Некоторые тенденции развития аппаратуры ультразвуковой диагностики

Представляется уместным очень коротко остановиться на рассмотрении некоторых тенденций в развитии ультразвуковой диагностической аппаратуры. Дело в том, что часто приборы, выпускаемые промышленностью, отличаются друг от друга лишь в отдельных деталях, поскольку большинство фирм-изготовителей учитывает существующие тенденции развития [11]. Принципиальные изменения на рынке приборов могут быть вызваны такими причинами, как появление более дешевых и новых комплектующих изделий электронной техники, которые обеспечивают возможность выпуска малогабаритных и экономичных приборов с улучшенными техническими характеристиками, реализация новых идей и принципов, опробованных в исследовательской практике, или же установление новых специфических клинических требований. Многие тенденции имеют разнородный характер. В качестве примера можно назвать противоположные тенденции, ведущие, с одной стороны, к углублению специализации, а с другой – к повышению универсальности или же к снижению стоимости приборов взамен улучшения технических характеристик и т. д. Важно отметить, что дорогостоящую аппаратуру обычно выпускают многоцелевого назначения, с цветными дисплеями, обеспечивающими возможность наложения друг на друга информации различных видов.

Специализированная аппаратура. Пользуясь данными [11], можно выделить сканеры "малых органов", которые были разработаны специально для визуализации поверхностных структур с предельно высоким пространственным разрешением. Они предназначены главным образом для наблюдения локализованных патологий в области шеи (например, щитовидной железы) и мошонки, а также для визуализации атеросклеротических бляшек в сонной артерии. С помощью подобных сканеров иногда исследовались молочная железа и органы новорожденных. Сканирование в таких устройствах осуществляется путем механического перемещения сферически сфокусированного преобразователя, что позволяет добиться хорошего пространственного разрешения как в плоскости сканирования, так и в поперечной к ней плоскости. Визуализация в таких системах должна осуществляться с использованием водяного или масляного буфера, который составляет одно целое со сканирующей головкой. Это позволяет получать высококачественные изображения всех структур, включая кожу.

К другому типу специализированных сканеров относится автоматизированный иммерсионный сканер с водяным буфером, предназначенный для визуализации молочной железы. Потенциальный интерес к использованию эхографии в качестве метода идентификации опухолей молочной железы побудил ряд фирм-изготовителей к разработке систем визуализации всей молочной железы. Подобные системы позволяют проводить систематические маммографические обследования путем регистрации большого числа равномерно следующих друг за другом послойных изображений. Вследствие большой стоимости ультразвуковых маммографических систем и сравнительно невысокой надежности в постановке диагноза большинство этих систем (хотя и не все) постепенно исчезали с рынка. Однако эти системы продолжают применять для диагностики ряда специфических заболеваний молочной железы, поскольку получаемая с их помощью информация дополняет данные рентгеновской маммографии. В целом же наиболее распространенными приборами для визуализации молочной железы остаются сканеры с ручным управлением, работающие в реальном масштабе времени на частотах 5…7,5 Мгц, лежащих вблизи нижней границы частотного диапазона для сканеров "малых органов".

К специализированным типам сканеров относятся также внутриполостные (или эндоскопические) сканеры. Наличие полостей в теле позволяет вводить в них ультразвуковой преобразователь вблизи исследуемого органа и добиваться таким образом максимального пространственного разрешения при работе на более высоких частотах. В некоторых случаях сканеры этого типа обеспечивают проведение обследования с меньшим дискомфортом для пациента и позволяют визуализировать органы, недоступные для визуализации с поверхности тела из-за экранирующего влияния воздушных прослоек или костных образований. Примерами эффективного применения внутриполостных сканеров может служить визуализация предстательной железы и стенки прямой кишки (когда преобразователь вводится в прямую кишку), матки и яичников (через влагалище), стенки мочевого пузыря (при введении преобразователя через мочеиспускательный канал), а также стенки желудка при введении преобразователя через пищевод. Существуют и комбинированные приборы, объединяющие в себе как ультразвуковые, так и оптические устройства визуализации. Нашли также применение сканирующие системы различных типов, смонтированные на конце длинного цилиндрического держателя. Следует выделить сканирующие системы, предназначенные исключительно для эндоскопических применений, основным элементом которых является механический вращающийся преобразователь, позволяющий формировать изображения, подобные изображениям на экране радиолокатора кругового обзора. На рисунке показано одно из полученных с его помощью ультразвуковых изображений.

Номенклатура сканирующих зондов. Многие сканеры общеклинического назначения для работы в реальном времени конструируются таким образом, чтобы их можно было использовать в сочетании с самыми разными зондами линейного или секторного сканирования в широком диапазоне частот, в том числе в ряде случаев и на частотах, характерных для рассмотренных ранее сканеров "малых органов". Некоторые специализированные системы, предназначенные, например, для эндоскопических исследований, снабжены одним типом зонда (обычно линейной решеткой).

Кроме того, большое распространение получили зонды в виде линейки элементарных преобразователей прямоугольной формы.

Снижение стоимости аппаратуры. Хотя сравнительно дешевые системы и имеют ограниченные функциональные возможности, работать они могут достаточно эффективно. Кроме того, довольно часто они выпускаются в портативном исполнении. Подобные ультразвуковые сканеры могут быть доступны районным больницам, поликлиникам и группам врачей, имеющих частную практику.

Улучшение технических характеристик. Значительное увеличение числа передающих (приемных) каналов и элементов решетки, предназначенных для формирования и фокусировки ультразвукового луча, повлекло за собой появление новых приборов с улучшенными характеристиками. Значительное увеличение апертуры акустических преобразователей и возможность использования всех элементов решетки позволили существенно улучшить поперечное разрешение и добиться пространственной однородности функции рассеяния точки в пределах плоскости сканирования. Несомненно, усложнение электронных схем сопровождается увеличением стоимости всей системы, однако выгоды, связанные с улучшением качества акустических изображений, вполне оправдывают рост финансовых затрат.

Сканеры многоцелевого назначения. Другим путем усовершенствования аппаратуры является сочетание в одном приборе различных функциональных возможностей и режимов работы. Примером этому могут служить так называемые "дуплексные сканеры", которые сочетают в себе возможности эхоимпульсной визуализации и импульсно-доплеровских систем. Двойной режим работы реализуется в таких сканерах путем наложения на секторное изображение, получаемое в реальном масштабе времени, выбранного врачом направления зондирования доплеровским сигналом с отметкой положения импульса по глубине. Данный способ имеет двойное преимущество: во-первых, доплеровская система позволяет более правильно определять анатомию сосудов и, во-вторых, что более важно, система визуализации позволяет устранять неопределенность в интерпретации доплеровской информации, вследствие чего становится возможным получение некоторых количественных оценок.

Дальнейшее расширение возможностей универсальных сканирующих систем достигается выводом на экран дисплея информации различной природы методом цветового кодирования для последующей ее интерпретации.