Описание ультразвукового оборудования
Медицинское ультразвуковое исследование — это метод визуализации, позволяющий визуализировать внутренние структуры тела с целью обнаружения и характеристики любого заболевания, поражающего их. Изображения большинства структур тела создаются звуковыми волнами, за исключением структур с высоким акустическим сопротивлением, препятствующим передаче звуковых волн; к ним относятся воздухосодержащие структуры, такие как легкие и кишечник, а также костный скелет. Высокочастотные ультразвуковые (свыше 20 000 Гц) звуковые волны генерируются датчиком, а различные волны, отраженные от различных внутренних структур, записываются и отображаются в виде изображения на мониторе.

Здесь описаны ключевые компоненты ультразвукового аппарата.

Датчик-преобразователь
Ультразвуковой датчик является наиболее важным компонентом. Он генерирует и посылает звуковые волны в тело, а также принимает отраженные сигналы в виде эха. Это достигается за счет пьезоэлектрического эффекта нескольких кристаллов кварца внутри зонда, которые быстро вибрируют и излучают звуковые волны при подаче электрического тока.
Существуют датчики различных частот и конфигураций, включая криволинейные, линейные и внутриполостные датчики. Подходящий зонд можно выбрать в зависимости от глубины исследуемых тканей. Производимые частоты находятся в диапазоне от 1 до 18 МГц. Более высокочастотные зонды имеют меньшую глубину проникновения в ткани организма. Это означает, что мелкие и поверхностные структуры, включая щитовидную железу, шею, МЖ, мошонку, скелетно-мышечный аппарат, периферические артерии и вены (включая сонные артерии), головной мозг новорожденного и мягкие ткани, исследуются с помощью линейного высокочастотного преобразователя с частотой не менее 7 МГц. Низкочастотные датчики с частотой 5 МГц и менее обеспечивают более глубокое проникновение и используются для исследования внутрибрюшинных структур, таких как печень и почки. Толщина акустического кристалла определяет частоту сканирующей головки: в высокочастотных датчиках используется более тонкий кристалл, а низкочастотные датчики имеют более толстый кристалл.

Другие ключевые компоненты

Ультразвуковой гель и ультразвуковые преобразователи (ручные датчики)

Центральный процессор (ЦП)
Центральный процессор является центральным элементом управления ультразвуковым оборудованием. Эхо, полученное от звуковых волн, отраженных от структур тела, принимается преобразователем и отправляется на внешний процессор, который усиливает эхо. Этот усиленный сигнал затем отправляется в ЦП. ЦП принимает эти эхо-сигналы и преобразует звуковые волны в электрические импульсы. ЦП анализирует, обрабатывает и интерпретирует полученные сложные данные и преобразует электрические сигналы в изображение. Это изображение отправляется на монитор для интерпретации врачом.

Клавиатура с экраном и множеством функциональных кнопок
Клавиатура позволяет управлять всеми функциями ультразвукового изображения на мониторе. В начале каждого исследования вводятся и сохраняются новые данные о пациентке, чтобы гарантировать уникальность исследования. Клавиатура также позволяет оператору добавлять аннотации к изображениям с метками маркеров тела, измерительной калибровкой и настройками контрастности. Также имеются ручки управления усилением по времени, трекбол и кнопки для остановки и возобновления воспроизведения изображений. Ручки управления можно использовать для регулировки глубины области сканирования, масштабирования изображения и обеспечения возможности двойного изображения. Контроль измерения цветной допплерографии и импульсно-волновой допплерографии является важной функцией, которую можно использовать для характеристики диагностической информации, касающейся васкуляризации исследуемой структуры.

Монитор с дисплеем
Ультразвуковой монитор похож на монитор компьютера. На него отправляются проанализированные обработанные данные с ЦП, и он отображает в реальном времени изображения отсканированных тканей тела. Монитор с дисплеем связан с принтером и позволяет распечатывать изображения в виде печатной копии для карты пациентки и для просмотра лечащим врачом. Устройство хранения данных с жестким диском можно использовать для хранения информации о пациентке в папках, чтобы данные можно было извлечь из архива.

На жестком диске с устройством хранения информация о пациентке хранится в соответствующих папках с возможностью извлечения сохраненных данных из архива о пациентке.

Создание изображения
Создание изображения из звука включает в себя четыре функции:

выработку звуковых волн;
прием эха;
создание изображения;
отображение изображения.

Выработка звуковых волн
Звуковые волны создаются за счет пьезоэлектрического эффекта кристаллов кварца в акустическом преобразователе, заключенном в пластиковый корпус ультразвукового зонда, как описано ранее. Частота звуковой волны зависит от частоты преобразователя. Затем звуковые волны фокусируются путем формирования луча для создания звуковой волны дугообразной формы, которая излучается с лицевой стороны преобразователя. Эта волна проникает в тело и фокусируется на желаемой глубине. Резиновое покрытие преобразователя помогает передавать звуковые волны. Кроме того, между поверхностью зонда и кожей пациентки в качестве звукопередающей среды помещается ультразвуковой гель на водной основе.

Прием эха
Звуковая волна, попадающая в тело, сталкивается с тканями разной плотности. Часть звуковых волн теряется из-за акустического поглощения, а часть отражается обратно к зонду и обнаруживается как эхо.

Создание изображения
Звуковые волны, отраженные от сканируемой области, возвращаются в виде эха. Эти эхо-сигналы усиливаются конечным процессором и отправляются в ЦП, где они преобразуются в электрические импульсы, обрабатываются и преобразуются в цифровое изображение. Формирование изображения зависит от времени, которое необходимо для возвращения эха с момента, когда звуковая волна была послана в тело, а также от силы эха. Чем сильнее эхо, тем ярче полученное изображение.

Отображение изображений
Получение ультразвуковых изображений происходит в режиме реального времени с постоянным изменением глубины сканирования, регулировкой контрастности и увеличением или уменьшением изображений, отображаемых на мониторе. После формирования изображения оно требует минимальной постобработки и отображается в формате цифровой информации и коммуникаций (DICOM). Врач просматривает изображения и ставит диагноз заболевания в зависимости от морфологических особенностей исследуемой аномалии.

Образование можно распознать как рак на УЗИ по его морфологическим характеристикам и отличить от доброкачественных образований.
Кальцинаты могут наблюдаться с образованием или без него. Дальнейшая классификация кальцинатов как доброкачественных или злокачественных затруднена.
Перестройка архитектуры, наблюдаемая на УЗИ, может указывать на злокачественное новообразования.
Изменения кожи могут рассматриваться как изолированные явления или могут быть связаны с образованием.
Изменения сосков проявляются в виде втяжения соска, изъязвления соска или сосково–ареолярных изменений кожи.
На УЗИ можно увидеть аномалии подмышечных узлов, такие как реактивные узлы или узлы с признаками, вызывающими подозрение на метастазы.

Цветная допплерография при УЗИ
Цветная допплерография (также известная как цветовое картирование потока) и энергетическая допплерография могут использоваться для усиления контроля признаков, обнаруживаемых при УЗИ в монохромном B-режиме. Кровоток в очаге образования можно обнаружить посредством цветной допплерографии, при которой отображается скорость и направление допплеровского сигнала в очаге образования в зависимости от угла, под которым получен образец. Энергетическая допплерография не зависит от угла обнаружения кровотока и измерения скорости. При ней отображается сила допплеровского сигнала, и она имеет более высокую чувствительность, чем обычная цветная допплерография, для обнаружения кровотока в опухолях. Это особенно полезно для небольших сосудов с низкой скоростью потока. Для образований МЖ индекс резистивности (RI) более 0,83 и индекс пульсации (PI) более 1,6 считаются признаками злокачественного новообразования с высокой чувствительностью.

Эластография в реальном времени (RTE)
RTE — это дополнительная функция ультразвукового исследования МЖ, которая помогает определить характеристики новообразований МЖ. RTE является технологической эволюцией использования ультразвука после цветной допплерографии для более точной характеристики опухоли. Концепция ультразвуковой эластографии была представлена в 1991 году Офир и др. и первое практическое диагностическое эластографическое оборудование появилось в 2003 году. С тех пор ультразвуковая RTE МЖ используется в сочетании с традиционным ультразвуковым исследованием и маммографией для получения информации об образованиях МЖ на основе неинвазивной оценки их жесткости. RTE повышает специфичность традиционного ультразвукового исследования в B-режиме и позволяет более точно охарактеризовать образования МЖ в тех случаях, когда ультразвук не позволяет дифференцировать различные доброкачественные солидные образования. Используемая технология поперечной волны и растяжения может использоваться для компрессии тканей и предоставляет информацию о деформации тканей, содействуя определению характеристик уплотнений МЖ. Ультразвуковая эластография имеет расчетную чувствительность 86,5%, специфичность 89,8% и диагностическую точность 88,3% при дифференциации доброкачественных и злокачественных солидных образований МЖ.