Как выбрать ультразвуковой сканер

Как выбрать ультразвуковой сканер

Специалист по ультразвуковому оборудованию Медикал»

Многообразие моделей ультразвуковых приборов, предлагаемых различными фирмами-изготовителями и поставщиками, ставит проблему выбора перед тем, кто желает приобрести новый прибор и при этом наилучшим способом использовать выделенные на это средства. На что следует прежде всего обратить внимание?

Руководствуясь областью медицинского применения прибора, надо определить, какой прибор требуется – универсальный или специализированный. Чаще применяются универсальные приборы. В зависимости от медицинских задач выбирают комплектацию датчиков и принадлежностей, таких как биопсийные насадки, видеопринтер, термобумага, гель и т. д.

Стоит подумать, надо ли приобретать сложную дорогостоящую систему с избытком функциональных возможностей, которые на практике не будут использоваться.

Нелишним при выборе прибора будет кратковременная работа на нем. Это позволит оценить качество изображения, которое определяется разрешающей способностью, чувствительностью и динамическим диапазоном.

Сравнивая различные модели между собой, при прочих равных условиях полезно обращать внимание на следующие особенности приборов:

– конструктивные особенности, например размеры, наличие специальной тележки, сумки для переноски и т. д.;

– величина экрана прибора (чем больше размер монитора по диагонали, тем удобнее работать с прибором);

– количество одновременно подключаемых датчиков, переключение которых осуществляется при помощи кнопок на панели управления;

– наличие достаточной номенклатуры датчиков у данной модели, что позволяет с самого начала выбрать нужную комплектацию и в дальнейшем в случае необходимости приобретать дополнительные датчики;

– возможность работы датчиков в многочастотном режиме, что увеличивает диагностические возможности прибора;

– наличие специальных программ обработки результатов измерений, например абдоминальных, акушерских и т. д.;

– модульность построения прибора и возможность наращивания его характеристик, что позволяет сначала приобрести простую комплектацию, а потом увеличить возможности.

Комплектуя ультразвуковой сканер датчиками, помните, что на практике обычно требуется не более трех-четырех датчиков для обеспечения достаточной полноты исследований различных областей тела человека.

Построение формирователя луча и приемника. В последнее время все большее распространение получают ультразвуковые сканеры с цифровым формированием луча и цифровым приемником. Цифровые сканеры имеют преимущества по сравнению со сканерами с аналоговым построением формирователя луча и приемника: плавную, практически непрерывную динамическую фокусировку на прием и более гибкое управление режимами работы прибора.

Классификация ультразвуковых приборов. По функциональным возможностям и назначению можно выделить универсальные и специализированные ультразвуковые сканеры.

Наиболее часто используются три основных типа приборов, в зависимости от используемых в них режимов работы:

– черно-белые, чье назначение – получение двухмерных черно-белых акустических изображений; режимы работы В, М, В + В, В + М;

– сканеры со спектральным доплером, позволяющим дополнительно получать характеристики скоростей кровотока; режимы работы В, М, PW или CW (реже), В + В, В + М, В + PW (CW) – дуплексный;

– сканеры с цветовым доплеровским картированием – наиболее совершенный тип ультразвуковых приборов. Имеется возможность отображения двухмерного распределения скоростей кровотока, выделяемых цветом на двухмерном серошкальном изображении тканей. Основные режимы работы: В, М, PW и CW, CFM, В + В, В + М, В + PW (CW), В + PW (CW) + CFM – триплексный.

К специализированным относят офтальмологические приборы (эхоофтальмометры), фетальные мониторы, приборы для внутрисосудистых исследований, приборы для транскраниальных исследований (эхоэнцефалоскопы), для обследования носовых и лобных пазух (синускопы), для ветеринарии, литотрипсии и др.

Конструктивные особенности. В настоящее время на рынке аппаратов ультразвуковой диагностики представлены несколько видов ультразвуковых сканеров – портативные и стационарные.

Портативные ультразвуковые сканеры имеют небольшой вес и габариты, поэтому их удобно использовать в диагностических кабинетах, при выезде на дом, проведении профосмотров и т. д.

Сканер может комплектоваться тележкой. В таком виде его удобно использовать в клинике. Кроме того, в комплект может входить специальная сумка для переноски, что очень удобно при выезде к больному.

Монитор. Монитор должен иметь диагональ не менее 6 дюймов (приблизительно 15 см) (предпочтительно больше). Важно обратить внимание не только на фактический размер экрана, но и на полезную площадь – на пространство, которое отведено под само изображение.

Различают мониторы с чрезстрочной и прогрессивной разверткой. Устройство с чрезстрочной (interlaced) разверткой показывает только половину строк, составляющих изображение. Сначала показываются четные строки, потом нечетные, и соседние кадры “смешиваются”. Прогрессивная (progressive) развертка означает, что один кадр изображения выводится на экран полностью. Таким образом, на устройствах с прогрессивной разверткой выше четкость изображения (из-за вдвое большего количество строк) и нет проблем со скоростью проигрывания.

