1. INDLEDNING
I fysikken anvendes betegnelsen “ultralyd” om al akustisk energi med en frekvens over den menneskelige hørelse (20.000 hertz eller 20 kilohertz). Typiske diagnostiske sonografiske scannere arbejder i frekvensområdet fra 2 til 18 megahertz, hvilket er hundreder af gange højere end grænsen for den menneskelige hørelse. Højere frekvenser har en tilsvarende mindre bølgelængde og kan bruges til at lave sonogrammer med mindre detaljer. Diagnostisk sonografi (ultralyd) er en ultralydsbaseret diagnostisk billeddannelsesteknik, der anvendes til at visualisere subkutane kropsstrukturer, herunder sener, muskler, led, kar og indre organer, med henblik på mulig patologi eller læsioner. Sonografi er effektiv til afbildning af kroppens bløde væv. Sonografer bruger typisk en håndholdt sonde (kaldet en transducer), som placeres direkte på og bevæges hen over patienten. Der anvendes en vandbaseret gel til at koble ultralydet mellem transduceren og patienten (1, 2).
Og selv om ultralyd blev opdaget 12 år før røntgenstrålen (1883.), er ultralyd en meget senere fundet anvendelse inden for lægevidenskaben. Den første praktiske anvendelse af ultralyd blev registreret under 1. verdenskrig i forbindelse med opdagelse af undervandsbåde. Anvendelsen af ultralyd inden for medicin begyndte i halvtredserne i sidste århundrede. Først blev ultralyd indført inden for obstetrik og derefter inden for alle medicinske områder (generel abdominal diagnostik, diagnostik inden for bækkenområdet, kardiologi, oftalmologi og ortopædkirurgi m.m.) (3). Ud fra et klinisk synspunkt har ultralyd en uvurderlig betydning, fordi det er ikke-invasivt, har gode visualiseringsegenskaber og er relativt let at håndtere (4,5). Efter indførelsen af behandling af signalerne i gråskala i 1974 blev B-mode sonografi den almindeligt accepterede metode. Fremskridtene med hensyn til udformning af transducere har ført til bedre rumopløsning og billeddannelse af meget små strukturer i maven (0,5-1 cm). Udviklingen af et realtidssystem har endda ført til muligheden for fortsat visualisering eller ultralydsfluoroskopi (1). I ultralydsdiagnostik kan der skelnes mellem to teknikker (2): transmission og refleksion
Transmissionsteknologien er baseret på at skelne væv med forskellig absorbans af ultralyd. På grund af ujævn absorption af ultralydsbilleder giver intern struktur, der består af en mosaik af lysere og mørkere steder. Denne teknologi er nu opgivet (6,1).
Refleksionsteknologi (ekko) registrerer, at pulsen reflekteres fra grænsen mellem to væv med forskellig akustisk modstand. Teknikken er baseret på princippet om fungerende sonar (“Sonar Navigation and Ranging”). En lydbølge produceres typisk af en piezoelektrisk transducer, der er indkapslet i en sonde. Stærke, korte elektriske impulser fra ultralydsmaskinen får transduceren til at ringe med den ønskede frekvens. Frekvenserne kan være mellem 2 og 18 MHz lyden fokuseres enten af transducerens form, en linse foran transduceren eller et komplekst sæt af kontrolimpulser fra ultralydsscannermaskinen. Denne fokusering giver en bueformet lydbølge fra transducerens overflade. Bølgen bevæger sig ind i kroppen og kommer i fokus i en ønsket dybde. Nyere teknologiske transducere anvender phased array-teknikker, der gør det muligt for sonografimaskinen at ændre retning og dybde af fokus. Næsten alle piezoelektriske transducere er fremstillet af keramik (1).
For at frembringe et 2 D-billede fejes ultralydsstrålen af. En transducer kan fejes mekanisk ved at rotere eller svinge. Eller der kan anvendes en 1D-phased array-transducer til elektronisk fejning af strålen. De modtagne data behandles og anvendes til at konstruere billedet. Billedet er så en 2D-repræsentation af et snit i kroppen. 3D-billeder kan genereres ved at optage en række tilstødende 2D-billeder. Almindeligvis anvendes en specialiseret sonde, der mekanisk skanner en konventionel 2D-billedtransducer. Da den mekaniske scanning er langsom, er det imidlertid vanskeligt at lave 3D-billeder af bevægeligt væv. For nylig er der blevet udviklet 2D-fasede array-transducere, som kan feje strålen i 3D. Disse kan afbilde hurtigere og kan endda bruges til at lave levende 3D-billeder af et bankende hjerte.
Fire forskellige ultralydsformer anvendes i medicinsk billeddannelse (1, 3).
Disse er:
-
A-mode: A-mode er den enkleste form for ultralyd. En enkelt transducer scanner en linje gennem kroppen, og ekkoerne plottes på skærmen som en funktion af dybden. Terapeutisk ultralyd, der er rettet mod en specifik tumor eller kalk, er også A-mode, så den destruktive bølgeenergi kan fokuseres præcist og præcist.
-
B-mode: Ved B-mode ultralyd scanner en lineær vifte af transducere samtidig et plan gennem kroppen, der kan ses som et todimensionelt billede på skærmen.
-
M-mode: M står for bevægelse. I m-mode giver en hurtig sekvens af B-mode-scanninger, hvis billeder følger hinanden i sekvens på skærmen, lægerne mulighed for at se og måle bevægelsesområdet, da de organgrænser, der producerer refleksioner, bevæger sig i forhold til sonden.
Doppler-mode: Denne tilstand gør brug af Doppler-effekten ved måling og visualisering af blodgennemstrømningen. Dopplersonografi spiller en vigtig rolle inden for medicin. Sonografi kan forbedres med Doppler-målinger, som anvender Doppler-effekten til at vurdere, om strukturer (normalt blod) bevæger sig mod eller væk fra sonden, og dens relative hastighed. Ved at beregne frekvensforskydningen af et bestemt prøvevolumen, f.eks. en blodstråle, der flyder over en hjerteklap, kan dens hastighed og retning bestemmes og visualiseres. Dette er særlig nyttigt i kardiovaskulære undersøgelser (sonografi af vaskulærsystemet og hjertet) og vigtigt på mange områder som f.eks. bestemmelse af omvendt blodgennemstrømning i levervaskulaturen i forbindelse med portal hypertension (6,7). Doppleroplysningerne vises grafisk ved hjælp af spektral Doppler eller som et billede ved hjælp af farvedoppler (retningsbestemt Doppler) eller power Doppler (ikke retningsbestemt Doppler). Dette Doppler-skift falder i det hørbare område og præsenteres ofte hørbart ved hjælp af stereohøjttalere: dette giver en meget karakteristisk, om end syntetisk, pulserende lyd (8).
Den transoesophageale ekkokardiografi (TEE) åbnede vinduet i den diagnostiske billeddannelse inden for kardiografi, kardiokirurgi og anæstesi. Ved hjælp af TEE i 2-D-tilstand kan anæstesiologen overvåge hjertets bevægelser, og hjertekirurgen vil blive de værdifulde oplysninger om hjertets tilstand efter det kritiske kirurgiske indgreb.