1. BEVEZETÉS
A fizikában az “ultrahang” kifejezés minden olyan akusztikus energiára vonatkozik, amelynek frekvenciája az emberi hallásnál (20 000 hertz vagy 20 kilohertz) magasabb. A tipikus diagnosztikai szonográfiai szkennerek a 2 és 18 megahertz közötti frekvenciatartományban működnek, ami több százszorosa az emberi hallás határértékének. A magasabb frekvenciák ennek megfelelően kisebb hullámhosszúak, és kisebb részletességű szonogramok készítésére használhatók. A diagnosztikai szonográfia (ultrahangvizsgálat) egy ultrahang-alapú diagnosztikai képalkotó technika, amelyet a bőr alatti teststruktúrák, köztük az inak, izmok, ízületek, erek és belső szervek láthatóvá tételére használnak az esetleges patológiák vagy elváltozások szempontjából. A szonográfia hatékonyan alkalmazható a test lágyszöveteinek képalkotására. A szonográfusok általában egy kézben tartott szondát (úgynevezett transzducert) használnak, amelyet közvetlenül a betegre helyeznek, és a beteg fölött mozgatnak. Az ultrahangot a transzducer és a beteg között egy vízalapú gél segítségével kapcsolják össze (1, 2).
Az ultrahang, bár 12 évvel a röntgensugár előtt (1883.) fedezték fel, sokkal később talált alkalmazást az orvostudományban. Az ultrahang első gyakorlati alkalmazását az I. világháború alatt jegyezték fel a tengeralattjárók felderítésében. Az ultrahang alkalmazása az orvostudományban a múlt század ötvenes éveiben kezdődött. Először a szülészetben vezették be, majd ezt követően az orvostudomány valamennyi területén (az általános hasi diagnosztika, a kismedencei diagnosztika, a kardiológia, a szemészet, az ortopédia stb. területén) (3). Klinikai szempontból az ultrahang felbecsülhetetlen jelentőséggel bír, mivel nem invazív, jó vizualizációs tulajdonságokkal rendelkezik és viszonylag könnyen kezelhető (4,5). A szürkeárnyalatos jelek feldolgozásának 1974-es bevezetésétől kezdve a B-módú szonográfia széles körben elfogadott módszerré vált. A transzducerek kialakításának fejlődése jobb térbeli felbontást és a hasüreg nagyon kis struktúráinak (0,5-1 cm) képalkotását eredményezte. A valós idejű rendszer kifejlesztése még a folyamatos vizualizáció vagy az ultrahangos fluoroszkópia lehetőségéhez is vezetett (1). Az ultrahangdiagnosztikában két technikát lehet megkülönböztetni (2): transzmissziós és reflexiós
A transzmissziós technológia az ultrahang különböző abszorpciójú szöveteinek megkülönböztetésén alapul. Az ultrahangképek egyenetlen abszorpciója miatt belső struktúrát biztosít, amely világosabb és sötétebb helyek mozaikjából áll. Ezt a technológiát ma már elhagyják (6,1).
A visszaverődési technológia (echo) regisztrálja az impulzus visszaverődik a határon két különböző akusztikai ellenállású szövetek. A technika a működő szonár (“Sonar Navigation and Ranging”) elvén alapul. A hanghullámot jellemzően egy szondába zárt piezoelektromos jelátalakító állítja elő. Az ultrahangkészülékből érkező erős, rövid elektromos impulzusok a jelátalakítót a kívánt frekvencián csengésre késztetik. A frekvenciák bárhol lehetnek 2 és 18 MHz között A hangot vagy a jelátalakító alakja, vagy a jelátalakító előtt lévő lencse, vagy az ultrahangos szkennergépből érkező összetett vezérlőimpulzusok fókuszálják. Ez a fókuszálás egy ív alakú hanghullámot hoz létre a transzducer felületéről. A hullám bejut a testbe, és a kívánt mélységben fókuszba kerül. Az újabb technológiájú transzducerek fázisos elrendezésű technikát alkalmaznak, amely lehetővé teszi, hogy a szonográfiai gép megváltoztassa a fókusz irányát és mélységét. Majdnem minden piezoelektromos transzducer kerámiából készül (1).
