Ultrasonografie (2. LF UK)

Z WikiSkript

Teoretická část[upravit | editovat zdroj]

Ultrazvuk a jeho vlastnosti[upravit | editovat zdroj]

Ultrazvuk je mechanické podélné vlnění s frekvencí větší než je horní hranice lidského sluchu (f = 20 kHz), tudíž je pro lidské ucho neslyšitelný. Jeho vlnová délka je velmi malá, prostředím se šíři přímočaře. Výrazný je jeho odraz od překážek (platí zákon odrazu) a skutečnost, že je méně pohlcován v kapalinách a pevných látkách. V různých prostředích se ultrazvuk šíří různě velkou rychlostí (viz článek Ultrazvuk v různých prostředích a tkáních).

Získává se pomocí generátorů využívajících proudění z trysek nadkritickými rychlostmi, nebo využitím piezoelektrického nebo magnetostrikčního jevu.

Akustická impedance[upravit | editovat zdroj]

Je to fyzikální veličina charakterizující akustické vlastnosti prostředí. Prostředí, do něhož ultrazvukové vlnění proniká, klade šíření vln odpor. Na rozhraní dvou prostředí o různé akustické impedanci může docházet k lomu a odrazu procházejícího akustického vlnění, energie dopadajícího ultrazvukového vlnění se rozdělí na část odraženou a dále procházející do druhého prostředí. Tento princip je základem zobrazování ultrazvukem (echografie).

Vztah vyjadřující poměr intenzit R odražené k dopadající ultrazvukové vlně na rozhraní dvou prostředí o impedancích [math]\displaystyle{ Z_1 }[/math] (před rozhraním) a [math]\displaystyle{ Z_2 }[/math] (za rozhraním):

[math]\displaystyle{ R = \left(\cfrac{Z_1 - Z_2}{Z_1 + Z_2}\right)^2 }[/math]

Ultrazvuk ve zvířecí říši[upravit | editovat zdroj]

Ultrazvuk se vyskytuje i v živočišné říši, mnohá zvířata ho dokáží používat a produkovat. Například netopýři ho využívají pro orientaci v prostoru a lov, delfíni se pomocí ultrazvuku dokáží i dorozumívat. Ultrazvuku dokonce využívají i některé druhy hmyzu, například komáři a můry. Existuje i velká řada živočichů, kteří nedokáží ultrazvuk vytvářet, ale slyší ho. Příkladem je pes, kočka nebo myš.

Ultrasonografie[upravit | editovat zdroj]

Je to na ultrazvuku postavená diagnostická zobrazovací technika, využívaná na vizualizaci svalů a vnitřních orgánů, jejich velikostí, struktury, patologií nebo lézí. Ultrazvukové vlnění používané v diagnostice má frekvenci 2 – 15 MHz.

Vznik ultrazvukového obrazu[upravit | editovat zdroj]

Vlny odražené od impedančních rozhraní jsou registrovány v ultrazvukové sondě v mezičase mezi vysílanými impulsy. Registrace je dosaženo využitím obráceného piezoelektrického efektu. Vlnami rozkmitané krystaly generují elektrický proud, který je v počítači přístroje dále zpracován.

Typy oblastí ultrazvukového obrazu[upravit | editovat zdroj]

  • hyperechogenní – světlá místa (oblasti s velkými intenzitami odrazů)
  • hypoechogenní – šedá až tmavá místa (oblasti s malými intenzitami odrazů)
  • anechogenní – černé místa (oblasti z nichž nepřicházejí žádné odrazy)

Omezení pro ultrazvukové zobrazovací metody[upravit | editovat zdroj]

Tepelné účinky[upravit | editovat zdroj]

Mezi ultrazvukovou sondou a povrchem těla vzniká vzduchová vrstva. Vzduch má pro ultrazvukové vlnění velmi nízkou impedanci, je třeba zajistit, aby vlnění procházelo prostředím, které má obdobnou akustickou impedanci jako kůže; proto se při vyšetření ultrazvukem používá gel (nebo alespoň voda), který se nanese v místě kontaktu sondy s kůží.    

