Ультразвуковое излучение. Ультразвук в медицине: инновационные методы диагностики и терапии

Каковы современные тенденции применения ультразвука в медицине. Как искусственный интеллект улучшает ультразвуковую диагностику. Какие преимущества дают портативные УЗИ-сканеры. В чем особенности 3D-визуализации с помощью ультразвука. Какие новые методы ультразвуковой терапии появились в последние годы.

Интеграция искусственного интеллекта в ультразвуковые технологии

Искусственный интеллект (ИИ) становится неотъемлемой частью современных ультразвуковых систем. Его внедрение направлено на решение нескольких ключевых задач:

• Автоматизация трудоемких процессов
• Проведение количественного анализа
• Выбор оптимальных изображений из трехмерных наборов данных
• Повышение воспроизводимости результатов
• Ускорение рабочего процесса

Как ИИ помогает врачам в ультразвуковой диагностике? Алгоритмы искусственного интеллекта способны:

• Автоматически идентифицировать и сегментировать анатомические структуры
• Проводить цветовое кодирование элементов в поле сканирования
• Выбирать оптимальный срез из 3D-данных
• Извлекать нужные изображения по запросу врача

Это значительно экономит время специалистов и позволяет им уделять больше внимания пациентам.

Портативные УЗИ-сканеры: диагностика в любом месте

В последние годы произошел настоящий прорыв в разработке компактных ультразвуковых устройств. Чем привлекательны портативные УЗИ-сканеры для врачей?

• Компактность и мобильность
• Возможность быстрой оценки состояния пациента
• Применение в условиях ограниченного пространства
• Использование в неотложной помощи и интенсивной терапии

Одним из инновационных решений стал ультразвуковой датчик Philips Lumify, который подключается к обычному планшету. Как работает эта система?

1. На планшет устанавливается специальное приложение
2. УЗИ-датчик подключается через разъем micro-USB
3. Планшет превращается в полноценную ультразвуковую систему

Такие портативные устройства расширяют возможности диагностики в самых разных условиях.

3D-инновации в ультразвуковой визуализации

Трехмерные ультразвуковые технологии активно развиваются, несмотря на некоторые ограничения. Почему 3D-УЗИ становится все более востребованным?

• Помогает в планировании сложных процедур
• Предоставляет подробную информацию о структуре органов
• Улучшает визуализацию при катетерных вмешательствах
• Позволяет получать фотореалистичные изображения плода

Какие инновации появились в 3D-ультразвуке?

• Увеличение частоты кадров и разрешающей способности
• Улучшение цветной допплерографии
• Фотореалистичный рендеринг изображений
• Возможность управления источником освещения в 3D-моделях

Эти технологии особенно ценны в кардиологии, акушерстве и онкологии.

Улучшение рабочего процесса в ультразвуковых исследованиях

Производители ультразвукового оборудования уделяют большое внимание оптимизации рабочего процесса. Какие инновации внедряются для этого?

• Сокращение количества выпадающих меню
• Уменьшение необходимых нажатий клавиш
• Ускорение обработки данных
• Автоматизация измерений
• Упрощение пользовательского интерфейса

Как это реализуется на практике? Рассмотрим несколько примеров:

• Canon Aplio 900 CV использует на 40% меньше клавиш
• Samsung RS85 объединяет многоступенчатые операции в один шаг
• Konica Minolta Sonimage HS1 предлагает оптимизацию изображения одной кнопкой

Такие улучшения позволяют врачам работать более эффективно и уделять больше внимания пациентам.

Новые методы ультразвуковой визуализации

Современные ультразвуковые системы предлагают инновационные способы реконструкции и анализа изображений. Какие новые методы появились в последнее время?

• Анализ сердца и сосудов плода за считанные минуты
• Трехмерная визуализация кровотока
• Фотореалистичный рендеринг 3D-изображений
• Возможность управления виртуальным освещением в 3D-моделях

Для чего нужны эти инновации? Они помогают:

• Точнее оценивать состояние сердца и мозга плода
• Визуализировать медленный кровоток, например, в нейроваскулярной системе
• Получать более реалистичные и информативные 3D-изображения
• Улучшать диагностику врожденных пороков развития

Эти методы особенно ценны в пренатальной диагностике и кардиологии.

Ультразвуковая терапия: новые горизонты лечения

Ультразвук используется не только для диагностики, но и для терапии различных заболеваний. Какие инновационные методы ультразвукового лечения появились в последние годы?

• Фокусированный ультразвук высокой интенсивности (HIFU)
• Ультразвуковой тромболизис
• Сонодинамическая терапия в онкологии
• Ультразвуковая стимуляция регенерации тканей

Как работают эти методы?

HIFU позволяет неинвазивно разрушать опухоли и другие патологические ткани, фокусируя ультразвуковые волны в заданной точке. Ультразвуковой тромболизис помогает разрушать тромбы в кровеносных сосудах без применения лекарств. Сонодинамическая терапия усиливает действие противоопухолевых препаратов с помощью ультразвука. А ультразвуковая стимуляция ускоряет заживление ран и восстановление костной ткани.

Перспективы развития ультразвуковых технологий в медицине

Ультразвуковые технологии продолжают стремительно развиваться. Какие тенденции ожидаются в ближайшем будущем?

• Дальнейшая миниатюризация УЗИ-устройств
• Расширение возможностей искусственного интеллекта в анализе изображений
• Развитие методов 4D-визуализации в реальном времени
• Интеграция ультразвука с другими методами визуализации
• Совершенствование методов ультразвуковой терапии

Эти инновации позволят:

• Повысить точность и скорость диагностики
• Расширить возможности неинвазивного лечения
• Сделать ультразвуковые исследования доступнее
• Улучшить мониторинг состояния пациентов

Таким образом, ультразвуковые технологии остаются одним из самых динамично развивающихся направлений в современной медицине.

УЛЬТРАЗВУК — Большая Медицинская Энциклопедия

УЛЬТРАЗВУК — упругие колебания и волны, частота к-рых превышает верхнюю границу слышимого человеком диапазона звуковых частот. Нижняя граница ультразвукового диапазона частот условна, т. к. порог слухового восприятия человека имеет значительный разброс (см. Звук, Слух, Слуховой анализатор).

В зависимости от частоты У. обладает специфическими особенностями генерации, приема, распространения и применения.

Многие животные воспринимают звуки значительно более высоких частот, чем человек. Так, собаки способны слышать звуки частотой до 4,4-104 гц, крысы — до 7,2* 104 гц, летучие мыши — до

11,5- К)4 гц. Животные, ведущие ночной образ жизни или живущие в темных пещерах, а также морские животные используют У. для обмена информацией и эхолокации.

В природе источниками У. могут быть землетрясения, извержения вулканов и др. Ультразвук возникает при работе ракетных двигателей, нек-рых типов станков и механизмов.

В технических целях У. получают с помощью специальных устройств — ультразвуковых преобразователей (излучателей У.). В зависимости от того, какую энергию они преобразуют, их условно делят на механические и электрические.

В механических преобразователях источником У. является механическая энергия потока газа или жидкости. Такие преобразователи (воздушные или жидкостные свистки и сирены) достаточно просты по конструкции, однако обладают широким диапазоном и нестабильностью частот, что ограничивает возможность их практического применения. В электрических преобразователях в качестве источника энергии используется электрический ток, а действие таких преобразователей основано на магнитострикцион-ном или пьезоэлектрическом явлениях.

В основе работы магнитострик-ционных преобразователей лежит способность тел из железа, никеля, их сплавов и нек-рых других материалов периодически менять свои размеры в переменном магнитном поле. Магнитострикционные излучатели обычно используют для получения ультразвука с частотами до 100 кгц. Они нашли применение в хирургии, стоматологии, фармации и др.

В основе работы пьезоэлектрических излучателей лежит способность пластинок, вырезанных определенным образом из кристаллов кварца, турмалина, сегнетовой соли, ниоба-та лития, пьезокерамики и других материалов, изменять свои размеры под влиянием переменного электрического поля (см. Пьезоэлектрические явления). Пьезоэлектрические преобразователи используют в медицине в аппаратах для ультразвуковой терапии, ультразвуковой диагностики и др.

