Głowice wieloelementowe- zbudowane z wielu niezależnych kryształów, umieszczanych obok siebie liniowo (głowica linowa, równoległa) lub na łuku ( convex)
-liniowe stosowanie głównych do badań tkanek miękkich (szyi, tarczycy, piersi). Cechują się dobrą rozdzielczością na małych głębokościach.
-Convex, głównie do badań powłok brzusznych, położniczych, kardiologicznych i przezciemiączkowych
ZASADA OBRAZOWANIA ULTRASONAGRAFICZNEGO
Do obrazowania wykorzystywana jest część odbita fala w postaci tzw. powracającego echa, które analizowane jet pod kątem czasu powrotu do nadajnika i intensywności.
Echogenność- zdolność to zdolność struktury do odbijania fal dźwiękowych
Hipoechogenność- mała zdolność (= ciemny obraz)
Hiperechogenność- duża zdolność (=jasny obszar)
Obszar bezechowy- czarne obszary (krew, mocz, żółć, płyn mózgowo-rdzeniowy)
Zastosowanie ultradźwięków - bierne ( nie wywiera dużego wpływu na badany ośrodek)- terapia medyczna (np. fizykoterapia).
RODZAJE PREZENTACJI
Prezentacja A
Najprostsza metoda rejestracji ech ultradźwiękowych na ekranie monitora i historycznie pierwsza.Odbieranie echa po wzmocnieniu i przetworzeniu są wyświetlane na monitorze w funkcji czasu powrotu echa z danej odległości.
Wychylenie w pionie następuje w miejscu rejestracji echa odbitego od struktury narządu.
Z pomiaru czasu jaki upłynie między powrotem kolejnych ech, wyznaczane są wymiary narządów.Badania takie stosowane są nadal w okulistyce. Umożliwiają ocenę struktury oka.
Prezentacja B
Echa ultradźwiękowe są cyfrowo przetwarzane na obraz świecącej plamki na monitorze. Jasność plamki jest proporcjonalna do amplitudy echa.
Obraz właściwości akustycznych struktury odwzorowany jest w różnych odcieniach szarości, od czerni przy braku ech do biel dla ech największych.
Może być wykorzystywana do badania narządów nieruchomych, np. narządów jamy brzusznej, szyi, głowy.Po modyfikacji parametrów zobrazowania można badać także narządy dynamiczne,
Prezentacja M
Polega na odsłuchaniu echa z tego samego kierunku w funkcji czasu ( czas rzeczywisty).
Położenie struktur rejestruje się na osi pionowej, natomiast czas na osi poziomej.
Echa wyświetlone są jak w prezentacji B, tzw. wartość chwilowa sygnału modeluje jasność wyświetlonych punktów, które zostawiają ślad na ekranie, a kolejne linie są wyświetlone obok siebie pionowo. Prędkość przesuwy osi poziomej jest tak dobrana, aby obserwować zmienność ruchu narządu w czasie kilku cykli pracy serca np. prezentacja wykorzystywana głównie w kardiologii w ocenie czynności i struktury mięśnia sercowego, ale także aorty brzusznej, a zwłaszcza jej tętniaków.
DOPPLER USG- Udoskonalenie kowalencyjnych aparatów ultrasonograficznych było wprowadzenie ultrasonografii dopplerowskiej. Jeżeli głowica ultradźwiękowa potrafi rejestrować nie tylko czas powrotu echa wysyłanego dźwięku, lecz również jego częstotliwości, wtedy na obrocie diagnostycznym można umownymi kolorami zobrazować ruch organu lub płynu ustrojowego.
DOPPLER USG- EFEKT DOPPLERA
Zjawisko Dopplera- występuje wszędzie tam gdzie źródła fal znajduje się w ruchu w stosunku do obserwatora / odbiornika.Polega na zmianie częstotliwości odbieranej fali jeżeli źródło fali porusza się względem odbiornika fali. Gdy odległość pomiędzy nimi wzrasta to obserwowane jest zmniejszenie częstotliwości fali przy zbliżeniu częstotliwości fali odbieranej rośnie.
