сосудистой системы, а также ее основные и вспомогательные сосуды. Другим неоспоримым преимуществом этого диагностического метода является способность контролировать сокращение сердечной мышцы в реальном времени. В последующих процедурах лечения важно знать частоту фиксации и скорость сокращения сердечной мышцы.
Рисунок 3. Исследование скорости в профиле сосуда или в локальном участке сердца.
Ультразвук в гинекологии. Если мы говорим об ультразвуковых исследованиях в отношении диагностики в гинекологии, то условно все исследования можно разделить на несколько типов. Среди них:
• Общий диагноз. Это включает трансабдоминальные и трансвагинальные исследования. На ранних стадиях беременности используется трансвагинальное обследование. Он дает самую точную информацию о факте беременности в первые четыре недели после зачатия. Это связано с тем, что датчик расположен на самом близком расстоянии от матки, во влагалище, что гарантирует достоверную информацию. Трансабдоминальное исследование проводится путем приложения звуковых волн к передней поверхности брюшины. В этом случае выявляются заболевания органов таза у женщин, определяется состояние репродуктивных органов и степень их функционирования. Кроме того, этот тип исследований дает общую картину развития плода. Это обследование проводится во втором и третьем триместре беременности, когда плод достаточно взрослый или готовится к родам.
• Второй тип ультразвука — допплерометрия. С помощью этого метода изучаются особенности циркуляции крови в направлении: мать — плацента — ребенок. Это же исследование дает исчерпывающую картину состояния тазовых органов у женщин с гинекологическими заболеваниями.
• Третий тип исследований — кардиотокография. Для гинекологической диагностики это основной метод, который позволяет оценить, насколько хорошо функционируют гениталии, которые обеспечивают жизнедеятельность плода. [3]
Рисунок 4. Импульсный волновой допплер. Схема и основные устройства системы для изучения и обработки сигналов. [4]
Весь процесс ультразвукового сканирования можно разделить на следующие этапы:
— генерация ультразвуковых волн (обратный пьезоэлектрический эффект);
— проникновение ультразвуковых волн в ткани;
— взаимодействие ультразвука с тканями, отражение от интерфейсов среды в виде различных «эхо» сил;
— преобразование отраженных сигналов в электрический сигнал (прямой пьезоэлектрический эффект);
— запись электрического сигнала посредством различных типов регистрации отраженных сигналов или различных типов сканирования изображений. [5]
РАЗДЕЛ 2. ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКА
001. Процесс, на котором основано применение ультразвукового метода исследования — это:
а) визуализация органов и тканей на экране прибора;
б) взаимодействие ультразвука с тканями тела человека;
в) прием отраженных сигналов;
г) распространение ультразвуковых волн;
д) серошкальное представление изображения на экране прибора.
002. Ультразвук — это звук, частота которого не ниже:
003. Акустической переменной является:
004. Скорость распространения ультразвука возрастает, если:
а) плотность среды возрастает;
б) плотность среды уменьшается;
в) упругость возрастает;
г) плотность, упругость возрастает;
д) плотность уменьшается, упругость возрастает.
005. Усредненная скорость распространения ультразвука в мягких тканях составляет:
006. Скорость распространения ультразвука определяется:
007. Длина волны ультразвука с частотой 1 МГц в мягких тканях составляет:
008. Длина волны в мягких тканях с увеличением частоты:
б) остается неизменной;
009. Наибольшая скорость распространения ультразвука наблюдается в:
010. Скорость распространения ультразвука в твердых телах выше, чем в жидкостях, т.к. они имеют большую:
г) акустическое сопротивление;
д) электрическое сопротивление.
а) поперечная волна;
б) электромагнитная волна;
д) продольная механическая волна.
012. Имея значение скоростей распространения ультразвука и частоты, можно рассчитать:
г) амплитуду и период;
д) период и длину волны.
013. Затухание ультразвукового сигнала включает в себя:
г) рассеивание и поглощение;
д) рассеивание, отражение, поглощение.
014. В мягких тканях коэффициент затухания для частоты 5 МГц составляет:
015. С увеличением частоты коэффициент затухания в мягких тканях:
б) остается неизменным;
016. Свойства среды, через которую проходит ультразвук, определяет:
017. К допплерографии с использованием постоянной волны относится:
а) продолжительность импульса;
б) частота повторения импульсов;
д) частота и длина волны.
018. В формуле, описывающей параметры волны, отсутствует:
д) скорость распространения.
019. Ультразвук отражается от границы сред, имеющих различия в:
б) акустическом сопротивлении;
в) скорости распространения ультразвука;
д) разницы плотностей и разницы акустических сопротивлений.
020. При перпендикулярном падении ультразвукового луча интенсивность отражения зависит от:
а) разницы плотностей;
б) разницы акустических сопротивлений;
в) суммы акустических сопротивлений;
г) и разницы, и суммы акустических сопротивлений;
д) разницы плотностей и разницы акустических сопротивлений.