Действие ультразвука в биол. среде зависит от частоты У., степени его поглощения, формы ультразвукового поля и его интенсивности (т. е. средней энергии, переносимой ультразвуковой волной в единицу времени через единицу площади, расположенной перпендикулярно к направлению распространения волны). Интенсивность У. в Международной системе единиц (СИ) измеряют в Вт/м2. Среднюю интенсивность У., излучаемую плоским излучателем (в т. ч. медицинским), измеряют с помощью так наз. ультразвуковых весов — устройств, регистрирующих давление, к-рое оказывает ультразвуковая волна на препятствие. Интенсивность У., излучаемого разными элементами поверхности плоского излучателя, не одинакова: над центром излу

чателя интенсивность У. превышает средние значения в 2—4 раза (теоретически в 4,3 раза).

Если интенсивность У. изменяется во времени (импульсный У.), то его характеризуют средними или максимальными во времени значениями. Средняя интенсивность ультразвука (/с в) связана с максимальной (/м в) соотношением:

I = 1 —

с.в. м.В. (Г-Н)

где т — длительность импульса, t — длительность интервала между импульсами.

Скорость распространения У. в мягких биол. тканях (внутренние органы, мышцы и др.) меняется в пределах от 1450 до 1650 м/сек, в зависимости от природы и концентрации веществ в единице объема ткани. Скорость У. в костной ткани примерно 3500 м/сек. В мед. практике результаты измерения скорости У. в тканях используют для оценки состояния различных тканей, наир, степени деминерализации костной ткани.

Интенсивность У. уменьшается с увеличением расстояния от йсточ-ника излучения согласно уравнению:

Г 7 — аХ

I = /0 е i

где /0 и / — интенсивность У. в начальной и удаленной от него на х точке, а — коэффициент затухания, е — основание натуральных ло

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА — Большая Медицинская Энциклопедия

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА — распознавание патологических изменений отдельных органов и систем с помощью методов дистантного ультразвукового исследования.

У. д. основана на принципе эхолокации (излучении зондирующего импульса ультразвука и приеме сигналов, отраженных от поверхностей раздела тканевых сред, обладающих различными акустическими свойствами). Методы У. д. дополняют рентгенодиагностику (см.), компьютерную томографию (см. Томография компьютерная) и радиоизотопную диагностику (см.) при распознавании заболеваний, дифференциальной диагностике, наблюдении за динамикой патол. процесса и оценке результатов лечения.

Высокая разрешающая способность, возможность проведения многократных исследований, безопасность методов У. д. и в связи с этим отсутствие каких-либо противопоказаний способствовало тому, что У. д. получила широкое распространение в клинике.

Впервые ультразвук (см.) с диагностической целью был использован в 1942 г. австрийским невропатологом Дуссиком (R. Dussik) при распознавании опухолей мозга. В 1951 — 1958 гг. Уайлд (Т. Wild) и Хаури (D. Howry) с сотрудниками провели с помощью ультразвука успешные исследования паренхиматозных органов человека. Значительный вклад в У. д. внесли ученые и нашей страны.

Волны ультразвука распространяются в однородной проводящей упругой среде прямолинейно. Постепенное их затухание зависит как от акустических свойств среды (так наз. акустического сопротивления, или акустического импеданса), так и от длины волны (частоты ультразвуковых колебаний). Если на пути ультразвукового излучения встречается поверхность раздела двух сред с различными акустическими свойствами, то это приводит к частичному отражению ультразвуковых волн на границе этих сред. Чем значительнее различие в акустическом сопротивлении двух сред, тем большая часть ультразвукового излучения отражается. На границе раздела таких сред, как мышечная ткань — кость, отражается ок. 30—40% энергии излучения, т. к. акустическое сопротивление (акустическая плотность) костной ткани значительно выше, чем мягких тканей, а на границе мягкие ткани — газ или жидкость — газ отражение является практически полным, т. к. газовая среда не проводит ультразвуковых волн. Последнее объясняет неэффективность использования ультразвука для исследования органов, содержащих газ, напр, легких, кишечника.

Рис. 1. Эхограмма, снятая с помощью А-метода: 1 — момент излучения акустического импульса; 2 — комплекс эхосигналов от исследуемых акустически неоднородных структур.

Существует несколько основных методов эхографии — регистрации эхосигнала, посылаемого преобразователем ультразвука через поверхность тела в глубину тканей. Одномерный метод, или A-метод (англ. amplitude амплитуда), заключается в регистрации на экране осциллографа отраженного сигнала в виде пика на прямой линии (изолинии) развертки электронного луча (рис. 1). При этом высота (амплитуда) пика пропорциональна интенсивности отраженного сигнала и, следовательно, разнице между значениями акустического сопротивления двух сред.

По расстоянию между отметкой начального зондирующего ультразвукового сигнала и пиком эхосигналов можно судить о глубине расположения границы раздела двух сред. При одномерном методе исследования датчик эхолокатора устанавливают на поверхности тела в одном положении, и эхосигналы позволяют определит

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТЕРАПИЯ — Большая Медицинская Энциклопедия

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТЕРАПИЯ — метод использования ультразвука в медицине. В основе Ультразвуковой терапии лежит специфический характер взаимодействия ультразвука (см.) с биологическими тканями.

В лечебных целях ультразвук начали применять в конце 20-х гг. 20 в. В отечественную мед. практику Ультразвуковую терапию ввел В. И. Онохриенко (1934), использовавший комбинированное лечение ультразвуком и электрическим током. В хирургии ультразвук стали применять с 1964 г. , когда отечественные ученые В. А. Поляков, Г. Г. Чемянов, Г. А. Николаев и В. И. Лощилов предложили разработанные ими ультразвуковые оперативные приемы. За разработку и внедрение в клиническую практику методов ультразвукового соединения костей после переломов, ортопедических и торакальных операций, воссоздания костной ткани при заболеваниях и дефектах костей, а также ультразвуковой резки живых биол. тканей группа советских ученых (В. А. Поляков, Г. А. Николаев, М. В. Волков, Г. Г. Чемянов, В. И. Лощилов, В. И. Петров и В. П. Лебедев) в 1972 г. была удостоена Государственной премии СССР.

В физиотерапевтической практике используют ультразвуковые колебания частотой от 800 до 3000 кгц, в ультразвуковой хирургии — от 20 до 100 кгц. Дозирование в Ультразвуковой терапии осуществляется по интенсивности ультразвука, длительности воздействия, а также по режиму генерации ультразвука (непрерывный. импульсный). Интенсивность ультразвука до 0,4 вт/см² считается низкой, в пределах 0,5 — 0,8 вт/см² — средней, 0,9 — 1 вт/см² и выше — высокой. Как правило, в лечебных целях используют ультразвук интенсивностью не выше 1 вт/см².

В непрерывном режиме генерируется поток ультразвуковых волн на протяжении всего времени воздействия. Импульсный режим имеет более щадящий характер; он предусматривает применение импульсов ультразвука с частотой 50 гц и длительностью 2; 4 или 10 мсек.

Поглощение ультразвука биол. тканями зависит от их акустических свойств и частоты ультразвуковых колебаний. Интенсивность ультразвука частотой 800—900 кгц уменьшается примерно вдвое в мягких тканях на глубине 4—5 см, а при частоте порядка 3000 кгц — на глубине 1,5—2 см. Жировая ткань поглощает ультразвук примерно в 4 раза, мышечная — в 10 раз, а костная — в 75 раз сильнее, чем кровь. Наиболее сильное поглощение ультразвука наблюдается на границе тканей, обладающих разными акустическими свойствами (кожа — подкожная клетчатка, фасция — мышца, надкостница — кость и др.). Поглощение ультразвука заметно меняется при изменении состояния какой-либо ткани в связи с развитием в ней патологического процесса (отек, инфильтрация, фиброз и др. ).

Первичный эффект действия ультразвука проявляется влиянием на тканевые и внутриклеточные процессы: изменение процессов диффузии и осмоса, проницаемости клеточных мембран, интенсивности протекания ферментативных процессов, окисления, кислотно-щелочного равновесия, электрической активности клетки. В тканях под влиянием ультразвука происходит активация обменных процессов, увеличение содержания нуклеиновых кислот и стимуляция процессов тканевого дыхания.

