Ультразвук в медицине �

Basic physics of medical ultrasounds: Физика ультразвука (УЗ). Источники и приемники УЗ. Пьезоэлектрический эффект. Свойства УЗ. Кавитация. Основы эхолокации. Эхогенность ткани. Режимы сканирования. Структура звукового поля. УЗ датчики. Разрешающая способность. Классификация УЗИ аппаратов.

​

​

astound

Заголовок

Заголовок

​

Фото

Зав. кафедрой медицинской и биологической физики

​

Казанский медицинский университет

Ф

Гиматдинов Рустам Саясович

Фото

Как и слышимый звук, ультразвук представляет собой механические волны в среде.

​

Диапазон частот от 20 кГц до 1 ГГц.

​

В медицине используются УЗ волны с частотой от 1 до 10 МГц.

Mechanical waves are longitudinal compression waves

• “Ultrasound” refers to frequencies greater than 20kHz, the limit of human hearing

• For Medical imaging typically 100 Times higher frequency than audible by human typically 2 to 15 MHz

Ультразвук и его свойства.�

Ультразвук - это механическая волна с частотой более 20 000 Гц.

Скорость распространения ультразвука в различных средах близка к скорости звука. Частота ультразвука, которая наиболее часто применяется в медицинской практике, лежит в диапазоне 0,8- 2 МГц. Длина ультразвуковой волны:

λ=υ/ν,

которая распространяется в воде с частотой 2МГц, равна 0,7 мм, т.е. 700 мкм.

Сонография – ультразвуковая трехмерная визуализация. Ребенок в утробе матери тоже зевает.

Клинический случай 1

• Девочка, 07.01.2015 г.р. (4 г. 6 мес.)
• Поступила в онкогематологическое отделение ДРКБ МЗ РТ.
• Первичный диагноз: Наследственный сфероцитоз.

​

Конкременты ЖП

УЗИ ГЛС от 08.07.2019 г. :

В просвете ЖП визуализируются гиперэхогенные включения общим размером 12,5 х 3,6 мм (не менее трех диаметром до

4 мм), дающие слабую акустическую тень.

Заключение: «Конкременты ЖП».

Пациентка направлена на консультацию к хирургу.

Чем чернее объект на экране УЗИ-сканера, тем ниже эхогенность, чем белее — тем она выше. Например, камни и кальцинаты являются гиперэхогенными. Так как, камни имеют очень плотную структуру, ультразвук не может пройти сквозь них, а видит только верхнюю часть камня, за которой появляется акустичкская тень.�Сниженная эхогенность органов обычно говорит об отеке, воспалении – присутствии жидкости. Анэхогенные образования – это жидкостные образования. Например, полный мочевой пузырь в норме анэхогенный

​

• Артериальная стенка ОСА представляется в виде двухполюсного отражения с низкой эхогенностью в центре. Анатомически эти три слоя соответствуют интиме, медии и адвентиции.
• У взрослых людей толщина стенки ОСА, обычно определяемая по ширине комплекса интима-медиа, в норме составляет 0,7-0,8 мм и увеличивается с возрастом до 1-1,1 мм. (Толщину комплекса интима-медиа ОСА измеряют, отступая 1 см от места бифуркации.)

​

​

• Определенные трудности для диагностики создают извитости сосудов, т.к. ход сосуда не может быть визуализирован в одной плоскости. Обычно извитости сосудов, перегибы их и удлинения наблюдаются у пожилых людей вследствие атеросклеротических изменений артериальных стенок.
• (Также сосуды могут становиться извитыми в результате высокого артериального давления)

​

• Степень сужения просвета сосуда может оцениваться по площади и по диаметру.
• При оценке степени сужения по площади необходимо обводить трассировкой истинный просвет сосуда и свободный просвет. Далее необходимо найти соотношение этих площадей.

​

Типы кровотока

• Нормальный кровоток.

​

• Инволюция.

​

• Сужение.

​

• Обкрадывание.

​

• Окно интереса всегда нужно располагать по направлению тока крови (если по доплеру кровоток окрашивается в красный цвет, то кровь течет к датчику, если в синий – от датчика).

​

Р

Дистанционная ударно-волновая литотрипсия – дробление камней

Итальянский естествоиспытатель и натуралист Ладзаро Спалланцани, живший в XVIII веке. Как и многие ученые того времени, он был весьма многосторонен: заложил основы современной метеорологии и вулканологии, провел процедуру ЭКО у лягушек и искусственного осеменения у собак.

Спалланцани показал, что, если заткнуть летучей мыши уши,

она не сможет ориентироваться в пространстве. Ученый предположил, что рукокрылые животные испускают некий не слышимый нами звук, улавливают его эхо и на основании этого ориентируются в пространстве. Так был открыт ультразвук.

Второе открытие было сделано человеком, прославившимся исследованием радиоактивности, — нобелевским лауреатом Пьером Кюри. В 1880 году вместе со своим старшим братом Жаком он открыл эффект возникновения электричества в кристаллах, которые сжимаются, — пьезоэлектрический эффект. Именно он является основой детекторов ультразвука в аппаратах УЗИ

Братья Кюри, заметили, что при сжатии и растяжении кристалла кварца с двух сторон на его гранях, перпендикулярных направлению сжатия, появляются электрические заряды. Это явление было названо пьезоэлектричеством (от греческого «пьезо» – «давлю»), а материалы с такими свойствами – пьезоэлектриками. Позже это явление объяснили анизотропией кристалла кварца – разные физические свойства вдоль разных граней

Горный хрусталь – символ верности

Состав

SiO₂

​

Другие названия

Бесцветный кварц, Драгомит, Херкимерский алмаз, Хрусталь

Турмалин – камень любви и страсти

Состав

(Na,Li)(Mn,Fe)₃(Fe,Al)₆[Si₆O₁₈][BO₃]₃(OH)₃

�У турмалина очень большое количество разновидностей, связанных с различиями его состава, цвета, геммологических особенностей.

Методы генерации и приема ультразвука.�

В медицинских приборах для приема и генерации ультразвука используют прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты.

Прямой пьезоэффект.

​

​

На пьезокерамическую пластину (или кристалл) действует ультразвуковая волна, деформируя ее. Деформация пластинки Δl вызывает на ее поверхностях разность потенциалов, которую регистрируют на осциллографе или ином приборе. В этом случае механическая энергия деформации преобразуется в электрическую.

Рисунок 1 – Элементарная ячейка цирконата титоната свинца (ЦТС) при температуре выше точки Кюри (слева) и при температуре ниже точки Кюри (справа

Рисунок 2 – Неупорядоченная поляризация (слева) и упорядоченная поляризация доменов при наложениии сильного электрического поля (справа)

Обратный пьезоэффект.

От генератора электрических сигналов на поверхность пьезокерамической пластинки подается переменное напряжение с частотой 1 МГц. Это напряжение вызывает деформацию кристалла Δl с той же частотой. В результате в среде, где помещена пластинка, возникает ультразвуковая волна. В этом случае электрическая энергия преобразуется в механическую энергию деформации.

