Ultraljudsundersökning (ultraljud) är ett icke-invasivt diagnostiskt förfarande som använder högfrekventa ljudvågor för att få bilder på kroppens inre organ. Denna artikel ger information om hur ultraljudsmaskinen fungerar.

Uttrycket "ultraljud" avser en frekvens som ligger över intervallet för mänsklig hörsel. Ultraljud, som också är känt som diagnostisk medicinsk sonografi, är inte ett invasivt avbildningsförfarande, vilket innefattar användning av högfrekventa ljudvågor för diagnos såväl som terapeutiska ändamål. Det anses säkrare än röntgenstrålar och CT, eftersom det inte innebär användning av joniserande strålning.

Ultraljudsmaskin

En ultraljudsmaskin är ett datorintegrerat diagnostiskt verktyg som består av en sändare, en processor, en monitor, ett tangentbord med kontrollknappar, en lagringsenhet och en skrivare. Dess komponenter arbetar tillsammans för att producera bilder av inre organ.

Ultraljuds visualisering och omvänd piezoelektrisk effekt

Piezoelektriska kristaller är kristaller som genererar laddning när de utsätts för mekanisk stress. Omvandlingen av mekanisk energi till elektrisk energi kallas den piezoelektriska effekten. Kvarts, bariumtitanat, blyniobat, blyzirkonattitanat och annat är några av de piezoelektriska materialen. Vid ultraljud skapas pulserande ultraljudsvågor med hjälp av piezoelektriska kristaller, vilka placeras i en handhållen sond, kallad en sensor. När elektrisk ström appliceras på en piezoelektrisk kristall, orsakar det mekanisk spänning. Detta kallas den inverse piezoelektriska effekten. Denna omvänd piezoelektriska effekt producerar ultraljudsvågor.

När en elektrisk ström appliceras på dessa kristaller, leder detta till en snabb förändring i sin form. Detta medför att kristallerna producerar ljudvågor som sprids utåt. När dessa ljudvågor kommer tillbaka och träffar kristallerna avger de en elektrisk ström.

Frekvensen som används för ultraljud ligger i intervallet 2-15 MHz. Det finns ett omvänt förhållande mellan våglängden och frekvensen hos ultraljudsvågorna. Högfrekventa ultraljudsvågor har en kort våglängd och lågfrekventa ultraljudsvågor har en stor våglängd. Höga frekvenser används för att skanna organ eller vävnader som ligger nära ytan. Högfrekventa vågor ger högupplösta bilder. Även om lågpartiella vågor kan tränga in i djupare strukturer, ger de en bild med låg upplösning.

Ultraljudskomponenter

Idag är ultraljudsmaskiner lättillgängliga och används ofta för diagnostiska ändamål. Låt oss ta reda på hur ultraljudsvågor skapas och sänds via dessa maskiner.

Central Processing Unit (CPU)

Processorn innehåller en strömförsörjning för omvandlaren, såväl som en mikroprocessor som refererar till en uppsättning ledningar som förbinder processorn med resten av datorn. Dess uppgift är att erhålla data och ge resultat genom att bearbeta data i enlighet med rutten. I ultraljud skickar processorn en elektrisk ström till sensorn och bearbetar informationen som sänds av processorn i en 2D- eller 3D-bild. Dessa bilder kan ses på monitorn.

sensor

Givaren är en del av ultraljudsskanningen. Termen "omvandlare" är en enhet som omvandlar energi från en form till en annan. Denna enhet fungerar som en sändare såväl som en mottagare. Under ultraljud applicera gelen i en viss del av kroppen för att förhindra ljudvågor från förvrängning. Sonden rör sig fram och tillbaka genom denna del av kroppen. Användningen av elektrisk ström i kristallerna i omvandlaren leder till alstring av ultraljudsvågor. Reflektionen av en ultraljudsvåg sker på gränsen till olika typer av vävnad. Givaren omvandlar ekon av mekanisk energi eller ultraljudsvågor, som reflekteras från målorganet eller vävnaden, till elektrisk ström. Processorn bearbetar sedan information om fältet och amplituden av ljudet och tiden som används av ultraljudsvågorna reflekteras på sensorn för att skapa 2D- eller 3D-bilder av de inre organen.

