Ultrazvuk A. Neumann Radiologická klinika FN Brno literatura * Radiologie (J. Nekula, Olomouc) * Kompendium diagnostického zobrazování (J. Neuwirth, Triton) * Dopplerovská ultrasonografie (P.Eliáš, J. Žižka, Nucleus) * Stručné repetitorium ultrasonografie (I. Hrazdira, Audioscan) * Kurz sonografie (M. Hofer, Grada) historie * B mode od 1952 * konec 60 let ­ dynamické zobrazení * 1974 duplexní technika zvuk * mechanické vlnění ve hmotném prostředí * rychlost šíření ve vzduchu 330 m/s * Infrazvuk 0-16 Hz * Slyšitelný zvuk 20 Hz-20 kHz * Ultrazvuk 20 kHz-10 MHz * Hyperzvuk >10 MHz ultrazvuk * podélné mechanické vlnění s frekvencí nad 20 kHz ­ částice kmitají ve stejném směru kolem své rovnovážné osy a to ve směru šíření zvuku ­ nositelem energie jsou samotné molekuly prostředí ­ šíření vlnění není spojené s přenosem hmoty, přenáší se pouze energie ­ může se šířit jen hmotou, nikdy ne ve vakuu ­ jde o periodické zahušťování a zřeďování prostředí, ve kterém se šíří rychlost šíření * závisí na hustotě prostředí (jak daleko jsou od sebe jednotlivé částice a jak rychle jsou schopné si předat svůj kmitavý pohyb) * měkké tkáně 1540 m/s * kosti 4000 m/s ­ mají vysokou hustotu a blízko u sebe uložené molekuly * vzduch 330 m/s ­ molekuly daleko od sebe fyzikální vlastnosti * odraz ­ na rozhraní dvou prostředí s výrazně rozdílnou hustotou, a to tím více, čím větší je rozdíl mezi jejich hustotami * rozptyl ­ vzniká na mikroskopických rozhraních, kterých velikost je menší než vlnová délka vysílaného ultrazvuku * ohyb, lom ­ vzniká na rozhraní dvou prostředí, když vlnění nedopadá kolmo * absorpce ­ postupně ztrácí svoji energii při průchodu hmotou (formou tepelné energie) odraz rozptyl absorpce lom Rozhraní prostředí nízká impedance vysoká impedance princip * Na rozhraní dvou prostřední se část energie odráží a část postupuje hlouběji. Množství odražené energie závisí na rozdílu impedancí dvou tkání. akustická impedance * interakci mezi ultrazvukovým vlněním a prostředím, popisuje veličina akustická impedance (Z) ­ akustická impedance je daná součinem hustoty prostředí a rychlosti, kterou se ultrazvuk v tkání šíří ­ označuje odpor, který klade prostředí šíření ultrazvuku ­ při vysoké hustotě prostředí molekuly těsně vedle sebe způsobují, že jejich zahušťování a ředění je energeticky velice náročné a velká část energie se ztrácí ve formě tepla. * rozdíly v akustické impedanci umožňují tvorbu dvourozměrného obrazu vytváření UZ vlnění * polykrystalický ultrazvukový měnič * piezoelektrický efekt ­ rozkmitání pomocí vysokofrekvenčního napětí ­ zdroj mechanického vlnění typy zobrazení * A ­ amplituda, množství odražené energie * M ­ motion, zachycení pohyblivé struktury A obrazem, nahrazení výchylek časové základny obrazovými body * B ­ brightness, dvourozměrné zobrazení ­ intenzita odrazu ­ echogenita ­ směr a hloubka typy zobrazení B mode * sonda vyšle UZ vlnu a detekuje s jakou amplitudou se vrací * dle doby návratu vypočítá z jaké hloubky byl signál odražen * dle amplitudy přiřadí bodu intenzitu jasu na obrazovce * tento bod zobrazí * totéž se opakuje několikrát v laterálním směru echogenita * nezávisí na fyzikální hustotě látek ­ hyperechogenní hyperdenzní * hyperechogenní - světlé * hypoechogenní - tmavé * anechogenní - černé ­ krev, moč, žluč, výpotek, cysty popis přístroje * zobrazovací