Při průchodu živou tkání ultrazvuk způsobuje v důsledku absorpce energie zahřívání tkáně. Do jaké míry ultrazvuk zvyšuje teplotu v tkání záleží na tom, jaká tkáň je snímána. Nejméně se zahřívají tekutiny, více měkké tkáně a nejvíce se zahřívají kosti. Zahřívání také záleží na délce vystavení ultrazvuku, intenzitě přístroje a zda-li je snímač držen na místě či je často přemisťován. Děje se tak především na tkáňovém rozhraní, ale i při průchodu homogenní tkání. Míra absorpce je závislá na frekvenci ultrazvuku. S rostoucí frekvencí se zvyšuje absorpce a disperze v tkáních a klesá pronikavost ultrazvuku.     

Kvalita rozlišení detailů se zlepšuje s rostoucí frekvencí, ale pronikavost klesá. Pronikavost se zvyšuje při použití nižší frekvence, ale zhoršuje se tím kvalita rozlišení detailů. V praxi se využívají sondy s přeladitelnou frekvencí (při pozorování hluboko uložených struktur se využívá nižší frekvence; při strukturách bližších naopak vyšší frekvence).

Mechanické účinky[upravit | editovat zdroj]

V důsledku zřeďování a zhušťování prostředí dochází k náhlým a urychleným změnám tlaku při kmitání molekul, což by občas mohlo vést k mechanickému poškození struktur, např. vlivem kavitace. V průběhu tohoto fyzikálního jevu dochází v proudících kapalinách nebo v místech kapalin s rychlými tlakovými změnami k vzniku vakuové dutinky, které svým zánikem mohou poškodit buněčné struktury.

Fyzikálně-chemické účinky[upravit | editovat zdroj]

Vlivem ultrazvuku může dojít i k urychlení chemických reakcí a excitaci molekul, prokrvení tkání nebo látkové výměny v strukturách.

Ultrazvuk je vhodnou metodou pro zobrazení měkkých tkání, ale nevhodnou pro vyšetření plic a kostí, v důsledku nežádoucích účinků.

Ultrasonografie v medicíně[upravit | editovat zdroj]

Nejčastěji se ultrasonografie využívá jako prvotní vyšetření při podezření na zranění vnitřních orgánů, nebo během těhotenství pro kontrolu správného vývoje plodu. V moderní medicíně se využívá stále častěji jako pomůcka při podávání lokální anestezie, kde anesteziolog přesně vidí pod jakým úhlem a kam zavádí anestetikum. Výhoda této formy anestezie je, že pacientovi nemusí být podávány tak vysoké dávky silných celkových anestetik, které škodí organismu. Ultrasonografie se může používat i v kardiologii jako neinvazivní vyšetřovací metoda - echokardiografie. Tato metoda nachází využití i např. i při kardiochirurgických zákrocích jako je perikardiocentéza.  

Ultrazvukové zobrazovací metody[upravit | editovat zdroj]

Ultrasonografie se za posledních 50 let své existence stala nejrozšířenější diagnostickou zobrazovací metodou. Jak bylo zmíněno výše, jejím základním principem je registrace, zpracování a zobrazení částečně odražených ultrazvukových vln od rozhraní dvou prostředí s rozdílnou akustickou impedancí. Na základě zpracování a zobrazování daných odražených ultrazvukových signálů ultrazvukovým měničem rozeznáváme tyto základní zobrazení:

Zobrazení A - amplitude mode (odrazy modulují amplitudu výchylek)[upravit | editovat zdroj]

Tato metoda patří mezi první způsoby využití ultrazvukových vln v medicíně. Jde o nejjednodušší typ zobrazení, které je jednorozměrné. Dodnes se uplatňuje v technických sférách či v oftalmologii při měření vzdálenosti jednotlivých optických rozhraní v oku. Jednotlivá registrovaná echa (odrazy) jsou na monitoru zobrazeny jako sled výchylek na časové ose označené v jednotkách vzdálenosti. Poloha výchylky odpovídá místu odrazu a její amplituda množství odražené akustické energie.

