Основные режимы работы аппаратов ультразвуковой диагностики (М, B, В, PW, CW)
Значимость различных режимов сканирования для диагностики
Исходя из целей использования УЗИ оборудование подразделяется на аппараты общего и специального назначения, универсальные аппараты. Соответственно, режимы представления данных в них также будут различаться.
Понимание принципов формирования изображения в каждом режиме поможет врачу-сонографисту избежать механического, бездумного использования прибора и более грамотно подходить к процессу исследования. Клиницисту знание особенностей режимов узи необходимо для определения рациональной диагностической тактики. Специалистам по закупкам медицинского оборудования эта информация поможет подобрать аппарат, наиболее соответствующий потребностям медицинского учреждения.
Основные режимы работы УЗИ аппаратов
К ним относятся:
1. А-режим («amplitude mode»). В ходе исследования отраженные эхо-сигналы отображаются в виде серий амплитудных пиков вдоль горизонтальной оси, образуя осциллограмму. Это позволяет рассчитать расстояние между различными анатомическими образованиями. Данный формат сканирования считается базовым и предусмотрен во всех современных УЗИ аппаратах.
На сегодняшний день А-скан используется редко, наибольшее применение методика нашла в офтальмологии для проведения эхобиометрии глаза. С этой целью применяются высокочастотные датчики 10-20 МГц и выше.
2. В-режим.
3. М-режим.
4. D-режим (допплерография). Выделяют варианты допплера:
· импульсно-волновой (Pulsed Wave Doppler, PW);
· постоянно-волновой (Continuous Wave Doppler, CW);
· энергетический (Power Doppler, PD);
· цветовой (Colour Flow Doppler Imaging, CFI);
· тканевый (Tissue Doppler, TD).
М-режим (отраженный импульсный режим)
M-mode («motion» — движение) — одномерная регистрация отраженного эхосигнала, применяющаяся в кардиологии для изучения сократительной способности миокарда, клапанного аппарата, оценки изменения размеров полостей в систолическую и диастолическую фазы.
В данном режиме оператор сканирует кардиальные структуры только вдоль одной оси. Информация о сигналах с различных глубин изображается в виде отметок различной яркости вдоль вертикальной линии на дисплее. Следующему зондированию соответствует другая линия, расположенная правее предыдущей. В ходе перемещения столбца с каждым новым сканированием записывается двухмерная М-эхограмма.
Существует несколько типов М-режима:
· M-mode (стандартный): предполагает получение одномерного изображения;
· Color M-mode (цветной): сочетает стандартный режим и цветовое допплеровское картирование;
· Free-angle M-mode (анатомический): позволяет произвольно выставлять направление зондирования и визуализировать кардиальные структуры под различным углом.
При неправильном расположении курсора все параметры могут быть завышены, что приведет к неправильной интерпретации полученных данных. Поэтому диагностика в М-режиме требует строгого соблюдения правильной позиции сканирования.
Классический М-режим имеется во всех современных ИЗИ аппаратах, анатомический режим представлен в устройствах более высокого класса. Специальные датчики для обследования в М-режиме не применяются, регистрация М-эхограмм осуществляется датчиками для В-сканирования.
В-режим
Подавляющее большинство сканирований производится на аппаратуре, функционирующей в двумерном В-режиме (Brightness Mode, «brightness» – яркость), который в режиме реального времени отображает анатомические структуры.
Изображение при В-сканировании формируется в результате неодинакового проведения ультразвуковых сигналов через различные органы. Если ультразвук беспрепятственно проходит сквозь образование, не отражаясь от него, на дисплее это место будет выглядеть черным («эхопрозрачным»). Если структура умеренно поглощает эховолны и частично их отражает, она будет иметь среднюю эхогенность и отображаться в оттенках серого. Если объект полностью отражает ультразвуковые сигналы, то на мониторе будет визуализироваться только его граница в виде гиперэхогенной линии белого цвета. Осмотреть более глубокие структуры невозможно.