jednotka * záznamové jednotky * sondy * ovládací panel + klávesnice * elektronické obvody ­ buzení piezoelektrických elementů sondy typy ultrazvukových sond Mechanická sonda: umožňují B zobrazení v reálném čase na principu mechanického vychylování svazku, který je generován jedním měničem umístěným na otočné hlavici Sektorová sonda: 2-3 MHz všechny měniče jsou uspořádána do krátké lineární řady a jsou buzeny součastně, ale s různou fází.Dochází k elektronickému vychylování svazku v sondě s úzkou základnou Konvexní sonda: 2,5-5 MHz měniče jsou uspořádány do konvexně vyklenuté řady Lineární sonda: 5-10 MHz měniče jsou uspořádány v jedné řadě a počet vertikálních obrazových řádků je úměrný počtu měničů Umožňují spektrální i barevný dopplerovský záznam jiné typy sond * podle použití ­ povrchová ­ lineární ­ břišní ­ konvexní ­ transvaginální ­ esofageální ­ transrektální ­ endoluminální,... biologické účinky * tepelné ­ v důsledku absorbce akustické energie * netepelné biologické účinky ­ kavitace ­ prahový jev, vznik plynových bublin v podtlakové fázi UZ vlny ­ rezonují nebo kolabují * princip ALARA (as low as reasonably achievable) * indexy akustického výkonu ­ TI kostní, měkkých tkání, lebeční poměr nastaveného akustického výkonu k výkonu vyvolávajícímu vzestup teploty o 1st. - do 4 ­ MI do 1,9 Doppler * Christian Doppler (1803-1853) * princip formulován v roce 1842 * přibližuje-li se zdroj zvuku o konstantní výšce tónu (frekvenci) směrem k pozorovateli, vnímá pozorovatel výšku tónu vyšší, rozdíl mezi frekvencemi záleží na rychlosti pohybu * platí pro všechny druhy vlnění ­ astronomie význam dopllerova jevu v UZ * odraz od suspenze krvinek * velikost erytrocytů je menší než vlnová délka ultrazvuku ­ Raileyghův ­ Tyndallův * rozdíl, mezi přijímanou a vysílanou frekvencí označujeme jako dopplerovský frekvenční posun * spektrum posuvů při rychlostech v těle a použité frekvenci sondy ­ rozmezí stovek ­ tisíců Hz ­ slyšitelný frekvenční rozsah typy dopplerovských záznamů * barevný záznam ­ umožňuje určit směr a přibližnou rychlost toku * spektrální záznam ­ grafické vyjádření závislosti rychlosti krevního toku v čase (umožňuje tak přesnou kvantifikaci průtokových parametrů) * power Doppler duplexní a triplexní metoda * duplexní ­ kompinace dvojrozměrného dynamického zobrazení a impulsního dopplerovského měření * triplexní ­ kombinace B zobrazení se spektrální křivkou a barevným dopplerem spektrální záznam * velikost frekvenčního posuvu je přímo úměrná rychlosti krevního toku a kosinu úhlu, který svírá směr doppler. signálu a tok krve ­ kritická mez nad 60st. * grafické vyjádření závislosti rychlosti krevního toku na čase * tok směrem k sondě se zobrazuje nad nulovou linii c vf f cos2 0 dopplerovské měniče * s nemodulovanou nosnou vlnou (kontinuální nosná vlna) ­ 2 piezoelektrické elementy ­ chybí jim axiální rozlišení ­ měří libovolně velké rychlosti * s impulsně modulovanou nosnou vlnou (pulzní systémy) ­ střídaní vysílání a příjmu ­ přesné určení hloubky, vzorkovací objem ­ rychlostní limit ­ Nyquistův limit / aliasing * neschopnost zaznamenat frekvenční posuny větší než je hodnota aktuální pulzní repetiční frekvence spektrální záznam * podél jediné vertikální obrazové linie jsou vysílány opakované impulzy * ve vzorkovacím objemu je dopplerovská informace o rychlosti toku