​

Converse piezoelectric effect

Пьезоэлемент характеризуется следующими свойствами:

​

• а) Относительной диэлектрической постоянной
• б) Резонансной частотой
• в) Коэффициентами электромеханической связи
• г) Упругими постоянными
• д) Пьезоэлектрическими постоянными
• е) Коэффициентом Пуассона
• ж) Температурными коэффициентами
• з) Скоростью старения
• и) Механической добротностью
• к) Температурой Кюри
• л) Плотностью

​

​

б) Резонансная частота

​

Собственная частота пластины по толщине  t вычисляется по следующей формуле

​

, где с – скорость звука , м/с 

Frequency vs. Resolution

• The frequency also affects the QUALITY of the ultrasound image
• The HIGHER the frequency, the BETTER the resolution
• The LOWER the frequency, the LESS the resolution
• A 12 MHz transducer has very good resolution, but cannot penetrate very deep into the body
• A 3 MHz transducer can penetrate deep into the body, but the resolution is not as good as the 12 MHz

​

Low Frequency

3 MHz

High Frequency

12 MHz

PRODUCTION OF ULTRASOUND

Transducer converts electrical energy (alternating voltage) into mechanical energy (sound waves) in the production of Ultrasound

Ультразвук можно получить и другим способом. В 1847 году английский физик Джеймс Джоуль обнаружил, что при перемагничивании электрическим током железных и никелевых стержней они то уменьшаются, то увеличиваются в такт изменениям направления тока

При этом в окружающей среде возбуждаются волны, частота которых зависит от колебаний стержня. Это явление назвали магнитострикцией (от латинского «стриктус» – «сжатие»)

Дистанционная ударно-волновая литотрипсия – дробление камней

Интенсивность ультразвуковой волны существенно превышает интенсивность звука.

Интенсивность волны- среднее значение плотности потока энергии, переносимой волной (среднее значение вектора Умова)

В ультразвуковом поле возникает интенсивное колебательное движение частиц среды. При больших интенсивностях в среде могут происходить ее разрывы, в результате чего образуются микрополости (в фазе разрежения), которые заполняются насыщенным паром окружающей жидкости. Вслед за разрежением наступает сжатие, и давление в микрополости резко возрастает. Оно может в несколько тысяч раз превышать атмосферные давление, что приводит к схлопыванию полости и образованию ударных волн. Это явление носит название кавитации.

​

The generation of continuous and pulsed wave ultrasound by a vibrating source in contact with the propagating medium.

The waveform description of ultrasound pressure fluctuations. �A: Continuous wave. B: Pulsed wave.

Ultrasound wavelength and wave amplitude. �A: Continuous wave. B: Pulsed wave.

Применение ультразвука в медицине связано с особенностями распространения в среде и характерными свойствами УЗ�

​

• Reflection and transmission
• Scattering
• Refraction
• Absorption and cavitation
• Attenuation

​

​

Ultrasound’s interaction �with the medium

Reflection of ultrasound. Acoustic Impedance

Reflected Intensity at a Boundary

Where I_r is the intensity of the reflected sound and I₀ is the incident intensity at the boundary.�Z₂ – is the acoustic impedance of medium 2.

Z₁ – is the acoustic impedance of medium 1.

Основные свойства ультразвука:

Свойство отражения: ультразвуковая волна частично отражается от границы раздела двух сред с разными плотностями.

Ультразвуковая волна, распространяясь в среде с плотностью ρ1, падает на границу двух сред в плоскости А перпендикулярно поверхности раздела. Ее интенсивность - IA. Здесь часть ее отражается с интенсивностью Iотр, а другая часть с интенсивностью Iх проходит во вторую среду с плотностью ρ2.

Коэффициент отражения численно определяет, какая часть падающей интенсивности волны отражается, а какая проходит во вторую среду:

​

​

Если учитывать свойства среды, то коэффициент отражения:

​

​

​

где Z = ρ·υ - акустическое сопротивление среды; ρ - плотность среды; υ - скорость распространения ультразвука в данной среде.

​

Speed of ultrasound and acoustic impedance

gel

Reflection of ultrasound at a smooth surface

Scattering

Wave scattering at a target of dimensions much less than the wavelength.

Incident wave

Scattered� wave

λ

Target �(diameter < λ)

• While reflection takes place at interfaces of infinite size, scattering takes place at small objects with dimensions much smaller than the wavelength.
• Just as before, the specific acoustic impedance of the small object must be different from the surrounding medium.
• The scattered wave will be more or less spherical, and thus propagate in all directions, including the direction towards the transducer.

• The scattering from particles much less than a wavelength is normally referred to as Rayleigh scattering. The intensity of the scattered wave increases with frequency to the power of four.

​

• Biologically, scattering can be observed in most tissue and especially blood, where the red blood cells are the predominant cells. They have a diameter of about 7 μm, much smaller than the wavelength of clinical ultrasound.

Refraction

Deviation of an ultrasound beam on striking at an angle the interface between two media of differing speed of sound.

Attenuation

Different effects contribute to the total attenuation of the wave amplitude. These effects are reflection, refraction , scattering, beam divergence and absorption

​

If I(0) is the intensity of the pressure wave at some reference point in space and I(x) is the intensity at a point x further along the propagation direction then the attenuation of the acoustic pressure wave can be written as

where α (in units of m-1) is the attenuation coefficient. α depends on the tissue type (and for some tissue types like muscle, also on the orientation of the tissue fibres) and is approximately proportional with frequency.

Свойство поглощения: ультразвуковая волна, распространяясь в данной среде, теряет свою начальную энергию. Это свойство описывается известным законом поглощения:

где Ix - интенсивность ультразвуковой волны в точке с координатой x; I˳ - начальная интенсивность волны; к – коэффициент поглощения ультразвука в среде.

​

Поглощение ультразвука для двух сред с различными коэффициентами поглощения.

As a rule of thumb, the attenuation in biological media is 1 dB/cm/MHz. As an example, consider ultrasound at 7.5 MHz. When a wave at this frequency has travelled 5 cm in tissue, the attenuation will (on average) be 1 dB/cm/MHz x 5 cm x 7.5 MHz = 37.5 dB.

For bone, the attenuation is about 30 dB/cm/MHz.

�An example of ultrasound’s interaction �with biological tissue�

Sketch of the interaction of ultrasound with tissue. The left drawing shows the medium with the transducer on top. The ultrasound beam is shown superimposed onto the medium. The right part of the drawing shows the corresponding received echo signal.

Затухание ультразвука в ткани

Изменения степени затухания в зависимости от типа ткани и частоты

Значения глубины полупроникновения ультразвука в сантиметрах

на различных частотах для различных тканей при уровне затухания ультразвука– 3 dB.

Временная автоматическая регулировка усиления ВАРУ

(TGC – time gain control)

Методы ультразвуковой диагностики�

Для диагностических целей применяется ультразвук с малыми интенсивностями – по рекомендациям ВОЗ до 100 мВт/см2. Считается, что такие интенсивности не вызывают побочных действий в организме человека.

Ультразвуковая эхолокация.

Этот метод предназначен для неинвазивного определения локализации границ раздела сред с различными плотностями. При этом учитывается, что скорость распространения ультразвука в мягких тканях, мышечных структурах, в биологических жидкостях одинакова.

​

​

Методы эхолокации: а – ход лучей, б – изменения интенсивности прямого и отраженного лучей.

Эхолокация позволяет определить глубину и расположение границы двух сред с разными плотностями:

l = υt/2,

где l – глубина границы раздела сред, υ – скорость ультразвука; t – время хода луча до точки А и обратно.