В последнее время стали применяться жидкокристаллические (TFT) мониторы, однако качество изображения на них пока уступает качеству изображения на мониторах с электронно-лучевой трубкой (CRT).

Режимы изображения. Различные режимы предоставления информации изображают отраженные сигналы разными способами. При работе в А-режиме отраженные сигналы изображаются в виде пиков, при этом можно измерить расстояние между двумя различными структурами. Сама структура в этом режиме не изображается, однако подобный принцип используется и при получении двухмерного изображения. Реже используется в специализированных приборах (офтальмология, транскраниальные исследования, обследование носовых и лобных пазух).

В В-режиме (2D-режим) все ткани, через которые проходит ультразвуковой луч, отображаются на экране. Получаемые двухмерные изображения называются изображениями в В-режиме или срезами в В-режиме. При быстром чередовании В-срезов получается видеомониторное наблюдение.

Режим видеомониторного наблюдения дает чередование изображений различных частей тела, располагающихся под датчиком, в том порядке, в котором проводилось сканирование. Изображение меняется при любом движении датчика или любом изменении положении тела. Движения отображаются на мониторе в реальном времени. В большинстве приборов, работающих в режиме реального времени, возможно “заморозить” изображение и держать его неподвижным с целью изучения или проведения измерений.

М-режим – еще один способ отображения движения. В результате получается волнистая линия. Этот режим используется в кардиологии (обычно совместно с В-режимом).

В постоянно-волновой доплерографии (CW) излучение постоянно, и измерение скорости потока происходит весьма точно, однако при этом нет разрешения по глубине, и все движения по ходу луча регистрируются одновременно.

В импульсном режиме (PW) ультразвук излучается импульсами с хорошим разрешением по глубине. При этом имеется возможность избирательного измерения кровотока в отдельном сосуде. Недостаток данного режима – невозможность измерения высоких скоростей потока в глубокорасположенных сосудах, а также возможность искажения спектра скоростей кровотока, когда высокоскоростные потоки ошибочно изображаются как низкоскоростные.

Цветовое доплеровское картирование (CDFI, CFM, CD, CFI, CDV, CF и др.) заключается в том, что распределение и направление движения потоков представлены в двухмерном изображении, при этом различные скорости кодируются различным цветом.

Энергетический доплер (Power Doppler) позволяет качественно оценить низкоскоростной кровоток. Применяется при исследовании сети мелких сосудов (щитовидная железа, почки, яичник), вен (печень, яички) и др. Он более чувствителен к наличию кровотока, чем цветовой доплер. На эхограмме обычно отображается в оранжевой палитре, более яркие оттенки свидетельствуют о большей скорости кровотока.

Главный его недостаток – отсутствие информации о направлении кровотока. Использование энергетического доплера в трехмерном режиме позволяет судить о пространственной структуре кровотока в области сканирования. В эхокардиографии энергетический доплер применяется редко, иногда используется в сочетании с контрастными веществами для изучения перфузии миокарда. Цветовой и энергетический доплеры помогают в дифференциации кист и опухолей, поскольку внутреннее содержимое кисты лишено сосудов и, следовательно, никогда не может иметь цветовых локусов.

Конвергентный цветовой доплер (CCD) позволяет объединить возможности цветового доплеровского картирования и энергетического доплера. Если уровень эхо-сигналов от элементов кровотока выше определенного порога, то отображается информация о скорости кровотока, как в режиме цветового доплеровского картирования. Информация о кровотоке с малым уровнем эхо-сигналов отображается так же, как в режиме энергетического доплера.

Тканевой доплер (TVI, TDI, TSI) обеспечивает цветовое картирование движения тканей. Применяется совместно с импульсным доплером в эхокардиографии для оценки сократительной способности миокарда. Изучая направления движения стенок левого и правого желудочков во время систолы и диастолы, можно обнаружить скрытые зоны нарушения локальной сократимости.

Технология формирования тканевой гармоники (THI, или 2-я гармоника) или нативной тканевой гармоники (native THI) – метод получения ультразвуковых изображений, который во многих случаях улучшает диагностические возможности при исследовании “трудных” пациентов. К “трудным” относятся прежде всего пациенты с избыточной массой тела вследствие ожирения или с хорошо развитой мускулатурой. Иногда “трудными” являются пациенты нормального телосложения, имеющие специфические особенности биологических тканей, из-за которых луч несколько расфокусируется (рассеивается), что приводит к ухудшению качества акустического изображения.

При исследовании “трудных” пациентов, в частности пациентов с избыточном весом, приходится использовать датчики с более низкой частотой, что обеспечивает более высокую проникающую способность, но при этом снижается качество изображения вследствие уменьшения разрешающей способности. Использование тканевой гармоники дает возможность улучшить качество изображения при сохранении хорошей проникающей способности. В режиме тканевой гармоники датчик излучает на частоте, например, 2 МГц, а прибор обеспечивает прием эхо-сигналов на более высоких частотах – 4, 6 МГц и т. д.

