Ультразвук и сонография

Ультразвук (сонография) формирует изображения в реальном времени на основе эхосигналов высокочастотных звуковых волн, отраженных на границах между тканями с различным акустическим импедансом. Преобразователь излучает импульсы и принимает возвращающиеся эхосигналы, измеряя время их прихода для определения глубины отражателей. Благодаря тому, что ультразвук работает в реальном времени, портативен и не использует ионизирующее излучение, он широко применяется для визуализации мягких тканей, сосудов и анатомии плода.

Definition

Ультрасонография — это метод визуализации в реальном времени, который строит изображения на основе эхосигналов высокочастотных звуковых импульсов, отраженных на границах акустического импеданса внутри ткани, локализуя отражатели по задержке времени возвращающихся эхосигналов.

Scope

Тема охватывает генерацию и отражение акустических импульсов, роль акустического импеданса в формировании эхосигналов, создание изображений в серой шкале (B-режим), использование эффекта Доплера для оценки кровотока, а также вспомогательные методы, такие как ультразвук с контрастным усилением и эластография. Это справочник по тому, как ультразвук отображает анатомию, а не клиническое руководство.

Core questions

• Как различия акустического импеданса между тканями создают эхосигналы, формирующие изображение?
• Как задержка времени возвращающихся эхосигналов кодирует глубину?
• Как эффект Доплера позволяет ультразвуку оценивать кровоток?
• Что добавляют ультразвук с контрастным усилением и эластография к изображениям в серой шкале?

Key concepts

• Акустический импеданс и отражение
• Принцип импульсного эха
• B-режим (визуализация в серой шкале)
• Доплеровская оценка кровотока
• Микропузырьковые контрастные агенты
• Ультразвуковая эластография
• Неионизирующая визуализация в реальном времени

Mechanisms

Преобразователь преобразует электрические импульсы в высокочастотный звук, который распространяется в ткани; на каждой границе, где изменяется акустический импеданс, часть импульса отражается обратно к преобразователю. Время, затраченное на возвращение эхосигнала, указывает на глубину отражателя, а амплитуда эхосигнала определяет яркость соответствующего пикселя, формируя изображение в серой шкале (B-режим) в реальном времени. Движение отражателей, таких как эритроциты, смещает частоту возвращающегося звука (эффект Доплера), что используется для картирования и количественной оценки кровотока. Микропузырьковые контрастные агенты усиливают эхосигнал от скоплений крови (Dietrich et al., 2020), в то время как эластография использует деформацию тканей или распространение сдвиговых волн для оценки жесткости (Ferraioli et al., 2015). Основные акустические принципы подробно описаны в стандартных физических справочниках (Bushberg et al., 2012).

Clinical relevance

Ультразвук обеспечивает визуализацию мягких тканей, сосудов, органов брюшной полости и акушерской анатомии в реальном времени, у постели больного, без использования ионизирующего излучения, а стандартизированные протоколы обследования поддерживают последовательную анатомическую оценку (AIUM, 2018). Эта статья описывает, как ультразвук отображает анатомию, и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

History

Медицинский ультразвук развился из гидролокации и промышленных методов дефектоскопии в середине двадцатого века, перейдя от трассировок в A-режиме к визуализации в B-режиме в реальном времени. Добавление доплеровских методов позволило неинвазивно оценивать кровоток, а более поздние разработки добавили микропузырьковые контрастные агенты (Dietrich et al., 2020) и эластографическое измерение жесткости тканей (Ferraioli et al., 2015), расширив его анатомические и функциональные возможности.

Seminal works

• ferraioli-2015
• dietrich-2020

Frequently asked questions

Как ультразвук создает изображение без излучения?

Он посылает высокочастотные звуковые импульсы в тело и формирует изображение из эхосигналов, отраженных на границах тканей, измеряя время каждого эхосигнала для определения глубины; ионизирующее излучение не используется.

Для чего используется доплеровский ультразвук?

Доплеровский ультразвук обнаруживает сдвиг частоты звука, отраженного от движущейся крови, что позволяет оценивать наличие, направление и скорость кровотока в сосудах.