Под влиянием ультразвука повышается проницаемость стенок сосудов, поэтому воздействие ультразвука на ткани, находящиеся в состоянии воспаления с выраженными экссудативньши явлениями, может вызвать ухудшение течения патол. процесса. Это следует учитывать при ультразвуковой терапии острых воспалительных заболеваний. В то же время отмечено рассасывающее действие ультразвука на продуктивное воспаление, что позволяет с успехом применять его при разрешающихся подострых и хронических воспалительных процессах. Установлено выраженное спазмолитическое действие ультразвука, на чем основано его применение в леч. целях при бронхоспазмах, дискинезиях кишечника, спазмах мочевого пузыря, почечной колике и др.

Одним из специфических свойств ультразвука является «разволокняющее» действие, к-рое способствует менее грубому рубцеванию и приводит, в известной мере, к рассасыванию (размягчению) уже сформировавшейся рубцовой ткани, вследствие расщепления пучков коллагеновых волокон на отдельные фибриллы, их отделения от аморфного цементирующего вещества соединительной ткани. На этом основано применение у

Новые методы использования ультразвука в медицине. Обзор

В области использования ультразвука в здравоохранении в последние годы наметились большие инновационные тенденции. Это и появление сенсорных ультразвуковых систем премиум-класса, внедрение искусственного интеллекта для ускорения, упрощения и улучшения воспроизводимости изображений; а также большой прогресс в качестве изображения, приближающийся к качеству сканирования с помощью компьютерной томографии.  

Кроме того, производители продолжают улучшать общее качество систем, эргономику и рабочий процесс, а также автоматизировать системы не только премиум-уровня, но и портативные решения, которые могут использоваться практически везде. Компании также концентрируют свои усилия на поставках более дешевых и доступных систем в связи с текущим климатом в экономике и реформами в области здравоохранения.

В этом обзоре мы хотим представить вам некоторые из современных тенденции в этой технологической сфере и рассказать о конкретных применениях ультразвуковых систем в здравоохранении.

Интеграция искусственного интеллекта в ультразвуковые технологии

Автоматизация трудоемких задач, количественный анализ и выбор идеального фрагмента изображения из трехмерного набора данных сегодня в лучших системах производится с помощью технологии искусственного интеллекта (artificial intelligence, AI).

Интеграция AI-алгоритмов в программное обеспечение ультразвуковых систем началась несколько лет назад с целью ускорения рабочего процесса. Такие модули встроены, например, в программное обеспечение Siemens eSie Flow для трехмерного анализа состояния клапанов сердца. В системе Epiq компании Philips используется алгоритм, где искусственный интеллект может автоматически идентифицировать, сегментировать и проводить цветовое кодирование элементов анатомии в поле сканирования. Он также может выбрать оптимальный вид среза сканирования для различных обследований, извлекая его из трехмерных наборов данных, улучшая воспроизводимость независимо от уровня опыта специалистов по сонографии. Ультразвуковые системы Philips Epiq и Affiniti используют искусственный интеллект при визуализации во время УЗИ груди, что повышает воспроизводимость и упрощает рабочий процесс.

AI-технологии дают возможность кардиологу указать конкретную структуру, чтобы система могла автоматически вытаскивать все изображения с этой точки зрения, или определить конкретную анатомию и функцию, интересующую врача, вместо того чтобы управлять обширной коллекцией изображений и измерений. Это может сэкономить им критически важное время, которое они теперь могут провести со своими пациентами.

Компания Butterfly Network разработала инновационный портативный УЗИ-сканер iQ, который представляет собой устройство, в котором интегрированы возможности трех типичных УЗИ-датчиков. К этому зонду подключена программная система на базе алгоритмов глубокого обучения, которые помогут овладеть этой технологией врачам почти без опыта. Врач может использовать этот портативный прибор для сканирования тела пациента, а изображение визуализируется на экране смартфона или планшета. Поскольку это устройство объединяет три датчика в одном, врач не должен переключать зонд для исследования разных частей тела, что не только удобно, но и экономит время. Все изображения после этого отсылаются для хранения в облако.

Сегодня Butterfly iQ разрешено к использованию для 13 приложений, включая диагностику опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой системы и периферийных сосудов.

В системе Konica Minolta Sonimage HS1 используется система распознавания голоса на базе искусственного интеллекта. Нацеленная на интервенционные процедуры опорно-двигательного аппарата, она имеет возможность управлять функциями системы с помощью простых голосовых команд. Врач может держать датчик в одной руке, а иглу или шприц — в другой, что устраняет необходимость в ассистенте и поддерживает стерильное поле во время процедур.

Улучшение рабочего процесса в ультразвуковых исследованиях

В системах ультразвуковой визуализации и соответствующих системах отчетности производители пытаются оптимизировать рабочий процесс. Ультразвуковые системы нового поколения предлагают такие функции, как меньшее количество выпадающих меню, меньшее количество нажатий клавиш, более быстрое время обработки, а также автоматизацию измерений.

Например, новая версия системы Canon Aplio 900 CV, выпущенная в 2018 году, была разработана с использованием на 40% меньшего количества клавиш для упрощения рабочего процесса. Она также на 50 процентов легче, чем аналогичные конкурентные системы.

В ультразвуковой системе Samsung RS85 большое количество операций, требующих много многоступенчатых действий, объединены в один шаг, чтобы уменьшить количество нажатий клавиш и повторяющиеся действия пользователей. Другим примером является аппарат Sonimage HS1 от Konica Minolta, который предлагает упрощенную оптимизацию изображения с помощью одной кнопки. Многочисленные параметры изображения, такие как частота, фокус и комбинирование, автоматически изменяются при регулировке глубины.

Сейчас в некоторых системах, таких как, например, GE Healthcare Logiq E10, используется автоматизированная сегментация паталогических изменений, что позволяет повысить производительность за счет автоматизации. Это программное обеспечение помогает устранить необходимость в ручном измерении повреждений путем сегментации выявленных поражений груди, щитовидной железы или печени и автоматического определения следа повреждения и соответствующей области. Эта функция также помогает обеспечить согласованность действий различных пользователей, или даже одного и того же пользователя, при документировании и последующих действиях.

Голландская компания Usono разработала новый тип аксессуара для ультразвуковых исследований, позволяющий существенно улучшить воспроизводимость полученных изображений. Это система фиксации для трансторакальных УЗИ-зондов ProbeFix, которая позволяет врачам без труда получать изображения сердца пациента, не напрягаясь, чтобы удержать зонд на месте во время исследования.

ProbeFix, чем-то напоминающий ремни безопасности или корсет, надевается на пациента непосредственно перед началом ультразвукового исследования. Благодаря своей конструкции, которая включает в себя модульный адаптер для датчика УЗИ, для проведения исследований может использоваться зонд для кардиологических исследований практически любого производителя. При этом осуществляется фиксация не только самого датчика, но и точное изменение угла и позиции его расположения — и все это без какого-либо неудобства для пациента. Стабильное и настраиваемая фиксация положения позволяет проводить длительное ультразвуковое исследование сердечной деятельности без применения рук и других требующих затрат времени процедур.

3D-инновации в УЗИ

Более медленная частота кадров и большая стоимость ультразвуковых систем, работающих в 3D-режиме, ограничили их широкое применение, но их использование в некоторых областях специализации помогло быстро расширить спектр терапевтических методов, таких как транскатетерные структурные вмешательства на сердце. Использование трехмерного ультразвука имеет большое применение, когда изображение используется специалистами для планирования процедур или помощи при проведении операции. Такая технология также используется в качестве руководства при проведении катетерных процедур в сложной анатомии.

В последние годы многие производители таких систем увеличили частоту кадров и разрешающую способность, улучшили характеристики цветной допплерографии. Тенденция такова, что постепенно системы класса 3D начинают забирать долю рынка у двухмерных УЗИ-аппаратов.

Большинство 3D-систем все еще работают со скоростью менее 30 кадров в секунду, но технология и скорость улучшаются с каждым годом. Пришло время, когда всем эхографическим лабораториям нужна как минимум одна 3D-система. Эти системы необходимы, например, для оценки состояния кардиоонкологических пациентов. Изображения, которые они предоставляют, также ценны для хирургов и специалистов-кардиологов, которые нуждаются в 3D-изображениях для более полной оценки и визуализации клапанов, дефектов перегородки и придатка левого предсердия.