Эхолокатор измеряет время хода луча и в реальных единицах длины (мм) регистрирует глубину раздела сред. Измеренная этим же эхолокатором интенсивность , пришедшего на датчик отраженного луча (с учетом глубины l), позволяет определять разность плотностей граничащих сред.

​

• Ultrasonic sensors generate high frequency sound waves and evaluate echo which is received back by the sensor
• Sensors calculate time interval between sending signal and receiving echo to determine distance to object.

Principle of an active sonar

Режимы сканирования

А-сканирование

В-сканирование

М-сканирование

Доплеровское сканирование

А-сканирование

• А-сканирование (англ.Аmplitude) – одномерный метод.

При А-типе развертки (Amplitude) по одной оси откладывается расстояние от датчика, по другой — интенсивность отраженного сигнала

А-scan ultrasonography

В-тип развертки (Brightness — яркость) позволяет вдоль линии сканирования получить информацию об интенсивности отраженных сигналов в виде различия яркости отдельных точек, составляющих эту линию

Пример экрана: слева развёртка B, справа — M и кардиограмма.

УЗИ левой почки

УЗИ левой почки

Чем чернее объект на экране УЗИ-сканера, тем ниже эхогенность, чем белее — тем она выше. Например, камни и кальцинаты являются гиперэхогенными. Так как, камни имеют очень плотную структуру, ультразвук не может пройти сквозь них, а видит только верхнюю часть камня, за которой появляется акустичкская тень.�Сниженная эхогенность органов обычно говорит об отеке, воспалении – присутствии жидкости. Анэхогенные образования – это жидкостные образования. Например, полный мочевой пузырь в норме анэхогенный

​

В-сканирование

• В-сканирование (англ.Brightness) – двухмерное изображение органа.

​

Снимок мезентериальных лимфатических узлов (л/у)

Для получения двумерного томографического изображения необходимо тем или иным образом произвести перемещение линии сканирования вдоль плоскости сканирования. В приборах медленного сканирования это достигалось перемещением датчика вдоль поверхности тела пациента вручную

При сканировании ультразвуковым лучом результат каждого полного прохода луча называется кадром. Кадр формируется из большого количества вертикальных линий

В современных приборах быстрого сканирования используются механические и электронные секторные датчики, электронные линейные датчики, электронные конвексные (выпуклые) датчики, механические радиальные датчики

М-сканирование

• М-сканирование (англ.Motion) – одномерное изображение, развернутое во времени, с яркостно-контрастным представлением внутренних структур органа.

​

М-тип (иногда ТМ) развертки (Motion — движение) позволяет регистрировать движение (перемещение) отражающих структур во времени. При этом по вертикали регистрируются перемещения отражающих структур в виде точек различной яркости, а по горизонтали — смещение положения этих точек во времени

М-сканирование

• М-сканирование – одномерное изображение, развернутое во времени, с яркостно-контрастным представлением внутренних структур органа.

​

Пример трехмерной реконструкции плода

Сонография – ультразвуковая трехмерная визуализация. Ребенок в утробе матери тоже зевает.

4D-УЗИ изображение клапанов сердца в режиме реального времени

Клинический случай 1

• Девочка, 07.01.2015 г.р. (4 г. 6 мес.)
• Поступила в онкогематологическое отделение ДРКБ МЗ РТ.
• Первичный диагноз: Наследственный сфероцитоз.

​

Конкременты ЖП

УЗИ ГЛС от 08.07.2019 г. :

В просвете ЖП визуализируются гиперэхогенные включения общим размером 12,5 х 3,6 мм (не менее трех диаметром до

4 мм), дающие слабую акустическую тень.

Заключение: «Конкременты ЖП».

Пациентка направлена на консультацию к хирургу.

• Артериальная стенка ОСА представляется в виде двухполюсного отражения с низкой эхогенностью в центре. Анатомически эти три слоя соответствуют интиме, медии и адвентиции.
• У взрослых людей толщина стенки ОСА, обычно определяемая по ширине комплекса интима-медиа, в норме составляет 0,7-0,8 мм и увеличивается с возрастом до 1-1,1 мм. (Толщину комплекса интима-медиа ОСА измеряют, отступая 1 см от места бифуркации.)

​

​

Датчики

• Излучают УЗ импульсы и воспринимают отраженные сигналы во время сканирования.

PRODUCTION OF ULTRASOUND

Transducer converts electrical energy (alternating voltage) into mechanical energy (sound waves) in the production of Ultrasound

Ультразвуковые датчики в деталях отличаются устройством друг от друга, однако их принципиальная схема представлена на рисунке

Ультразвуковой многоэлементный преобразователь

Example of modern ultrasound transducer of type 8820e� (BK Medical, Denmark) with frequency range 2 - 6 MHz. From www.bkmed.com.

Механические секторные датчики могут быть одно- и многоэлементные (анулярные). Развертка ультразвукового луча может достигаться за счет качания элемента, вращения элемента или качания акустического зеркала

Изображение на экране в этом случае имеет форму сектора (секторные датчики) или окружности (круговые датчики).

Электронные датчики являются многоэлементными и в зависимости от формы получаемого изображения могут быть секторными, линейными, конвексными (выпуклыми)

Развертка изображения в секторном датчике достигается за счет качания ультразвукового луча с его одновременной фокусировкой

В линейных и конвексных датчиках развертка изображения достигается путем возбуждения группы элементов с пошаговым их перемещением вдоль антенной решетки с одновременной фокусировкой

Линейный датчик

​

​

Высокая частота 5-15 МГц

Глубина - до 10 см

Поверхностно расположенные органы

В акушерской практике

Мышцы, небольшие суставы

Снимок правой почки. Пиелокаликоэктазия

Секторный датчик

​

​

Средняя частота 7,5 МГц

Глубина - 4-5 см

Сердце, сосуды

Головной мозг

Снимок головного мозга на уровне боковых желудочков. Расширение боковых желудочков и ликворных пространств

Конвексный датчик

​

​

Снимок округлого образования правого надпочечника

Одноэлементный трансдьюсер в форме диска в режиме непрерывного излучения образует ультразвуковое поле, форма которого меняется в зависимости от расстояния

Протяженность ближней зоны равна отношению квадрата диаметра трансдьюсера к 4 длинам волны

Место наибольшего сужения ультразвукового луча называется зоной фокуса, а расстояние между трансдьюсером и зоной фокуса — фокусным расстоянием

Боковая разрешающая способность — это минимальное расстояние между двумя объектами, расположенными перпендикулярно направлению распространения энергии, которые представляются на экране монитора в виде раздельных структур . Боковая разрешающая способность равна диаметру ультразвукового луча

Иллюстрация латеральной разрешающей способности УЗ датчик в случае когда, объекты в фокусной зоне (а) четко визуализируются, в зоне расхождения УЗ луча перекрываются (б). Латеральное разрешение является основным фактором, определяющим качество ультразвуковых изображений

Способ динамической фокусировки

Чем уже луч, тем лучше боковая (латеральная, по азимуту) разрешающая способность.

Фокусировка с помощью акустического зеркала.