Övriga komponenter

➞ Sonogram tekniker kan använda tangentbordet för att lägga till anteckningar och mäta bilder. Pulsstyrningssensorn kan användas för att ändra längd och frekvens för ultraljudspulser, eller ändra skanningsläge.

➞ Den bearbetade data från processorn omvandlas till en bild som kan ses på monitorn.

➞ De behandlade data och / eller bilder kan sparas på en hårddisk tillsammans med patientens journaler.

➞ Ultraljudstekniken kan också välja en bild som kan skrivas ut med en termisk skrivare ansluten till en ultraljud.

Ultraljud har olika tillämpningar vid diagnos, men det har blivit oumbärligt för att analysera fostrets utveckling. Medan konventionell ultraljud ger en tvådimensionell bild för tredimensionell mänsklig anatomi, kan du nu skapa 3D- och 4D-bilder. Medan 3D-skanning av fotografier av embryot är gjort i tre dimensioner kallas rörelse tredimensionella bilder av embryot 4D-skanning. Trots att biverkningarna inte var relaterade till användningen av ultraljud uttrycktes oro över den möjliga sambandet mellan missbruk av ultraljud och de termiska effekterna av ultraljudsvågor. Om sonden förblir kvar på ett ställe under en längre period kan det leda till en ökning av temperaturen på den platsen. För att minska dessa risker är det absolut nödvändigt att ultraljudsmaskinen används av en erfaren tekniker.

Principen för ultraljudsmaskin. Ultraljudssensor

Under ultraljudet förstår ljudvågorna, vars frekvens ligger utanför frekvensomfånget som uppfattas av det mänskliga örat.

Upptäckten av ultraljud går tillbaka till observationer av flyget av fladdermus. Forskare som blindfoldade fladdermusen, fann att dessa djur inte förlorar sin orientering under flygning och kan undvika hinder. Men efter att de också hade täckt öronen, var orienteringen i rymden i fladderna bruten och de stötte på hinder. Detta ledde till slutsatsen att fladdermus i mörkret styrs av ljudvågor som inte fångas av det mänskliga örat. Dessa observationer gjordes redan under XVII-talet samtidigt som termen "ultraljud" föreslogs. En flagga för orientering i rymden avger korta pulser av ultraljudsvågor. Dessa impulser, reflekterade från hindren, uppfattas efter en tid av örat av ett slagträ (ekofenomen). Enligt tiden som passerar från ultraljudspulsens ögonblick till uppfattningen av den reflekterade signalen bestämmer djuren avståndet till föremålet. Dessutom kan slagträet också bestämma riktningen i vilken ekosignalen returneras, lokaliseringen av objektet i rymden. Sålunda sänder det ultraljudsvågor och uppfattar då den reflekterade bilden av det omgivande rummet.

Principen för ultraljudsplats ligger till grund för användningen av många tekniska anordningar. Enligt den så kallade principen om pulserande eko fungerar en sonar som bestämmer fartygets position i förhållande till fiskens eller havsbotten (ekosolaren) samt ultraljudsdiagnostikanordningar som används i medicin: enheten sänder ultraljudsvågor och uppfattar då de reflekterade signalerna På den tid som förflutit från strålningstiden till ögonblickets uppfattning bestämmer du den spatiala positionen för den reflekterande strukturen.

Vad är ljudvågor?

Ljudvågor är mekaniska vibrationer som sprids i rymden som vågor som uppstår efter en sten kastas i vattnet. Förökningen av ljudvågor beror till stor del på ämnet i vilket de sprids. Detta förklaras av det faktum att ljudvågor endast uppstår när partiklarnas partiklar oscillerar.

Eftersom ljud endast kan spridas från materiella föremål, produceras inget ljud i vakuum (i tentor frågas ofta "backfilling": hur distribueras ljud i vakuum?).