Современные ультразвуковые аппараты могут регистрировать до 1024 градаций серого цвета, благодаря чему можно разграничить анатомические структуры, даже незначительно отличающиеся друг от друга по акустическому сопротивлению.
Рис.1. Щитовидная железа, В-режим.
Для В-сканирования применяются датчики, функционирующие в следующих частотных диапазонах:
- конвексные; (2D — 2,5-7,5 МГц, 3D/4D — 3,5-6,5 МГц) и микроконвексные (имеют меньшую апертуру);
- линейные; (2D — 2,5-12 МГц, 3D/4D — 7,5-11 МГц)
- секторные фазированные (2-7,5 МГц);
- специальные (внутриполостные 3,5-11,5 МГц, чрезпищеводный датчик 3-10 МГц, CW-датчик 2-8 МГц).
D-режим (допплерография)
Допплерография используется для неинвазивного изучения характеристик движения тканей и жидкостей в организме человека. Наибольшей информативностью этот формат сканирования обладает в диагностике сердечно-сосудистой и акушерско-гинекологической патологии.
Принцип работы режима основан на эффекте Доплера — физическом явлении, представляющем собой изменение частоты отраженного сигнала в зависимости от скорости движения изучаемого объекта. Частота увеличивается с приближением к датчику и снижается при удалении от него. В роли объектов, отражающих эховолны, обычно выступают эритроциты.
Благодаря D-режиму и его разновидностям можно исследовать основные параметры кровотока (направление, скорость, ламинарность), оценить степень васкуляризации патологического очага.
Сканирование, одновременно сочетающее одну из доплеровских методик и визуализацию в В-режиме, называется дуплексным. Оно позволяет получить комплексную информацию об анатомии сосуда (структуре его стенок, диаметре просвета), определить качественные и количественные характеристики гемодинамики. Кровоток, направленный к датчику, картируется оттенками красного цвета, от датчика — в синей цветовой палитре. Турбулентный кровоток отображается в сине-желто-зеленых тонах.
Триплексное сканирование — сочетание В-режима с двумя допплеровскими режимами (к примеру, спектральным и цветовым).
Рис.2. Почка в режимах CFI и PW.
Для допплеровских методик применяются различные виды датчиков.|
Изучаемая область |
Вид датчика |
Рабочая частота, МГц |
|
Шейные сосуды |
Линейный (38 мм) |
5,0-7,5 — 10,0 |
|
Дуга аорты, подключичные сосуды |
Секторный (либо небольшой конвексный) |
3,5 |
|
Плечевые, бедренные сосуды |
Линейный |
4,0-5,0 — 7,50 |
| Сосуды предплечья | Линейный |
5,0-7,5 — 10,0 |
Режим CFI (Color Doppler Imaging, ЦДК, цветовое допплеровское картирование)
Цветовой доплеровский режим позволяет анализировать характеристики кровотока не только в формате графика на осях, но и в виде цветной схемы. На ней красным цветом выделяются потоки крови, идущие по направлению к датчику, а синим — в противоположную от него сторону. Насыщенность оттенка свидетельствует о скорости движения эритроцитов: чем она ниже, тем ярче изображение.
Рис.3. Пуповина плода в режиме ЦДК + LumiFlow (программное обеспечение, устанавливаемое в ультразвуковом аппарате высокого разрешения).
Поскольку исследование в режиме CFI на большой области обладает ограниченной информативностью, спектральная доплерография предоставляет более детальные данные о небольшом участке, оба режима дополняют друг друга и в практической работе применяются совместно.
Режим PW (Pulsed Wave, спектральный, или импульсно-волновой)
В данном режиме ультразвук испускается сериями импульсов, которые, отразившись от эритроцитов, последовательно принимаются этим же датчиком. Также имеется возможность избирательного измерения скорости кровотока в отдельном сосуде.
Минусами PW-доплерографии являются невозможность исследования высоких скоростей потока в сосудах, расположенных на большой глубине, и вероятность искажения спектра скоростей течения жидкости, когда высокоскоростной кровоток ошибочно отображается как низкоскоростной.