Электронное фокусирование ультразвукового пучка

Осевая разрешающая способность — это минимальное расстояние между двумя объектами, расположенными вдоль направления распространения энергии, которые представляются на экране монитора в виде раздельных структур

Осевая разрешающая способность зависит от пространственной протяженности ультразвукового импульса — чем короче импульс, тем лучше разрешение. Для укорочения импульса используется как механическое, так и электронное гашение ультразвуковых колебаний. Как правило, осевая разрешающая способность лучше боковой

Acoustic Pressure and Intensity

Schematic diffraction pattern for a disc-shaped crystal generating a continuous wave beam.

Definition: spreading of energy into high and low energy bands

due to the superposition of plane wave front.

Near Field: Far Field: �

Beam spreading angle:

D - transducer diameter

Ultrasound Beam Properties: Near Field and Far Field

The far field or Fraunhofer zone is where the beam diverges

• Angle of divergence for non-focused transducer is given

by sin(θ) = 1.22λ/d

• Less beam divergence occurs with high-frequency,

large-diameter transducers

​

Структура ультразвукового поля излучателя:

а — акустическое поле; б — изменение интенсивности вдоль луча; 

в — диаграмма направленности.

Допплерография

Допплеровские методы в ультразвуковой диагностикеs of medical ultrasound

Доплеровская эхография

В основе доплеровской эхографии, используемой в медицине для оценки скоростей движущихся объектов, лежит эффект Доплера – изменение частоты волн, воспринимаемых наблюдателем (приемником волн) при относительном движении источника волн и наблюдателя.

В 1842 году австрийский физик Христиан Допплер объявил об открытии эффекта, названного впоследствии его именем.

The Doppler Effect

Схематическое представление получения доплеровских сигналов от частиц крови

Examination of a blood vessel with a continuous wave Doppler transducer.

• The simplest Doppler systems use continuous - wave

​

• A Doppler transducer consists of two adjacent piezoelectric

elements angled slightly toward one another

Существует и комбинированный вариант допплеровского исследования – сочетание ЦДК и ЭД – конвергентная цветовая допплерография.

Тканевой допплер (Tissue Velocity Imaging или тканевая цветовая допплерография)

• Как определить обкрадывание: спектр кровотока будет в отрицательной фазе (в норме, если под правильным углом расположить окно интереса, то есть по направлению кровотока, то спектр должен быть в положительной фазе, а при обкрадывании он будет в отрицательной фазе).
• (1 – положительный спектр; 2 – отрицательный спектр)

​

1

2

• Артериальная стенка ОСА представляется в виде двухполюсного отражения с низкой эхогенностью в центре. Анатомически эти три слоя соответствуют интиме, медии и адвентиции.
• У взрослых людей толщина стенки ОСА, обычно определяемая по ширине комплекса интима-медиа, в норме составляет 0,7-0,8 мм и увеличивается с возрастом до 1-1,1 мм. (Толщину комплекса интима-медиа ОСА измеряют, отступая 1 см от места бифуркации.)

​

​

• Определенные трудности для диагностики создают извитости сосудов, т.к. ход сосуда не может быть визуализирован в одной плоскости. Обычно извитости сосудов, перегибы их и удлинения наблюдаются у пожилых людей вследствие атеросклеротических изменений артериальных стенок.
• (Также сосуды могут становиться извитыми в результате высокого артериального давления)

​

• Степень сужения просвета сосуда может оцениваться по площади и по диаметру.
• При оценке степени сужения по площади необходимо обводить трассировкой истинный просвет сосуда и свободный просвет. Далее необходимо найти соотношение этих площадей.

​

Типы кровотока

• Нормальный кровоток.

​

• Инволюция.

​

• Сужение.

​

• Обкрадывание.

​

• Окно интереса всегда нужно располагать по направлению тока крови (если по доплеру кровоток окрашивается в красный цвет, то кровь течет к датчику, если в синий – от датчика).

​

Р

Аппараты для УЗИ

Классификация. Технические характеристики.

Классификация ультразвуковых аппаратов

​

Пользователю сложно сориентироваться в разнообразии технических характеристик различных производителей ультразвуковых медицинских сканеров. У каждого производителя своя классификация, технические параметры, свои условные обозначения тех или иных опций. Сделано это во-первых, для того, чтобы производитель имел возможность защитить свои авторские права на технологии. Во-вторых, чтобы можно было маркировать те или иные приборы, поставляемые на бюджетный рынок по государственным программам за бюджетные средства.

Стандартной классификации ультразвуковых сканеров по техническому уровню нет ни в России, ни в других странах, поскольку отсутствуют параметры, однозначно определяющие качество изображения ультразвуковой системы. Количественные характеристики, выраженные в конкретных цифрах, конечно же, существуют - динамический диапазон, количество физических каналов, параметры датчиков и т.д. Но прямой связи между ними и качеством картинки нет. Нельзя сказать, что сканер с динамическим диапазоном 225 дб показывает лучше, чем с ДД 210 дб. Так же как нельзя определенно сказать, что человек с большим объемом бицепса подтянется на перекладине большее число раз. То есть какая-то связь есть, но она не однозначна.

Само понятие «качество изображения» достаточно субъективно. В идеальном случае должен существовать стандарт, включающий:�1. Критерии оценки качества (например, минимальная толщина линии, доступная для визуализации);�2. Методику проведения измерений в различных режимах;�3. Перечень стандартных фантомов с различными параметрами (имитирующих различные категории пациентов).

Из полученных данных можно вывести интегральные оценки, пригодные для сравнения работы аппаратов в различных режимах. Но даже такой стандарт не смог бы дать исчерпывающее представление о качестве изображения уз-сканера. Слишком много факторов, чтобы все их можно было учесть.

Классификация систем по наличию каких-либо функций также невозможна. Наличие той или иной функции практически ничего не говорит ни о качестве изображения, ни даже о цене системы. Дополнительную путаницу вносят производители, присваивая одинаковым по своей сути функциям совершенно разные названия.

Поскольку разграничивать аппараты УЗИ по классам необходимо хоть как-то, попытаемся сформировать пусть субъективные, но существенные признаки классификации. Попутно сформулируем минимальные задачи, которые должен выполнять УЗИ аппарат каждой подгруппы.

Структурная схема аппарата ультразвукового сканирования

Обобщенная блок-схема ультразвуковой измерительной системы

Устройство

Итак, стандартный аппарат ультразвуковой диагностики (или ультразвуковой сканер) состоит из следующих частей:

• Ультразвуковой датчик – детектор (преобразователь), который получает и передает звуковые волны

• Центральный процессор (CPU) — компьютер, который производит все расчеты и содержит электрические источники питания

• Импульсный датчик управления — изменяет амплитуду, частоту и длительность импульсов, излучаемых преобразователем

• Дисплей — отображает изображение, сформированное процессором на основе ультразвуковых данных

• Клавиатура и курсор – служат для ввода и обработки данных

• Дисковое хранилище устройства (жесткий диск, либо CD/DVD) – служит для хранения полученных изображений

• Принтер – используется для распечатки изображений

Стандартный аппарат ультразвуковой диагностики (или ультразвуковой сканер) состоит из следующих частей:

Ультразвуковой датчик – детектор (преобразователь), который получает и передает звуковые волны

Центральный процессор (CPU) — компьютер, который производит все расчеты и содержит электрические источники питания

Импульсный датчик управления —  изменяет амплитуду, частоту и длительность импульсов, излучаемых преобразователем

Дисплей — отображает изображение, сформированное процессором на основе ультразвуковых данных

Клавиатура и курсор – служат для ввода и обработки данных

Дисковое хранилище устройства (жесткий диск, либо CD/DVD) – служит для хранения полученных изображений

Принтер – используется для распечатки изображений

​

Как это все работает?