Ljud i miljön kan spridas både i längdriktningen och i tvärriktningen. Ultraljudsvågor i vätskor och gaser är longitudinella, eftersom enskilda partiklar av mediet oscillerar längs ljudvågens utbredningsriktning. Om planet i vilket partiklarnas partiklar oscillerar, ligger i rätt vinkel mot vågutbredningsriktningen, som exempelvis vid havsvågor (oscillationer av partiklar i vertikal riktning och vågutbredning i horisontalen) talar om tvärvågor. Sådana vågor observeras också i fasta ämnen (till exempel i ben). I mjuka vävnader sprids ultraljud huvudsakligen i form av longitudinella vågor.

När de enskilda partiklarna i den longitudinella vågen förskjuts mot varandra ökar deras densitet och följaktligen trycket i substansens substans på denna plats. Om partiklarna avviker från varandra, minskar ämnets lokala densitet och trycket på denna plats. Ultraljudsvåg bildar en zon med lågt och högt tryck. Med genomströmningen av ultraljudsvåg genom vävnaden förändras detta tryck mycket snabbt vid mediets punkt. För att skilja det tryck som bildas av ultraljudsvågan från mediets konstanta tryck kallas det också variabelt eller soniskt tryck.

Ljudvågparametrar

Ljudvågparametrar inkluderar:

Amplitude (A), till exempel högsta ljudtryck ("våghöjd").

Frekvens (v), d.v.s. antal oscillationer i 1 s. Frekvensenheten är Hertz (Hz). I diagnostiska enheter som används i medicin, använd frekvensområdet från 1 till 50 MG c (1 MHz = 106 Hz, vanligtvis intervallet 2,5-15 MHz).

Våglängd (A), d.v.s. Avståndet till den intilliggande vågkammen (närmare bestämt minsta avståndet mellan punkterna med samma fas).

Utbredningshastigheten, eller ljudets hastighet. Det beror på det medium där ljudvågan sprids, liksom på frekvensen.

Tryck och temperatur har en signifikant effekt, men i det fysiologiska temperaturområdet kan denna effekt försummas. För vardagligt arbete är det användbart att komma ihåg att ju tätare miljön desto större ljudets hastighet i den.

Ljudets hastighet i mjuka vävnader är cirka 1500 m / s och ökar med ökande vävnadsdensitet.

Denna formel är central för medicinsk ekologi. Med hjälp av det är det möjligt att beräkna våglängden λ för ultraljud, vilket gör det möjligt att bestämma minsta storleken på de anatomiska strukturerna som fortfarande är synliga med ultraljud. De anatomiska strukturerna, vars storlek är mindre än ultraljudsvågens längd, med ultraljud kan inte särskiljas.

Med våglängden kan du få en ganska grov bild och är inte lämplig för att utvärdera små strukturer. Ju högre ultraljudsfrekvensen desto mindre är våglängden och storleken på de anatomiska strukturerna som fortfarande kan särskiljas.

Möjligheten att specificera ökar med ökande ultraljudsfrekvens. Detta minskar penetrationsdjupet av ultraljud i vävnaden, d.v.s. dess penetrerande förmåga minskar. Således minskar det tillgängliga djupet av vävnadsforskning med ökande ultraljudsfrekvens.

Ultraljudets våglängd som används i ekografi för att studera vävnader varierar från 0,1 till 1 mm. Mindre anatomiska strukturer kan inte identifieras.

Hur får man en ultraljud?

Piezoelektrisk effekt

Produktionen av ultraljud som används i medicinsk diagnostik grundar sig på den piezoelektriska effekten - kristallernas och keramikernas förmåga att deformeras under en applicerad spänning. Under påverkan av växelspänning deformeras kristaller och keramik periodiskt, d.v.s. mekaniska vibrationer uppstår och ultraljudsvågor bildas. Den piezoelektriska effekten är reversibel: ultraljudsvågor orsakar deformation av den piezoelektriska kristallen, som åtföljs av utseendet av mätbar elektrisk spänning. Sålunda tjänar piezoelektriska material som generatorer av ultraljudsvågor och deras mottagare.

När en ultraljudsvåg uppstår sprids den i anslutningsmediet. "Anslutning" innebär att det finns mycket god ljudledningsförmåga mellan ultraljudsgeneratorn och den miljö där den distribueras. För att göra detta brukar du använda en standard ultraljudsgel.