Рис.4. Сердце плода в PW-режиме.
Режим CW (Continuous Wave Doppler, непрерывный, или постоянно волновой доплер)
Используется для количественной оценки кровотока в сосудах c высокоскоростными потоками. В постоянно-волновом режиме излучение происходит постоянно, при этом отраженный сигнал принимается независимо от того, когда он был послан. Скорость потоков крови измеряется весьма точно, однако при этом отсутствует пространственное разрешение, и все движения по ходу луча регистрируются одновременно.
Режим TD (TSI, Tissue Velocity Imaging, тканевый)
Режим TSI используется для регистрации движения тканей (в основном миокарда) посредством отображения на двухмерной картине пространственного распределения скоростей движения отдельных элементов тканей. Направленность движения картируется в оттенках синего и красного аналогично ЦДК, благодаря этому можно визуализировать скрытые зоны нарушения локальной сократимости.
Однако в отличие от CFI-режима, в котором посредством фильтров игнорируются эхо-сигналы от стенок сердца и сосудов, при TD-сканировании регистрируется только движение тканей, данные о кровотоке исключаются.
Рис.5. Сердце в режиме TDI.
Основные режимы тканевого доплера:
· цветовой двухмерный;
· импульсно-волновой;
· цветной М-модальный;
· режимы постпроцессинговой количественной обработки двухмерных цветовых допплеровских данных.
Режим PD (Power Doppler, энергетический)
Является разновидностью ЦДК, однако обладает большей чувствительностью к присутствию кровотока, чем цветовой доплер. Принцип работы PD-сканирования основан на анализе амплитуд всех эхосигналов допплеровского спектра, отражающих плотность эритроцитов в заданном объеме. Оттенки цвета (от темно-оранжевого к желтому) кодируют интенсивность эхосигнала.
Диагностическая ценность энергетической допплерографии состоит в возможности оценки васкуляризации органов и патологических участков. Методика не несет информации о средней скорости кровотока в отдельных элементах изображения, а регистрирует сам факт наличия кровоснабжения.
Рис.6. Плацента, энергетический доплер и 3D-режим.
Режим 3D/4D
Технология объемного сканирования позволяет исследовать пространственное местонахождение объектов в различных проекциях в режиме «замораживания» (3D static) и реального времени (4D). Такая возможность достигается путем совмещения большого количества плоских двумерных изображений, зафиксированных с различных сторон. Наибольшее распространение эхография в 3D и 4D получила в акушерстве и гинекологии.
Для данного типа сканирования применяются объемные датчики. В зависимости от цели обследования излучатели в объемных насадках могут быть линейными, конвексными или фазированными.
Рис.7. Лицо плода в 3D-режиме (объемный датчик 1-8 МГц).
Специалисту УЗИ диагностики необходимо уметь работать со всеми режимами УЗИ сканирования, начиная от самых простых и заканчивая сложными трехмерными. Современные ультразвуковые системы оборудованы базовым комплектом датчиков и программного обеспечения, что позволяет справляться с большинством повседневных диагностических задач. Модели более высокого класса имеют программные опции, позволяющие улучшить качество визуализации. Однако решающее слово в интерпретации данных все равно остается за сонографистом, который должен принимать во внимание все нюансы получения изображений.
Список литературы
1. Ультразвук в медицине: учебное пособие / А.В. Халиуллина, Б.И. Хайрутдинов; под ред. А.В. Аганова. – Казань: Издательство Казанского университета, 2022. – 116 с.
2. Ультразвуковая диагностика. Практическое руководство / Гюнтер Шмидт; пер. с англ.; под общ. ред. проф. А.В.Зубарева. – 2-е изд. – М.: МЕДпресс-информ, 2014. – 560 с.: ил.
3. Линденбратен Л.Д., Королюк И.П. Медицинская радиология (основы лучевой диагностики и лучевой терапии): Учебник. – 2-е издание, переработанное и дополненное. Издательство Медицина, 2000. – 672 стр.