1. Ультразвуковой аппарат передает высокочастотные (от 1 до 18 МГц) звуковые импульсы в тело человека с помощью ультразвукового датчика.

2. Звуковые волны распространяются по тему и достигают границ между тканями с разным акустическим сопротивлением (например, между жидкостью и мягкой тканью, мягкой тканью и костью). При этом, часть звуковых волн будет отражена обратно к преобразователю, а другая часть – продолжит свой ход в новой среде. Отраженные волны воспринимаются датчиком.

3. Данные от ультразвукового датчика передаются в центральный процессор, который является «головным мозгом» аппарата и служит для обработки полученных данных, формирования изображения и его вывода на монитор. Процессор вычисляет расстояние от датчика до ткани или органа используя известную скорость распространения звука в ткани и время, за которое к датчику вернулся отраженный эхо-сигнал (как правило – порядка миллионных долей секунды).

​

Ультразвуковой датчик передает и принимает миллионы импульсов и эхо-сигналов каждую секунду. Элементы управления датчиком позволяют врачу устанавливать и изменять частоту и длительность ультразвукового импульса, а также режим сканирования устройства.

Режимы работы аппарата УЗИ

​

​

​

Современные УЗИ-аппараты способны работать в нескольких режимах, основными из которых являются следующие:

A-режим (А-mode, от слова “amplitude”)

Амплитуда отраженного ультразвука отображается на экране осциллографа. В настоящий момент этот режим имеет в основном историческое значение и используется преимущественно в офтальмологии. . Естественно, работать в этом режиме способен любой современный УЗИ аппарат.

​

M-режим (от слова «motion»)

Режим позволяет получать изображение структур сердца в движении. Благодаря высокой частоте дискретизации, М-режим является чрезвычайно ценным для точной оценки быстрых движений.

B-режим (от слова «brightness», в эхокардиографии этот режим называется 2D)

Наиболее информативный и интуитивно понятный режим в современном УЗИ аппарате. Амплитуда отраженного ультразвукового сигнала преобразуется в двухмерное полутоновое изображение. Большинство аппаратов используют 256 оттенков серого цвета, что позволяет визуализировать даже очень небольшие изменения в эхогенности.

Скорость обновления картинки на экране в В-режиме обычно составляет не менее 20 кадров в минуту, что создает иллюзию движения.

2D-режим применяется для измерения камер сердца, оценки структуры и функции клапанов, глобальной и сегментарной систолической функции желудочков.

D-режим (Доплер-режим)

Этот режим визуализации основан на эффекте Доплера, то есть. изменение частоты (доплеровский сдвиг), вызванных движением источника звука относительно приемника. В ультразвуковой диагностике используется изменение частоты отраженного сигнала от эритроцитов. Частота отраженной волны ультразвука увеличивается или уменьшается в соответствии с направлением потока крови по отношению к датчику

Цветной доплер (Colour flow Doppler imaging, CFI)

Режим позволяет локализовывать кровеносные сосуды (либо отдельные потоки крови, например внутри камер сердца) с определением направления и скорости кровотока. Потоки крови, идущие по направлению к датчику, изображаются красным цветом. Идущие от датчики – синим. Потоки, идущие перпендикулярно плоскости исследования, будут окрашены в черный цвет. Зоны турбулентного кровотока – в зеленый или белый. Впрочем, большинство аппаратов позволяет настраивать цвета того или иного потока по своему усмотрению.

Импульсно-волновой доплер (Pulsed Wave Doppler, PW)

Режим позволяет оценить характер кровотока на определенном участке сосуда и визуализировать области ламинарного и турбулентного кровотока. По сравнению с цветным доплером, позволяет точнее определить скорость и направление кровотока.

Основным недостатком метода является неточное определение потоков с высокой скоростью движения, что накладывает определенные ограничения на его применение.

Постоянно-волновой доплер (Continuous Wave Doppler, CWD)

В этом режиме часть одна часть датчика непрерывно передает, а вторая часть – непрерывно принимает допплеровский сигнал вдоль одной линии на 2D изображении. В отличие от импульсно-волнового доплера, этот метод точно определяет потоки с высокой скоростью. Недостаток метода – неспособность точной локализации сигнала.

CWD используется для измерения скорости потоков регургитации через трехстворчатый, легочный, митральный и аортальный клапаны, а также скорость систолического потока через аортальный клапан.

Тканевый доплер (Tissue Doppler)

Этот режим похож на импульсно-волновой доплер, за исключением того, что используется для измерения скорости движения тканей (которая намного ниже, чем скорость потока крови). Применяется, в частности, для определения сократительной способности миокарда.

Помимо вышеперечисленных режимов, в последнее время появились дополнительные алгоритмы, позволяющие существенно улучшить качество и разрешение картинки. К таким алгоритмам относятся 3D и 4D режимы, Tissue Harmonic Imaging (THI), а также энергетический доплер (power doppler).

​

3D режим – формирование объемных трехмерных

4D режим — это еще более сложна обработка все той же 2D информации, когда процессор формирует изображение из уже готовых 3D картинок. Второе название — “real-time 3D ultrasound” – лучше всего описывает суть этого режима, который позволяет наблюдать за изменением 3D картинки во времени. Фактически, это уже видео изображение.

Tissue Harmonic Imaging (THI) – технология, позволяющая существенно улучшить качество получаемого изображения (актуально у пациентов с повышенным весом).

Энергетический доплер (power doppler) обладает более высокой чувствительностью, по сравнению с цветным доплером и изображений на основе полученных 2D картинок в разных плоскостях. Используется для исследования мелких сосудов. Не позволяет определить направление кровотока.

Устаревшая классификация аппаратов УЗИ

В зависимости от функционального назначения приборы подразделяются на следующие основные типы:

ЭТС — эхотомоскопы (приборы, предназначенные, в основном, для исследования плода, органов брюшной полости и малого таза);

ЭКС — эхокардиоскопы (приборы, предназначенные для исследования сердца);

ЭЭС — эхоэнцелоскопы (приборы, предназначенные для исследования головного мозга);

ЭОС — эхоофтальмоскопы (приборы, предназначенные для исследования для исследования глаза).

​

Официально аппараты для УЗИ можно разделить по наличию тех или иных режимов сканирования, программ измерений (пакеты, например, кардиопакет — программа для эхокардиографических измерений), высокоплотных датчиков (датчики с большим количеством пьезоэлементов, каналов и соответственно более высокой поперечной разрешающей способностью), дополнительных опций (3D, 4D, 5D, эластография и других).

​

Коммерческая классификация аппаратов УЗИ в основном не имеет чётких критериев и определяется фирмами-производителями и их дилерскими сетями самостоятельно, характерные классы оборудования:

Начальный класс (В-режим)

Средний класс (ЦДК)

Высокий класс

Премиум-класс

Экспертный класс

​

ВИДЫ УЗИ АППАРАТОВ И УЗИ СКАНЕРОВ В СОВРЕМЕННОЙ КЛАССИФИКАЦИИ – НАЗНАЧЕНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКИ

​

Philips EPIQ7       

Mindray DC28          

SonoScape S40 Pro                  

Разнообразный мир ультразвуковых диагностических приборов

Среди всех средств медицинской интроскопии или, другими словами, средств визуализации внутренних органов и структур ультразвуковые диагностические приборы занимают особое место.

