Vysvětlení ultrazvuku (sonografie)

Sonografie (synonyma: ultrazvuk, echografie) je diagnostický postup používaný v radiologie produkovat průřezové obrazy téměř jakéhokoli orgánu v jakémkoli řezu. Generování sonogramu funguje tak, že emituje vysokofrekvenční zvukové vlny na povrchu těla, které se odrážejí vyšetřovanou tkání. Přestože je sonografické vyšetření radiologickým zákrokem, jeho drtivou většinu provádějí lékaři v jiných oborech. Použití sonografie je často prvním diagnostickým postupem při vyšetření pacienta, ale lze jej použít také například ke sledování průběhu různých nemocí nebo v prenatální péči. Důvodem rozšířeného používání sonografie je relativně nízké riziko poškození ve srovnání s konvenčními Rentgen vyšetření. První lékařskou aplikaci sonografie provedl americký neurolog Karl Dussik v roce 1942. Základní myšlenka sonografie přišla z první světové války, kdy ultrazvuk vlny byly použity k lokalizaci ponorek.

Postup

Princip sonografie je založen na použití zvuku v rozsahu od 1 MHz do asi 20 MHz, který je generován velkým počtem krystalických prvků v ultrazvuk sonda přes piezoelektrický jev (výskyt elektrického napětí na tělese, když je pružně deformován). Tyto krystaly jsou umístěny přímo vedle měniče (kontaktní plocha v měniči). Zvukové linky jsou generovány krystaly v převodníku. The hustota zvukových linií určuje rozlišovací schopnost generovaného sonogramu. Z tohoto důvodu jsou zvukové vlny seskupeny a zaostřeny, takže generovaný obraz je věrnější obrazu. Poté, co jsou generované zvukové vlny emitovány z převodníku, narazí na různé tkáňové struktury v těle, od kterých se odrážejí. To způsobí v tkáni útlum energie, který je silnější, čím vyšší je frekvenční rozsah vln. V důsledku zvýšené ztráty energie ve vysokofrekvenčním rozsahu se hloubka průniku ultrazvukových vln ve tkáni zmenšuje. Generovanou frekvenci měničů však nelze libovolně snížit, protože vyšší frekvence jsou spojeny s kratší vlnovou délkou a mají tedy lepší rozlišovací schopnost. Když generovaná zvuková vlna narazí na tkáňovou strukturu, stupeň odrazu zvukové vlny je přímo závislý na vlastnostech tkáně. Každý typ tkáně má jiný počet reflexních struktur, které se liší hustota a číslo. Přestože se odrazy vyskytují u každé tkáně, do které dopadají ultrazvukové vlny, je stále možné, že ne každá odražená zvuková vlna má za následek dostatečně silný zpětný rozptyl signálu, který lze detekovat na sonogramu. Pokud k odrazu dojde na tkáni, jsou zvukové vlny částečně přenášeny zpět do převodníku, kde jsou přijímány krystalovými prvky. Přijaté informace jsou nyní zpracovány pomocí formovače paprsku (metoda pro lokalizaci zdrojů zvuku) a odeslány jako elektrické impulsy pro digitalizaci. Digitalizaci provádí přijímač a po tomto procesu se sonogramy stanou viditelnými na monitoru. Pro šíření ultrazvukových vln má zásadní význam impedance. Impedance představuje jev, který je důležitý při šíření všech zvukových vln a popisuje odpor, který je proti šíření vln. Ke snížení jevu impedance se při sonografickém vyšetření používá specifický gel, který zabraňuje odrážení zvuku vzdušnými mezerami mezi snímačem a povrchem těla. K zobrazení přijatých ultrazvukových vln ak rekonstrukci obrazu se používají následující systémy:

