6 курс / Эндокринология / УЛЬТРАЗВУКОВАЯ_ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ_АППАРАТУРА

методики была осуществлена лишь десять лет спустя [22]. В работе, выполненной Y.Fujimoto с соавторами, было показано, что с помощью эхографии можно диагностировать кистозное перерождение тиреоидной ткани. Кисты на сонограммах визуализировались как эхонегативные образования с очерченными границами. В целом такое заключение не явилось неожиданным, т.к. к этому времени уже было сформулировано положительное мнение об информативности ультрасонографии для изучения патологических изменений в других внутренних органах. Вслед за публикацией Y.Fujimoto с соавторами появилась серия статей, обосновывающих целесообразность применения эхографии в диагностике заболеваний щитовидной железы [40, 45, 46, 49, 52]. В настоящее время результаты и выводы этих работ представляют лишь исторический интерес из-за недостаточно высокой информативности применяемых в те годы методов.

Вначале применялся одномерный метод

(«А» — метод, от слова amplitude — размах). С его помощью получают информацию о строении объекта на основании анализа электронных сигналов, отражающихся на экране осциллографа (рис.81). Яркость этих сигналов находится в прямо пропорциональной зависимости от глубины расположения исследуемой структуры. При изучении щитовидной железы с помощью А- метода можно разграничить лишь плотные по структуре узлы от «жидкость содержащих» кист [1, 13, 26, 27]. Однако, полученная информация является недостаточной для дифференциальной диагностики аденом, коллоидных узлов и рака ЩЖ [28, 29, 30]. Одномерная эхография позволяет получать лишь очень приблизительные представления о строении увеличенной ЩЖ, а также о размерах узла или кисты, локализующихся в ткани железы.

Более точные сведения о строении щитовидной железы в норме и при ее патологических состояниях можно получить при использовании двумерной эхографии.

Применение этого метода расширило возможности ультразвукового исследования щитовидной железы. С помощью двумер-

ной эхографии можно определять размеры и контуры ЩЖ, а также ее топо- графо-анатомические соотношения с

65

Рис. 81. Схема полученияультразвукового изображенияв аппаратах, работающих в А- и В-режимах (из R.BIackwell «Apparatus u General Scanning Teehnigue» in "Clinical diagnostic Ultrasound, E.U.Barnett a. E.Morley, eds. Oxford, 1985).

а) Одномерный эхографический аппарат (А-сканер). Эхосигналы регистрируются на экране осциллоскопа в виде пиков (amplitude), отражающих плотностные характеристики исследуемого объекта.

б) Ультразвуковые аппараты, работающие в В-режиме (двумерная эхограмма). Каждый эхосигнал вызывает увеличение яркости (brightness), регистрируемое в виде точки на экране телемонитора. О форме и размерах исследуемого участка судят по изменению яркости точек на экране монитора.

мышцами и органами шеи [1, 15, 33, 35, 41, 47, 50]. Однако этот метод не позволяет производить детальную оценку эхоструктуры и акустической плотности тиреоидной паренхимы — звуковых характеристик, на основании которых формируется заключение о морфологической природе патологических процессов в щитовидной железе [2- 6, 11, 12, 17, 19]. Недостаточно высокая информативность аппаратуры, использовавшейся вплоть до конца 70-х годов, связана с ее конструктивными особенностями. В этот период применялись приборы, работающие в статическом режиме (В-сканеры, от слова brighteness — яркость). В ультразвуковых аппаратах этого типа отраженные импульсы регистрируются на экране телемо-

66

нитора в виде светящихся точек, яркость которых прямо пропорциональна интенсивности отражения ультразвуковой волны (рис.81). По изучению распределения этих эхосигналов судили о характере патологических изменений в паренхиматозных органах.

Двумерную эхографию широко использовали в диагностической радиологии вплоть до конца 70-х — начала 80-х годов. Статические В-сканеры получили применение в исследованиях, посвященных изучению прижизненной анатомии внутренних органов в норме и при патологических состояниях. Была попытка использования приборов этого класса и для решения таких сложных задач, как диагностика опухолей, определение дополнительных структур в полых органах, изучение изменений структуры ткани паренхиматозных органов. Однако данные, получаемые с помощью двумерной эхографии, не удовлетворяли требованиям современной клиники. С помощью статических В- сканеров нельзя получить непосредственную визуальную информацию о строении исследуемого органа или ткани. Формирование в них окончательного изображения достигается с помощью мониторов, экран которых характеризуется длительным послесвечением. При постоянном перемещении датчика в различных направлениях отраженные импульсы регистрируются на кинескопе в виде отдельных светящихся точек, они сливаются друг с другом и лишь на основании этих данных получают визуальное представление о строении изучаемого объекта (рис.82).

Ограничением к широкому применению статических В-сканеров является длительность времени обследования больного, необходимость перемещения датчика и связанное с этим влияние непроизвольных движений исследуемого на конечное изображение (см.рис.82а).