Количество моделей ультразвуковых диагностических приборов, выпускаемых различными фирмами, достаточно велико, и для того, чтобы ориентироваться в этом многообразии, полезно ввести определенную классификацию приборов.

​

Естественно систематизировать УЗИ аппараты по функциональным возможностям и назначению, а также по техническому уровню и качеству выполняемых функций.

Имея в виду функциональные возможности и назначение, можно выделить универсальные и специализированные УЗ сканеры.

Универсальные приборы можно разделить на три основных типа в зависимости от используемых в них режимов работы.

​

​

Mindray DP-50 

1. Ультразвуковые сканеры. Приборы, предназначенные прежде всего для получения двухмерного черно-белого акустического изображения

Основные режимы работы (modes):

- В (или 2D) - двухмерное изображение;

- М (или ТМ) - одномерная яркостная эхограмма с разверткой во времени.

Дополнительные режимы: В + В, В + М

Пример УЗ сканера: 

2. УЗИ аппараты со спектральным допплером. Иногда они называются дуплексными приборами. Отличаются от обычных ультразвуковых сканеров тем, что дополнительно имеют возможность оценивать спектр скоростей кровотока допплеровским методом.

Основные режимы работы:

- B (2D);

- М (ТМ);

- D - спектральный анализ скоростей кровотока с использованием им-пульсноволнового допплера (PW) и в ряде случаев непрерывноволнового допплера (CW).

Дополнительные режимы: В + В, В + М, В + D (дуплексный).

​

Пример УЗ сканера

Mindray M5

SonoScape S11

Аппараты УЗИ среднего класса

Это бюджетный класс аппаратов УЗИ, в модельных рядах большинства производителей им отведены нижние ценовые позиции. Такое оборудование обычно используется в медицинских учреждениях 1 уровня (поликлиника, ФАП и т.д.).

Задача систем среднего класса - качественная первичная диагностика, поэтому стоит обратить внимание на два основных момента – уровень серошкального изображения и чувствительность допплера. Если допплер не дает возможность оценки васкуляризации – можно пропустить серьезные вещи, вплоть до онкологии. Такие аппараты скорее можно отнести к группе черно-белых, и рассматривать отдельно. То есть сканер как бы «цветной», но диагноз поставить сложно.

Производители имеют возможность снабжать УЗИ сканеры функциями цифровой обработки изображений, созданными для моделей более высокого класса, без увеличения стоимости, поскольку такие изменения не привязаны к аппаратной части сканера. Так что достойные варианты существуют.

Средний класс - самые бюджетные (в линейке производителя) сканеры с качественным допплером.

​

Ультразвуковые системы с цветовым допплеровским картированием. Иногда они называются приборами с цветовым допплером. Это приборы с максимальным количеством функций. Помимо режимов, которые имеются в сканерах со спектральным допплером, этот класс приборов имеет возможность отображения двухмерного распределения скоростей кровотока, выделяемых цветом на двухмерном серошкальном изображении тканей.

Основные режимы работы:

- B (2D);

- М (ТМ);

- D (PW и CW);

- CFM - цветовое допплеровское картирование кровотока.

Дополнительные режимы: В + В, В + М, В + D (дуплексный), В + D + CFM (триплексный).

Помимо перечисленных могут использоваться специальные режимы:

- PD - энергетический допплер;

- TD - тканевый допплер;

- 3D - трехмерное изображение;

- тканевая (нативная) гармоника.

​

Пример УЗ сканера

SonoScape S40Exp 

Диагностика такого класса соответствует потребностям медицинских учреждений 2 уровня, таких как городские больницы, крупные частные центры и т. п.

Системы высокого класса имеют разрешающую способность В-режима, и разрешение допплера, достаточные для дифференциальной диагностики в подавляющем большинстве случаев.

Эти параметры можно оценить, только лично поработав на аппарате, желательно на «трудном» пациенте. Демонстрационные материалы вряд ли помогут. Поскольку это самая многочисленная группа сканеров, именно здесь разворачивается основная конкурентная борьба продавцов. В которой, как известно, все средства хороши. Незначительные отличия в эргономике, наборе функций и расчетов, комплектации – их любимый конек. Также зачастую производители предлагают морально устаревшие аппараты, облаченные в новенькие корпуса. При этом по стоимости они сравнимы со свежими разработками.

​

�Офтальмологические ультразвуковые приборы (эхоофтальмометры). Это диагностические приборы для визуализации структур глаза, использующие двухмерное и (или) одномерное изображение.

Основные режимы работы:

- B(2D);

- А - одномерная эхограмма с отображением амплитуд сигналов на различных глубинах.

- D (PW и CW).

Фетальные мониторы. Ультразвуковые приборы, предназначенные для измерения частоты сердечных сокращений (ЧСС) плода допплеровским методом.

Основной режим работы: измерение ЧСС плода и статистическая оценка параметров изменения ЧСС.

УЗИ аппараты для внутрисосудистых исследований. Редко выпускаемые приборы, в которых используются специальные датчики для инвазивного обследования сосудов, аналогичные тем, которые иногда входят в состав универсальных ультразвуковых сканеров.

​

Основной режим работы: В (2D)

К группе специализированных ультразвуковых диагностических приборов относятся приборы достаточно ограниченного медицинского применения

Приборы для транскраниальных обследований (эхоэнцефалоскопы). Применяются для обследования мозга (обычно через височную область черепа). Основные режимы работы ALOKA:

- А - одномерная амплитудная эхограмма;

- D (PW) - дополнительно к режиму А.

Приборы для обследования носовых и лобных пазух (синускопы).

Основной режим работы: А - одномерная амплитудная эхограмма.

Приборы для ветеринарии. Специально для ветеринарии приборы выпускаются редко. Обычно используются универсальные приборы со специализированными датчиками для ветеринарии.

Основные режимы работы:

- -B(2D);

- М (ТМ).

Иногда могут использоваться режимы D и CFM.

Приборы для литотрипсии. Это приборы, входящие в состав экстракорпоральных литотрипторов и обеспечивающие наведение фокуса ударного воздействия на конкременты, а также контроль за процессом разрушения конкрементов. Основные режимы работы:

-B(2D);

-В+В (В/В).

​

​

Функциональные возможности перечисленных выше универсальных и специализированных приборов определяются не только имеющимися в них режимами работы, но и набором датчиков и дополнительных устройств, которые могут быть подключены к УЗИ аппарату, вычислительными программами, устройствами запоминания, архивирования и регистрации диагностической информации.

Области медицинского применения в основном определяются типом датчиков, работающих с ультразвуковым прибором и наличием специализированных режимов работы.

​

Качество. Качество получаемой информации зависит от технического уровня прибора - чем сложнее и совершеннее прибор, тем выше качество диагностической информации. Как правило, по техническому уровню приборы можно также делить на четыре группы:

1) простые приборы;

2) приборы среднего класса;

3) приборы повышенного класса;

4) приборы высокого класса (иногда называемого high-end) ALOKA.

