Клиническое применение ультразвуковой диагностической аппаратуры

Ультразвуковая визуализация и ультразвуковые доплеровские методы нашли широкое применение в диагностических обследованиях. Коротко упомянем некоторые из них [11].

Акушерство. Ультразвуковое обследование играет главную роль при наблюдении как за ходом нормальной беременности, так и за осложненной беременностью. Ультразвук используется для контроля за развитием плода, а также для диагностики различных заболеваний плода и организма матери.

Ранняя беременность. Основными применениями ультразвука на этом этапе являются:

а) установление беременности; эта информация может быть получена уже через несколько дней после прекращения менструаций;

б) определение срока беременности;

в) установление факта множественной беременности; эта информация может быть получена уже к концу первого триместра;

г) проведение дифференциальной диагностики патологической беременности, например. установление внематочной беременности.

Второй и третий триместры. Ультразвуковые исследования на этом этапе используются в следующих случаях:

а) для оценки степени доношенности плода и его развития с помощью измерения ряда стандартных параметров;

б) при амниоцентезе, т. е. взятии пробы амниотической жидкости для ее цитологического и биохимического анализа, которое выполняется под контролем ультразвука (на этом этапе могут быть диагностированы такие заболевания, как синдром Дауна);

в) для визуализации различных аномалий развития плода;

г) при оценке подвижности плода (например, такие процессы его жизнедеятельности, как псевдодыхание, движения туловища и реакция на внешние стимулы, свидетельствуют о нормальном развитии плода, тогда как при гипоксии эти процессы замедляются).

Рис. 7.1. Примеры ультразвуковых изображений: а – лицо плода; б – позвоночник плода; в – профиль плода; г – плацентарная хорда

При серьезных патологиях плода в зависимости от срока может возникнуть необходимость в прерывании беременности. В ряде случаев необходимые хирургические операции выполняются под контролем ультразвука. На рис. 7.1 приведены примеры изображений, которые позволяют врачу делать выводы о наличии или отсутствии патологий в развитии плода. В большинстве медицинских приложений ультразвуковые обследования выполняются через область брюшины, однако на ранних сроках беременности метод трансвагинального сканирования обладает рядом преимуществ по сравнению с трансабдоминальным обследованием, например, возможностью перехода на более высокие частоты с соответствующим повышением разрешающей способности, а также отсутствием необходимости заполнения мочевого пузыря (он используется в качестве акустического "окна" в режиме трансабдоминальной визуализации), что создает определенный дискомфорт для пациентки.

Гинекология. По сравнению с акушерством применение ультразвуковых методов в гинекологии имеет более ограниченные возможности [11]. Ультразвуковое обследование используется здесь главным образом в качестве вспомогательной диагностической процедуры в следующих случаях.

Обследование матки и шейки матки:

а) оценка их размеров и формы;

б) ультразвуковое обследование с помощью внутриполостных зондов для определения наличия и положения контрацептивов (спиралей);

в) диагностика и наблюдение злокачественных опухолей матки.

Яичники:

а) диагностика бесплодия; пункция фолликул для сбора яйцеклеток;

б) выявление кист яичников;

в) диагностика опухолей яичников: вспомогательное обследование при планировании лучевой терапии и контроль за ходом лечения.

В гинекологической практике часто применяются приборы B-сканирования, работающие в реальном масштабе времени. Ультразвуковое сканирование проводят либо трансабдоминально (через заполненный мочевой пузырь), либо трансвагинально. На рис. 7.2 представлено изображение, полученное в результате гинекологического обследования с помощью эндовагинального датчика (параметры датчика см. на рис. 7.2). Данная технология сканирования дает возможность максимального охвата мельчайших деталей на периферии изучаемого поля без многократного позиционирования, что значительно сокращает время обследования. Иллюстрацией использования ультразвуковых исследований в целях диагностики гинекологических и онкологических заболеваний является рис. 7.3, на котором показаны кисты и метастазы яичника.

