USG - zastosowanie i zasada działania

Ultrasonografia

Jak działa USG?

Ultrasonografia jest nieinwazyjną metodą obrazowania tkanek miękkich w czasie rzeczywistym. Wykorzystuje fale ultradźwiękowe o częstotliwości rzędu MHz, wytworzone wskutek efektu piezoelektrycznego odwrotnego. Cechą charakterystyczną badania USG jest brak możliwości zobrazowania struktur kostnych i wypełnionych powietrzem (np. płuc) ze względu na to, jak rozchodzą się fale akustyczne.

Zjawiskiem, na jakim opiera się ultrasonografia, jest zjawisko odbicia fali akustycznej na granicy ośrodków (poszczególnych tkanek, które charakteryzują się różną gęstością). Odbita fala, powracając do głowicy, jest rejestrowana i analizowana pod kątem intensywności (amplitudy) i czasu powrotu (warunkującego położenie danej tkanki). Pozwala to na ocenę wielkości, kształtu, a także struktury narządów.

Czy USG jest szkodliwe?

Obecnie nie wykazano szkodliwego wpływu fal ultradźwiękowych na ciało człowieka, dlatego ultrasonografię uważa się za badanie bezpieczne, nawet dla kobiet w ciąży. Możliwość kontrolowania ciąży oraz wczesnego wykrycia wad rozwojowych płodu przewyższają teoretyczne ryzyko tego badania.

Dlaczego do badania USG stosuje się żel?

Po przyłożeniu głowicy do skóry pacjenta, pomiędzy dwiema dotykającymi się powierzchniami nadal obecne są małe pęcherzyki powietrza, które mogą skutkować powstaniem artefaktów (zakłóceń) na obrazie. Nałożony żel ma za zadanie pozbyć się pęcherzyków, a tym samym zapewnić lepsze przewodnictwo fal ultradźwiękowych i co za tym idzie, lepszą jakość obrazu.

Zdarzają się jednak przypadki, gdzie stosuje się badanie immersyjne - badanie USG wykonuje się w kąpieli wodnej w celu wyeliminowania pęcherzyków powietrza.

Innym rodzajem badania gdzie żel nie jest używany, jest badanie ultrasonograficzne śródoperacyjne, w którym lekarz przesuwa sterylną głowicę bezpośrednio po powierzchni narządu. Tego typu badanie znajduje zastosowanie w poszukiwaniu kamieni w drogach żółciowych bądź nerkach, a także do oceny rozwoju choroby nowotworowej.

Część sprzętowa ultrasonografii

Dostępne głowice:

• głowica liniowa - dzięki współliniowo ułożonym elementom piezoelektrycznym pozwala na uzyskanie najdokładniejszego, jednak stosunkowo płytkiego, prostokątnego obrazu. Najczęściej stosowana jest w badaniach narządów powierzchniowych.
• głowica sektorowa - posiada małą liczbę elementów piezoelektrycznych, które znajdują się na obrotowym wirniku. Obraz jest gorszej rozdzielczości niż w przypadku głowicy liniowej. Jedną z zalet, szczególnie wykorzystywaną w kardiologii, jest mały obszar emisji wiązki, który umożliwia badanie USG serca przez przestrzenie międzyżebrowe.
• głowica convex - pozwala na badanie o znacznie szerszym polu widzenia niż głowica liniowa oraz o lepszej rozdzielczości niż głowica sektorowa. Obraz ma kształt wachlarza. Głowice konweksowe są najczęściej stosowanym typem.
• głowica matrycowa - umożliwia uzyskanie obrazu 3D w czasie rzeczywistym.

Rodzaje prezentacji

Prezentacja A (Amplitude)

Przedstawia zarejestrowany sygnał (echo) podczas przejścia pomiędzy różnymi ośrodkami na wykresie w funkcji odległości. Ośrodki, czyli tkanki mają różną impedancję akustyczną - tzn. w różnym stopniu rozprzestrzenia się w nich fala dźwiękowa. Tego typu prezentacja stosowana jest w okulistyce.

Prezentacja M (Motion)

Na obrazie rejestruje się zmianę położenia amplitudy echa (rejestrowanego z jednego kierunku) w czasie. Amplituda w danej chwili sygnału przekłada się na jasność punktów obrazu. Kolejne linie zostają wyświetlone obok siebie pionowo. Ten typ prezentacji wykorzystuje się w kardiologii, w celu wizualizacji ruchów serca.