Zobrazení Bbrightness mode (odrazy modulují jas stopy na obrazovce)[upravit | editovat zdroj]

Jde o zobrazení, které v minulosti představovalo další významný posun v ultrasonografii. Odražené ultrazvukové vlny jsou zobrazovány jako pixely v šedé škále. Poloha bodů odpovídá poloze rozhraní nehomogenních (echogenních) prostředí s různou akustickou impedancí a jas odpovídá intenzitě odražené vlny (ve smyslu - čím větší je jas bodu, tím má odražené vlnění větší intenzitu).

Zobrazení 2D - real mode (které zároveň využíváme i na praktických cvičeních)[upravit | editovat zdroj]

Je nejrozšířenějším dvojrozměrným zobrazením. Rovina řezu měkkými tkáněmi je vymezena typem ultrazvukové sondy. Známe sektorové, lineární a konvexní sondy určující tvar ultrazvukového pole. Několik u sebe řazených úseček jednorozměrného zobrazení v B módu vytváří obraz, přičemž dvojrozměrné ultrazvukové pole nabývá buď mechanickou rotací jednoho ultrazvukového měniče v rovině zobrazení nebo elektronicky, když je sonda tvořena několika miniaturními měniči, jejichž vzájemné uspořádání určuje výsledné ultrazvukové pole. 2D zobrazení umožňuje mimo jiné různé měření v daném obraze (možné určovat průřezy cévami, velikost a hloubku uložení sledovaných struktur).

M - zobrazení - motion mode[upravit | editovat zdroj]

Toto zobrazení je variací B zobrazení, vyvinuté zejména pro potřeby kardiologických vyšetření a sledování pohybujících se struktur (pohyby srdeční stěny, chlopní). Při zachycení pohybující se struktury se A - obrazem na obrazovce objeví tzv. plovoucí echo, z něj lze rozeznat pouze hranice pohybu. Nahrazením výchylek časové základny svítícími body je možné zaznamenat časový průběh jejich vzájemného pohybu.

K dalším (do budoucna perspektivním) zobrazením patří 3D zobrazení (speciální sonda generující trojrozměrné ultrazvukové pole), real time 3D zobrazení či panoramatické zobrazování.

Praktická část[upravit | editovat zdroj]

Úkol 1: Obraz struktur fantomu[upravit | editovat zdroj]

Zaznamenejte a do protokolu načtněte (příp. vytiskněte) obraz struktur fantomu v nejlepší dosažitelné kvalitě z různých prespektiv.

Úkol 2: Identifikace vnitřních struktur fantomu[upravit | editovat zdroj]

Identifikujte jednotlivé vnitřní struktury fantomu a změřte jejich rozměry.

  • Ultrasonografie (Šablona modelu prsu)

Pro účely praktika dělíme nalezené fantomy do dvou skupin:

Cysty - typicky anechogenní útvary (jeví se tmavě, až černě), často kulatého tvaru, hladkého, pravidelného povrchu

Tumory - typicky echogenní útvary (jeví se světle, bíle), různých, nepravidelných tvarů, s hrubým povrchem s hrbolky

Další klasifikace nálezů vyžaduje mnoho dalších parametrů a údajů a je proto nad rámec praktického cvičení.

Úkol 3: Identifikace různých předmětu v vaničce přes neprůhledný kryt.[upravit | editovat zdroj]

Identifikujte a popište jednotlivé předměty umístěné v neprůhledné vaničce.

Zaznamenejte nalezené předměty, popište jejich rozměry, echogennitu a do protokolu načtěte vyplněnou šablonu z MOODLu.

