Siêu âm và Siêu âm học

Siêu âm (siêu âm học) tạo ra hình ảnh thời gian thực từ các tiếng vang của sóng âm tần số cao phản xạ tại các ranh giới giữa các mô có trở kháng âm khác nhau. Một đầu dò phát ra các xung và lắng nghe các tiếng vang trở lại, định thời gian chúng để định vị các vật phản xạ theo chiều sâu. Vì là thời gian thực, di động và không có bức xạ ion hóa, siêu âm được sử dụng rộng rãi để hiển thị giải phẫu mô mềm, mạch máu và thai nhi.

Definition

Siêu âm học là một kỹ thuật hình ảnh thời gian thực xây dựng hình ảnh từ các tiếng vang của các xung âm tần số cao phản xạ tại các ranh giới trở kháng âm trong mô, định vị các vật phản xạ bằng độ trễ thời gian của các tiếng vang trở lại.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự tạo ra và phản xạ của các xung âm thanh, vai trò của trở kháng âm trong việc tạo ra tiếng vang, sự hình thành hình ảnh thang độ xám (chế độ B), việc sử dụng hiệu ứng Doppler để đánh giá lưu lượng máu, và các kỹ thuật bổ trợ như siêu âm tăng cường độ tương phản và siêu âm đàn hồi. Đây là tài liệu tham khảo về cách siêu âm mô tả giải phẫu, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Sự khác biệt trở kháng âm giữa các mô tạo ra tiếng vang hình thành hình ảnh như thế nào?
• Độ trễ thời gian của tiếng vang trở lại mã hóa độ sâu như thế nào?
• Hiệu ứng Doppler cho phép siêu âm đánh giá lưu lượng máu như thế nào?
• Siêu âm tăng cường độ tương phản và siêu âm đàn hồi bổ sung gì cho hình ảnh thang độ xám?

Key concepts

• Trở kháng âm và phản xạ
• Nguyên lý xung-tiếng vang
• Hình ảnh chế độ B (thang độ xám)
• Đánh giá lưu lượng bằng Doppler
• Chất cản quang vi bọt
• Siêu âm đàn hồi
• Hình ảnh không ion hóa, thời gian thực

Mechanisms

Một đầu dò chuyển đổi các xung điện thành âm thanh tần số cao truyền vào mô; tại mỗi ranh giới nơi trở kháng âm thay đổi, một phần của xung được phản xạ trở lại đầu dò. Thời gian tiếng vang trở lại cho biết độ sâu của vật phản xạ, và biên độ của tiếng vang thiết lập độ sáng của pixel tương ứng, xây dựng hình ảnh thang độ xám (chế độ B) thời gian thực. Chuyển động của các vật phản xạ như hồng cầu làm dịch chuyển tần số của âm thanh trở lại (hiệu ứng Doppler), được sử dụng để lập bản đồ và định lượng lưu lượng. Các chất cản quang vi bọt tăng cường tiếng vang từ các hồ máu (Dietrich et al., 2020), trong khi siêu âm đàn hồi khai thác biến dạng mô hoặc sự lan truyền sóng cắt để ước tính độ cứng (Ferraioli et al., 2015). Các nguyên lý âm học cơ bản được trình bày chi tiết trong các tài liệu vật lý tiêu chuẩn (Bushberg et al., 2012).

Clinical relevance

Siêu âm cung cấp hình ảnh mô mềm, mạch máu, bụng và sản khoa thời gian thực, tại giường bệnh mà không có bức xạ ion hóa, và các giao thức kiểm tra tiêu chuẩn hóa hỗ trợ đánh giá giải phẫu nhất quán (AIUM, 2018). Mục này mô tả cách siêu âm mô tả giải phẫu và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

Siêu âm y tế phát triển từ kỹ thuật định vị thủy âm (sonar) và phát hiện khuyết tật công nghiệp vào giữa thế kỷ XX, chuyển từ các bản ghi chế độ A sang hình ảnh chế độ B thời gian thực. Việc bổ sung các phương pháp Doppler cho phép đánh giá lưu lượng máu không xâm lấn, và các phát triển sau này đã bổ sung các chất cản quang vi bọt (Dietrich et al., 2020) và đo độ cứng mô bằng siêu âm đàn hồi (Ferraioli et al., 2015), mở rộng phạm vi giải phẫu và chức năng của nó.

Seminal works

• ferraioli-2015
• dietrich-2020

Frequently asked questions

Siêu âm tạo ra hình ảnh mà không có bức xạ như thế nào?

Nó gửi các xung âm tần số cao vào cơ thể và tạo hình ảnh từ các tiếng vang phản xạ tại các ranh giới mô, định thời gian mỗi tiếng vang để xác định độ sâu; không có bức xạ ion hóa nào liên quan.

Siêu âm Doppler được sử dụng để làm gì?

Siêu âm Doppler phát hiện sự dịch chuyển tần số của âm thanh phản xạ từ máu đang chuyển động, cho phép đánh giá sự hiện diện, hướng và tốc độ dòng chảy trong các mạch máu.