  • Metoda A-režimu (synonymum: metoda modulovaná amplitudou): v této metodě, která je technicky jednoduchou metodou pro zobrazování signálů ozvěny, je zobrazovací funkce založena na amplitudovém posunu jednotlivých ultrazvukových vln. Poté, co jsou zvukové vlny odraženy a rozptýleny tkání, dopadají zpětné echo signály na snímač a jsou zobrazeny jako amplitudy zapojené do série. Jako indikace pro použití procesu v režimu A se počítá například kontrola kvality v svařování technologie švů.
  • Metoda B-režimu (synonymum: metoda režimu jasu): Na rozdíl od metody modulované amplitudou tato metoda vytváří dvourozměrný průřezový obraz, ve kterém je vymezení různých tkáňových struktur dosaženo různými úrovněmi jasu. U této metody kóduje intenzita vracejících se ultrazvukových vln obraz v úrovních šedé. V závislosti na intenzitě ozvěny jsou jednotlivé pixely elektronicky zpracovávány s různými hustotami. Pomocí metody B-mode je možné spouštět jednotlivé sonogramy jako animovanou sekvenci obrázků, takže lze metodu označovat také jako metodu v reálném čase. Tento dvourozměrný postup v reálném čase lze spojit s dalšími postupy, jako je M-režim nebo Dopplerovo sonografické vyšetření. Tvar snímače pro skenování se provádí konvexním skenerem.
  • Metoda M-režimu (synonymum: pohybový režim): tato metoda je předurčena pro záznam pohybových sekvencí, například při záznamu funkce celého srdce nebo jeden ventil. Skenování se provádí pomocí kruhového vektorového skeneru, ze kterého se paprsky mohou šířit různými směry.
  • Dopplerovské sonografické postupy (viz níže Dopplerova sonografie/Úvod).
  • Multidimenzionální aplikace: Trojrozměrné a čtyřrozměrné sonografické vyšetření bylo zavedeno jako další postup v posledních letech. Pomocí 3D postupu je možné vytvářet prostorové obrazy. Procedura 4D nabízí možnost provést dynamické funkční vyšetření například zobrazením jiné roviny v kombinaci s procedurou 3D.

Kromě dalšího vývoje v oblasti vícerozměrné sonografie došlo zejména k dalšímu vývoji v oblasti digitálního zpracování signálu. Zejména díky zvýšenému výpočetnímu výkonu procesorů ultrazvukového zařízení je nyní možné přesně oddělit okolní hluk od dříve generovaných zvukových vln, aby bylo možné zlepšit rozlišení obrazu. Dále bylo optimalizováno použití kontrastních látek pro ultrazvukové vyšetření, což vedlo ke zpřesnění sonografického vaskulárního vyšetření. Ultrazvuk s kontrastem (CEUS) se stal nepostradatelným standardem v léčbě maligních onemocnění. Postup detekuje s větší jistotou než jiné zobrazovací techniky, zda je nádor benigní nebo maligní. To platí zejména pro pevné orgány, jako je játra, ledvina a slinivka břišní. V průběhu chemoterapie, imunoterapie nebo radioterapiePomocí CEUS lze zjistit, zda terapie má sníženou nebo úplnou eliminaci perfuze nádoru. Postup tedy lze použít také pro terapie kontrola a počáteční terapie monitoringKontrastní sonografie je postup první volby u pacientů s nádorem, u nichž ledvina funkce je omezená, a kardiostimulátor brání použití magnetické rezonance (MRI), je třeba se vyvarovat ozáření, nebo jód alergie je přítomen. Mezi výhody sonografického vyšetření patří:

  • Jedná se o nízkorizikový a běžně používaný postup s velmi vysokým standardem kvality, který nevyžaduje vystavení záření, které je pro něj nebezpečné zdraví.

Nevýhody sonografického vyšetření jsou následující:

  • Jelikož se jedná o velmi složitý postup, studium považuje se to pro lékaře za obtížné. Z tohoto důvodu objektivnost postupu je považován za nízký.
  • Kromě toho je rozlišení postupu nižší než například počítačová tomografie.

Níže jsou uvedeny mimo jiné následující aplikace ultrazvuku: