Человек не воспринимает ультразвук ухом из-за высокой частоты. Однако волны в зависимости от плотности препятствия проходят сквозь ткани либо отражаются. Датчики УЗИ имитируют природные сверхзвуковые колебания, которые в различной степени поглощаются органами, и преобразовывают отраженные лучи в картинку. Полученное изображение помогает врачам изучать расположение внутренних органов, мышц без вреда. Неинвазивность манипуляции ставит исследование на первый план в диагностике патологических состояний.
Принцип работы устройства
Действие УЗИ аппарата основано на способности пьезокристаллов воссоздавать высокочастотные колебания при подключении к переменному электрическому току. Дополнительно эти компоненты изменяют заряд под действием ультразвука. Пьезоэлементы становятся одномоментно источником возникающих волн и приемником. Благодаря волнам, возникающим при отражении от объектов, становится возможным сформировать пространственную модель расположения структур.
Основной элемент медицинской УЗИ техники при монтаже называют датчиком или трансдьюсором. Кристаллы внутри преобразователя создают специфический акустический феномен: воспроизводят и улавливают сверхзвуковые волны. Сенсор внутри фильтрует, фокусирует энергию для получения необходимого эффекта: эхо преобразовывается в изображение на мониторе. Специалисты называют полученные картинки эхограммами.
Основные типы
В медицине применяется ультразвук в частотном диапазоне 2-30 МГц. Для каждого исследования применяются специальные датчики для УЗИ. Более высокочастотные волны генерируют изображение повышенной точности, при этом глубина распространения становится меньше. В этой особенности заключается главный принцип выбора акустического преобразователя. При необходимости изучения глубоко расположенных органов, мышц следует отдать предпочтение аппарату с большей рабочей частотой, так чтобы резкость изображения пострадала минимально.
Трансдьюсоры бывают механическими и электронными. Первые считают устаревшим вариантом, имеют ряд недостатков: шум, вибрация, низкое разрешение. Применяются редко.
Электронные сканеры лишены недостатков, преимущественно используют в современных аппаратах. Различают следующие виды акустических преобразователей:
- конвексные,
- линейные,
- секторные.
Конвексные
Самые распространенные датчики, предназначенные для изучения глубоко расположенных структур. Волны проникают на 25-30 см, при частоте колебаний аппарата 2-7,5 МГц. Корректировка частот выполняется на основании телосложения пациента. Важно помнить, что длина трансдьюсора несколько меньше, чем получаемое изображение. Эту особенность всегда учитывают при установлении точных анатомических ориентиров перед вспомогательными исследованиями, операцией. Конвексные насадки незаменимы для сканирования органов брюшной полости, малого таза, крупных суставов.
Линейные
Разброс частот преобразователя колеблется от 5 до 15 МГц. Исследуемая глубина небольшая , до 11 см. Преимуществом данного трансдьюсора является высокая разрешающая способность: размер датчика точно соответствует исследуемой области. Не всегда удается обеспечить одинаковое прилегание к телу, по краям изображение немного искажается. Линейные преобразователи используются для изучения близко расположенных объектов: мелких суставов, молочной, щитовидной желез, сосудистых пучков.
Секторные фазированные и другие
Секторные датчики предназначены для изучения сердца, межреберных промежутков. Функция данного трансдьюсора получить изображение обширного участка с небольшой площади проекции на теле. Величина преобразователя намного меньше воссозданной картинки. Частота колебаний от 1,5 до 5 МГц.
Фазированные приспособления необходимы для изучения сердца и мозга. Датчик оснащен специальной решеткой, способной изменять угол направления луча в сканируемой плоскости Благодаря этой особенности становится возможным обследовать необходимый объект, расположенный за другими. Дополнительно имеется возможность подключения доплера.
Отдельными подвидами датчиков считают:
- полостные (трансвагинальный, ректовагинальный, трансэзофагеальный),
- биопсийный,
- объемные,
- карандашные,
- видеоэндоскопические.
Ультразвуковой датчик: области применения
В зависимости от особенностей строения, частотных возможностей в каждой отрасли медицины преимущественно используют 1 базовый преобразователь. При выборе трансдьюсора основное, на что обращают внимание , рабочая частота. Специалисты стремятся применять высокочастотные манипуляторы, обеспечивающие получение изображения на экране высокого разрешения.
Акушерство
Оптимальными трансдьюсорами в акушерско-гинекологической практике считают конвексные: стандартные и трансвагинальные. Ими обеспечивается максимальное проникновение луча. Это базовые преобразователи для исследования брюшной полости, малого таза, плода на разных стадиях развития. Существуют специальные датчики, способные получать 4D-изображение и одновременно выводить картинку на экран. Подобные аппараты способны изучать строение мелких частей плода, сердечно-сосудистую систему и выявлять отклонения на ранних стадиях вынашивания.
Офтальмология
В данной области имеются датчики специального предназначения. В основном рекомендуется выбирать секторные, конвексные манипуляторы механического типа. Оптимальная частота , 20МГц. Метод позволяет определить наличие инородного тела, объемного образования, оценить состояние зрительного нерва. Доплеровское сканирование дает информацию о состоянии сосудов глазного дна.
Внутренние органы
Для исследования глубоко расположенных объектов применяют преимущественно конвексные датчики. Прибор незаменим в диагностике состояния паренхиматозных органов: печени, поджелудочной железы. Из-за повышенной концентрации газа в пищеварительном тракте изучение состояния ЖКТ при помощи УЗИ затруднено. Однако существуют косвенные признаки, позволяющие заподозрить кишечную непроходимость, перитонит, травму внутренних органов.
Кардиология
Секторные фазированные датчики , основные устройства для изучения состояние сердечно-сосудистой системы. Их выбор основан на необходимости осмотра большого участка через межреберные щели. Чрезпищеводными трансдьюсорами оснащают современные аппараты, что позволяет изучать сердце внутриполостным способом и обеспечить максимальную точность доплеровского сканирования на этапе подготовки к операции, для диагностики острых состояний.
Неврология
УЗИ диагностика имеет решающее значение для обследования новорожденных, когда существует возможность наблюдения за головным мозгом, внутричерепными пространствами через незаросший родничок.
У взрослых специальные фазированные датчики исследуют мозг в наиболее тонких участках: височная область, затылочная ямка. Однако подобные манипуляторы работают только на низких частотах. В связи с этим УЗИ диагностика несколько уступает КТ и МРТ.
