อัลตราซาวด์และโซโนกราฟี

อัลตราซาวด์ (โซโนกราฟี) สร้างภาพแบบเรียลไทม์จากคลื่นเสียงความถี่สูงที่สะท้อนกลับจากรอยต่อระหว่างเนื้อเยื่อที่มีความต้านทานเสียงต่างกัน หัววัดจะปล่อยคลื่นเสียงเป็นจังหวะและรับฟังคลื่นสะท้อนที่กลับมา โดยจับเวลาเพื่อระบุตำแหน่งของตัวสะท้อนที่ความลึกต่างๆ เนื่องจากเป็นภาพแบบเรียลไทม์ พกพาได้ และปราศจากรังสีไอออไนซ์ อัลตราซาวด์จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการแสดงภาพเนื้อเยื่ออ่อน หลอดเลือด และกายวิภาคของทารกในครรภ์

Definition

อัลตราโซโนกราฟีเป็นเทคนิคการสร้างภาพแบบเรียลไทม์ที่สร้างภาพจากคลื่นเสียงความถี่สูงที่สะท้อนกลับจากรอยต่อความต้านทานเสียงภายในเนื้อเยื่อ โดยระบุตำแหน่งของตัวสะท้อนจากความล่าช้าของเวลาที่คลื่นสะท้อนกลับมา

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการสร้างและการสะท้อนของคลื่นเสียง บทบาทของความต้านทานเสียงในการสร้างคลื่นสะท้อน การสร้างภาพขาวดำ (B-mode) การใช้ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์เพื่อประเมินการไหลเวียนของเลือด และเทคนิคเสริมต่างๆ เช่น อัลตราซาวด์เสริมคอนทราสต์และอิลาสโตกราฟี เป็นข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับวิธีการที่อัลตราซาวด์แสดงภาพทางกายวิภาค ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• ความแตกต่างของความต้านทานเสียงระหว่างเนื้อเยื่อสร้างคลื่นสะท้อนที่ใช้ในการสร้างภาพได้อย่างไร?
• ความล่าช้าของเวลาที่คลื่นสะท้อนกลับมาเข้ารหัสความลึกได้อย่างไร?
• ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ทำให้อัลตราซาวด์สามารถประเมินการไหลเวียนของเลือดได้อย่างไร?
• อัลตราซาวด์เสริมคอนทราสต์และอิลาสโตกราฟีเพิ่มอะไรให้กับการสร้างภาพขาวดำ?

Key concepts

• ความต้านทานเสียงและการสะท้อน
• หลักการพัลส์-สะท้อน
• การสร้างภาพ B-mode (ขาวดำ)
• การประเมินการไหลเวียนด้วยดอปเปลอร์
• สารเพิ่มความคมชัดไมโครบับเบิล
• อัลตราซาวด์อิลาสโตกราฟี
• การสร้างภาพแบบไม่ใช้รังสีและแบบเรียลไทม์

Mechanisms

หัววัดจะแปลงพัลส์ไฟฟ้าเป็นคลื่นเสียงความถี่สูงที่แพร่กระจายเข้าสู่เนื้อเยื่อ ณ แต่ละรอยต่อที่มีการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเสียง ส่วนหนึ่งของพัลส์จะสะท้อนกลับไปยังหัววัด เวลาที่คลื่นสะท้อนกลับมาบ่งบอกถึงความลึกของตัวสะท้อน และความกว้างของคลื่นสะท้อนจะกำหนดความสว่างของพิกเซลที่สอดคล้องกัน ซึ่งสร้างภาพขาวดำแบบเรียลไทม์ (B-mode) การเคลื่อนที่ของตัวสะท้อน เช่น เซลล์เม็ดเลือดแดง จะทำให้ความถี่ของคลื่นเสียงที่กลับมาเปลี่ยนไป (ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์) ซึ่งใช้ในการสร้างแผนที่และวัดปริมาณการไหลเวียนของเลือด สารเพิ่มความคมชัดไมโครบับเบิลช่วยเพิ่มคลื่นสะท้อนจากแหล่งเลือด (Dietrich et al., 2020) ในขณะที่อิลาสโตกราฟีใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนรูปของเนื้อเยื่อหรือการแพร่กระจายของคลื่นเฉือนเพื่อประเมินความแข็ง (Ferraioli et al., 2015) หลักการทางเสียงพื้นฐานมีรายละเอียดอยู่ในเอกสารอ้างอิงทางฟิสิกส์มาตรฐาน (Bushberg et al., 2012)

Clinical relevance

อัลตราซาวด์ให้ภาพแบบเรียลไทม์ที่ข้างเตียงของผู้ป่วยสำหรับเนื้อเยื่ออ่อน หลอดเลือด ช่องท้อง และกายวิภาคทางสูติกรรม โดยปราศจากรังสีไอออไนซ์ และโปรโตคอลการตรวจมาตรฐานสนับสนุนการประเมินทางกายวิภาคที่สอดคล้องกัน (AIUM, 2018) ข้อมูลนี้อธิบายว่าอัลตราซาวด์แสดงภาพทางกายวิภาคอย่างไร และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาเฉพาะบุคคล

History

อัลตราซาวด์ทางการแพทย์พัฒนามาจากโซนาร์และเทคนิคการตรวจจับข้อบกพร่องทางอุตสาหกรรมในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โดยเปลี่ยนจากการติดตามแบบ A-mode ไปสู่การสร้างภาพแบบ B-mode แบบเรียลไทม์ การเพิ่มวิธีการดอปเปลอร์ช่วยให้สามารถประเมินการไหลเวียนของเลือดแบบไม่รุกรานได้ และการพัฒนาในภายหลังได้เพิ่มสารเพิ่มความคมชัดไมโครบับเบิล (Dietrich et al., 2020) และการวัดความแข็งของเนื้อเยื่อด้วยอิลาสโตกราฟี (Ferraioli et al., 2015) ซึ่งขยายขอบเขตทางกายวิภาคและหน้าที่การทำงาน

Seminal works

• ferraioli-2015
• dietrich-2020

Frequently asked questions

อัลตราซาวด์สร้างภาพโดยไม่ใช้รังสีได้อย่างไร?

เครื่องจะส่งคลื่นเสียงความถี่สูงเข้าไปในร่างกายและสร้างภาพจากคลื่นสะท้อนที่สะท้อนกลับจากรอยต่อของเนื้อเยื่อ โดยจับเวลาคลื่นสะท้อนแต่ละคลื่นเพื่อกำหนดความลึก ไม่เกี่ยวข้องกับรังสีไอออไนซ์

อัลตราซาวด์ดอปเปลอร์ใช้ทำอะไร?

อัลตราซาวด์ดอปเปลอร์ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความถี่ของเสียงที่สะท้อนจากเลือดที่กำลังเคลื่อนที่ ทำให้สามารถประเมินการมีอยู่ ทิศทาง และความเร็วของการไหลเวียนภายในหลอดเลือดได้