Успехи в области ультразвуковой диагностики, в том числе — и заболеваний щитовидной железы — связаны с разработкой

ивнедрением в клиническую практику аппаратов, работающих в режиме «реального времени» [2-6, 9-12, 27-36, 54-56]. В них используются датчики, генерирующие ультразвуковые волны с короткой экспозицией

ивысокой частотой [2-6, 8-11, 14, 17, 19, 24

идр.]. В современных ультразвуковых дат-

чиках используют импульсное излучение, продуцируемое с помощью специальных зондов. Они состоят из синтетических керамических материалов, надмолекулярная структура которых имеет кристаллическую форму (например, из титаната бария). Это позволяет при использовании переменного электрического тока получать короткие импульсы ультразвуковых волн (пьезоэлектрический эффект) с заданными физическими характеристиками (рис.83). Образование ультразвуковых волн регулируется величиной электрического напряжения и частотой переменного тока. При повышении электрического напряжения кристаллическая форма синтетического керамического материала, из которого состоят ультразвуковые датчики, изменяется. В результате формируются ультразвуковые волны, направляемые на объект исследования (рис.84). Датчики, одновременно с их способностью излучать ультразвуковые волны, обладают также функцией восприятия отраженных эхосигналов (рис.85). Механическое воздействие отраженных эхосигналов на кристаллы, из которых состоит ультразвуковой зонд, вызывает изменение его электрических свойств. Вследствие этого отраженные от изучаемого объекта ультразвуковые волны фиксируются «датчиком — детектором» и передаются на воспринимающее устройство в виде электрического сигнала.

Использование импульсного ультразвукового излучения и совершенствование методов регистрации эхосигналов стало основой для применения компьютерного анализа звуковой информации, поступающей от объекта исследования (рис.86). После направления коротковолнового импульса в заданную область (участок органа или ткани) в течение короткого промежутка времени (1 мксек) происходит отражение сигнала и его фиксация воспринимающим устройством диагностического аппарата. Это происходит значительно ранее, чем формируется новый импульс ультразвукового излучения (исследование в режиме реального времени). В современных диагностических приборах соотношение промежутка времени между передачей вновь генерируемого ультразвукового импульса и приемом эхосигнала, отраженного от изучаемого объекта, составляет 1:1000. Столь короткое время регистрации эхосигналов, а также — применение

70

современной электронно-вычислительной техники для обработки звуковой информации, лежит в основе получения непосредственного (визуального) изображения исследуемого объекта [9, 11, 17, 19, 32, 34, 36].

В современных ультразвуковых аппаратах применяются датчики, состоящие из одинаковых (по своим физическим характеристикам) пьезокристаллов. Это позволяет производить фокусирование эхосигналов в одной плоскости, на одинаковом расстоянии от поверхности датчика (рис.87). В ре-

Рис. 87. Физические основы получения ультразвуковых томограмм (срезов) внутреннихоргановпри ихизучениис помощью приборов «реального времени».

В результате использования пьезоэлектрических датчиков с заданными (одинаковыми) физическими характеристиками и использования вычислительной техники при обработке полученной информации получают ультразвуковые «срезы» (томограммы) исследуемого органа на различных его уровнях.

зультате получают непосредственное изображение «срезов» органов и тканей (рис.88). Такие конструктивные особенности ультразвуковых аппаратов «реального времени» позволяют, при перемещении датчиков, производить послойное изучение исследуемых структур. В этой связи современные диагностические приборы,основанные на использовании принципа эхолокации тканей в различных плоскостях, получили и другое, широко применяемое наименование

—ультразвуковые томографы.

Впоследние годы разработаны ультразвуковые томографы, с помощью которых происходит автоматическое изучение «срезов» органа при фиксации датчика в одном положении. Это обеспечивается специальным электронным преобразователем, изменяющим фокус (плоскость) сканирования. Этот метод, названный «ультразвуковой микроскопией», позволяет производить де-

тальное изучение срезов, толщина которых не превышает 5 мм (рис.89).

Для получения более полной информации при ультразвуковом исследовании применяют датчики линейного, секторного и

конвексноготиповсканирования.

Датчики линейного сканирования состоят из множества (от 64 до 500) элементов (рис.90), каждый из которых продуцирует светящуюся точку. При этом все эти пьезокристаллы расположены в одной плоскости, перпендикулярной поверхности линейного датчика. В результате формируется плоскость линейного сканирования, ширина которой соответствует размеру излучающей поверхности датчика. На основании изучения эхотомограмм, полученных с помощью линейного датчика, можно оценить состояние значительных по площади срезов исследуемого органа (рис.90).

Вкриволинейном(конвексном)датчике используется тот же принцип, однако вставленные в него элементы направлены под углом друг к другу (рис.91). Это позволяет исследовать крупные объекты (печень, поджелудочную железу, матку и др.).

Устройствадлясекторногосканирования, в отличие от линейных датчиков, позволяют получать более полную информацию о строении «зоны интереса». Это обеспечивается уменьшением излучающей поверхности датчика, внутри которого расположен один или несколько элементов для преобразования ультразвуковой информации в визуальное изображение (рис.92). По мере увеличения расстояния, площадь сканирования возрастает. Это обеспечивается за счет расхождения ультразвуковых волн от узкой поверхности секторного датчика. С помощью датчиков такой конструкции можно изучать «срезы» органа, добиваясь тесного контакта датчика с кожей только в одном участке. Кроме того, использование датчиков этой конструкции позволяет производить изучение «срезов» внутренних органов под различными углами (рис.93).

В последние годы в мировой и отечественной практике наметилась тенденция создаватьцелевыеприборыультразвуковой диагностики: эхоэнцефалографы, эхооф-