double arrow

Ультразвуковой датчик

Датчик [transducer] — это устройство, преобразующее один вид энергии в другой. В эхокардиографии мы имеем дело с преобразованием электрической энергии в механическую и наоборот. В датчике это преобразование осуществляется специальным кристаллом — пьезоэлектрическим элементом. Пьезоэлектрический кристалл может посылать и принимать ультразвуковые волны. В- датчике пьезоэлектрический элемент находится между двумя электродами (плюс и минус). Проходящий через элемент электрический ток заставляет его то расширяться, то сжиматься и тем самым генерировать ультразвуковые волны. С другой стороны, приходящие ультразвуковые волны элемент преобразует в электрические импульсы, регистрируемые катодным осциллографом. Генерированный ультразвуковым датчиком, сигнал распространяется на некоторое расстояние, называемое ближней зоной"' [near field], в виде пучка параллельных волн, которые затем расходятся в так-называемой дальней зоне [far field]. Наилучшим образом могут быть исследованы объекты, находящиеся в ближней зоне: здесь выше интенсивность излучения и больше вероятность того, что ультразвуковые лучи распространяйся перпендикулярно границе раздела фаз. Интенсивность измеряется числом волн на единицу площади. Протяженность ближней зоны (1) зависит от радиуса датчика (г) и длины ультразвуковой волны А; 1 = г/А. Поскольку' А = V/f, где V — скорость распространения ультразвука в тканях, равная У=1540 м/с, a f— его частота,

В современных датчиках фокусировка ультразвуковых лучей осуществляется не оптическими линзами, а электронными средствами.

В общем виде процесс работы эхокардиографа может быть представлен следующим образом. В некоторый момент времени датчик посылает короткий ультразвуковой импульс. Импульс линейно распространяется в гомогенной среде до тех пор, пока не дойдет до гра­ницы раздела фаз, где происходит отражение или преломление ультразвуковых лучей. Через время, равное At, отраженный звук (эхо) вернется к датчику, который теперь работает как приемник. Зная скорость распространения звуковой волны (1540 м/с) и время, за которое звук прошел расстояние до границы фаз и обратно (At), можно вычислить расстояние между датчиком и этой границей (D):

Это соотношение между временем и расстоянием и лежит в основе метода ультразвуковой визуализации сердца. Обычно в эхокардиографии используют ультразвуковые импульсы длительностью около 1 микросекунды.

Интенсивность принятых эхо-сигналов может быть графически представлена на осциллоскопе (экране эхокардиографа) в различных режимах (рис. 1-1). Это могут быть электрические им­пульсы различной амплитуды; при этом по другой оси координат откладывается расстояние от датчика до исследуемых структур.

Такая форма графического представления эхо-сигналов получила название А-модального режима эхокардйографии (А — от "амплитуда"). Недостаток этого режима в том, что он не позволяет наблюдать движение. Изображение регистрирует расстояние между объектом и датчиком, измеренное данным сигналом в данный момент времени. Чтобы зарегистрировать движение какой-либо структуры, нужно представить на экране ее положение в разные моменты времени, соответствующие серии эхо-сигналов. А-модальное изображение не содержит временной оси координат и не может поэтому регистрировать движение. Для увеличения объема информации, содержащейся в изображении, интенсивность принятых эхо-сигналов представляют не в виде амплитуды, а в виде яркости свечения точки: чем больше интенсивность принятых эхо-сигналов, тем больше яркость свечения соответствующих им точек изображения. Такой режим называется В-модальным (В —ОТ "brightness", "яркость").

От этого режима легко перейти к режиму развертки яркости структур сердца по времени — к М-модальному режиму — от "motion", "движение"). В М-модальном режиме одна из двух пространственных координат заменена временной. Исторически М-модальное исследование было первым эхокардиографическим методом. В М-модальном режиме на экране эхокардиографа по вертикальной оси откладывается расстояние от структур сердца до датчика, а по горизонтальной оси — время. Датчик при М-модальном исследовании может посылать импульсы с частотой 1000 в секунду; это обеспечивает очень высокую частоту смены изображений (высокую временную разрешающую способность). М-модальное исследование даст представление о движении различных структур сердца, которые пересекаются одним ультразвуковым лучом. Главный недо­статок М-модального исследования — одномерность.

Режим двумерного изображения сердца [two-dimensional], иначе называемый режимом изображения в реальном времени, тоже является развитием В-модального режима. В режиме двумерного изображения мы получаем на экране сечение сердца, состоящее из множества точек, соответствующих В-модальным эхокардиограммам при различных направлениях ультразвукового луча. Частота смены кадров при двумерном исследовании — от 25 до 60 в минуту.


Рис. 1-1. Технические основы эхокардиографии: способы получения изображений.


В А-модальвом режиме (A-mode) интенсивность принятых эхо-сигналов представлена в виде электрических импульсов различной амплитуды. В В-модальном режиме интенсивность эхо-сигналоп представлена в виде яркости свечения отдельных точек. А-модальнын и В-модальпын режимы представляют интенсивность эхо-сигналов в реальном времени. Развертка В-модального режима по времени превращается в М-модадьиый режим. Режим двумерного изображения сердца является развитием В-модального режима: интенсивность принятых эхо- сигналов соответствует яркости точек.


ОБЩАЯ ЭХОКАРДИОГРАФИЯ

Для успешного проведения ультразвукового обследования, распознавания полученного
изображения и получения высококачественных эхо кардиограмм необходимо прежде
всего хорошее знание ультразвуковой анатомии сердца.

Ультразвуковая анатомия сердца

Датчик располагают в третъем-четвертом межреберье по левому краю грудины и ставят в I позицию (рис. 2). Ультразвуковой луч последовательно пересекает переднюю грудную стенку, ткани переднего средостения, часть выносящего тракта правого желудочка, переднюю стенку аорты, полость аорты со створками аортального клапана, заднюю стенку аорты, полость левого предсердия и заднюю стенку левого предсердия. В данном положении датчика передней стенкой левого предсердия оказывается задняя стенка аорты. При положении II (ультразвуковой луч смешается вниз и латерально) в область исследования попадают последовательно сверху вниз: передняя стенка правого желудочка, полость правого желудочка, межжелудочковая перегородка, передняя створка митрального клапана, часть полости левого желудочка и задняя стенка сердца в зоне перехода волокон миокарда левого предсердия в миокард левого желудочка. В позиции III ультразвуковой луч проходит через правый желудочек и межжелудочковую перегородку, нижний край передней створки митрального клапана и ее хорды, заднюю створку митрального клапана и заднюю стенку левого желудочка.


Рисунок 2. Схема сечения сердца (сверху) и эхокардиограмма (снизу).

I - аорта; 2- левое предсердие; 3- митральный клапан; 4 - левый желудочек.

Эхо кардиография

Регистрацию эхокардиограммы начинают с правильного расположения

обследуемого на кровати и выбора оптимальной точки для датчика. Чаще всего больной находится в горизонтальном положении на спине, головной конец кровати приподнят примерно на 30°. Если сердце прикрыто легкими, глубина проникновения ультразвука в тело человека резко ограничена, а само исследование подчас невозможно. В этих случаях положение пациента следует изменить, прежде всего можно увеличить угол подъема головного конца кровати (вплоть до обследования больного в положении сидя). При неэффективности этого мероприятия допустим поворот пациента в левую латеральную

позицию (от легкого поворота влево до исследования на левом боку). Парастернальный доступ

Парастернальная позиция длинной оси левого желудочка (рис. 2-1)

Это позиция, из которой начинается эхокардиографическое исследование. Она предназначена в основном для изучения структур левых отделов сердца. Кроме того, под контролем двумерного изображения сердца в позиции парастернальной длинной оси левого желудочка производится большая часть М-модального исследования.

Датчик устанавливается слева от грудины в третьем, четвертом или пятом межреберъи. Структуры, представляющие в этой позиции наибольший интерес, — межжелудочковая перегородка, аортальный и митральный клапаны — обычно не могут быть одинаково хорошо видны на одном изображении. Поэтому требуется оптимизация изображений отдельных структур.

Рисунок 3. Схема поперечного сечения сердца.

1 — на уровне левого желудочка (Лж); 2 — на уровне митрального клапана (Мк); 3 — на уровне аорты (Ао); Лп — левое предсердие.


А

В

Рис. 2—1. Парастернальная позиция длинной оси левого желудочка с оптимальной визу­ализацией митрального клапана (2-1, А) и аортального клапана (2-1, В).

Рис. 2-2. М-модалъное исследование аортального клапана и левого предсердия. Левая коронарная створка аортального клапана не видна, а правая коронарная и некорокарная створки в систолу образуют "коробочку". Для правильного измерения передне-заднего размера левого предсердия ультразвуковой луч должен проходить перпендикулярно его

задней стенке.

Слайд 5

Рис. 2—3, М-модальное исследование правого желудочка, полости левого желудочка, митрального клапана. Движение передней створки митрального клапана отражает все фазы диастолического наполнения левого желудочка: максимальное открытие клапана в раннюю диастолу, частичное прикрытие в фазу диастаэиса, меньшее по амплитуде позднее открытие в фазу предсердной систолы. Движение задней створки митрального клапана зеркально отображает движение передней створки.

Рис. 2-4. М-модальное исследование полости левого желудочка. Для правильного изме­рения размеров полости и толщины задней стенки левого желудочка и толщины межже­лудочковой перегородки необходимо, чтобы ультразвуковой луч проходил параллельно короткой оси левого желудочка.

Допплер – эхокардиография:

• Если движение эритроцитов направлено в сторону датчика, то частота отражаемого от них сигнала увеличивается;

• если эритроциты движутся от датчика, то частота отражаемого от них сигнала уменьшается.

• Таким образом, измерение абсолютной величины сдвига ультразвукового сигнала позволяет определить скорость и направление кровотока.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: