Podstawy fizyczne i aparatura

Ultrasonografia (USG) jest badaniem diagnostycznym, w któ­rym za pomocą fal ultradźwiękowych uzyskuje się warstwowe obrazy wielu narządów ciała ludzkiego. W diagnostyce ultradźwiękowej sto­suje się ultradźwięki o częstotliwościach od 1,5 do 10 MHz. Rozcho­dzenie się fal ultradźwiękowych w różnych ośrodkach, w tym również w tkankach i narządach ciała ludzkiego, zależy od właściwości tych ośrodków — od ich wielkości, gęstości, sprężystości, niejednorodności, budowy molekularnej. Fale ultradźwiękowe nie przechodzą przez gra­nice utworzone przez ciało: stałe – gaz lub płyn – gaz. Na granicy na­rządów i tkanek o różnych właściwościach akustycznych następuje częściowe odbicie fali ultradźwiękowej. Powstałe echo jest podstawą diagnostycznych zastosowań fal ultradźwiękowych.

Badania USG wykonuje się za pomocą aparatów zwanych ultra­sonografami. Współcześnie stosowane ultrasonografy są konstruowane z myślą o wielorakich zastosowaniach diagnostycz­nych tej metody. Pozwalają one uzyskiwać obrazy USG w tzw. czasie rzeczywistym, tj. zgodnie z fizjologiczną ruchomością danego narządu, np. kurczącego i rozkurczającego się mięśnia serca, lub zgodnie z ru­chomością oddechową, np. narządów miąższowych, takich jak wątro­ba, nerki, śledziona.

Zasadniczą częścią aparatu ultradźwiękowego jest sonda (głowi­ca), w której wytwarzane są fale ultradźwiękowe i która stanowi jed­nocześnie odbiornik dla powracających fal (echa) od badanych struk­tur. W sondzie fale ultradźwiękowe wytwarzane są i odbierane za po­mocą przetworników, którymi najczęściej są: kwarc, siarczan litu, ty­tanian baru, cyrkonian ołowiu. W przetwornikach tych powstaje zjawisko piezoelektryczne, polegające na odkształceniu siatki krystalicznej tych materiałów pod wpływem przyłożonego do nich napięcia elektrycznego. Zjawisko piezoelektryczne jest odwracal­ne. Gdy kryształ zostanie odkształcony, na jego powierzchniach po­krytych warstwą metalu powstaje napięcie elektryczne. Uzyskuje się w ten sposób możliwość elektrycznego wytwarzania i odbioru fali ul­tradźwiękowej. Impulsy elektryczne są przetwarzane w przetworniku piezoelektrycznym na drgania jego kryształów, które w postaci fali ul­tradźwiękowej rozchodzą się w ośrodkach biologicznych. I odwrotnie, fale ultradźwiękowe padające na przetwornik zostają przetworzone z powrotem na impulsy elektryczne.

Elektronika aparatów ultradźwiękowych pozwala na stosowanie do jednego aparatu wielu różnych sond ultradźwiękowych o różnych częstotliwościach. Gdy kryształy w sondzie ultradźwiękowej ułożone są liniowo, mówi się o sondach linearnych. Gdy są ułożone w sposób zakrzywiony, sondy określa się jako typu eonvex. Gdy wreszcie przetworniki piezoelektryczne poruszają się ru­chem wirowym, mówi się o sondach sektorowych.

Echa fal ultradźwiękowych z narządów i tkanek ciała ludzkiego po odpowiedniej obróbce elektronicznej są przedstawione na ekra­nie monitora aparatu ultradźwiękowego w postaci różnych pre­zentacji A, B i M.

Prezentacja A (od amplituda) — na ekranie monitora widoczny jest wykres amplitudy ech powstałych na skutek odbicia impulsów ul­tradźwiękowych od granic tkanek i narządów.

Prezentacja B (od ang. brightness — jasność) — na ekranie monitora echa są przedstawione w postaci jasnych punktów w tzw. skali szarości (gradacja od białego do czarnego w 8, 16 i 32 lub 64 po­ziomach), które w sumie tworzą dwuwymiarowy obraz badanych na­rządów.

Prezentację M (od ang. motion – ruch) stosuje się w bada­niach serca. W prezentacji tej podstawa czasu, wygaszona począt­kowo na całej długości, zostaje rozjaśniona echami wykrytych granic tkanek. Jeśli granice te poruszają się, jak np. ściany mięśnia serca czy zastawki, wtedy jasne punkty podstawy czasu poruszają się zgod­nie z ruchem tych granic. Podczas badania sondę ultradźwiękową przykłada się nieruchomo w okolicy przedsercowej, natomiast podsta­wę czasu wolno przesuwa prostopadle do jej kierunku. Jasne punkty podstawy czasu rysują na ekranie ślady, ślady struktur nieruchomych są liniami prostymi, a ślady struktur ruchomych są krzywymi odpo­wiadającymi wychyleniom ruchomych granic tkanek.

Do badań narządów jamy brzusznej, przestrzeni zaotrzewnowej i miednicy u dorosłych i starszych dzieci używa się sondy o częstotli­wościach 3,5 MHz. Do badań małych dzieci i narządów położonych po­wierzchownie (tarczyca, ślinianki, sutki, jądra, mięśnie, ścięgna) sto­suje się sondy o częstotliwościach 5 lub 7,5 MHz. Do badań gałki ocz­nej i struktur położonych pozagałkowo używa się sond o częstotliwoś­ciach 7,5-10 MHz.

Poza sondami, które przykłada się do ciała osoby badanej, istnieją specjalne sondy (linearne lub sektorowe), które można wprowa­dzać do jam ciała — do odbytnicy, pochwy, pęcherza moczowe­go, do żołądka i dwunastnicy. Dzięki zbliżeniu tych sond do badanych narządów można uzyskiwać wyraźne ich obrazy ultradźwiękowe.

Both comments and pings are currently closed.

Comments are closed.