Компания GE Healthcare выпустила новый релиз своей технологии восстановления звуковых изображений cSound, получивший название Imaging Elevated. Эта технология способствует повышению качества изображения и улучшению рабочего процесса работы системы Vivid E95 для визуализации сердца. Она использует специализированный графический процессор для увеличения частоты смены кадров. Это позволяет почти в три раза увеличить частоту смены кадров для чрезпищеводной эхокардиографии за один такт по сравнению с системами предыдущего поколения.

Портативные УЗИ-сканеры

В последние несколько лет произошел буквально взрыв в использовании УЗИ в месте оказания медицинских услуг. Производители выпустили многочисленные несложные ультразвуковые системы небольшого карманного размера или чуть большего размера с тележкой или настенным креплением, которые позволяют быстро «заглянуть внутрь пациента» для более точной и быстрой оценки его состояния или определить, требуется ли более высокий уровень визуализации. Портативные УЗИ-системы стали использоваться и во многих узкоспециализированных направлениях, прежде всего в отделениях неотложной помощи и интенсивной терапии, медицине внутренних органов и анестезии. 

Например, Fujifilm SonoSite имеет целую линейка компактных устройств. Портативная система SonoSite X-Porte сочетает в себе сенсорное управление и настраиваемый интерфейс, предлагающий более 80 наглядных пособий и руководств в режиме реального времени. Система SonoSite Edge II имеет интуитивно понятный интерфейс, облегчающий доступ к часто используемым функциям, а также широкоугольный дисплей с антибликовым покрытием для минимальной настройки во время просмотра. В SonoSite SII используется простой портретный дисплей и интеллектуальный пользовательский интерфейс. Система SonoSite iViz умещается на ладони и предназначена для исследований брюшной полости, сердца, легких, пренатальной ультразвуковой диагностики, имея для этого фазированный датчик 5.1 Мгц, который может просматривать ткани на глубину до 32 см.

Одним из лидеров в этой сфере является компания Philips, которая уже относительно давно продает свое портативное УЗИ-устройство — Philips Lumify, использующее любой планшет в качестве дисплея и интерфейса. Philips Lumify выглядит как обычный ультразвуковой датчик, но на одной стороне у него расположен разъем micro-USB. Поэтому вам надо просто загрузить на Android-планшет приложение Lumify, вставить ультразвуковой преобразователь в разъем планшета и у вас в руках появляется полноценная ультразвуковая система.

Врачи могут использовать Lumify для неотложной помощи, при диагностике внутренних заболеваний и срочной помощи при травмах опорно-двигательного аппарата, в своей обычной практике. Приложение помогает при обследовании желчного пузыря, брюшной полости и легких. Новое устройство будет полезно для гинекологического, сосудистого и поверхностного обследования, оценки функциональности опорно-двигательного аппарата и мягких тканей.

Новые методы ультразвуковой визуализации

Производители постепенно переходят от базовых двух- и трехмерных изображений к новым способам реконструкции изображений, чтобы ускорить их анализ и сделать их более понятными.

В частности, подробную оценку состояния сердца или мозга плода трудно выполнить из-за небольшого размера и чрезвычайно высокой частоты сердечных сокращений. На 18 неделе сердце плода размером с оливку и бьется около 150 раз в минуту. Кроме того, сама структура чрезвычайно сложна и при постоянном движении ребенка она всегда является движущейся мишенью. Изображение играет важную роль, так как врожденные пороки сердца поражают одного из 110 младенцев, родившихся в мире.

Программное обеспечение для анализа сердца и сосудов fetalHQ компании GE Healthcare работающее в УЗИ-системе Voluson E10, помогает оценить форму, размер и сжимаемость сердца плода менее чем за три минуты. Функция под названием Radiant Flow этой системы показывает кровоток в трехмерном представлении. Она также может помочь показать медленное кровообращение, например, нейроваскулярное кровообращение.

Система Philips TrueVue предлагает фотореалистичный рендеринг и возможность изменять местоположение источника освещения в трехмерных ультразвуковых изображениях.

Метод трехмерного ультразвукового отображения в этой системе позволяет получать удивительно реалистичные трехмерные ультразвуковые изображения и предоставляет оператору возможность перемещать источник света в любое место в пределах объемного изображения. Маневренность источника света позволяет пользователю управлять светом и тенью на анатомических структурах, чтобы повысить достоверность клинических результатов, и может помочь укрепить связь между матерью и ребенком.

Функция Philips aReveal автоматически отсекает лишние данные вокруг лица плода, распознавая геометрию черепа. Показать лицо или отменить процесс можно одним касанием. Функция aReveal применима как с изображением TrueVue, так и с объемными 3D-изображениями, полученными стандартным способом.

Сканирование кровотока в маленьких кровеносных сосудах с помощью ультразвука было невозможно еще пару лет назад, но сейчас несколько производителей предлагают системы с такой возможностью. Эта функция обеспечивает дополнительный способ проверки повреждений на наличие признаков рака или воспаления. Одним из первых был Canon Aplio 900 CV, который может показывать кровоток в капиллярных сосудах. Система среднего диапазона Arietta 65 компании Hitachi предлагает функцию визуализации мелких кровеносных сосудов для лучшего обзора перфузии в таких органах, как почка. 

Нетрадиционное применение ультразвука в здравоохранении

В последние годы ультразвуковая технология стала использоваться не только в сфере диагностической визуализации, но и в других сферах медицины. Например, французская компания EDAP разработала систему Focal One, использующую высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук для абляции аденомы простаты. Принцип работы этого устройства основан на воздействии высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком на ткань предстательной железы, что вызывает ее разогрев и способствует гибели раковых клеток, локализованных в капсуле простаты. Метод такой абляции считается малоинвазивным, малотравматичным и применим в тех случаях, когда опухоль локализована, либо проведение хирургии любым из методов проблематично.

При применении этой системы уролог использует ранее полученные снимки МРТ и данные 3D-бипсии, накладываемые на «живую» картинку ультразвукового сканирования, получаемую при помощи того же Focal One. Когда целевая зона подтверждена и ее границы зафиксированы, на ткань в этой области направляется высокоинтенсивный звуковой пучок, уничтожающий раковое поражение. Это позволяет избежать повреждения тканей вне зафиксированных границ и «атаковать» только то, что находится внутри зоны.

Израильская компания BRH Medical предлагает на рынке свою систему BRH-A2, которая использует ультразвук и электрические импульсы для лечения глубоких и хронических ран. Использование сразу двух методов позволяет ускорить заживление раны, одновременно снижая болезненность лечения. В процессе лечения электрические импульсы и энергия ультразвукового излучения проникает как в саму рану, так и под нее, заживляя ее со всех сторон. Причем, для того чтобы обеспечить применение сразу нескольких вариантов лечения в течение одной терапевтической сессии, этот прибор при проведении лечения изменяет частоту и мощность электрической и ультразвуковой стимуляции. Кроме того, устройство может применять режим, в котором обе технологии стимуляции используются попеременно или вместе.

Ультразвук оказывает влияние на стимулирование фибробластов к образованию коллагена, а также на более упорядоченное расположение нового коллагена, улучающее формирование эпителия. В свою очередь, электростимуляция вытягивает фибробласты и образующийся коллаген, что приводит к более сильному соединению тканей.

Компания OtoNexus Medical Technologies разрабатывает прибор, который может точно диагностировать инфекции среднего уха у детей и взрослых. Новое устройство способно определить как наличие инфекции, так и, что более важно, тип инфекции, что предоставит врачу возможность точно определить, прописывать ли больному антибиотики и когда это лучше сделать. Разработка OtoNexus в своей работе использует ультразвук, который позволяет получить ценную информацию о содержимом среднего уха, что невозможно понять с помощью традиционного отоскопа или любого другого метода.

Новое портативное устройство, по форме напоминающее традиционный отоскоп, позволяет просматривать и сохранять изображения барабанной перепонки, а также результаты ультразвуковых измерений. Весь процесс измерений занимает менее секунды, причем сенсор не нуждается в использовании традиционного геля или воды.