DOPPLER USG- POMIAR PRĘDKOŚCI KRWI-Zjawisko Dopplera znalazło zastosowani w ultradźwiękowej diagnostyce układu krwionośnego. Fale ultradźwiękowe, rozproszone na krwinkach płynących w naczyniach krwionośnych, zmieniają swoją częstotliwość tzw. przesunięcie.
fd- przesunięcie dopplerowskie
cos - kąt pomiędzy kierunkiem fal ultradźwiękowej, a wektorem prędkości przepływu krwi.
v- prędkość przepływu krwi
fn- częstotliwość nadawanej fali ultradźwiękowej
c- prędkość rozchodzenie się fali ultradźwiękowej w ośrodku ( 1570 m/s).
ze wzoru można wyznaczyć V- prędkość przepływu krwi.
Jedno z podstawowych badań w diagnostyce układu krążenia ocena kierunku przepływu krwi, identyfikacja i ocena zwężeń miażdżycowych, zróżnicowanie naczyń krwionośnych z zachowaniem przepływem od struktury w których nie ma przepływu, ocena ukrwienia narządów i struktur.
USG ZE ŚRODKÓW KONTRASTOWYCH
środki ciemniejące- podawane dożylnie w celu wzmocnienia echogenności krwi i tkanek miękkich. Zwiększają impedencję krwi.
Płynne zawiesiny małych pęcherzyków:
leovist- pęcherzyki powietrza ( o śred. 3-5 um) stabilizowane przez osłonki lipidowe
mikropęcherzyki bardzo silnie odbijają sygnały ultradźwiękowe
większość pęcherzyków pozwala na przechodzenie przez włośniczki płucne
kilkuminutowe wzmocnienia intensywności sygnału
LITOTRYPSJA to zabieg urologiczny polegający na skurczeniu kamienia w pęcherzu moczowym, moczowodzie lub nerce za pomocą ultradźwięków (lu lasera).
Urządzeniem terapeutycznym jest aparat, który wytwarza dostosowanie impulsy energii w postaci fal ultradźwiękowych, ogniskowych na kamieniu nerkowym. Powodują one stopniową fragmentację kamienia, aż do chwili powstania niewielkich cząstek, które mogą być usunięte podczas oddawania moczu.
FOKOEMULSYFIKACJA-Polega ona na rozbiciu soczewki przy pomocy ultradźwięków i usunięciu jej rozbitych fragmentów
procedura stosowana przy usuwaniu zaćmy. Zmętniała soczewka jest usuwana i implantowana soczewka sztuczna.
MECHANIZMY ODDZIAŁYWANIA ULTRADŹWIĘKÓW Z MATERIĄ
Podstawowe efekty oddziaływania ultradźwięków z materią to:
-mechanizm termiczny
-kawitacje
-naprężenia
MECHANIZM TERMICZNY- W danej tkance mechaniczna energia fali ultradźwiękowej pochłaniana przez materię przekształcenia się w ciepło.
Szybkość ( V) tej zmiany opisana jest przez zależność.
Przyrost temperatury będący wynikiem tego procesu zależy od ilości zaobserwowanej energii, a więc natężenia ultradźwięków i ich częstotliwości, od ciepła właściwego ośrodka oraz od równowagi dynamicznej między gromadzeniem, a oddaniem ciepła.
Ciepło generowane jest przede wszystkim w tkankach o wysokim współczynniku absorpcji np. w kościach, ścięgnach, w tkance nerwowej i w mięśniach.
Wytworzone ciepło zwiększ energię kinetyczną poszczególnych składników błony komórkowej tj. białek, lipidów, węglowodanów, wpływając na zmiany jej płynności.
MECHANIZMY KAWITACYJNE
Fala ultradźwiękowa (zmienne ciśnienie ) w ośrodku ciekły (tkanki) może wywołać zjawisko kawitacji.
Zjawisko kawitacji polega na powstawaniu, wzroście i zaniku w cieczy pulsujących pęcherzyków wypełnionych parą danej cieczy lub gazem rozpuszczonym w cieczy lub mieszanina wodno-parową.
