Ультразвуковые диагностические исследования: возможности, преимущества и методы УЗИ

На протяжении последних десятилетий ультразвуковая диагностика прочно заняла место одного из ведущих методов визуализации и исследования внутренних органов человека. Отсутствие ионизирующего излучения и высокая эффективность привели к тому, что ультразвуковые исследования в лечебных учреждениях стали проводиться чаще, чем традиционные рентгеновские процедуры. Благодаря своей безопасности, информативности и доступности УЗИ широко применяется повсеместно во многих областях медицины - от акушерства и гинекологии до кардиологии и абдоминальной хирургии.

В этой статье рассмотрим современные ультразвуковые технологии, применяемые в медицине, а также особенности и показания к их применению. 

Физические основы ультразвука и его взаимодействие с тканями

Ультразвук представляет собой механические колебания, распространяющиеся в виде волн с частотами, превышающими верхнюю границу слышимости человека - 20 кГц. В медицинских ультразвуковых системах обычно используются частоты в диапазоне 2-18 МГц. Эти волны распространяются в средах с различными физическими свойствами, таким образом взаимодействуя с тканями организма.

Ключевыми характеристиками ультразвука, определяющими его поведение, являются  скорость распространения, длина волны и интенсивность.

Скорость ультразвука в мягких тканях человеческого тела составляет в среднем 1540 м/с, что близко к скорости в воде (1480 м/с). Длина волны, в свою очередь, зависит от частоты сигнала и может варьироваться от нескольких миллиметров до сантиметров. Более высокие частоты (10-18 МГц) характеризуются более короткими длинами волн (0,08-0,15 см), что повышает разрешающую способность визуализации, но снижает глубину проникновения.

При прохождении через биологические ткани ультразвук претерпевает ряд физических эффектов, определяющих итоговое изображение на экране ультразвукового сканера. Основные из них:

• Отражение.
  На границах различных сред с разной плотностью и скоростью звука ультразвуковая волна частично отражается. Чем больше различаются акустические свойства тканей, тем сильнее будет эхосигнал. Это лежит в основе построения ультразвукового изображения.
• Преломление.
  При переходе ультразвука из одной ткани в другую с отличающейся скоростью распространения происходит изменение направления волны, что необходимо учитывать при фокусировке пучка.
• Затухание.
  По мере распространения в тканях ультразвук теряет интенсивность за счет поглощения и рассеивания. Этот эффект сильнее проявляется на высоких частотах и ограничивает глубину проникновения.
• Дифракция.
  Огибание ультразвуковым пучком неоднородностей и границ тканей приводит к образованию "теней" и артефактов на изображении.

Области применения ультразвуковых исследований

Кардиология и сосудистая хирургия

Одной из ключевых областей использования ультразвуковых технологий является визуализация сердечно-сосудистой системы.

Эхокардиография с применением датчиков частотой 2-5 МГц позволяет в реальном времени оценивать размеры, толщину стенок и сократительную функцию камер сердца, состояние клапанного аппарата, наличие патологических образований. Цветовое допплеровское картирование дает возможность оценить направление и скорость кровотока. Чреспищеводное УЗИ сердца с датчиками 5-7 МГц обеспечивает более детальную визуализацию структур, недоступных при трансторакальном исследовании.

В сосудистой хирургии УЗИ применяется для диагностики атеросклеротических поражений, аневризм, тромбозов, а также мониторинга кровотока в ходе оперативных вмешательств. Цветовое и спектральное допплеровское картирование позволяет точно определять скорость и направление кровотока, выявлять местные нарушения гемодинамики.

Диагностика заболеваний опорно-двигательной системы

Ультразвуковое исследование суставов, сухожилий и мышц все чаще используется в ортопедии, травматологии и спортивной медицине. С помощью высокочастотных датчиков 7-12 МГц можно детально визуализировать структуру и патологические изменения в тканях опорно-двигательного аппарата - разрывы связок и сухожилий, тендиниты, бурситы, кальцификаты, объемные образования. Допплеровское картирование позволяет оценить кровоток в очагах воспаления.

Акушерство и гинекология

В данной сфере трансабдоминальные и трансвагинальные ультразвуковые исследования, использующие диапазон частот от 3,5 до 10 МГц, крайне важны при беременности – начиная с ранней диагностики и контроля развития эмбриона и заканчивая обнаружением возможных патологий и врожденных аномалий.

