Ультразвуковые методы диагностики, физические принципы и методы.

Ультразвук – это звук с частотй более 20000 колебаний в секунду (или 20кГц). Между обычным звуком и ультразвуком нет качественных различий.человеческое ухо воспринимает колебания, частота которых не превышает 20кГц. Звук более высокой частоты не слышен и называется ультразвуком.применение ультразвука в медицине было бы невозможным без пьезоэффекта ( от греческого «пиезо», давлю) который был открыт братьями Пьером и Жаком Кьюри в 1880 году. Они обнаружили, что при сжатии кристалла кварца возникает электрическое поле (прямой пьезоэффект) и наоборот – под действием электрического поля кристалл кварца деформируется ( обратный пьезоэффект).

Ультразвуковые методы исследования являются эффективным средством неинвазивного исследования характеристик  движения тканей в организме человека и широко применяется в кардиологии и сосудистой диагностике.

Описанная в 1842 г. австрийским математиком К.А. Допплером зависимость между частотой любого волнового излучения, отраженного от движущихся объектов, и скоростью их движения, лишь по прошествии около 120 лет была с успехом использована в медицинской диагностике, в результате чего был создан весьма эффективный, неинвазивный метод исследования кровообращения, основанный на регистрации частотных сдвигов ультразвука (УЗ), отраженного от движущихся эритроцитов. Диагностическая информативность ультразвуковых (УЗ) методов в ангиологических исследованиях постоянно растет.

Эхокардиография – это неинвазивный метод исследования структуры и функции сердца основанный на регистрации отраженных импульсных сигналов ультразвука, генерируемых эхокардиографическим датчиком с частотой 1-10 МГц ( чаще 2,25-3,5 МГц).  Чем выше частота УЗ колебаний (т.е. чем меньше длина волны), тем большей разрешающей способностью обладает прибор, т.е. чем меньше размер частиц, от которых отражается ультразвук.  Отраженный сигнал УЗ (ЭХО) улавливается эхокардиографическим прибором (датчиком) и передается в компьютерную систему обработки информации и в зависимости от интенсивности сигнала отображается на экране дисплея в виде ярких точек, сливающихся в изображении исследуемого объекта. Известно, что УЗ практически не проходит через газовую среду и не проникает в органы, содержащие газ ( легкие, кишечник). При исследовании сердца и сосудов обычно используют 3 режима работы прибора.

В–режим – (двухмерная ЭХО-КГ, или секторальное сканирование) позволяет получить на экране плоскостное двухмерное изображение сердца, на котором хорошо видно взаимное расположение отдельных структур сердца. При двухмерном ЭХО КГ хорошо видно взаимное расположение аорты, полости ЛП, ПЖ, ЛЖ,МЖП, передней и задней створок МК, задней стенки ЛЖ, аортального клапана и папиллярных мышц.

М-модальный режим (одномерная ЭХО-КГ) позволяет составить представление движении различных структур  сердца, которые пересекает УЗ луч, не меняющий своего направления. УЗ луч последовательно пересекает грудную стенку, переднюю стенку ПЖ, МЖП, переднюю и заднюю створки митрального клапана и заднюю стенку ЛЖ. На границе этих структур с кровью происходит частичное отражение УЗ – сигнала, кторое регистрируется тем же датчиком и преобразуется на экране дисплея в светящиеся точки различной яркости. Временная развертка этих движущихся точек дает возможность наблюдать ( визуализировать) изменение положения структур сердца по отношению к УЗ – датчику во время сердечного цикла.

Недостатком м режима является его одномерность, хотя качество изображения и точность измерения различных внутрисердечных структур оказывается выше, чем при использовании других режимов ЭХО – КГ исследования.

Допплеровский  режим исследования (допплер – ЭХОКГ) используется обычно для качественной и количественной характеристики внутрисердечных и внутрисосудистых потоков крови и позволяет по величине так называемого доплеровского сдвига частот зарегистрировать изменение во времени  скорости движения исследуемого объекта. Измерение абсолютной величины сдвига частот позволяет определить скорость и направление потока крови. При этом УЗ датчик должен располагаться как можно более параллельно направлению потока крови.  Существуют 2 модификации допплер – эхокардиографического исследования: импульсный и непрерывный (постоянно-волновой).датчик  импульсного прибора попеременно работает как излучатель, и как приемник отраженных сигналов. Это позволяет регулировать глубину, на которой происходит измерение скорости потока, т.е. выбирать так называемый «контрольный», или «стробирующий» объем. Однако при этом режиме доплеровского исследования существует предел глубины и максимальной скорости потока, которую можно измерить без заметных искажений.датчик постоянно – волнового прибора непрерывно посылает УЗ импульсы и работает как излучатель и приемник одновременно. Информация полученная таким способом , относится к изменению частот (скоростей) не на конкретной выбранной глубине, а вдоль всего УЗ луча. Такой способ исследования позволяет измерять большие скорости потока крови и на большой глубине, но не дает возможности регулировать глубину исследования, т.е. выбирать «контрольный» объем.

Кривая допплер – ЭхоКГ представляет собой развертку скорости потока крови во времени. Кровоток, направленный от датчика, регистрируется ниже изолинии, а направленный в сторону датчика – выше нее. В режиме цветной допплерэхокардиографии кровоток направленный к датчику окрашивается в красный цвет, от датчика в синий. В клинической практике используется 3 режима работы ЭХО КГ аппаратуры ( В – режим ( двухмерная ЭХОКГ), М режим – модальное исследование и допплер – ЭХО КГ). Если в двухмерное изображение включить ЦДК + допплер то это триплексное сканирование.

Врожденные пороки сердца – сложное заболевание  сердечно – сосудистой системы, вызывающее разнообразные изменения всего организма. Уровень развития  кардиохирургии в стране позволяет выполнять коррекцию не только простых, но и большинство сложных врожденных пороков сердца. В связи с этим возникает проблема разработки наименее травматичных и одновременно максимально информативных методов исследования.

До недавнего времени основными  методами диагностики ВПС сердца были ангиокардиография и катетеризация  сердца.  УЗ техника и внедрение  в кардиологическую практику УЗ методик дает возможность с высокой точностью неинвазивно диагностировать пороки   заболевания ССС как в антенатальном, так и в перинатальном периоде жизни. Комплексное исследование эхо допплеркардиографии у пациентов с ВПС позволяет значительно сократить количество сложных внутрисердечных исследований,  сделать их целенаправленными, а в ряде случаев избежать их применения.