В режиме контрастной гармоники используется тот же принцип, что и при тканевой гармонике, с той лишь разницей, что в исследуемую область вводят контрастное вещество, которое увеличивает уровень отражений на 2-й гармонике.

Для трехмерного изображения (3D, volume mode) необходимо получить информацию об исследуемых тканях по трем пространственным координатам. Для этого применяют технологию В-сканирования с целью получения двухмерного изображения плоского слоя и обеспечивают возможность перемещения плоскости сканирования по третьей пространственной координате. В процессе объемного сканирования по всем слоям информация об эхо-сигналах оцифровывается и записывается в память специального процессора. Из полученных данных строится (реконструируется) трехмерный массив данных. При этом данные преобразуются из системы координат, в которой проводилось сканирование (например, полярной системе координат), в декартову (прямоугольную) систему с помощью специальных алгоритмов.

Количество разъемов для датчиков. Количество входов для подсоединения датчиков определяет максимальное число одновременно подключаемых датчиков, которые можно переключать по команде с панели управления. Желательно иметь не менее двух-трех одновременно подключаемых датчиков, т. к. очень часто при исследовании требуется использовать два (а иногда больше) быстро переключаемых датчика.

Типы датчиков. Наилучший датчик для общей практики – конвексный с рабочей частотой 3,5 МГц (для взрослых) или 5 МГц (для педиатрии), реже 2,5 МГц (для глубоко расположенных органов). Длина дуги рабочей поверхности 36–72 мм, угол обзора 40–90°.

Для исследования неглубоко расположенных малых органов и структур (например, щитовидной железы, периферических сосудов, суставов и т. д.) применяется линейный датчик с рабочей частотой 7,5 МГц и размером 29–50 мм.

Для кардиологии используются датчики с фазированной решеткой с рабочей частотой 3,5 МГц или 5 МГц либо микроконвексные датчики частотой 3,5 (5) МГц и радиусом кривизны 10–20 мм.

В педиатрии используются те же датчики, что и для взрослых, только с большей частотой (5–7,5 МГц), что позволяет получить более высокое качество изображения. Для обследования мозга новорожденных через родничок используется секторный или микроконвексный датчик с частотой 5 МГц или 6 МГц.

Существует большое разнообразие внутриполостных датчиков, которые предназначены для разных областей применения.

Трансвагинальные датчики (секторного или микроконвексного типа) имеют угол обзора от 90 до 270° и рабочую частоту от 5 до 7,5 МГц. У биплановых трансвагинальных датчиков плоскости сканирования расположены под прямым углом друг к другу.

Трансректальные датчики (секторные, микроконвексные, биплановые) применяются в основном для диагностики простатита. Рабочая частота таких датчиков – 7,5 МГц.

Интраоперационные датчики вводятся в операционное поле. В зависимости от формы и расположения рабочей поверхности относительно кабеля различают датчики I-типа и T-типа. К интраоперационным относятся конвексные датчики, одеваемые на палец, нейрохирургические и лапароскопические датчики (жесткие или гибкие). Рабочая частота – 7,5 МГц.

Чрезпищеводные датчики используются для наблюдения сердца со стороны пищевода. Такой датчик сканирует по принципу гибкого эндоскопа. Применяется секторное фазированное или конвексное сканирование. Рабочая частота – 5 МГц.

Внутрисосудистые датчики используются для инвазивного обследования сосудов; офтальмологические – для получения изображения внутренних структур глаза (используется секторное или конвексное сканирование глаза. Рабочая частота – 10 МГц и более; угол сканирования – 30–45°).

Датчики для транскриниальных исследований применяются для обследования мозга через кости черепа. Рабочая частота – 1 или 2 МГц.

Для диагностики синуситов, фронтитов и гайморитов используются датчики без пространственного сканирования с частотой 3 МГц.

Широкополосные и многочастотные датчики. В современных приборах все большее применение находят широкополосные датчики (с широкой полосой рабочих частот).

В обычных датчиках относительная ширина полосы рабочих частот равна Δf/f0 ≈ 0,4–0,5, где Δf – ширина полосы частот, f0 – центральная (номинальная) частота. В широкополосных датчиках относительная ширина полосы может превышать единицу, что приводит к существенному улучшению разрешающей способности, особенно в ближней и средней по глубине зонах.

В некоторых приборах применяется переключение частот работы широкополосного датчика – тогда датчик работает на различных переключаемых центральных частотах в зависимости от интересующей глубины исследования. В этом случае датчик называется многочастотным.

1. Осипов диагностические приборы: Практическое руководство для пользователей. М.: Видар, 1999.

2. Осипов спецификации ультразвуковых диагностических сканеров // Медицинская визуализация. 2000. Апрель – июнь. С. 55-61.

3. Руководство по ультразвуковой диагностике под редакцией П. . М.: Медицина, 2006.

4. Медицинские приборы. Разработка и применение. М.: Медицинская книга, 2004.