Допплеровское исследование сосудов матки и плода предоставляет информацию о маточно-плацентарном и плодово-плацентарном кровообращении.

В гинекологической практике ультразвуковая диагностика применяется для визуализации внутренних репродуктивных органов, оценки формы и размера матки, а также для выявления миом, кист яичников и различных новообразований. Трансвагинальные УЗИ с высокочастотными датчиками в диапазоне 5-9 МГц позволяют получить детальное изображение области малого таза.

Онкология

Одной из ключевых задач современной онкологии является раннее выявление злокачественных опухолей. На начальной стадии обследования пациентов с риском развития онкологических заболеваний ультразвуковые исследования помогают в первичном уточнении диагноза при подозрении на опухолевые и неопухолевые патологии. Ультразвук позволяет определить характер образования и способствует более точному планированию дальнейшего лечения.

Также ультразвуковые методики участвуют в мониторинге результатов химиотерапии и/или радиотерапии, в обнаружении рецидивов после завершения лечения, в определении степени локальной распространенности и выявление метастазов, в контроле при осуществлении биопсий.

Гастроэнтерология

Ультразвуковое исследование широко используется в гастроэнтерологии для диагностики и наблюдения за состоянием органов пищеварительной системы. С его помощью можно определить размер, форму, расположение и строение таких органов, как печень, желчный пузырь, поджелудочная железа и селезёнка. Врачи используют ультразвуковое исследование для обнаружения даже небольшого объёма (от 100 до 200 мл) жидкости в брюшной области, а также для изучения забрюшинного пространства. Благодаря различным режимам работы ультразвукового аппарата специалисты способны оценить скорость и направление кровотока, а также изучить особенности кровоснабжения конкретных зон. Ультразвуковое исследование нередко назначают пациентам с хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, чтобы наблюдать за изменениями в их состоянии с течением времени.

УЗИ помогает выявлять различные патологические изменения, включая опухоли, кисты, метастазы, камни, проблемы с сосудами и повреждения протоков. Это исследование также позволяет оценивать состояние паренхимы печени и поджелудочной железы при их диффузных изменениях. 

Урология

Ультразвуковое исследование почек позволяет исследовать расположение, форму, очертания и размеры почек, а также структуру паренхимы и состояние собирательных полостей. Выявляют патологии, такие как: отклонения в количестве (например, отсутствие или удвоение почек); аномальное положение (опущение, обе почки на одной стороне); сращение; отклонения в размере (врождённое уменьшение); структурные аномалии (мультикистоз, поликистоз, кисты); дефекты верхних мочевых путей (удвоение системы чашек и мочеточника и другие); воспалительные процессы (пиелонефрит, карбункул, абсцесс, туберкулёз); камни в почках (УЗИ точно диагностирует камни любого состава, включая рентгенонегативные); расширение и закупорка мочевых путей; диффузные заболевания паренхимы; опухоли (аденомы, ангиомиолипомы, злокачественные образования). 

УЗИ мочевого пузыря определяет анатомию и различные аномалии развития, камни и опухоли. Наиболее часто встречаются злокачественные новообразования, составляющие около 3% всех злокачественных опухолей. Мужчины страдают от этих опухолей в 6 раз чаще, чем женщины. 

УЗИ диагностика мужских половых органов важно для оценки состояния предстательной железы, семенных пузырьков и органов мошонки. Это позволяет выявлять возможные патологии и отклонения в развитии, обеспечивая своевременное лечение и профилактику осложнений. Так, с помощью ультразвуковой диагностики предстательной железы можно установить наличие острого или хронического воспаления простаты, а также обнаружить гиперплазию или злокачественные опухоли. Исследование семенных пузырьков позволяет выявить признаки воспалительных процессов и новообразований. УЗИ органов мошонки помогает обнаружить врожденные аномалии развития, воспаления, кисты и опухолевые образования.

Стоит отметить, что данный список не является исчерпывающим. УЗИ применяются также в эндокринологии, неврологии, педиатрии, офтальмологии и многих других областях медицины.