Обзор подготовлен по материалам Fierce Biotech, Medgadget.com, ITN, ScienceAlert, Biospace, Times of Israel, DAIC.

Это «шум в ушах» или слух в микроволновом и / или ультразвуковом диапазоне? — РАДИАЦИОННАЯ ОПАСНОСТЬ

Как один из 50 миллионов американцев, страдающих сейчас от «шума в ушах», я могу засвидетельствовать тот факт, что многие взрослые люди могут слышать ультразвуковые и радиочастотные / микроволновые частоты. Это явление известно как «микроволновый слух» или «микроволновый слуховой эффект» и обсуждается в научной литературе уже не менее 70 лет.

Ультразвук, радиоволны и микроволновые частоты распространяются волнами, которые в миллионы и миллиарды раз интенсивнее, чем все, что было создано человеческим ухом. Когда эти волны достигают наших ушей, барабанная перепонка, реснички и кристаллы кальцита внутри ушей начинают бесконтрольно трястись и вибрировать, расширяться и сжиматься, трансформироваться и деформироваться со скоростью миллионы раз в секунду. Все это происходит, когда наш слуховой аппарат пытается реагировать на неожиданные и беспрецедентные входящие частоты.

Для меня эти частоты иногда кажутся и звучат как ураган, воющий в мои уши, дующий, трясущийся, вибрирующий и безжалостно сотрясающий внутреннюю работу моей слуховой системы.Круглосуточно и без выходных я слышу непрерывный металлический гул, похожий на москитный, и я уверен, что я слышу инопланетные и разрушительные искусственные частоты, которые сейчас проходят через всю электросеть и через каждый дюйм воздушного пространства на Лонг-Айленде из-за вышки сотовой связи, микроволновые антенны и передатчики, спутники, маршрутизаторы Wi-Fi, интеллектуальные счетчики и т. д.

Нормальный диапазон частот, на который призвана реагировать барабанная перепонка человека, составляет приблизительно 20–20 000 герц.

Ультразвуковые, ВЧ и микроволновые частоты, с другой стороны, находятся в диапазоне мегагерц ( миллионов герц) и гигагерц ( миллиардов герц).То есть они в миллионы и миллиарды раз интенсивнее, чем все, для чего мы были созданы.

Тот, кто считал хорошей идеей подвергать людей и других уязвимых животных, птиц и насекомых этой смертельной частоте, должен быть казнен на месте, потому что они опасно и дьявольски безумны.

Эти частоты генерируются путем разрушения атомов и основаны на атаке на основные строительные блоки явной реальности. Когда атомы пронизывают машины, разрушающие атомы, и их электроны выбиваются с орбит или полностью из атомов, они отчаянно борются за то, чтобы снова собраться вместе, испуская искусственное излучение.Это то, чем пользуются безумные ученые. Это то, что использовала вся индустрия связи (а также военный и медицинский истеблишмент). И эти частоты — не что иное, как биологическое оружие, предназначенное для уничтожения всего живого.

Имейте в виду, что кости нашего черепа поглощают огромное количество радиации и радиационной силы. И отчасти поэтому наши кости черепа начнут бесконтрольно трястись и вибрировать при воздействии на них этих частот.Уши улавливают вибрацию от костей черепа и переводят ее как звук, что еще больше усугубляет ощущение тиннитуса. Беруши не заглушат шум, потому что кости черепа все еще вибрируют от всего излучения и смертельных частот, которыми они подвергаются. Следовательно, «шум» исходит изнутри головы — истинная форма попытки пытки.

Дети, в частности, подвергаются большому риску, потому что их мозговая ткань более абсорбирующая, а их черепа тоньше, чем у взрослых, поэтому они будут поглощать больше радиации и больше страдать.Если вы видите, как ваш маленький ребенок постоянно раскачивается взад и вперед, закрыв уши руками, знайте, что он слышит и чувствует эти смертоносные частоты, и пора либо внести изменения в доме, чтобы снизить излучение / ЭМП. уровни, переезжайте или наблюдайте, как здоровье и рассудок вашего ребенка ухудшаются из-за воздействия вредных и смертоносных частот.

Вот несколько важных цитат по этой теме, которые люди должны понять. Гораздо больше будет содержаться в моей будущей книге «Т . Темная сторона пренатального ультразвука — и искусственное излучение, разрушающее наш мир» .”Пожалуйста, подпишитесь на этот сайт, если вы хотите получать информацию о выпуске этого материала.

«Экспериментальные и теоретические исследования показали, что слуховое микроволновое явление не возникает из-за взаимодействия микроволновых импульсов непосредственно со слуховыми нервами или нейронами слуховых нейрофизиологических путей центральной нервной системы. Вместо этого микроволновый импульс после поглощения мягкими тканями головы запускает термоупругую волну акустического давления, которая распространяется по костной проводимости во внутреннее ухо.Там он активирует рецепторы улитки посредством того же процесса, что и нормальный слух. Помимо нагрева ткани, слуховой микроволновый эффект является наиболее широко распространенным биологическим эффектом микроволнового излучения с известным механизмом взаимодействия: термоупругой теорией ». — J.C. Lin, Слышание микроволновых импульсов людьми и животными: эффекты, механизм и пороги

«Амплитуда вибрации молекул воздуха вызывает настолько сильные изменения давления, что барабанная перепонка выходит из-под контроля, а внутренние волосковые клетки, особенно высокочастотные, ближайшие к барабанной перепонке, могут быть оторваны от них. причалы.
— Сет Горовиц, Универсальное чувство: как слух формирует сознание

«Анализ данных на сегодняшний день показывает, что прогрессирующая потеря слуха на очень высоких частотах (12 кГц) и шум в ушах каким-то образом связаны с повышенным интенсивным ультразвуковым воздействием, переносимым по воздуху. Сообщается также, что «субъективные не слуховые эффекты» или «ультразвуковая болезнь», характеризующиеся тошнотой, рвотой, головными болями, головокружением и полнотой в ушах, возникают после компонентов интенсивного ультразвукового воздействия в воздухе. »
— М.Л. Lenhardt, Глаза как отверстия в ушах, новый механизм для высокочастотного и ультразвукового слуха

Статья по теме:
Ультразвуковые волны повсюду — вы их слышите?
http://wa.grdn.net/microwave-hearing-and-tinnitus/ultrasonic-waves-are-everywhere-can-you-hear-them/

Просмотры сообщений: 2232

УЗИ | Ключ радиологии

Глава 10

УЛЬТРАЗВУК

I.СВОЙСТВА

A. Звуковые волны

–Звуковые волны — это возмущение давления , которое распространяется через материал (например, ткань).

— Изменения в давлении производятся силами, действующими на молекулы материала.

–Молекулы колеблются на вокруг своего невозмущенного местоположения.

— Амплитуда волны равна размеру разницы давления от равновесного значения.

— Большая амплитуда давления дает более плотное сжатие и, следовательно, более высокую интенсивность звука.

— Длина волны ( λ ) — это расстояние между последовательными гребнями волн.

— Частота (f) — это количество колебаний в каждую секунду.

— Частота — это также количество длин волн, которые проходят через заданную точку каждую секунду.

— Ультразвуковые волны передаются через ткань в виде продольных волн чередующегося сжатия и разрежения.

— Продольные волны имеют колебания вдоль направления своего движения.

— Поперечные волны имеют колебания , перпендикулярные направлению движения.

— Ультразвуковые волны распространяются в материале со скоростью (v).

— Звуковые волны передают энергию через материал.

B. Частота и длина волны ультразвука

–Частоты измеряются в герцах (Гц), , где 1 Гц — одно колебание в секунду.

— Период — это время между последовательными колебаниями.

— Период является , обратным частоты (т.е. 1 / f).

— При частоте 10 Гц период составляет 0,1 секунды (т.е.е., 1/10).

— Звуковой сигнал имеет частоты в диапазоне от 15 Гц до 20000 Гц.

— 1000 Гц равняется 1 кГц; 1000 кГц равняется 1 МГц (1 000 000 Гц).

–Частота ультразвука превышает 20 кГц.

— Ультразвук для диагностики использует преобразователи с частотами от 1 до 20 МГц.