För att underlätta övergången av ultraljudsvågor från fast keramik i det piezoelektriska elementet till mjuka vävnader, är det belagt med en speciell ultraljudsgel.

Försiktighet bör vidtas vid rengöring av ultraljudssensorn! Det matchande skiktet i de flesta ultraljudssensorer försämras när de omarbetas med alkohol av hygieniska skäl. Därför är det nödvändigt att strikt följa anvisningarna som är anslutna till enheten när du rengör ultraljudssensorn.

Strukturen hos ultraljudssensorn

Generatorn för ultraljudsvibrationer består av ett piezoelektriskt material, främst keramiskt, på fram- och baksidan av vilket det finns elektriska kontakter. Ett matchande skikt appliceras på framsidan mot patienten, vilket är utformat för optimal ultraljud i vävnaden. På baksidan är piezoelektriska kristaller täckta med ett skikt som absorberar starkt ultraljud, vilket förhindrar reflektion av ultraljudsvågor i olika riktningar och begränsar kristallens rörlighet. Detta gör det möjligt för oss att säkerställa att ultraljudsgivaren avger kortast möjliga ultraljudspulser. Pulsens varaktighet är bestämningsfaktorn i den axiella upplösningen.

Sensorn för ultraljud i b-läge består i regel av många små, intill varandra keramiska kristaller, som konfigureras individuellt eller i grupper.

Ultraljudsgivaren är mycket känslig. Detta förklaras dels av det faktum att det i de flesta fall innehåller keramiska kristaller som är mycket bräckliga, å andra sidan av det faktum att sensorns komponenter ligger mycket nära varandra och kan förskjutas eller brytas med mekanisk skakning eller chock. Kostnaden för en modern ultraljudsgivare beror på vilken typ av utrustning som är ungefär lika med kostnaden för en medelklassbil.

Innan du transporterar ultraljudsenheten, fixa säkert ultraljudsgivaren på enheten och koppla loss den bättre. Sensorn bryts lätt när den släpps, och även mindre skakningar kan orsaka allvarliga skador.

I intervallet frekvenser som används vid medicinsk diagnostik är det omöjligt att erhålla en starkt fokuserad stråle, som liknar en laser, med vilken det är möjligt att "sanna" vävnader. För att erhålla en optimal rumsupplösning är det emellertid nödvändigt att sträva efter att minska ultraljudsstrålens diameter så mycket som möjligt (som en synonym för en ultraljudsstråle används ibland "ultraljudsstråle") som betonar att i fallet med ett ultraljudsfält, diameter).

Ju mindre ultraljudsstrålen är desto bättre är detaljerna i de anatomiska strukturerna synliga med ultraljud.

Därför fokuseras ultraljud så långt som möjligt vid ett visst djup (något djupare än strukturen som studeras), så att ultraljudsstrålen bildar en "midja". De fokuserar ultraljud antingen med hjälp av "akustiska linser" eller genom att använda pulserande signaler till olika piezoceramiska element i omvandlaren med olika ömsesidiga förändringar i tiden. Samtidigt kräver fokusering på ett större djup en ökning i ultraljudsgivarens aktiva yta eller öppning.

När sensorn är inriktad finns det tre zoner i ultraljudsfältet:

Den tydligaste ultraljudsbilden erhålls när objektet som studeras ligger i ultraljudsstrålens fokalområde. Objektet befinner sig i fokusområdet när ultraljudsstrålen har den minsta bredden, vilket innebär att dess upplösning är maximal.