​

Среди изготовителей и пользователей ультразвуковой диагностической техники отсутствуют согласованные критерии оценки класса приборов, так как имеется очень большое количество характеристик и параметров, по которым можно сравнивать приборы между собой. Тем не менее, можно оценить уровень сложности аппаратуры, от которой в значительной мере зависит качество получаемой информации. Одним из основных технических параметров, определяющих уровень сложности ультразвукового сканера, является максимальное число приемных и передающих каналов в электронном блоке прибора, так как чем больше число каналов, тем лучше чувствительность и разрешающая способность - основные характеристики качества ультразвукового изображения.

В простых (как правило, переносных) УЗИ аппаратах число каналов передачи-приема не более 16, в приборах среднего и повышенного класса 32, 48 и 64. В приборах высокого класса число каналов может быть более 64, например 128, 256, 512 и даже более. Как правило, ультразвуковые сканеры высокого и повышенного класса являются приборами с цветовым допплеровским картированием.

УЗ аппараты высокого класса обычно используют в максимальной мере современные возможности цифровой обработки сигналов, начиная практически с выхода датчиков. По этой причине такие приборы называют цифровыми системами или платформами (digital system).

​

​

Простые УЗИ сканеры – как правило, переносные приборы. Количество каналов приема-передачи в них обычно не более 16-ти.

​

УЗИ аппараты среднего класса зачастую имеют 32 канала приема-передачи.

УЗИ аппараты повышенного класса имеют чаще всего до 64 каналов приема-передачи. Очень часто это — приборы с цветовым допплеровским

картированием. 

КОНФИГУРАЦИЯ СКАНЕРА.

Аппараты могут также различаться по мобильности: условно мобильный, мобильный, стационарный, трансформирующийся.

​

Черно-белый (без допплера) или цветной сканер (с допплером).

​

Чёрно-белые аппараты – 11

Аппараты начального уровня – 18

Среднего класса – 16

Высокого класса – 17

Экспертного класса – 50

Премиум класса – 67

​

Цифровые и физические каналы.

Что такое физические каналы?

Количество физических каналов также влияет на качество изображения, как и количество элементов в датчиках. Канал - это то, что управляет элементами датчика со стороны УЗИ аппарата. Каждый канал представляет собой группу микросхем, которая анализирует информацию с одного единственного элемента датчика.

Цифровые каналы

Количество цифровых каналов - это число вычислительных процессов, протекающих внутри цифровой части ультразвуковой системы. Чем большему числу процедур обработки подвергаются сигналы -тем выше число цифровых каналов, которое для этого необходимо. Данное число не может быть проверено пользователем, да и полезность имеет весьма сомнительную, т. к. ограничено лишь фантазией того, кто составляет спецификацию.

За счёт повышенной плотности лучей совершенствуется поперечное разрешение, улучшается четкость изображения.

Секторное сканирование

В большинстве аппаратов высокого класса каналов значительно меньше, чем элементов в датчиках, обычно 48 или 64. Это значит, что одновременно могут излучать и принимать сигнал может только 48 или 64 элементов (из 192, например), а сканирование происходит секторами - группами по 48 или 64 элемента (секторное сканирование). Для приблизительной оценки числа физических каналов можно использовать простой тест

Полноапертурное сканирование

В идеальном же случае количество каналов должно равняться количеству элементов в датчике. Т.е. для датчиков с 192 элементов должно быть 192 канала. В таком случае каждый элемент датчика управляется своей группой микросхем (каналом) в УЗИ аппарате. Формирование луча происходит с помощью всех элементов датчика, по всей апертуре (полноапертурное сканирование).

​

А - секторное сканирование.

Б - полноапертурное сканирование.

УЗИ аппарат S8

УЗИ аппарат S20Pro

УЗИ аппарат S8Exp

УЗИ аппарат S40Exp

Аппараты УЗИ высокого технического класса имеют каналов, как правило, 64 и более – например, 512. Это – современные высокотехничные приборы, имеющие цветовой доплер, а также возможность обработки информации с помощью цифровой системы. Аппараты УЗИ высокого класса иногда называют цифровыми системами или цифровыми платформами.

​

Экспертный класс

Универсальные аппараты аппараты УЗИ подразделяются на три группы по имеющимся у них режимам работы:

УЗИ сканеры.

Эти приборы предназначаются для двухмерного акустического изображения результатов УЗИ в черно-белом цвете. Основные характеристики УЗИ сканеров:

В – двухмерное изображение (или 2D).

М (ТМ) – яркостная эхограмма (одномерная) с разверткой во времени.

Простой УЗИ сканер может иметь дополнительные режимы работы — В + М, В + В.

УЗИ сканеры со спектральным допплером.

Эти приборы в медицинской среде иногда носят называние дуплексные приборы. В отличие от простых УЗИ сканеров, данные аппараты обладают дополнительными функциями – при помощи допплеровского метода могут оценить скорость кровотока.

Технические характеристики УЗИ сканеров со спектральным допплером:

В – двухмерное изображение (или (2D).

М – одномерная яркостная эхограмма (или ТМ).

D — спектральный анализ скорости кровотока при помощи импульсноволновогодопплера (PW), или же непрерывноволновогодопплера (CW).

Дополнительные режимы работы УЗИ сканера со спектральным допплером — В + М, В + В, В + D (режим дуплексный).

УЗИ аппараты с цветовым допплеровским картированием.

Эти УЗИ сканеры также носят название УЗИ аппаратов с цветовым допплером. Данная группа приборов отличается наличием максимального количества функций. Имея все режимы УЗИ сканера со спектральным допплером, эти приборы обладают возможностью отображать двухмерное распределение скорости кровотока, выделять их цветом на сером двухмерном изображении тканей.

​

​

Технические характеристикиУЗИ сканеров с цветовым допплеровским картированием

В – двухмерное изображение (или (2D).

М – одномерная яркостная эхограмма (или ТМ).

D — спектральный анализ скорости кровотока при помощи импульсноволновогодопплера (PW), или же непрерывноволновогодопплера (CW).

CFM –функции цветового допплеровского картирования кровотока.

Дополнительные режимы работы УЗИ сканера с цветовым допплеровским картированием — В + М, В + В, В + D (режим дуплексный), В + D + CFM (режим триплексный).

Также УЗИ сканер может обладать специальными режимами:

PD –режим энергетическогодопплера.

TD –режим тканевогодопплера.

3D –режим трехмерного изображения результата.

Специальный режим тканевой (или нативной) гармоники.

ВИДЫСПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ УЗИ СКАНЕРОВ

Специализированные приборы УЗИ – это аппараты «узкого» применения в медицине.Они обладают определенным набором функций, предназначенных к использованию в какой-либо конкретной области.

Эхоофтальмометр.

Это УЗИ прибор, который используется в офтальмологии.

Используется для визуализации всех структур и тканей глаза. Прибор дает результат в виде одномерного или двухмерного изображения.

Технические характеристики эхоофтальмометра:

В – двухмерное изображение (или (2D).

А – эхограмма в одномерном режиме, отображающая амплитуды сигналов на разной глубине в тканях глаза.

D — спектральный анализ скорости кровотока при

Фетальный монитор.

Это УЗИ аппарат, который имеет возможность измерять частотусокращений сердца плода (ЧСС) при помощи допплеровского метода.

Возможности фетального монитора–измерение (внутриутробно) ЧСС плода, а также оценка (в статистическом режиме) нюансов всех изменений ЧСС.

​

​

УЗИаппараты для исследований внутри сосудов.

