Diagnostický ultrazvuk – principy, přednosti a praktické využití 4.71/5 (14)

Diagnostický ultrazvuk má stále větší oblibu mezi tzv. zobrazovacími metodami v moderní medicíně. Vyšetření je naprosto bezbolestné, navíc oproti CT, rentgenu či magnetické rezonanci není pacient vystaven žádnému škodlivému záření. Princip vychází z fyzikální podstaty odrazu zvukových vln a dle hustoty tkáně je výsledný obraz zobrazen.

Princip ultrazvuku

Jednou z oblastí moderní medicíny zaujímá obor tzv. zobrazovacích metod. Jde o metody, pomocí kterých lze „proniknout“ skrz pacientovo tělo bez nutnosti fyzického invazivního zákroku. Každá metoda se hodí pro jiné účely. Mají velice široké použití, od kardiologie, neurologie po cévní vyšetření. Mezi tyto metody patří například CT (počítačová tomografie – známý „tunel“), MRI (magnetická rezonance), PET (pozitronová tomografie), rentgen (RTG) a v neposlední řadě také ultrazvuk, odborněji řečeno sonografie. O této metodě bude řeč, zmíníme výhody, rozdělení, praktické použití a základní principy.

Tato metoda je založena na zpracování ultrazvukových signálů, které se nacházejí ve spektru nad lidským slyšitelným frekvenčním prahem, přibližně nad hodnotou 20 kHz. Vyšetření ultrazvukem se nazývá sonografické – slovo „sono“ pochází z latiny, což znamená zvuk, z řečtiny pak „gráfo“, což znamená psát. Běžný lidský sluch má frekvenční rozsah přibližně 20 Hz až 18-20 kHz. Diagnostický ultrazvuk pracuje ve frekvencích 2–15 MHz, pro jiné účely až do 40 MHz. Dosud nebyly prokázány žádné nežádoucí účinky ultrazvuku, proto se nasazuje v nejrůznějších oborech radiologických vyšetření.

Fyzikálně, ultrazvuk je mechanické podélné vlnění s frekvencí vyšší než právě 20 kHz. Prostředím se šíří jako vlna střídavého zahušťování a ředění molekul. Budeme se zabývat ultrazvukem pro zobrazování dat, tedy tzv. diagnostickým ultrazvukem. Zdrojem vlnění je piezoelektrický krystal v ultrazvukové son¬dě. Tímto krystalem jsou generovány ultrazvukové impulzy. Svou povahou se ultrazvuk hodí zejména pro měkké tkáně, naopak není příliš vhodný pro tvrdé tkáně, jako jsou kosti. Je také zcela nepoužitelný pro vyšetření plic. S oblibou se používá pro sledování prenatálního vývoje plodu. Různé tkáně mají různou echogenitu – schopnost odrážet ultrazvukové vlny.
V tomto ohledu si dovolím zmínit, že moderní ultrazvukové přístroje nabízejí kromě základního 2D obrazu také 3D obraz (dokonce i 4D s přidáním časové složky), což je u prenatálního vyšetření žádoucí, aby budoucí maminka viděla reálně své dítě.

Ultrazvuk v obecném slova smyslu nemůžeme chápat pouze pro zobrazování, ale užívá se i pro přímé fyzické úkony, např. oční operace (např. odstranění katarakty), ve stomatologii k odstranění zubního kamene (využití kavitace), drcení konkrementů (např. ledvinové kameny), osteosyntéza a mnohé další použití. Věnujme se však diagnostickému ultrazvuku.

Při vyšetření je pacient vyšetřován speciální sondou, která může mít různý tvar dle vyšetřované oblasti, příklady sond na obrázku se sondami.

Lékař sleduje obraz na monitoru. Ultrazvukový přístroj je vlastně speciální počítač určený k těmto účelům a obsahuje sondu, ovládací klávesnici a monitor. Jeden z top modelů společnosti ESAOTE na obrázku níže.

Na počátku sonda pracovala jen s jednou pevně danou frekvencí a během expozice bylo nutno měnit sondy dle potřeby. Dnes se užívají tzv. multifrekvenční sondy, lékař pouhým stiskem tlačítka změní frekvenci podle vyšetření a požadovaného rozlišení obrazu. Obecně platí, že čím vyšší frekvence zvuku, tím lepší výsledný obraz, moderní sondy poskytují barevné odlišení. Příklad vyšetření na pacientovi znázorňuje následující obrázek:

Proč utrazvuk?