Nära ultraljudsområdet

Närområdet är direkt intill ultraljudssensorn. Här överlagras ultraljudsvågor som utsöndras av ytan av olika piezoceramiska element på varandra (med andra ord uppstår störningar av ultraljudsvågor), därför bildas ett skarpt inhomogent fält. Låt oss förklara detta med ett tydligt exempel: om man slänger en handfull stenar i vattnet överlappar de cirkulära vågorna, som skiljer sig från var och en av varandra. Nära den plats där en sten faller, som motsvarar närområdet, är vågorna oregelbundna, men på ett avstånd närmar de sig gradvis cirkulärt. Försök minst en gång att göra detta experiment med barn när du går nära vattnet! Den uttalade inhomogeniteten hos den närmaste ultraljudszonen bildar en fuzzy bild. Det homogena mediet i närområdet ser ut som växlande ljus och mörka ränder. Därför är nästan ultraljudszonen för bedömning av bilden nästan eller inte alls lämplig. Denna effekt är mest uttalad i konvexa och sektorsensorer som avger en divergerande ultraljudsstråle; För en linjär sensor är närområdes heterogeniteten minst uttalad.

Det är möjligt att bestämma hur långt den närmaste ultraljudsområdet sprider sig. Om du vrider på ratten, förstärker du signalen samtidigt som du tittar på ultraljudsfältet intill sensorn. Den närmaste ultraljudszonen kan kännas igen av ett vitt ark nära sensorn. Försök att jämföra närområdet av linjära och sektorsensorer.

Eftersom den närmaste ultraljudszonen inte är tillämplig vid bedömningen av objektets bild under ultraljudsundersökningar strävar de efter att minimera närområdet och använda det på olika sätt för att ta bort det från det område som studeras. Detta kan exempelvis göras genom att välja sensorens optimala läge eller genom att elektroniskt jämföra ojämnheten hos ultraljudsfältet. Men i praktiken är det lättast att uppnå med hjälp av en så kallad buffert fylld med vatten, som placeras mellan sensorn och studieobjektet. Detta gör att du kan visa bruset från närområdet från platsen för objektet som studeras. Vanligtvis används speciella munstycken för enskilda sensorer eller en universell gelskiva som buffert. Istället för vatten används silikonbaserade plastmunstycken för närvarande.

Med ett ytligt arrangemang av de studerade strukturerna kan användningen av en buffert avsevärt förbättra kvaliteten på ultraljudsbilden.

Fokusområde

Fokuszonen kännetecknas av det faktum att ultraljudsstrålens diameter (bredd) är den minsta här och å andra sidan, på grund av effekten av uppsamlingslinsen, är ultraljudets intensitet störst. Detta möjliggör hög upplösning, d.v.s. förmågan att tydligt skilja objektets detaljer. Därför måste den anatomiska formationen eller föremålet som ska undersökas placeras i fokusområdet.

Far ultraljudsområde

I den ultraljudszon som skiljer sig, ökar ultraljudsstrålen. Eftersom ultraljudsstrålen försvagas när den passerar genom vävnaden minskar intensiteten hos ultraljud, särskilt dess högfrekventa komponent. Båda dessa processer påverkar upplösningen, och därmed kvaliteten på ultraljudsbilden, negativt. Därför, i studien i fjärran ultraljudszonen, förloras objektets tydlighet - ju mer desto längre bort från sensorn.

Enhetsupplösningen

Upplösningen av ett visuellt forskningssystem, både optiskt och akustiskt, bestäms av det minsta avståndet vid vilket två objekt i bilden uppfattas som separata. Upplösning är en viktig kvalitativ indikator som karaktäriserar effektiviteten av bildanalysmetoden.

I praktiken är det ofta förbisedt att öka upplösningen endast är meningsfull när objektet som studeras är väsentligt annorlunda i dess akustiska egenskaper från de omgivande vävnaderna, d.v.s. har tillräcklig kontrast. Att öka upplösningen i avsaknad av tillräcklig kontrast förbättrar inte studiens diagnostiska förmåga. Den axiella upplösningen (i riktning mot utbredning av ultraljudsstrålen) ligger i området för det dubbla våglängdsvärdet. Strängt taget är varaktigheten av individuella utstrålade pulser avgörande. Det händer lite mer än två på varandra följande fluktuationer. Detta betyder att med en sensor med en arbetsfrekvens på 3,5 MHz, ska 0,5 mm vävnadsstrukturer teoretiskt uppfattas som separata strukturer. I praktiken observeras detta endast under förutsättning att strukturerna är tillräckligt kontrasterande.