Prezentacja B (Brightness)

Jest najbardziej powszechną formą prezentacji. Przedstawia dwuwymiarowy przekrój, gdzie amplituda zarejestrowanego sygnału przekłada się na jasność (jaskrawość) danego piksela.

Prezentacja 3D/4D

Jest złożeniem, komputerową superpozycją licznych prezentacji B, jakie zostały uzyskane dla poszczególnych przekroi. Sposób uzyskiwania obrazu 3D jest zależny od rodzaju użytej głowicy, niektóre z nich wymagają wykonania serii przekrojów, które zostają poddane analizie, inne pozwalają na rejestrację w czasie rzeczywistym.

USG Doppler

Czym jest zjawisko Dopplera?

Polega na powstaniu różnicy częstotliwości pomiędzy częstotliwością wysyłaną przez źródło a tą, którą zostaje zarejestrowana przez odbiorcę, podczas gdy odbiorca lub źródło poruszają się względem siebie. W przypadku fal dźwiękowych skala tego efektu zależy od prędkości poruszania się odbiorcy i źródła względem ośrodka, w jakim dane fale się rozchodzą.

Obrazowym przykładem tego zjawiska jest stojący na chodniku człowiek i przejeżdżająca karetka. W zależności od prędkości karetki oraz kierunku, w jakim ta się porusza, człowiek odbiera inną częstotliwość dźwięku.

Ultrasonografia Dopplerowska

Klasyczna ultrasonografia opiera się na pomiarze echa, z zaznaczeniem, że badana struktura nie może zmieniać swojego położenia w czasie trwania badania, ponieważ jakikolwiek ruch mógłby skutkować powstaniem artefaktów. Natomiast ultrasonografia Dopplerowska, wykorzystująca rozproszenie fali dźwiękowej na poruszającym się obiekcie (np. przepływających krwinkach), pozwala na zdobycie informacji o prędkości z jaką przemieszcza się ten obiekt.

Badanie USG Doppler wykorzystuje się najczęściej w kardiologii, gdzie dokonuje się obserwacji naczyń krwionośnych, a wyniki przedstawia się zazwyczaj w prezentacji typu M lub B. Często na obrazie następuje zaznaczenie kolorem poruszających się szybko obiektów, w jedną stronę na czerwono, w drugą zaś na niebiesko. Elementy statyczne pozostają w odcieniach szarości.

W wyniku obserwacji tętnic i żył przy użyciu tej techniki, można obliczyć maksymalną wartość prędkości, objętość krwi przepływającą przez naczynie w jednostce czasu lub rozkład prędkości krwinek w cyklu pracy serca.

W jakim celu wykonuje się USG Doppler?

• wykrycie zwężeń miażdżycowych w tętnicach szyjnych, które zaopatrują mózg,
• wykrycie zwężeń i niedrożności w tętnicach kończyn dolnych,
• badanie żył kończyn dolnych pod kątem zakrzepicy lub niewydolności zastawkowej,
• diagnostykę innych naczyń obwodowych takich jak tętnice nerkowe i trzewne.

Jak odpowiednio przygotować się do badania?

Przede wszystkim należy się zastosować do zaleceń lekarza, jednak najczęściej, w zależności od rodzaju badania, można rozpocząć przygotowanie, kierując się poniższymi zasadami.

W przypadku badania jamy brzusznej:

• dzień przed należy stosować dietę lekkostrawną,
• można zażyć preparat, który usunie powietrze z przewodu pokarmowego (obecny gaz w jelitach uniemożliwia prawidłowe wykonanie badania - powstają artefakty),
• nie należy żuć gumy, ani palić papierosów,
• na badanie należy stawić się na czczo, można pić niegazowaną wodę w niewielkich ilościach.

W przypadku badania układu moczowego, prostaty lub narządów rodnych:

• na badanie należy stawić się z możliwie najbardziej wypełnionym pęcherzem - można wtedy prawidłowo go zobrazować - w tym celu minimum godzinę przed badaniem należy wypić dużą ilość wody (około 1 litra).

W przypadku badań USG ginekologicznego (transwaginalnego) lub USG prostaty (transrektalnego):

• nie jest konieczne wypełnienie pęcherza moczowego.