Преимущества ультразвуковой диагностики

• Безопасность и неинвазивность.
  В отличие от методик, использующих рентгеновские лучи, во время УЗИ не применяется ионизирующее излучение, что гарантирует его безвредность для организма. Ультразвуковые волны, работающие на частотах от 2 до 18 МГц, применяемые в медицине, не накапливаются в тканях и не оказывают губительного воздействия на клетки. Более того, такие процедуры не требуют ни хирургических вмешательств, ни введения контрастных агентов. Благодаря этим характеристикам УЗИ пользуется особенной популярностью и считается безопасным для чувствительных групп пациентов, включая беременных женщин, детей и лиц с различными сопутствующими заболеваниями.
• Высокая информативность и точность.
  Благодаря непрерывному прогрессу ультразвуковой аппаратуры современные УЗ-сканеры обеспечивают детальную визуализацию внутренних органов и патологических изменений с высочайшим пространственным разрешением. Использование датчиков с различной рабочей частотой (от 2 до 18 МГц) позволяет оптимально адаптировать методику для каждой клинической задачи - от глубокого сканирования брюшной полости до микровизуализации сухожилий. Цветовое и энергетическое допплеровское картирование, 3D/4D-реконструкция, эластография и другие технологии расширяют диагностические возможности УЗИ, повышая точность выявления и характеристики патологий.
• Возможность динамического наблюдения.
  Еще одно ключевое достоинство ультразвуковой диагностики заключается в ее способности к многократному, неограниченному во времени мониторингу состояния пациента. УЗИ можно проводить столько раз, сколько необходимо для контроля течения заболевания, эффективности лечения или наблюдения за развитием плода. Данная особенность особенно ценна в акушерстве, кардиологии, онкологии и других областях, где требуется регулярная оценка динамики патологических процессов.
• Экономическая эффективность.
  В отличие от дорогостоящих и трудоемких методов визуализации, таких как компьютерная или магнитно-резонансная томография, ультразвуковое исследование является сравнительно недорогим диагностическим решением. Более того, оно позволяет существенно снизить затраты на лечение, предотвращая необходимость инвазивных вмешательств и сокращая время пребывания пациентов в стационаре. Благодаря своей портативности и мобильности УЗ-аппараты могут использоваться не только в стационарах, но и в амбулаторных условиях, повышая доступность ультразвуковой диагностики.

Виды ультразвуковых исследований

Абдоминальная диагностика

УЗИ брюшной полости через кожные покровы (на частотах 3.5-5 МГц) является основным способом визуализации не только внутренних органов (таких как печень, мочевой и желчный пузыри и т.д.), но и забрюшинного пространства. Благодаря весьма высокому разрешению можно детально оценить паренхиму органов и обнаружить негативные изменения. В качестве дополнения применяется цветное допплеровское картирование для анализа кровотока в сосудистой системе.

Данная методика играет ключевую роль в измерении размеров органов, оценке их эхогенности и структуры, выявлении новообразований, кистозных изменений, камней, воспалений, а также патологий гепатобилиарного тракта, поджелудочной железы и мочевыделительной системы. Особенно ценно данное сканирование при изучении патологий гепатобилиарной системы. Оно дает возможность диагностировать жировую инфильтрацию печени, хронические гепатиты, цирроз, образование камней в желчном пузыре и опухоли печени. Под контролем ультразвука также осуществляется пункционная биопсия, широко применяемая для сбора образцов тканей из патологически измененных областей.

При ведении беременности трансабдоминальное ультразвуковое исследование позволяет контролировать развитие плода на протяжении всего периода гестации.

Трансвагинальное УЗИ

Еще одной важной сферой применения ультразвуковых технологий является гинекологическая диагностика. Трансвагинальное УЗИ играет ключевую роль в выявлении патологий, таких как опухоли, воспалительные заболевания, нарушения менструального цикла, проблемы с репродуктивной функцией, внематочная беременность. Его ценность особенно высока на ранних сроках беременности, когда трансабдоминальный подход ограничен в информативности, обеспечивая детальную визуализацию эмбриона и его развития.

Трансректальное УЗИ

Трансректальное ультразвуковое сканирование, проводимое через прямую кишку, представляет собой высокоинформативный способ визуализации мужских органов малого таза. Применение ректальных датчиков с частотой 5-9 МГц позволяет тщательно исследовать состояние предстательной железы, семенных пузырьков и стенок прямой кишки. Этот метод широко используется специалистами в области урологии и онкологии для выявления доброкачественной гиперплазии предстательной железы, раковых поражений простаты и других образований в органах малого таза.