  • Ultrasonografie (Šablona laboratorní misky)

Popis přístroje[upravit | editovat zdroj]

SonoSite180.jpg

Na měření využíváme přístroj SonoSite 180 plus. Je to přenosný, softwarově řízený a plně digitalizovaný ultrazvukový přístroj. Systém umožňuje také měření EKG, biopsie a libovolnou manipulaci s pořízenými snímky. Pořízená data lze navíc prohlížet na monitoru, přenášet do osobního počítače, či následně zpracovávat.

Ovládací prvky SonoSite 180 plus[upravit | editovat zdroj]

  1. Síťový vypínač
  2. Near - ovladač zisku v blízkém poli
  3. Far - ovladač zisku ve vzdáleném poli
  4. Gain - ovladač celkového zisku
  5. Menu ovladače
  6. Optimalizace, hloubka a zvětšení
  7. Ovládací koule
  8. Patient - menu nastavení přístroje
  9. Funkční tlačítko
  10. Ovladač jasu LCD obrazovky
  11. Indikátor nabití baterie
  12. Ovladač kontrastu LCD obrazovky
  13. LCD obrazovka
  14. Šipky vyhledávání ve smyčce posledních obrazů
  15. Tlačítka pro volbu módu zobrazení
Struktura fantomu zobrazená na displeji ultrasonografického přístroje

Postup práce[upravit | editovat zdroj]

Soubor:Ultrasonografie 2.jpg
Struktura fantomu zobrazená na displeji ultrasonografického přístroje

Přístroj se ovládá manuálně. Při běžném postupu se snímaný objekt ošetřuje povrchově aplikovaným gelem. V případě praktika však pro eliminaci nežádoucích odrazů postačí obyčejná voda. (TIP! Postupujte systematicky např. odshora dolů. Lépe se pak orientujete.)