Den laterala (laterala) upplösningen beror på bredden hos ultraljudsstrålen, såväl som på fokus och följaktligen på undersökningsdjupet. I detta avseende varierar resolutionen kraftigt. Den högsta upplösningen observeras i fokusområdet och är ungefär 4-5 våglängder. Sålunda är sidoprocessen 2-3 gånger svagare än den axiella upplösningen. Ett typiskt exempel är ultraljudet i bukspottskörteln. Kanalens lumen kan tydligt visualiseras endast när den är vinkelrätt mot ultraljudsstrålens riktning. Delar av kanalen som är placerade till vänster och höger från en annan vinkel är inte längre synliga, eftersom den axiella upplösningen är starkare än den laterala.

Sagittalupplösningen beror på bredden hos ultraljudsstrålen i ett plan vinkelrätt mot avsökningsplanet och karakteriserar upplösningen i riktningen vinkelrätt mot utbredningsriktningen och följaktligen bildskiktets tjocklek. Sagittal upplösning är vanligtvis sämre än axiell och lateral. I instruktionerna kopplade till ultraljudsmaskinen nämns denna parameter sällan. Det bör emellertid antas att sagittalupplösningen inte kan vara bättre än sidoprocessen och att dessa två parametrar endast är jämförbara i sagittalplanet i brännpunkten. Med de flesta ultraljudssensorer är sagittal fokus inställd på ett visst djup och uttrycks inte tydligt. I praktiken utförs sagittal-fokuseringen av ultraljudsstrålen genom att använda ett matchande lager i sensorn som en akustisk lins. Variabel fokusering vinkelrätt mot bildplanet, sålunda reduceras tjockleken av detta skikt endast med hjälp av en matris av piezoelements.

I de fall där forskarläkaren har uppgift om en detaljerad beskrivning av den anatomiska strukturen, är det nödvändigt att undersöka det i två ömsesidigt vinkelräta plan, om de anatomiska egenskaperna hos det studerade området tillåter det. Samtidigt minskar upplösningen från axiell riktning till sidled och från sidled till sagittal.

Typer av ultraljudssensorer

Beroende på placeringen av de piezoelektriska elementen finns det tre typer av ultraljudssensorer:

I linjära sensorer är piezoelektriska element placerade längs en rak linje separat eller i grupper och avger ultraljudsvågor i vävnaden parallellt. Efter varje passage genom tyget visas en rektangulär bild (för 1 s - ca 20 bilder eller mer). Fördelen med linjära sensorer är möjligheten att erhålla hög upplösning nära sensortillståndet (dvs relativt hög bildkvalitet i närområdet), nackdelen ligger i det lilla fältet hos ultraljudsgranskningen på ett stort djup (detta förklaras av det faktum att sensorer, ultraljudsstrålar från den linjära sensorn avviker inte).

En fasad array-sensor liknar en linjär sensor, men är mindre. Den består av en serie kristaller med separata inställningar. Sensorer av denna typ skapar en bild av en sektorsensor på monitorn. Medan i fallet med en mekanisk sektorsensor bestäms riktningen för ultraljudspulsen genom rotation av det piezoelektriska elementet, när man arbetar med en sensor med en fasad array, erhålls en riktad fokuserad ultraljudsstråle genom en tidsskiftning (fasskift) av alla aktiverade kristaller. Detta innebär att de enskilda piezoelektriska elementen aktiveras med en tidsfördröjning och som ett resultat sänds ultraljudsstrålen i en snedriktning. Detta gör att du kan fokusera ultraljudsstrålen i enlighet med studiens uppgift (elektronisk fokusering) och samtidigt förbättra upplösningen avsevärt i den önskade delen av ultraljudsbilden. En annan fördel är möjligheten att dynamiskt fokusera den mottagna signalen. I detta fall ställs fokus under mottagning av signalen till det optimala djupet vilket också förbättrar bildkvaliteten avsevärt.