Рис. 7.3. Применение ультразвуковых исследований для выявления заболеваний: а – киста яичника (режим 3D); б – метастазы яичника

Обследование органов брюшной полости. При обследовании органов верхней части брюшной полости с диагностической точки зрения часто оказывается эффективным режим B-сканирования. В качестве ультразвуковых зондов используются зонды с секторным или линейным сканированием с рабочими частотами 3,5…5 МГц. Для обследования почечных лоханок и отдельных сегментов желудочно-кишечного тракта применяют также внутриполостные зонды (вводимые трансвагинально, трансректально, через мочеиспускательный канал или пищевод).

Обследование желудочно-кишечного тракта проводят с учетом того, что желудок и кишечник обычно заполнены некоторым количеством газов, жидкостей и твердых фекальных масс, причем степень заполненности ими может варьироваться. Вследствие этого трансабдоминальное ультразвуковое сканирование желудочно-кишечного тракта становится затруднительным. Поэтому в данном случае ультрасонография используется лишь выборочно для оценки и контроля проходимости кишечника, воспалительных процессов и опухолевых образований.

Ультразвуковое обследование печени и желчных протоков производится:

а) с целью оценки размеров и формы печени, так как заболевания печени часто сопровождаются увеличением ее размеров и изменением формы, что является указанием на наличие патологий;

б) для установления локализованных патологий (диагностика первичных и вторичных злокачественных опухолей, абсцессов и гематом);

в) с целью установления диффузных заболеваний (диагностики жирового перерождения печени, цирроза и инфильтрации опухолевых тканей);

г) для обнаружения желчных камней и воспаления желчного пузыря;

д) для осуществления диагностики желтухи.

Рис. 7.4. Ультразвуковые изображения, полученные с помощью переносного цифрового сканера MySono (а, б, в) и сканера SA–6000II (г): а, б – изображения печени; в – нижняя полая и правая печеночная вены; г – изображение желчного пузыря

На рис. 7.4 показаны изображения, полученные в ходе ультразвуковых исследований печени и желчного пузыря.

В обследовании поджелудочной железы УЗИ применяют для осуществления:

а) диагностики карцином поджелудочной железы (направленная биопсия под контролем ультразвука;

б) диагностики панкреатитов (в острой и хронической формах) и травм поджелудочной железы.

Рис. 7.5. Ультразвуковые изображения, полученные с помощью сканеров MySono (а), SA–9900 (б) и SA–8000 Live (а, б): а – почка; б – почка (режим ЦДК); в – почка (режим цветного доплера); г – конкремент в почке

Область применения ультразвуковых исследований селезенки и лимфатических сосудов:

а) оценка размеров селезенки;

б) диагностика травм селезенки;

в) обнаружение и наблюдение лимфаденопатии.

Обследование почек производится:

а) для обнаружения врожденных дефектов почек;

б) для диагностики почечных кист и опухолей;

в) для диагностики состояния почек при травмах;

г) для оценки осложнений при трансплантации почек;

д) для обнаружения почечных камней и диагностики гидронефроза.

В качестве примера на рис. 7.5 приведены изображения здоровой почки, сделанные с помощью различных сканеров, и почки, содержащей конкремент.

Ультразвуковая диагностическая аппаратура для исследования мочевого пузыря применяется:

а) для оценки объема пузыря (остаточного объема мочи), размера и формы пузыря, а также определения отклонений, свидетельствующих о серьезных патологиях (например, о нефрологическом расстройстве);

б) для диагностики опухолей мочевого пузыря.

Исследования заполненного мочевого пузыря легко реализуют посредством контактного сканирования через стенку брюшной полости с помощью секторного B-сканера, работающего в реальном масштабе времени. Однако использование эндоскопических датчиков для визуализации опухолей через уретру имеет определенные преимущества по сравнению со сканированием через брюшную полость [11].

При изучении предстательной железы УЗИ применяют:

а) для диагностики доброкачественных и злокачественных новообразований предстательной железы;

б) для диагностики простатита;

в) для лечения опухолей (введение радиоактивных имплантатов под контролем ультразвука).

Визуализация предстательной железы через брюшную полость затруднена у пациентов, страдающих ожирением, и в этом случае более эффективным является трансректальное B-сканирование.