021. При возрастании частоты обратное рассеивание:
в) не изменяется;
022. Для того, чтобы рассчитать расстояние до отражателя, нужно знать:
а) затухание, скорость, плотность;
б) затухание, сопротивление;
в) затухание, поглощение;
г) время возвращения сигнала, скорость;
д) плотность, скорость.
023. Ультразвук может быть сфокусирован с помощью:
а) искривленного элемента;
б) искривленного отражателя;
г) фазированной антенной;
д) всего перечисленного.
024. Осевая разрешающая способность определяется:
б) расстоянием до объекта;
в) типом датчика;
г) числом колебаний в импульсе;
д) средой, в которой распространяется ультразвук.
025. Поперечная разрешающая способность определяется:
б) расстоянием до объекта;
в) типом датчика;
г) числом колебаний в импульсе;
026. Проведение ультразвука от датчика в ткани тела человека улучшает:
а) эффект Допплера;
б) материал, гасящий ультразвуковые колебания;
г) более высокая частота ультразвука;
д) соединительная среда.
027. Осевая разрешающая способность может быть улучшена, главным образом, за счет:
а) улучшения гашения колебания пьезоэлемента;
б) увеличения диаметра пьезоэлемента;
в) уменьшения частоты;
г) уменьшения диаметра пьезоэлемента;
д) использования эффекта Допплера.
028. Если бы отсутствовало поглощение ультразвука тканями тела человека, то не было бы необходимости использовать в приборе:
029. Дистальное псевдоусиление эха вызывается:
а) сильно отражающей структурой;
б) сильно поглощающей структурой;
в) слабо поглощающей структурой;
г) ошибкой в определении скорости;
030. Максимальное Допплеровское смещение наблюдается при значении Допплеровского угла, равного:
031. Частота Допплеровского смещения не зависит от:
б) скорости кровотока;
в) частоты датчика;
г) Допплеровского угла;
д) скорости распространения ультразвука.
032. Искажения спектра при Допплерографии не наблюдается, если Допплеровское смещение частоты повторения импульсов:
г) верно все вышеперечисленное;
033. Импульсы, состоящие из 2-3 циклов используются для:
а) импульсного Допплера;
б) непрерывно-волнового Допплера;
в) получения черно-белого изображения;
г) цветного Допплера;
д) верно все вышеперечисленное.
034. Мощность отраженного Допплеровского сигнала пропорциональна:
а) объемному кровотоку;
б) скорости кровотока;
в) Допплеровскому углу;
г) плотности клеточных элементов;
д) верно все вышеперечисленное.
035. Биологическое действие ультразвука:
а) не наблюдается
б) не наблюдается при использовании диагностических приборов
в) не подтверждено при пиковых мощностях, усредненных во времени ниже 100 мВт/кв. см
036. Контроль компенсации (gain):
а) компенсирует нестабильность работы прибора в момент разогрева;
б) компенсирует затухание;
в) уменьшает время обследования больного;
г) все перечисленное неверно
. д) все перечисленное верно.
037. Ультразвуковая волна в среде распространяется в виде:
а) продольных колебаний
б) поперечных колебаний
в) электромагнитных колебаний
г) прямолинейных равномерных колебаний
д) все перечисленное неверно
038. Скорость распространения в воздушной среде по сравнению с мышечной тканью:
в) зависит от частоты ультразвука
г) зависит от мощности ультразвука
039. На сканограммах в проекции исследуемого объекта получено изображение равноудаленных линейных сигналов средней или небольшой интенсивности. Как называется артефакт?
б) артефакт фокусного расстояния
в) артефакт толщины центрального луча
г) артефакт рефлексии
д) артефакт рефракции
040. Артефакт в виде «хвоста кометы» способствует дифференциации:
а) металлических инородных тел от кальцификатов и камней
б) тканевых образований от кальцификатов и камней
в) жидкостных образований от тканевых образований
г) злокачественных и доброкачественных образований
д) все перечисленное неверно
041. Возникновение артефакта в виде «хвоста кометы» обусловлено:
а) крайне высокой плотностью объекта
б) неадекватной частотой работы прибора
в) неадекватным фокусным расстоянием
г) возникновением собственных колебаний в объекте
д) все перечисленное верно
042. Для лучшей визуализации объектов небольшого размера предпочтительно:
а) использовать датчик большой разрешающей способности
б) использовать датчик меньшей разрешающей способности
Измеритель мощности ультразвука (ультразвуковой ваттметр) УВМ
Измеритель мощности ультразвука УВМ
УВМ — ответ на вопрос инженеров и метрологов: что же использовать для инструментального контроля медицинских ультразвуковых диагностических и терапевтических аппаратов?
УВМ — высокоточный, надежный и простой в эксплуатации прибор россиийского производства.
УВМ — аналог американского UPM-DT, который в некоторых странах является национальным эталоном, но имеющий ряд преимуществ перед американским собратом.
УВМ — прибор созданный по техзаданию и в сотрудничестве с крупнейшим предприятием прикладной метрологии в России ФБУ "Ростест-Москва" специально для метрологического обеспечения медицинского ультразвука.