I den mekaniska sektorsensorn utsätts ultraljudsvågorna i olika riktningar som en följd av den mekaniska svängningen hos omvandlarelementen, så en bild bildas i form av en sektor. Efter varje passage genom tyget bildas en bild (10 eller mer i 1 s). Fördelen med sektorsensorn är att det ger dig möjlighet att få ett brett synfält på ett stort djup och nackdelen är att det är omöjligt att studera i närområdet eftersom synfältet nära sensorn är för smal.

I en konvex sensor ligger piezoelektriska element längs varandra i en båge (krökt sensor). Bildkvalitet är ett kors mellan en bild som erhålls av linjära och sektorsensorer. En konvex sensor, som en linjär, kännetecknas av hög upplösning i närområdet (även om den inte når upplösningen av den linjära sensorn) och samtidigt är ett brett synsfält i djupet av vävnaden likartat en sektorsensor.

Endast med det tvådimensionella arrangemanget av elementen hos ultraljudstransducern i form av en matris är det möjligt att fokusera ultraljudsstrålen samtidigt i laterala och sagittala riktningar. Denna så kallade matris av piezoelements (eller tvådimensionell matris) tillåter dessutom att erhålla data på tre dimensioner, utan vilken skanning av mängden vävnad framför sensorn är omöjlig. Tillverkningen av en matris av piezoelektriska element är en mödosam process som kräver användning av den senaste tekniken. Därför började endast tillverkare nyligen utrusta sina ultraljudsenheter med konvexa sensorer.

hi-electric.com

En viktig funktionell del av ultraljudsmaskinen är sensorn eller omvandlaren. Det är genom honom att visualiseringen av de organ som undersöks utförs under ultraljudsproceduren, eftersom det alstrar ultraljudsvågor och mottar sin omvänd kartläggning.

Kostnaden för ultraljudsdiagnostikapparaten och dess funktionalitet beror direkt på sensorns uppsättning. Innan du köper en ultraljudsmaskin måste du bestämma vilket syfte det ska användas för.

Vid val av omvandlare är det också nödvändigt att ta hänsyn till att de skiljer sig åt i penetrationsdjupet i de undersökta organen.

Sensorfunktioner

Enligt omfattning och syfte finns det flera typer av ultraljudssensorer:

• universell utomhus;
• för undersökning av ytliga organ
• kardiologi;
• pediatrisk;
• intrakavitär.

Universell extern sensor gör att du kan spendera det mesta av ultraljudet, utom abdominal och drift

• Kardiologi - används för att undersöka hjärtat. Dessutom används sådana ultraljudssensorer för transesofageal undersökning av hjärtat.
• Universell ultraljuds utomhus sensor används för undersökning och. Det kan tillämpas på både vuxna patienter och barn.
• För, och använder också en speciell sensor för ytligt placerade organ.
• Sensorer som används i pediatrisk träning har en högre frekvens än jämförbar utrustning avsedd för vuxna patienter.
• Intracavitary sensorer är indelade i följande typer:
  1. transuretral;
  2. intraoperativ;
  3. Biopsi.

Huvudtyper enheter

Beroende på vilken typ av ultraljudsskannrar finns det tre huvudtyper av sensorer för ultraljudssektorn, konvex och linjär. Sensorer för ultraljudsutrustning av sektortypen arbetar med en frekvens av 1,5 till 5 MHz. Behovet av dess tillämpning uppstår om du vill få större penetration i djupet och synligheten i ett litet område. Det brukar användas för att undersöka hjärtat och mellanrummen.

Konvexa givare har en frekvens på 2-7,5 MHz, deras penetrationsdjup når 25 cm. De har en funktion som måste beaktas - bredden på den resulterande bilden är större än storleken på givaren själv. Detta är viktigt för att bestämma anatomiska landmärken. Deras fördel är att de jämnt och tätt passar patientens hud. Sådana sensorer är avsedda att undersöka orglar som är djupt - det är bukorgan, bäckenorgan och det urogenitala systemet samt höftleder. Vid arbetet med honom är det nödvändigt att ta hänsyn till patientens hud och bestämma den önskade frekvensen för penetration av ultraljudsvågan.