В качестве примера ультразвуковых диагностических исследований можно привести результат, представленный на рис. 7.6, где с помощью бипланового датчика обеспечивается одновременное изображение в реальном времени в продольной и поперечной плоскостях, используемое для проведения биопсии простаты.

Сердце. Сердечно-сосудистая система. Одним из основных методов диагностики в эхокардиографии является M-режим. Режимы B- и M-сканирования взаимно дополняют друг друга. Хотя M-режим является идеальным средством исследования работы клапанов и стенок сердца, необходимая информация может быть получена лишь с направлений распространения ультразвуковых волн. Для исследования анатомического строения сердца более подходит метод двухмерного сканирования, который, однако, не позволяет получить полную количественную информацию о сердечных сокра щениях. С помощью эхокардиографических приборов, одновременно используя оба упоминавшихся режима, можно исследовать анатомическое строение сердца при его сокращениях. Потребность в гибких, перестраиваемых системах сканирования в сочетании с необходимостью проводить сканирование через весьма ограниченные акустические "окна" (через межреберные промежутки или через подреберье) привела к тому, что при исследованиях сердечно-сосудистой системы наиболее широко стали применяться системы визуализации с секторным сканированием (2,5…5,0 МГц) с помощью фазированных антенных решеток.

Трехмерный режим, первый опыт внедрения которого получен в области эхокардиографии (и акушерских исследований), является дальнейшим развитием B-режима. Достижение трехмерности изображения осуществляется путем компьютерного преобразования сигнала, полученного при помощи датчика с вращающейся излучающей плоскостью. Указанный режим позволяет рассматривать исследуемую структуру с разных сторон.

В дополнение к сказанному с помощью доплеровских измерений определяются гемодинамические параметры при наличии структурных и функциональных изменений (доплеровская визуализация кровотока с цифровым кодированием).

На рис. 7.7 показан четырехкамерный вид сердца. Изображение получено с помощью ультразвукового сканера марки SA–6000II ("Medison ").

Для клинических исследований сосудистой системы применяют, как правило, доплеровские методы, часто в сочетании с устройствами ультразвуковой визуализации [11]. При этом основными областями применения являются:

а) диагностика заболеваний сосудов головного мозга; ультразвуковая визуализация в реальном масштабе времени в сочетании с доплеровским спектральным анализом представляют собой неинвазивный и точный метод выявления поражения сонной артерии; выявление начальных симптомов неминуемого паралича позволяет давать рекомендации к хирургическому вмешательству;

б) исследование заболеваний нижнего круга кровообращения (обнаружение и оценка стенозов);

в) визуализация магистральных сосудов в брюшной полости (например, с целью облегчения определения их анатомий). На рис. 7.8 показаны изображения сонной артерии, полученные с помощью различных ультразвуковых сканеров.

Рис. 7.8. Изображения сонной артерии, полученные: а – с помощью ультразвукового сканера SA–6000II; б – режим ЦДК (ультразвуковой сканер SA–8000Live); в – ультразвуковой сканер SA–9900

Приповерхностные и наружные органы. При ультрасонографии приповерхностных структур, таких, как молочные и щитовидные железы, семенники, периферийные сосуды, используются зонды с высоким пространственным разрешением, работающие в реальном масштабе времени на частотах 5…13 МГц. При этом методом исследования является либо контактное сканирование, либо сканирование с временной задержкой с помощью водяного буфера. В последнем случае между кожей и зондом помещают полиэтиленовый мешок, заполненный водой, либо же сам исследуемый орган (молочную железу, мошонку) помещают в резервуар с водой вместе с ультразвуковым зондом.

В диагностике молочной железы ультразвуковые методы играют важную роль и позволяют выявлять кистозные образования, фиброкистоз, а также злокачественные и доброкачественные опухоли. В частности, при дифференциальной диагностике карциномы молочной железы в симптоматичных случаях ультразвуковое обследование помогает установить, является ли пальпируемая масса твердой. Если это так, то далее с помощью ультразвука можно выявить признаки, свидетельствующие о злокачественности новообразования. Так, например, на рис. 7.9 приведено изображение внутренней структуры молочной железы, полученное с помощью ультразвукового сканера EUB–525 (Hitachi) при использовании одного из двух линейных датчиков 5,0…10,0 МГц с рабочей поверхностью 64 или 38 мм. Благодаря пошаговой фокусировке оптимизируется изображение как в поверхностной области, близкой к кожному покрову, так и в глубине молочной железы (рис. 7.10).