Трансректальное УЗИ обладает рядом преимуществ перед трансабдоминальным сканированием, обеспечивая более высокое качество изображения за счет близкого расположения датчика к органам-мишеням. Кроме того, оно позволяет проводить биопсию под визуальным контролем, повышая точность забора патологического материала.

Эндо-УЗИ

Особую роль ультразвуковые методики играют в эндоскопической диагностике заболеваний желудочно-кишечного тракта. Эндоскопическое УЗИ (ЭУЗИ) с применением миниатюрных датчиков, встроенных в эндоскопические зонды, дает возможность детально визуализировать стенки пищевода, желудка, двенадцатиперстной кишки, а также прилежащие структуры - лимфатические узлы, сосуды, поджелудочную железу.

Эндо-УЗИ широко используется в гастроэнтерологии и онкологии для выявления и оценки распространенности опухолевых процессов, дифференциальной диагностики объемных образований, динамического наблюдения за пациентами с предраковыми заболеваниями. Кроме того, эндосонографическое исследование позволяет проводить прицельную биопсию под визуальным контролем, существенно повышая ее точность.

Ультразвуковая денситометрия

Для проверки плотности костей и выявления остеопороза проводится денситометрия. Самым безопасным методом является ультразвуковая денситометрия. Обнаружив проблему на ранней стадии, можно скорректировать плотность костной ткани с помощью диеты и лекарств. Чем раньше выявлено заболевание, тем легче предотвратить переломы и улучшить состояние костей.

Ультразвуковая денситометрия основана на оценке скорости и затухания звуковых волн, проходящих через кость. Этот метод безопасен и может применяться даже у беременных женщин. Он считается оптимальным для первичного выявления остеопороза. Однако для более точной диагностики иногда требуется рентгеновская денситометрия, которая сопряжена с воздействием радиации на организм.   

Режимы визуализации и методы обработки эхосигнала

Одномерный А-режим является, пожалуй, самым простым, но в то же время фундаментальным методом ультразвуковой визуализации. В этом режиме эхосигналы, отраженные от различных тканевых структур, преобразуются в вертикальные пики на горизонтальной временной шкале, отображая их глубину расположения в организме. Несмотря на отсутствие двухмерного изображения, А-режим по-прежнему применяется в офтальмологии, нейрохирургии и других узкоспециализированных областях для измерения толщины или расстояния между анатомическими образованиями.

Значительно более информативным является двухмерный В-режим, обеспечивающий визуализацию органов и систем в реальном времени. В данном случае эхосигналы преобразуются в яркостные пиксели, формируя поперечное сечение тканей. Современные В-режимные изображения отличаются высокими качеством и разрешением, что позволяет врачам подробно изучать морфологию и патологические изменения различных органов - от сердца и сосудов до печени и поджелудочной железы. Использование В-режима является обязательным компонентом большинства ультразвуковых исследований.

Кроме статического изображения, ультразвуковая диагностика предоставляет возможность динамического наблюдения за движением внутренних структур во времени. Для этого применяется М-режим, в котором В-режимное сканирование чередуется с А-режимным, формируя кривую перемещения тканей. М-режим незаменим, например, при оценке сократительной функции миокарда, визуализации работы клапанного аппарата сердца, перистальтики желудочно-кишечного тракта.

Наряду с традиционными методиками визуализации структур ультразвуковая диагностика располагает целым арсеналом допплеровских технологий, позволяющих изучать гемодинамические параметры кровотока. Цветовое допплеровское картирование обеспечивает наложение цветового изображения направления и скорости кровотока на анатомическую В-режимную картину, выявляя нарушения перфузии органов. Спектральный допплеровский анализ, в свою очередь, позволяет количественно оценить скоростные характеристики кровотока по форме допплеровской кривой.

Pаказать аппараты ультразвуковой диагностики можно прямо здесь, на нашем сайте. О том, как выбрать и купить аппарат УЗИ с обзором лучших моделей для государственных ЛПУ и частных клиник мы писали ранее в свое блоге. Читать статью >>

 © МедКуб. Все права защищены.