— При 2 МГц, длина волны ультразвука в мягкой ткани составляет 0.77 мм.

— Длины волн ультразвука зависят от сжимаемости материала .

— При частоте 2 МГц длина волны ультразвука составляет 0,17 мм в воздухе и 1,7 мм в кости.

— Длина волны ультразвука уменьшается на с увеличением частоты .

— В мягких тканях длина волны ультразвука составляет 0,39 мм при 4 МГц и 0,15 мм при 10 МГц.

C. Скорость звука

— Для звуковых волн соотношение между скоростью (v), измеренной в м / с, частотой (f) и длиной волны, составляет v = f × λ (m / с).

— В любом материале (например, при постоянной v) частота и длина волны обратно пропорциональны.

— Для данного материала скорость звука не зависит от частоты .

— Различные инструменты в оркестре (или рок-группе) воспроизводят разные частоты, но проходят через концертный зал со скоростью точно с той же скоростью.

— Скорость звука зависит от типа материала или ткани.

–Скорость обратно пропорциональна квадратному корню из сжимаемости материала .

— Материалы, которые не особенно сжимаются (например, кость), имеют высокие скорости звука.

–Сжимаемые материалы (например, воздух) имеют самую низкую скорость звука.

— Средняя скорость звука в мягких тканях составляет 1540 м / с.

— Эта скорость равна и принимается как всеми ультразвуковыми сканерами, используемыми для изображения пациентов.

ТАБЛИЦА 10.1. Интересующие скорости ультразвука в ультразвуковой визуализации

— Скорости звука на немного ниже в жирах , чем в тканях.

–Уменьшение скорости звука в жировой ткани приводит к появлению артефактов изображения (артефакт смещения).

— В таблице 10.1 перечислены скорости звука для материалов и тканей, представляющих интерес для ультразвуковой визуализации.

D. Интенсивность

— Интенсивность ультразвука является мерой энергии, протекающей через заданную площадь поперечного сечения каждую секунду.

— Интенсивность ультразвука обычно выражается в милливатт на см ² (мВт / см ² ).

— Общая мощность в ультразвуковом луче является произведением интенсивности ультразвука и площади луча.

–Сила — это сила, умноженная на площадь.

— Общая передаваемая энергия является произведением мощности и времени включения луча.

— Энергия — это мощность, умноженная на время.

–Относительная интенсивность звука измеряется по логарифмической шкале и может быть выражена в децибелах (дБ).

–децибелы равны 10 × log ₁₀ (I / I ₀ ), , где I ₀ — исходная интенсивность, а I — измеренная интенсивность.

— Отрицательные значения в децибелах соответствуют затуханию сигнала .

— Положительные значения децибел соответствуют усилению сигнала .

— Интенсивность снижена до 10% — 10 дБ, — 1% — 20 дБ, и 0,1% — 30 дБ, и т. Д.

— Снижение на 50% интенсивности звука соответствует — 3 дБ.

— Увеличение интенсивности на + 10 дБ соответствует 10-кратному увеличению , + 20 дБ 100-кратному увеличению, + 30 дБ 1000-кратному увеличению , и так далее.

— Удвоение интенсивности звука соответствует + 3 дБ.

E. Акустический импеданс

–Акустический импеданс является важным ультразвуковым свойством любого материала или ткани.

— Акустический импеданс (Z) материала является произведением плотности ( ρ ) и скорости звука (v) в материале.

— Акустический импеданс Z = ρ × v

— Единица акустического импеданса называется Rayl.

–Акустический импеданс — независимый от частоты в диагностическом диапазоне.

— Воздух и легкое имеют низкий акустический импеданс .

— Воздух и легкие имеют низкую физическую плотность, а также низкие скорости звука.

— Bone имеет высокий акустический импеданс .

— Кость имеет высокую физическую плотность и высокую скорость звука.

— Пьезоэлектрические кристаллы имеют очень высоких акустических импедансов.

— Большинство тканей имеют значения акустического импеданса ~ 1,6 × 10 ⁶ Рейл.

— В таблице 10.2 перечислены относительные значения акустического импеданса для материалов и тканей, представляющих интерес для ультразвуковой визуализации.

— Различия между акустическим импедансом на границах раздела определяют количество энергии, отраженной на границе раздела.

II. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

A. Отражения

— Часть ультразвукового луча отражается на границах раздела тканей .

–Неззеркальные отражения — это диффузное рассеяние от шероховатых поверхностей , где неправильные контуры больше длины ультразвуковой волны.

ТАБЛИЦА 10.2 Относительные импедансы материалов, представляющих интерес в ультразвуковой визуализации

— Только очень малая часть энергии от незеркальных отражений возвращается к преобразователю.

— Зеркальные отражения возникают от больших гладких поверхностей (рис. 10.1).

–Интенсивность зеркального отражения не зависит от частоты.

— Звук , отраженный назад к датчику, называется эхом .

–Эхо-сигналы зеркального отражения используются для создания ультразвуковых изображений .

— Доля отраженного ультразвука зависит от акустического импеданса тканей .

— При нормальном падении (90 градусов) доля интенсивности ультразвука, отраженная на границе раздела между материалом Z ₁ и Z ₂ , равна [(Z ₂ — Z ₁ ) / (Z ₂ + Z ₁ )] ² .

— Сумма переданных и отраженных интенсивностей всегда должна быть равной 1.

— Передаваемая интенсивность (4Z ₁ × Z ₂ ) / (Z ₁ + Z ₂ ) ² .

— В таблице 10.3 перечислены значения интенсивности отраженного излучения для ряда интерфейсов, встречающихся в диагностическом ультразвуке.

— Интерфейсы ткань / воздух отражают ~ 100% падающего ультразвукового луча.

— Гель наносится между датчиком и кожей для вытеснения воздуха и минимизирует большие отражения , которые могут помешать передаче ультразвука в пациента.

— Интерфейсы кость / ткань также отражают существенные доли интенсивности падающего излучения.

— При визуализации брюшной полости самые сильные эхо-сигналы, скорее всего, возникают от пузырьков газа.

— Как правило, визуализация через воздух или кость невозможна.

— Отсутствие из передач за пределами этих интерфейсов приводит к появлению областей без эхо, называемых затенением .

Б.Рассеяние

— Рассеяние происходит, когда ультразвук встречает объекты, которые на меньше на , чем длина волны ультразвука .

— При рассеянии большая часть волны проходит без возмущений, и генерируется рассеянная волна, которая распространяется во всех направлениях от рассеяния.

— Органы, такие как почка, поджелудочная железа, селезенка, и печень , состоят из сложных тканевых структур, которые содержат множество участков рассеяния.

— Эти органы создают сигнатуру, характерную для каждой ткани.

–Гиперэхогенный означает более высокую амплитуду рассеяния относительно фонового сигнала.

— Из-за большего количества рассеивателей, большей разницы акустического импеданса или более крупных рассеивателей может возникать больший разброс.

РИСУНОК 10.1 Зеркальное отражение от гладкого отражателя с углом падения, равным углу отражения.

ТАБЛИЦА 10.3 Интенсивности отражения на границе раздела между мягкой тканью и заданным материалом

–Гипоэхогенный означает, что интенсивность акустического рассеяния ниже по сравнению со средним фоновым сигналом.

— Органы, содержащие жидкости, , такие как мочевой пузырь , и кисты не имеют внутренней структуры и почти не имеют эхо (т. Е. Отображаются черным цветом).

С.Преломление

–Отражение — это изменение в направлении ультразвукового луча при прохождении от одной ткани к другой, имеющей другую скорость звука.

— Когда ультразвук переходит от одной ткани к другой с другой скоростью звука, частота остается той же , , но изменяется длина волны .

— Изменение длины волны происходит, чтобы приспособиться к разной скорости звука во второй ткани, и укорачивает , когда скорость уменьшается на .

— Рефракция описывается законом Снеллиуса : sinθ _i / sinθ _t = v ₁ / v ₂ , где θ _i — угол падения, θ _t — угол передачи, v ₁ — скорость в ткани 1, а v ₂ — скорость в ткани 2.

— На рисунке 10.2 показано преломление (т. е. изгиб) ультразвука. луч.