Визуализация в B-режиме используется для получения изображений исследуемой структуры молочной железы, а также для определения ее подвижности и эластичности (при работе в реальном масштабе времени). Доплеровские системы применяются для измерений кровотока. Ультразвуковое зондирование приобретает особую ценность при исследованиях плотных или молодых тканей молочной железы в период беременности, а также для анализа пальпируемых образований, выявляемых при рентгеновском обследовании. Кроме того, ультразвуковой контроль важен при пункционной аспирации в процессе дренирования кистозных образований, а также при взятии биопсийных проб для цитологического анализа, особенно при диагностике непальпируемых образований.

Рис. 7.10. Изображения молочной железы (ультразвуковой сканер MySono): а – нормальная молочная железа; б – молочная железа с новообразованиями

При эхографическом обследовании щитовидной железы ультразвуковая визуализация позволяет получить информацию о структуре данного органа, дополняющую данные радиоизотопного функционального обследования. Основное достоинство ультразвукового обследования – возможность дифференциации кистозных и солидных образований. К областям применения ультразвука при этом относятся:

а) выявление кистозных образований и опухолей (таких, как аденома или карцинома), в особенности тех, которые не выявляются при радиоизотопных исследованиях;

б) диагностика диффузных поражений желез (например, зоба со множеством узелковых утолщений);

в) выявление опухоли паращитовидной железы.

Рис. 7.11. Изображения щитовидной железы: а – нормальная щитовидная железа (ультразвуковой сканер MySono); б – узел в щитовидной железе (ультразвуковой сканер SA–8000 Live)

На рис. 7.11 показаны изображения нормальной щитовидной железы, а также узел в щитовидной железе.

В исследовании семенников ультрасонография бывает полезной при визуализации анатомических структур мошонки, а также кистозных образований, опухолей, абсцессов, гематом и т. п. Ультразвуковое обследование позволяет производить дифференциацию жидких (кистозных) и солидных образований.

Глаз и орбита. Метод ультрасонографии стал важным диагностическим средством и в офтальмологии. Может быть, из-за относительно малых размеров глаза (и, следовательно, возможности работать в диапазоне частот выше тех, которые применяются при исследовании протяженных или глубоко залегающих органов) офтальмология несколько выделилась из прочих областей применения ультразвука [6]. Ультразвук особенно удобен для точного определения размеров глаза, а также при исследовании патологии и аномалий структур глаза в случае их непрозрачности и, следовательно, недоступности для обычного оптического исследования. Здесь также важна точность работы и калибровки аппаратуры, а особое внимание следует уделять эффектам, связанным с преломлением ультразвука в хрусталике и роговице.

Область позади глаза – орбита – доступна ультразвуковому обследованию через глаз, поэтому ультразвук вместе с компьютерной томографией стал одним из основных методов неинвазивного исследования патологий этой области.

Для визуализации малоразмерных структур глаза и орбиты требуется высокое пространственное разрешение, поскольку необходимая глубина зондирования ультразвуком невелика. Поэтому для офтальмологических приложений разрабатывается специализированная аппаратура, работающая на частотах 8…13 МГц. В отдельных случаях, например при биометрии глаза, используются частоты вплоть до 20 МГц [11]. Сканирование осуществляется либо при прямом контакте зонда с глазом, либо через водяной буфер. Метод A-эхографии применяется для получения точных сведений о локализации отражающих границ раздела между разными структурами глаза, а также для проведения измерений оптической длины глаза вдоль его продольной оси. Для этих целей создана относительно недорогая аппаратура, работающая в полуавтоматическом режиме, хотя основным диагностическим средством в офтальмологии остается B-сканирование, позволяющее определить топографию глаза и получить информацию о движении его структур. К ультразвуковым приложениям можно отнести:

а) выявление инородных тел, травм и гематом;

б) диагностику опухолей в пределах глаза и орбиты;

в) диагностику отслоения сетчатки;

г) проведение биометрии глаза, с помощью которой можно рассчитать оптическую силу имплантируемых или контактных линз.

Мозг. Эхографическая визуализация анатомических структур головного мозга у взрослых затруднена из-за существенного затухания и рефракции ультразвуковых волн в костях черепа. Лишь у детей область большого родничка может быть областью акустической прозрачности (акустическим "окном"), через которую можно эффективно проводить ультразвуковое сканирование в течение первых месяцев жизни ребенка. Данный метод стал играть важную роль при диагностике таких заболеваний, как внутримозговые гематомы у недоношенных детей, гидроцефалия, а также при изучении врожденных пороков развития. В этих исследованиях используют специализированные зонды малого размера, работающие на частотах 3,5…7 МГц.

Легкие. Ультразвуковые колебания не распространяются в здоровой ткани легких, обычно заполненных воздухом. Если же в легких находятся жидкие или твердые массы, то ультразвуковое обследование может дать дополнительную информацию при дифференциальной диагностике областей затемнения, наблюдаемых на рентгеновском снимке грудной клетки. В частности, с помощью ультразвука можно получить подтверждение развития плевральной эффузии (рис. 7.12).

Ультразвук в инвазивных исследованиях. Несмотря на то, что одним из главных достоинств ультрасонографии является неинвазивный характер проводимых обследований, ультразвуковое зондирование находит применение также и при диагностике в некоторых инвазивных процедурах, таких, как пункционная биопсия или интраоперационное сканирование.

Метод пункционной биопсии. Возможность с помощью ультразвуковой визуализации определить глубину и местоположение внутренних структур делает ее эффективным средством контроля процесса введения биопсийных игл в ткань. Кончики иголок, вводимых внутрь ткани, можно наблюдать на экране дисплея в виде ярких отметок. Поэтому под контролем ультразвука можно ввести точно в место отбора пробы материала для цитологического и гистопатологического анализа (или же в область дренирования абсцесса). Подобные процедуры, выполняемые под местной анастезией, сопряжены с минимальным риском и дискомфортом для пациента [11].

Пункция применяется при диагностике заболеваний многих органов, в том числе молочной железы, поджелудочной железы, почек, забрюшной области и предстательной железы. Взятие проб жидкости и аспирация кистозных образований при ультразвуковом контроле становятся элементарными процедурами. При диагностике непальпируемых злокачественных образований молочной железы эхографию можно применять для контроля за введением проволочных щупов с зазубренными краями, с помощью которых локализуют область в ходе хирургической операции.

Для указанных целей иногда применяют специализированные ультразвуковые зонды, в конструкции которых имеется направляющее устройство – держатель биопсийной иглы.

Интраоперационные применения. Заболевания внутренних органов могут быть диагносцированы с помощью ультразвука до оперативного вмешательства [11]. Тем не менее интраоперационное применение ультразвуковой визуализации при непосредственном контакте с исследуемым органом позволяет получить более высокое разрешение и дает хирургу дополнительную информацию, облегчающую процесс принятия решения и выбора последовательности действий. Для подобных целей ультразвук применяется:

а) в нейрохирургии – с целью определения местоположения опухолей, контролируемой биопсии и аспирации абсцессов под контролем ультразвука;

б) при хирургическом вмешательстве в органы абдоминальной области с целью дооперационного исследования печени, поджелудочной железы и почек (на предмет исследования опухолей), а также поиска камней в почках и желчных протоках.

Интраоперационные ультразвуковые зонды должны иметь малые размеры и легко стерилизоваться.

Эхоимпульсные методы в настоящее время нашли широкое применение в различных областях медицины, причем успехи ультрасонографии позволяют надеяться на дальнейшее расширение возможных приложений методов, использующих данную аппаратуру. В приведенном разделе была сделана попытка обсуждения сущности клинических задач, которые решаются в различных областях медицины с помощью эхоимпульсной техники.