A 2 D-kép létrehozásához az ultrahangsugarat pásztázzák. A transzducer mechanikusan söpörhető forgatással vagy lengéssel. Vagy egy 1D fázisú tömbös átalakítót lehet használni a sugár elektronikus pásztázására. A kapott adatokat feldolgozzák és felhasználják a kép elkészítéséhez. A kép ezután a testben lévő szelet 2D-s ábrázolása. A 3D képeket egymás melletti 2D képek sorozatának felvételével lehet létrehozni. Általában egy speciális szondát használnak, amely mechanikusan letapogatja a hagyományos 2D-képátalakítót. Mivel azonban a mechanikus pásztázás lassú, nehéz mozgó szövetekről 3D-s képeket készíteni. Nemrégiben fejlesztették ki a 2D fázisos tömbös szenzorokat, amelyek képesek a sugárnyalábot 3D-ben pásztázni. Ezek gyorsabb képalkotásra képesek, és még a dobogó szívről is lehet velük élő 3D képet készíteni.
Az orvosi képalkotásban négy különböző ultrahang módot használnak (1, 3).
Ezek a következők:
-
A-mód: Az A-mód az ultrahang legegyszerűbb típusa. Egyetlen transzducer egy vonalat szkennel a testen keresztül, a visszhangokat pedig a mélység függvényében ábrázolja a képernyőn. A konkrét daganatra vagy fogkőre irányuló terápiás ultrahang szintén A-módú, hogy lehetővé tegye a destruktív hullámok energiájának pontos fókuszálását.
-
B-módú: A B-módú ultrahangvizsgálat során a transzducerek lineáris tömbje egyidejűleg egy síkot szkennel a testen keresztül, amely kétdimenziós képként látható a képernyőn.
-
M-mód: Az M a mozgás rövidítése. Az m-módban a B-módú letapogatások gyors sorozata, amelyek képei egymás után követik egymást a képernyőn, lehetővé teszi az orvosok számára, hogy lássák és mérjék a mozgástartományt, mivel a visszaverődést keltő szervhatárok a szondához képest mozognak.
Doppler mód: Ez az üzemmód a Doppler-effektust használja ki a véráramlás mérésére és megjelenítésére. A Doppler-szonográfia fontos szerepet játszik az orvostudományban. A szonográfiát Doppler-mérésekkel lehet javítani, amelyek a Doppler-effektust használják annak értékelésére, hogy a struktúrák (általában a vér) a szonda felé vagy a szondától távolodnak-e, valamint annak relatív sebességét. Egy adott mintatérfogat, például egy szívbillentyű fölött áramló vérsugár frekvenciaeltolódásának kiszámításával annak sebessége és iránya meghatározható és láthatóvá tehető. Ez különösen hasznos a kardiovaszkuláris vizsgálatokban (az érrendszer és a szív szonográfiája), és számos területen, például a portális hipertónia esetén a máj érrendszerében a fordított véráramlás meghatározásakor elengedhetetlen (6,7). A Doppler-információ grafikusan jeleníthető meg spektrális Dopplerrel, vagy képként színes Dopplerrel (irányított Doppler) vagy teljesítménydopplerrel (nem irányított Doppler). Ez a Doppler-eltolódás a hallható tartományba esik, és gyakran sztereó hangszórók segítségével hallhatóan jelenítik meg: ez nagyon jellegzetes, bár szintetikus, pulzáló hangot eredményez (8).
A transzoesophageális echokardiográfia (TEE) megnyitotta az ablakot a diagnosztikus képalkotásban a kardiográfia, a szívsebészet és az anesztézia területén. A TEE 2-D módban történő használatával az aneszteziológus nyomon követheti a szív mozgását, és a szívsebész értékes információkhoz jut a szív állapotáról a kritikus műtéti beavatkozás után.