–Когда скорость звука в ткани 2 больше, чем в ткани 1, угол передачи больше, чем угол падения (и наоборот).

— Ультразвук аппараты предполагают прямолинейное распространение, и любые эффекты рефракции приводят к артефактам изображения .

D. Затухание

— Затухание — это сложный эффект потерь на рассеяние и поглощение .

— Поглощенный звук Энергия волны преобразуется в тепла.

РИСУНОК 10.2 Преломление ультразвукового луча, когда он проходит от среды со скоростью v ₁ к другой со скоростью v ₂ (v ₂ 1 ).

— Затухание для ультразвука в однородной ткани является экспоненциальным.

— Ослабление обычно выражается в единицах дБ и зависит от расстояния, на которое ультразвуковой луч прошел в ткани.

— Затухание увеличивается с увеличением частоты .

— В мягких тканях существует почти линейная зависимость между частотой и затуханием ультразвука.

— Для воды и костей затухание увеличивается примерно пропорционально квадрату частоты.

— Из-за высокой частоты ультразвук ослабляется более , чем слышимый звук.

— Каждая ткань имеет коэффициент ослабления дБ / см на МГц.

— Ультразвук имеет ослабление в мягких тканях ~ 0.5 дБ / см на МГц.

— Значение коэффициента затухания 0,5 дБ / см на МГц — это приближение, обычно используемое для количественной оценки потерь мощности в ультразвуковых лучах для клинической визуализации.

— Затухание в мягких тканях составляет ~ 0,5 дБ / см на 1 МГц и ~ 10 дБ / см на 10 МГц.

— Небольшое поглощение происходит в жидкостях.

— При ультразвуковой визуализации импульсы проходят к отражателю и обратно к преобразователю.

— Пройденное расстояние и, следовательно, затухание составляет , удвоенное , на глубину проникновения .

E. Компенсация усиления по глубине (DGC)

— Эхо от идеального отражателя (например, воздушного пузыря) на поверхности не распространяется на расстояние и не подвергается затуханию.

— Эхо от того же рефлектора на глубине 1 см будет слабее, потому что ультразвуковое эхо прошло 2 см туда и обратно и претерпело ослабление на .

— Эхо-сигналы от этого отражателя на глубине 10 см будут чрезвычайно слабыми из-за затухания при прохождении туда и обратно расстояния 20 см.

— Некорректированные данные эхо , таким образом, покажут далекие эхо-сигналы как намного более слабые, чем поверхностные эхо.

— Ультразвуковые сканеры компенсируют повышенное затухание с глубиной изображения .

— Это достигается увеличением усиления сигнала по мере увеличения времени возврата эхо-сигнала.

— Коррекция ослабления эха таким способом известна как компенсация усиления по глубине (DGC).

— DGC также известен как компенсация временного усиления (TGC), временное усиление (TVG), и качающееся усиление.

— DGC заставляет одинаковые отражатели иметь одинаковую яркость на получаемом ультразвуковом изображении.

– Элементы управления DGC обычно настраиваются оператором во время процедур визуализации.

III. ДАТЧИКИ

A. Функция

— Преобразователь — это устройство, которое может преобразовывать одну форму энергии в другую.

— Пьезоэлектрические преобразователи преобразуют электрическую энергию в ультразвуковую энергию, и наоборот.

-Piezoelectric средства давление электроэнергии.

— Материалы ультразвуковых преобразователей включают цирконат-титанат свинца (PZT), пластик , поливинилидендифторид (PVDF), и новые монокристаллические преобразователи .

— Пьезоэлектрический эффект преобразователя разрушается при нагревании выше его температуры Кюри .

— Высокочастотные колебания напряжения генерируются передней частью сканера и отправляются на ультразвуковой преобразователь по коаксиальным кабелям.

— Кристаллы преобразователя не проводят электричество , , но каждая сторона покрыта тонким слоем серебра, который действует как электрод.

— Электрическая энергия заставляет кристалл на мгновение изменять форму (т. е. расширяться и сжиматься).

— Непроводящий кристалл изменяет форму в ответ на напряжение , подаваемое на его электроды.

— Это изменение формы кристалла увеличивает и уменьшает давление перед преобразователем, таким образом производит ультразвуковые волны (передатчик).

— Когда кристалл подвергается изменениям давления из-за отраженного ультразвукового эхо, изменения давления преобразуются обратно в сигналы электрической энергии .

— Сигналы напряжения от возвращаемых эхо-сигналов передаются от приемника на компьютер, которые затем используются для создания ультразвуковых изображений.

— Преобразователи могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режиме.

–Практически все медицинские ультразвуковые устройства используют импульсные преобразователи.

B. Частота

— Толщина пьезоэлектрического кристалла определяет резонансную частоту преобразователя.

— Кристаллы преобразователя обычно изготавливаются так, что их толщина (t) составляет , равную от до , половину длины волны ( λ ) (т.е. t = λ /2).

— При изменении толщины кристалла изменяется частота, но не амплитуда или скорость ультразвука.

— Толщина от до 1 мм и скорость звука 4000 м / с имеют резонансную частоту f = v / λ = v / (2 × t) или 2 МГц.

–Высокочастотные преобразователи имеют толщину , низкочастотные преобразователи и — толщины.

— Преобразователи также излучают ультразвуковую энергию на частотах, отличных от резонансной, но с меньшей интенсивностью.

— Клинические сканеры могут управлять своими датчиками на нескольких разных частотах передачи.

— Полоса пропускания связана с диапазоном частот, генерируемых кристаллом.

— Полоса пропускания определяет чистоту звука и длину времени , когда звук сохраняется или время простоя.

— Узкополосные преобразователи выдают относительно чистую частоту .

— Чистые звуки (узкая полоса пропускания) сохраняются в течение долгого времени.

— Широкополосные преобразователи производят более широкий диапазон частот из частот.

— Звуки с широким диапазоном частот длятся очень короткое время.

C. Конструктивные особенности

–Большинство преобразователей спроектированы так, чтобы быть широкополосными, и поэтому выдают короткие импульсы.

— Блоки из демпфирующего материала , обычно из вольфрама / резины в эпоксидной смоле, помещаются за преобразователями, чтобы уменьшить вибрацию (время простоя кольца).

— Демпфирование расширяет полосу пропускания и укорачивает импульсы.

— Соответствующий слой материала помещается на переднюю поверхность датчика, чтобы улучшить эффективность передачи энергии в (и из) пациента.

–Можно использовать более одного слоя.

— Материал (материалы) согласующего слоя имеет значение импеданса, которое составляет , промежуточное значение между сопротивлением преобразователя и тканью .

— Толщина согласующего слоя составляет одну четвертую длины волны звука в этом материале и называется четвертьволновым согласованием .

— На рисунке 10.3 показаны компоненты типичного пьезоэлектрического преобразователя .

D. Лучи

— Ближнее поле ультразвукового луча находится рядом с преобразователем и является областью , используемой для ультразвуковой визуализации.

— Ближнее поле также называется зоной Френеля .

— Длина ближнего поля составляет r ² / λ , , где r — радиус преобразователя, а λ — длина волны.

–Для датчика диаметром 10 мм, работающего на частоте 3,5 МГц, ближнее поле простирается на ~ 6 см в мягких тканях.

— Удвоение размера преобразователя увеличивает длину ближнего поля в четыре раза.

— Удвоение частоты преобразователя уменьшает вдвое длину волны, а удваивает протяженности ближнего поля .

— Дальнее поле начинается там, где заканчивается ближнее поле.

РИСУНОК 10.3 Преобразователь, вырабатывающий ультразвуковой импульс, общая длина которого составляет всего две длины волны.

РИСУНОК 10.4 Фазированная матрица, в которой используются временные задержки при активации отдельных элементов матрицы для фокусировки ультразвукового луча.

— В дальней зоне ультразвуковой луч расходится, и интенсивность очень быстро падает.

— Дальнее поле также называют зоной Фраунгофера .