Данная группа приборов не очень обширна – эти УЗИ аппараты выпускаются довольно редко и имеются не во всех клиниках.

Технические характеристики УЗИ аппарата с внутрисосудистыми датчиками:

В – двухмерное изображение (или (2D).

УЗИ аппараты для внутрисосудистой диагностики имеют специальные датчики, предназначенные для обследования сосудов изнутри, инвазивным методом.

​

УЗИ аппарат эхоэнцефалоскоп.

Это УЗИ аппарат для обследования мозга транскраниальным методом. Чаще всего такое обследование выполняют через область виска на черепе.

Технические характеристики УЗИ аппарата–эхоэнцефалоскоп:

А — амплитудная эхограмма(одномерная).

D — спектральный анализ скорости кровотока при помощи импульсноволновогодопплера (PW), или же непрерывноволновогодопплера (CW).

​

​

​

УЗИ аппарат синускоп.

Данный УЗИ аппарат используется для диагностического обследования пазух – лобных и носовых.

Технические характеристики УЗИ аппарата – эхоэнцефалоскоп:

А — амплитудная эхограмма(одномерная).

​

КРАТКИЙ ОБЗОР ФИРМ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ УЗИ-ТЕХНИКИ

Лидеры рынка: General Electric, Toshiba, Philips, Siemens, Hitachi Aloka. Продукция данных компаний качественная и давно зарекомендовала себя. Поэтому, если вам не нужно экономить, лучше в первую очередь обращать внимание на сканеры этих фирм.

Все остальные аппараты можно условно отнести к трем группам по уровню доверия к стране-производителю:

• Заводы в Японии, США, Европе (Италия, Дания, Канада, Франция и т.д.).

• Заводы в развивающихся странах, таких, как Корея, Индия, Израиль и т.д.

• Заводы в Китае.

Очень важно обращать внимание не только на то, в какой стране собирается УЗИ сканер, но и (что более важно), в какой стране производятся все его комплектующие, особенно датчики.

Российский рынок ультразвуковых диагностических аппаратов почти на 100% состоит из импортных аппаратов. В России практически отсутствует производство УЗИ аппаратов. Можно только отметить попытки наладить такие производства. Так, на последних выставках медицинского диагностического оборудования демонстрировались УЗИ аппараты российских производителей:

- модель высокого класса «SeeSound М1» ЗАО «Бизнеслинк»

- две модели «УЗИ-Электрон» среднего и высокого классов известной фирмы «Электрон» собраны в основном из китайских комплектующих и зарегистрированы в РФ в апреле 2018 г. Аппараты «УЗИ-Электрон» поставляются в медицинские учреждения РФ, в том числе по линии аукционных торгов.

- модели среднего и высокого класса «РуСкан 50» и «РуСкан 60» АО «Калугаприбор» собраны из комплектующих Samsung Medison и зарегистрированы в РФ в январе 2018 г.

РОССИЙСКИЙ РЫНОК УЗИ АППАРАТОВ

Технические характеристики:

Аппарат ультразвуковой диагностический

1. Общие технические характеристики

Цифровая портативная, переносная, многоцелевая ультразвуковая система высокого класса

Русифицированный интерфейс

Возможность регулировки и сохранения индивидуальных настроек для каждого пользователя

2. Области применения:

Акушерские исследования

Гинекологические исследования

Урологические исследования

Исследования брюшной полости (абдоминальные исследования)

Исследования малых и поверхностно расположенных органов

Ультразвуковое исследование сосудов (васкулярные исследования)

Транскраниальные исследования

Педиатрические исследования

Анестезиология и реаниматология

Эндокринология

Эластография

Интраоперационные исследования

Нефрология (исследование почек)

3. Режимы сканирования:

В-режим

М-режим

Цветной М-режим

импульсно-волновой допплер

режим цветного допплеровского картирования - ЦДК

энергетический допплер

направленный энергетический допплер

режим тканевой гармоники

трапециевидный режим для линейных датчиков

режим панорамного сканирования

режим 3D (трехмерная реконструкция)

режим 4D (трехмерное изображение в режиме реального времени)

4. Комбинированные режимы сканирования:

B/B-режим

B/M-режим

двойной M-режим

дуплексный режим (B+D) - 2D режим + допплер

триплексный режим (B+D+C) - 2D режим + допплер + цвет

5. Параметры изображения:

выбор рабочей частоты датчика

Количество фокусных зон - 32

Количество одновременно используемых фокусных зон - 4

регулировка фокусных зон

шкала серого (оттенки серого) - 256 оттенков

коррекция контуров

регулировка базовой линии

масштабирование

автоматическая оптимизация

подавление спекл-шума (зернистости)

усиление цвета допплера

инверсия допплера

длительность одной кинопетли (один фрагмент) (сек.), не менее 40 сек.

кинопетля (кадры) - 25 кадров

возможность создания видеоролика экранных событий - 40 мин.

6. Пост-обработка изображений:

изменение общего усиления

изменение усиления

регулировка базовой линии

изменение динамического диапазона

подавление спекл-шума (зернистости)

режим увеличения, не менее В 32 кратности

измерения и расчёты

тексты и аннотации

7. Пакеты расчётов:

Автоматическое создание отчётов

Сосудистые исследования

Брюшная полость

Малые органы

Акушерские исследования

Гинекологические исследования

Урологические исследования

Исследования щитовидной железы, по протоколу T-RADS

8. Датчики:

полный цифровой формирователь луча

Тип датчиков: широкополосные и мультичастотные

максимально поддерживаемое количество элементов датчика - 192

возможность смены датчика без выключения питания

бесштырьковый разъём датчика

конвексный (МГц) в диапазоне - 2,0-5,0

угол сканирования (град) - 60 град.

линейный (МГц) в диапазоне - 5,0-10,0

угол сканирования (град) - 1-10 град.

9. Технические характеристики:

глубина проникновения УЗ луча (см) - 30

цифровое формирование луча

количество цифровых каналов - 1024

динамический диапазон (контраст) (дБ) - 150

количество активных портов для подключения датчиков 1

возможность увеличения количества активных портов до 2-х штук

ЖК монитор с диагональю (дюймы) - 15

количество цветов - 16,7 млн.

регулировка угла наклона дисплея, (град) - 0-150

переход в режим отключения экрана при его закрытии

разрешение изображения (пиксели) - 1024х768

разрешение экрана (пиксели) - 1600х1200

возможность установки персональных настроек

время загрузки (сек.) - не более 35

встроенный диск (Гб) - 250

тип встроенного диска SSD (влияет на быстродействие системы)

возможность работы с протоколом DICOM 3.0

поддерживаемые форматы (jpg, png, bmp, mpeg, avi)

возможность сохранения на внешнем носителе поддерживаемых форматов (jpg, png, bmp, mpeg, avi)

USB порты (количество) - 2

версия USB 3.0

EtherNET порт

возможность обновления программного обеспечения в удалённом доступе

VGA разъём

разъём PS/2 (для подключения стандартной клавиатуры)

форм-фактор (Notebook)

встроенные динамики

русскоязычная буквенно-цифровая клавиатура

подсветка клавиатуры

трекбол

мощность блока питания - не менее (Вт) 100

аккумуляторная батарея

время автономной работы (час.), не менее 1,5

10. Комплектация

Чемодан для транспортировки

Мобильная тележка на колёсах с держателями для датчиков