Warunkiem koniecznym występowania kawitacji w roztworze jest osiągnięcie i przekroczenie pewnego progu natężenia ultradźwięków, tzw. progu kawitacji.
Wartość ta zależy od rodzaju cieczy i częstotliwości oraz od obecności w cieczy cząsteczek gazu i mikroskopijnych zanieczyszczeń, które stanowią podłoże powstawania pęcherzyków kawitacyjnych.
Procesy kawitacyjne obejmują nieinercyjną (wcześniej zwaną trwałą) i inercyjną ( wcześniej zwaną przejściową) kawitację.
Oba rodzaje kawitacji stanowią ważne mechanizmy biologicznego działania ultradźwięków. W wielu przypadkach obydwa rodzaje kawitacji występują jednocześnie, ale w pewnych sytuacjach pojawia się tylko kawitacja nieinercyjna.
KAWITACJA NIEINERCYJNA (TRWAŁA)
Pęcherzyki kawitacyjne mają tendencję do zwiększania swojej objętości na skutek jednokierunkowej dysfunkcji, polegającej na przechodzeniu do takiego pęcherzyka gazów rozpuszczonych w komórkach i w tkankach.
Po osiągnięciu określonej wielkości w stosunku do długości fali ultradźwiękowej, pęcherzyki stają się pęcherzykami rezonansowymi.
Promienie pęcherzyka rezonansowego wyliczanego na podstawie publicznego wzoru dla częstotliwości 1,5 i 10MHz mają wartość równą odpowiednio 3.6; 0,95 i 0,56um.
Pęcherzyki kawitacyjne rezonansowe pulsują w sposób wymuszany ( podlegają rezonansowej oscylacji objętościowej) w następnych fazach fali ultradźwiękowej.
Oscylujący pęcherzyk jest źródłem olbrzymiej energii.
Energia ta może spowodować względne ruchy oscylujące struktur komórkowych, powstanie znacznych struktur gradientów prędkości wystarczających do uszkodzenia błony komórkowej i zerwania wiązań chemicznych w dużych cząsteczkach.
KAWITACJA INERCYJNA (PRZEJŚCIOWA)-Występuje przy wyższych natężeniach ultradźwiękowych.
W ośrodku pojawiają się pęcherzyki kawitacyjne, które przy odpowiednich wartościach ciśnienie i częstotliwość fal ultradźwiękowej gwałtownie powiększając swoją objętość (dwukrotnie lub więcej).
Następnie w czasie zagęszczenia fali mogą one gwałtowanie zapadać się ( implodować), wytwarzając nagłe zmiany ciśnienia, będące źródłem lokalnych fal uderzeniowych, a także w określonych warunkach powodować powstawanie krótkotrwałych lokalnych błędów soniluminescencyjnych.
Zapadaniu się pęcherzyków kawitacyjnych towarzyszy uwolnienie dużej ilości energii, która musi być rozproszona w skrajnie małej objętości w co przejawia się lokalnym skokiem temperatury i ciśnienia.
Gwałtowny wzrost ciśnienia we wnętrzu pęcherzyków powoduje ich pękanie i powstanie hydrodynamicznej fali uderzeniowej, która niszczy struktury biologiczne znajdujące się w jej zasięgu.
Te ekstremalne warunki przyczyniają się do termicznego rozpadu cząsteczek wody, w wyniku którego powstają atomy węgla, wolne rodniki hydroksylicze.
Rodniki te mogą reagować sobą lub cząsteczkami rozpuszczalnymi w cieczy zapoczątkowując reakcję łańcuchowe, których produkty są jeszcze bardziej toksyczne lub szkodliwe. Mogą takie powodować mutacje w DNA.
WPŁYW ULTRADŹWIĘKÓW NA UKŁADY BIOLOGICZNE-Ultradźwięki o dostatecznie dużych natężeniach są w stanie wywoływać kawitacje mogący rozbić całkowicie mikroorganizmy, wirusy, bakterie oraz komórki zwierzęce i roślinne.