Только золотые участники могут продолжить чтение. Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы продолжить

Связанные

Введение в ультразвуковой контроль

Основные принципы ультразвукового контроля При ультразвуковом контроле (УЗ) для проведения исследований и измерений используется высокочастотная звуковая энергия. Ультразвуковой контроль может использоваться для обнаружения / оценки дефектов, измерения размеров, определения характеристик материала и т. Д.Чтобы проиллюстрировать общий принцип проверки, будет использоваться типичная конфигурация импульсной / эхо-проверки, как показано ниже. Типичная система контроля UT состоит из нескольких функциональных блоков, таких как генератор / приемник, преобразователь и устройства отображения. Импульсный генератор / приемник — это электронное устройство, которое может генерировать электрические импульсы высокого напряжения. Приводимый в действие генератором импульсов, преобразователь генерирует ультразвуковую энергию высокой частоты. Звуковая энергия вводится и распространяется через материалы в виде волн.Когда на пути волны имеется разрыв (например, трещина), часть энергии будет отражаться обратно от поверхности дефекта. Отраженный волновой сигнал преобразуется преобразователем в электрический сигнал и отображается на экране. В приведенном ниже апплете сила отраженного сигнала отображается в зависимости от времени от генерации сигнала до момента получения эха. Время прохождения сигнала может быть напрямую связано с расстоянием, которое прошел сигнал. Иногда по сигналу можно получить информацию о расположении, размере, ориентации и других характеристиках отражателя. Ультразвуковой контроль — очень полезный и универсальный метод неразрушающего контроля. Некоторые из часто упоминаемых преимуществ ультразвукового контроля включают: Он чувствителен как к поверхностным, так и к подповерхностным неоднородностям. Глубина проникновения для обнаружения или измерения дефектов превосходит другие методы неразрушающего контроля. При использовании эхо-импульсной техники требуется только односторонний доступ. Он обеспечивает высокую точность определения положения рефлектора, а также оценки его размера и формы. Требуется минимальная подготовка детали. Электронное оборудование обеспечивает мгновенные результаты. Детальные изображения могут быть получены с помощью автоматизированных систем. Помимо дефектоскопии, он может использоваться и для других целей, например для измерения толщины. Как и все методы неразрушающего контроля, ультразвуковой контроль также имеет свои ограничения, которые включают: Поверхность должна быть доступна для передачи ультразвука. Навыки и обучение шире, чем с некоторыми другими методами. Обычно требуется связующая среда, способствующая передаче звуковой энергии в испытуемый образец. Шероховатые материалы неправильной формы, очень маленькие, исключительно тонкие или неоднородные трудно поддаются контролю. Чугун и другие крупнозернистые материалы трудно контролировать из-за низкой передачи звука и высокого уровня шума. Линейные дефекты, ориентированные параллельно звуковому лучу, могут остаться незамеченными. Эталоны необходимы как для калибровки оборудования, так и для определения характеристик дефектов. Вышеупомянутое введение представляет собой упрощенное введение в метод неразрушающего контроля ультразвукового контроля. Однако для эффективного проведения контроля с использованием ультразвука необходимо знать гораздо больше об этом методе. На следующих страницах представлена ​​информация о науке, связанной с ультразвуковым контролем, обычно используемом оборудовании, некоторых используемых методах измерения, а также другая информация.

4-июн-161 УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ Lec 1: Введение Основы ультразвуковых волн поля. Интенсивность, мощность и радиационное давление.

Презентация на тему: «4-июн-161 УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ Lec 1: Введение в основы ультразвуковых волн поля. Интенсивность, мощность и радиационное давление.» — Стенограмма презентации:

1 4-июн-161 УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ Lec 1: Введение Основы ультразвуковых волн поля. Интенсивность, мощность и радиационное давление.

2 4-июн-162 Введение: зачем нужна медицинская визуализация? Ранняя диагностика Более простая диагностика Более точная диагностика Менее инвазивная диагностика и лечение Более широкий обмен знаниями

3 4-июн-163 Область диагностической радиологии претерпела колоссальный рост за последние несколько десятилетий: ангиография развивалась в 1950-х годах. Ядерная медицина в 1960-х. Ультразвук и КТ в 1970-х. МРТ и интервенционная радиология в 1980-х. ПЭТ в начале 1990-х.

4 4-июн-164 Техника захвата изображения Радиография Магнитно-резонансная томография Компьютерная томография Ультразвуковая ядерная визуализация

5 4-июн-165 Рентгенография Процесс создания изображения путем прохождения рентгеновских лучей через пациента на детектор. Основан на естественном контрасте между рентгенографическими плотностями воздуха, жира, мягких тканей и костей. Наиболее выгоден для частей тела с высокой контрастностью, например легкие и сердце.

6 4-июн-166 Рентгеноскопия Постоянно использует рентгеновский луч. Врач может: Оценить динамические процессы (например, экскурсию диафрагмы или перистальтику кишечника). Следите за контрастным веществом (например, в кровеносных сосудах, кишечнике, почках или суставных пространствах).Следуйте по пути непрозрачного объекта (например, зонда для кормления или внутрисосудистого катетера).

7 4-июн-167 Маммография. Исследование на обычной пленке, в котором используется специально разработанное оборудование с низким напряжением и комбинация пленка-экран для оценки ткани груди и кальцификации с высоким контрастным разрешением для детализации при низкой дозе излучения. Сжатие груди предназначено для уменьшения лучевой нагрузки и улучшения качества изображения.

8 4-Jun-168 Ультразвук Ультразвук использует высокочастотные звуковые волны 1-10 МГц и их соответствующие эхо для создания изображений внутренних структур пациентов. Звуковые волны направляются внутрь тела, отражаясь от различных структур тела.

9 4-июн-169 Время, необходимое для возвращения отраженных волн, определяет глубину структур.Величина поглощения луча определяет интенсивность возвращающейся волны. Эхо от границ раздела между тканями с разными акустическими свойствами дает информацию о размере, форме и внутренней структуре органов и масс.

10 4 июня 1610 г. Почему УЗИ популярно? Преимуществами являются: Портативность Отсутствие ионизирующего излучения Возможность сканирования тела в любой плоскости Недостатки: Зависимость от оператора Ограниченное использование для визуализации легких и скелета

11 4 июня 1611 г. Ультразвук © Информация о радиологии © Photo Dynamic Imaging Limited Ссылка: Эми Шнелле, Computer Science, Univ.Висконсон-Платтевиль

12 4-июн-1612 Частота звука, (Гц или с / с.) Число колебаний в секунду, совершаемых частицами среды, в которой распространяется ультразвук. Слышимый звук: 20 Гц — 18 кГц Ультразвук:> 18 кГц Летучие мыши: 120 кГц Кузнечики: 100 кГц Диагностический ультразвук: 0,5 — 25 МГц Сканирование брюшной полости: 3 МГц Офтальмология: 10 МГц

Ультразвуковой датчик (преобразователь) / NDK

Ультразвуковой датчик — очень важный датчик, который генерирует акустические сигналы, а также обнаруживает отраженные сигналы.На характеристики и качество изображения ультразвукового сканера сильно влияют характеристики и структура (пьезоэлектрический материал, согласующий слой и акустическая линза) зонда.
NDK имеет линейку датчиков для каждого приложения и может производить изделия, разработанные заказчиком.
Кроме того, сертификат «ISO13485: 2003», который является международным стандартом системы управления качеством в приобретенных медицинских устройствах, и мы будем поставлять безопасные, безопасные и высококачественные продукты для медицинских устройств.

Основное приложение

Производство по индивидуальному заказу …

Индивидуальные преобразователи, основанные на многолетнем опыте и проверенных результатах. В прошлом было зарегистрировано более 1500 видов преобразователей.

Стандартный продукт

Продукт для 2D-изображений

Изделие для 3D-изображений

Частота и разрешение

Высокочастотный зонд позволяет получать четкие изображения с хорошим разрешением.
Однако изображение глубокой части будет нечетким из-за короткой длины волны.
Между тем разрешение изображения низкочастотного зонда низкое, но ультразвуковая волна может достигать глубокой части. Глубина сканирования и разрешение в основном определяются частотой зонда.

Частота	Разрешение	Проникновение	Возможная глубина сканирования
Высокая	штраф	слабое	мелкое
Низкая	грубая	Сильный	глубокий

Спецификации, описанные на этом сайте, могут быть изменены без предварительного уведомления с целью улучшения.

Верх страницы

.