  1. Zapněte sonografický přístroj stiknutím a podržením vypínače, který je na zadní levé straně držadla přístroje, přístroj následně pípne a rozsvítí se obrazovka. Ještě před vlastní prací na úkolu se ujistěte, že v přístroji nezůstaly žádné obrázky z předchozích praktik a pokud ano, tak je vymažte.
  2. Založte v přístroji nového pacienta. Stiskněte patient a v menu, které se následně zobrazí, zvolte položku exam/patient information. Zobrazí se další menu, ve kterém zvolte možnost new patient (současně smažete údaje o předchozím pacientovi). Objeví se menu s položkami name, id, accesion, exam a příp. LMP nebo HR. Jako name uveďte číslo skupiny, ostatní položky nemusíte vyplňovat. Stiskem patient se vrátíte k normálnímu zobrazení.
  3. Seznamte se s přístrojem, jeho ovládáním a možnostmi využití. Hlavici ultrazvuku, kterou vyšetřujete fantom, je třeba mít správně otočenou, obraz se zrcadlově převrací podle jejího držení. Také si na přístroji nastavte správnou hloubku, ze které fantom vyšetřujete. To se dělá pomocí tlačítka Depth. Se sondou je třeba pohybovat se na hladině kapaliny, nikoliv na folii umístěné na fantomovi. Uvědomte si, že všechny relevantní obrazy, které zaznamenáte a proměříte, budete muset uložit, přenést do počítače a následně vytisknout (postup přenosu, prohlížení a tisku obrazů bude popsán dále).
  4. Zaznamenejte ostrý a jasný obraz vnitřních struktur fantomu. Nalezené struktury zaznamenejte z různých, ideálně kolmých, prespektiv. Nález následně načrtněte a popište do protokolu.
  5. Změřte rozměry jednotlivých identifikovaných vnitřních struktur. Měření vzdálenosti se provádí pomocí ovládací koule, kterou se posouvají kurzory na vybraná místa. Pomocí tlačítka freeze ,,zmrazte“ obraz tak, abyste na něm měli zaznamenanou strukturu podle vašich představ. Na obrazovce se vám zobrazí dvě různobarevné tečky (modrá a zelená), neboli kurzory, které se pomocí ovládací koule dají posouvat do různych míst na obrazovce (ve vašem případe do začátečného a konečného místa struktury). Po fixaci prvního kurzoru pomocí tlačítka Select se uvolní druhý kurzor. Následně zafixujte druhý kurzor na jiném míste a opět zmáčkněte tlačítko Select. Naměřená hodnota se zobrazuje v levé horní části obrazovky. Vezměte měřítko položené na stole, změřte skutečné rozměry struktury. Výsledky zapište do protokolu a vzájemně porovnejte.
  6. (Body 6-8 zatím nejsou uskutečnitelné) Přeneste obrazy do počítače. K tomu použijte program Site Link Image Manager (zástupce na ploše). Ve složce Praktikum Sono (složka dokumenty, zástupce na ploše) založte ve složce Vašich kruhů složku Vaší skupiny s názvem Skupina číslo (místo číslo napište číslo skupiny). Nastavení ukládání obrázku do Vaší složky proveďte v programu Site Link Image Manager. Zvolte Configure v menu na horní liště, vyberte Image Files Location, nastavte Documents and settings\USER\Dokumenty\Praktikum Sono\složka Vašich kruhů\složka Vaší skupiny a potvrďte. Přenos spustíte kliknutím na Start, při ukončení přenosu se zobrazí hlášení Image upload complete.
  7. Prohlížení souborů. K prohlížení souborů můžete využít jakýkoli grafický software v počítači. Obrázky najdete ve složce, kterou jste si založili v podsložkách Jméno pacienta.No a Exam Date.YYYY Month DD.
  8. Obrázky vytiskněte. K tomu použijte program Prohlížeč obrázků a faxů. Po otevření obrázku v programu klikněte na ikonu tisku a potvrďte Další, dále označte všechny obrázky, které budete tisknout a opět potvrďte. Potvrďte volbu tiskárny a dále nastavte tisk 4 obrázků na stránku. Klikněte na Dokončit.
  9. Vymažte obrázky z přístroje.

Videotutoriál[upravit | editovat zdroj]

<mediaplayer width="500" height="300">https://www.youtube.com/watch?v=g6dcxHh1MYQ</mediaplayer>

Clarius C3[upravit | editovat zdroj]

Ultrazvukové vyšetření bude nadále demonstrováno na tomto zařízení, které má tu výhodu, že jeho obraz lze kontinuálně zobrazovat na tabletu či smartphone a tím pádem sdílet i na dálku, což je výhodné zvláště pro účely telemedicíny a distanční výuky. Podrobnější informace na:

Odkazy[upravit | editovat zdroj]

Související články[upravit | editovat zdroj]

Zdroje[upravit | editovat zdroj]

  • Janík Václav: Ultrasonografie. Multimediální podpora výuky klinických a zdravotnických oborů :: Portál 3. lékařské fakulty UK [online] 14.3.2011, poslední aktualizace 23.11.2011 [cit. 2015-11-28] Dostupný z WWW: <http://portal.lf3.cuni.cz/clanky.php?aid=92>. ISSN ISSN 1804-3143
  • Jaroslav Reichl, Martin Všetička: Encyklopedie fyziky ©2006 - 2015 [online]. [cit. 2015-11-28] Dostupný z: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/203-ultrazvuk
  • NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA, et al. Medicínská biofyzika. 1 (dotisk 2013) vydání. Praha : Grada Publishing, 2005. 524 s. ISBN 978-80-247-1152-2
  • HRAZDIRA, Ivo. 2008. Úvod do ultrasonografie v otázkách a odpovědích pri studenty lékařské fakulty. [online]. [cit. 2015-11-28]. Dostupné na internete:<http://www.med.muni.cz/dokumenty/pdf/uvod_do_ultrasonografie1.pdf>