Vzhledem k principu odrazu zvukových vln je naprosto neškodný pro pacienta. Oproti CT či MRI není pacient vystaven žádnému škodlivému radiačnímu záření. Z tohoto důvodu je vyšetření opakovatelné, což např. CT není možné během například jednoho dne. Kde diagnostický ultrazvuk používat:

• vhodný zejména pro měkké tkáně
• díky 3D/4D zobrazení vhodný pro rekonstrukce
• vhodný pro zobrazení malých částí (např. mozku)
• žádná radiace => opakovatelnost vyšetření bez negativních následků
• široká škála použití – od kardiologie, prenatální diagnostiky po neurologii
• možnost barevného zobrazení, např. pro cévní vyšetření
• a mnohé další, např. využití sonotrombolýzy k rozbití sraženin (trombu)

Diagnostický ultrazvuk je tedy velmi cennou zobrazovací metodou pro moderní medicínu. Díky neškodnému principu se také proto vyšetřují i těhotné ženy.

Rozdělení ultrazvukového snímání

V zásadě je možno rozdělit ultrazvukové snímání dle počtu rozměrů pro výsledný obraz a dle způsobu vytvoření výsledného obrazu. Tedy rozlišujeme zobrazení:

• 2D – pouze plošná informace v rovině
• 3D – trojrozměrné, časově náročné zpracování
• 4D – 3D v reálném čase, kde 4. rozměr je krátký čas k rekonstrukci obrazu

Kromě tohoto dělení rozlišujeme několik tzv. módů, které se liší způsobem vytvoření obrazu i praktického použití:

• A-MODE je nejjednodušším ultrazvukovým zobrazením, užívá se v oftalmologii pro přeměření nitroočních vzdáleností před operacemi. „A“ je podle slova amplituda, tedy výkmit, výchylka
• B-MODE je dvojrozměrné zobrazení. Jednotlivým výchylkám odpovídají různě jasné body („B“ podle anglického „Brightness“ = jas, jasnost), sonda přitom vysílá ultrazvukové vlny v jedné rovině
• M-MODE („Motion“ = pohyb) se užívá zejména pro kardiologii
• D-MODE („Dopplerovské sono“) při vyšetření srdce a cév (angiografie)

Každý mód je tak vhodný pro jiné vyšetření a podává tak ve svém oboru nejlepší výsledky. Dopplerovská sonografie je využívána pro nálezy v cévním řečišti. B-MODE existuje ve dvou variantách – statický a dynamický režim. B-MODE dynamický je nejčastějším typem ultrazvukového snímání a bere se jako základ, pracuje se 256 stupni šedi. Příklad takového obrazu vidíme na následujícím obrázku z vyšetření pravé ledviny:

M-MODE je vlastně nástupce B-MODE, ve kterém nebylo možné zachytit pohyblivé struktury a proto zejména kardiologická vyšetření nebylo možné s úspěchem provádět. Jednotlivé stupně šedi ve snímku vyjadřují odlišnou hustotu (denzitu) tkáně. Ukažme si ještě příklad D-MODE snímku , který je používán ke zmíněnému sledování řečiště:

Lékař ze snímku pozná a diagnostikuje problém v určité oblasti obrazu, která ho zajímá (tzv. Region of Interest; ROI). Jistou nevýhodou sonografie je velká náchylnost k šumu, zejména speciální typ tzv. speckle šumu, který se často musí před dalším zpracování redukovat pomocí speciálních výpočetních algoritmů.

Standardizace obrazu

Po celém světě, drtivá většina přístrojů používá k výstupu mezinárodní standardizovaný formát DICOM , který je používán jako univerzální formát pro ukládání, sdílení a obecně standardizaci medicínských obrazových dat. Tedy není problém například sdílení dat lékaře v ČR a třeba v Kanadě, formát je stále stejný. Navíc DICOM soubor kromě obrazu samotného uchovává i další potřebná data, jako např. informace o pacientovi, použitém modelu přístroje, jeho nastavení, rozlišení obrazu, atd. Něco jako EXIF informace z digitálních fotoaparátů. Z běžných programů můžete DICOM obrazy otevřít ve freeware programu XnView.

Závěrem

Použití diagnostického ultrazvuku je velmi široké a stává se snad nejužívanější zobrazovací metodou v moderní medicínské diagnostice. Jeho přednosti jsou zejména nulová radiace a tedy opakovatelnost vyšetření ke sledování změn. Existují různé způsoby získávání obrazu, které mají rozdílné praktické použití. Moderní přístroje umí i 3D obrazy, které jsou velmi žádané pro sledování vývoje dítěte a k dalším rekonstrukcím. Pro pacienta je vyšetření zcela bezbolestné a nijak nepříjemné. Fyzikálně je založen na principu odrazu zvukových vln, čímž vzniká obraz dle různé schopnosti odrazu dané tkáně. Základem je šedoškálový obraz, dalším rozšířením je barevná Dopplerovská sonografie.

Autor článku

Líbil se vám náš článek? Sdílejte ho, uděláte nám radost

Štítky: Moderní medicína

Přečtěte si také naše další články