analyzována a zobrazena jako dopplerovské spektrum ­ časový průběh rychlosti barevný doppler * barevně vyjádřená doppplerovská informace vložená do standardního B obrazu * semikvantitativní, přibližný rozsah rychlostí * tok směrem k sondě se zobrazuje červeně barevný doppler * po každém impulzu vyslaném podél jedné vertikální obrazové linie následuje příjem více vzorků odrazů vracejících se s různým zpožděním * sběr dat podél jedné linie minimálně 3x ­ snížení obnovovací frekvence * sady odrazů jsou porovnávány na fázové posuny energetický doppler * zobrazuje celou energii dopplerovského signálu ­ úměrná ploše vymezené spektrální křivkou * málo závislá na dopplerovském úhlu, nedochází k aliasing efektu * množství pohybujících se krvinek - energie (amplituda) dopplerovského signálu interpretace dopplerovského záznamu * přítomnost toku * směr toku * rychlost toku charakteristika toků * rychlostní profily ­ zátkový profil * stejná rychlost v celém profilu, ascendentní aorta, spektrální okno ­ parabolický profil * v malých cévách ­ oploštělý parabolický profil * střední velikost tepen, úzké spektrální okno * laminární, turbulentní proudění ­ Reynoldsovo číslo ­ viskozita krve, průměr cévy, hustota krve ­ ve pektr. záznamu ­ rozšíření spektra na obě strany charakteristika toků * kvantifikace impedance ­ úhrnný odpor ­ nízkoodporový tok ­ orgány s potřebou vysokého minutového průtoku ­ vnitřní karotidy, aa. renales ­ vysokoodporový tok ­ končetinové tepny ­ RI=s-d/s nové techniky * Tisue harmonic imaging ­ přijímač zachycuje kmity harmonické ­ násobky vysílané frekvence, narůstají s hloubkou, nízká amplituda ­ kmity vznikají ve tkáňových strukturách v důsledku nelineárního šíření budícíhu impulsu * dvojnásobky frekvencí ­ úzkopásmový signál, aby se oblast harmonických frekvencí nepřekrývala s frekvencemi základními * technika inverzní fáze ­ umožňuje použít větší šíři pásma * kontrastní látky * sono CT ­ obraz skládán z několika úhlů nové techniky * panoramatické zobrazení * 3D zobrazení kontrastní látky * 1968 - po fyziologickém roztoku ­ rezonance mikrobublin, velikost 1-10um * první generace ­ sekundy * druhá generace ­ průnik plicním řečištěm, ne změny v echogenitě tkání * třetí generace ­ zvyšují echogenitu i tkání * výhodná kombinace s harmonickým zobrazením SonoVue * UZ kontrastní látka III. generace * prášek, který po smíchání s fyz. roztokem tvoří disperzi fluoridu sírového v mikrobublinách velikosti kolem 8m * zvyšuje echogenitu krve, což vede ke zlepšení koeficientu signál ­ šum * zvýšení intenzity signálu 3-8 min. SonoVue ­ hepatocelular carcinom postup vyšetření * zadání údajů o pacientovi * výběr sondy * orientace sondy * vyšetření ve třech směrech * záznam použití UZ * dutina břišní ­ hlavně parenchymové orgány, ale i tenké a tlusté střevo * štítnice, prsa, prostata, varlata * povrchové měkké tkáně obecně * klouby, šlachy, svaly * UZ mozku u malých dětí (fontanela) výhody UZ vyšetření * bezpečná, levná a dostupná metoda * prakticky neexistují kontraindikace * dostupnost u lůžka pacienta * značné prostorové rozlišení, především u vysokofrekvenčních sond * možnost Doppler. zobrazení toku, prokrvení nevýhody, limitace * množství artefaktů * subjektivní vyšetření * omezená vyšetřitelnost u obézních pacientů * špatná přehlednost DB při zvýšené plynatosti GIT (pankreas)