Separat typ är 3D och 4D volymetriska sensorer. De är en mekanisk anordning med ringformad eller vinklad sving och rotation. Med hjälp av dem visas genom att skanna organen, som sedan omvandlas till en tredimensionell bild. Med 4D-enheten kan du se organ i alla skjuvprojektioner.

Sensorer för ultraljudsmaskiner av linjär typ har en frekvens på 5-15 MHz, deras penetrationsdjup når 10 cm. På grund av denna högfrekventa bild kan du få en högkvalitativ bild på skärmen. Vid arbete med linjära sensorer uppstår bildförvrängning vid kanterna. Detta beror på att det är ojämnt fäst på patientens hud. De är avsedda för ultraljudsundersökning av organ som ligger på ytan. Dessa är bröstkörtlar, leder och muskler, kärl, sköldkörtel.

Varianter av givare

Förutom de tre huvudtyperna används följande sensorer för ultraljudsscannrar:

1. Mikrokonvex givare är en typ av konvex, avsedd att användas i pediatrisk praxis. Det används för att undersöka höftlederna och organen i bukhålan, urinvägarna.
2. Biplan - låter dig få bilder av organ i längd och tvärsnitt.
3. Fasad sektortransducer - avsedd för användning i kardiologi, för ultraljudsundersökning av hjärnan. Den är utrustad med en fasad array som gör det möjligt att utforska svåråtkomliga områden.
4. Katetertransduktorer - avsedda för infogning i svårtillgängliga platser - kärl, hjärta.
5. Intrakavitära hålrum är rektala och vaginala liksom rektala vaginala typer av givare som används i obstetri, urologi och gynekologi.
6. Blyertspenna - används för ultraljud av vener och artärer i lemmar och nacker.
7. Videoendoskopisk - dessa enheter är en kombination av tre i ett - ultraljud, gastrofibroskop och bronkofibroskop.
8. Laparoskopiska är tunna rörformade givare med en radiator i slutet. I dem kan änden böjas både i ett plan och i två plan. Det finns modeller där änden inte är böjd. Alla används under laparoskopi. De styrs av en speciell joystick. Sådana modeller är också uppdelade i linjär sida, konvex sida och fasad med en direkt översikt.

Dessutom, i praktiken av ultraljud används matris sensorer med en tvådimensionell gitter. De är en och en halv och tvådimensionell. Polutomermerovye tillåter dig att få maximal upplösning i tjocklek.

Med en tvådimensionell enhet kan du få en bild som 4D. Samtidigt visualiserar de bilden på skärmen i flera projektioner och sektioner.

Sensorn är den viktigaste delen av ultraljudsmaskinen. Funktionen och kostnaden för en ultraljudsmaskin beror på en uppsättning sensorer. Därför måste du noggrant bestämma användningsområdet innan du köper en viss sensor. När man väljer en sensor bör man ta hänsyn till djupet och naturen hos organens position. I denna artikel bestämde vi oss för att överväga huvudtyperna och användningarna av ultraljudssensorer.

Om du behöver köpa en sensor för ultraljudsmaskin eller återställa en begagnad, hjälper vi dig gärna och hittar det bästa alternativet för dig!

Det finns 3 typer av ultraljudsskanning - linjär, konvex och sektor. Sensorer av ultraljud har konsonanta namn: linjär, konvex och sektor.

Sensorns frekvens är 5-15 MHz, skanningsdjupet är upp till 10 cm. På grund av signalets höga frekvens visas bilden med hög upplösning. Genom att använda en sådan sensor är det svårt att säkerställa enhetlig vidhäftning till testorganet, vilket leder till bildförvrängning längs kanterna. Linjära sensorer är idealiska för att undersöka organ som ligger ytligt, muskler, blodkärl och små leder.

Frekvens 2-7.5, djup upp till 25 cm. Bredden på bilden är flera centimeter större än storleken på givarna själva. Var noga med att ta hänsyn till den här funktionen när du bestämmer exakta anatomiska landmärken. Sensorer av denna typ används för att skanna djupa organ, såsom höftled, det urogenitala systemet, bukhålan. Beroende på patientens komplex är den önskade frekvensen inställd.

Det här är en slags konvex sensor som används i barnläkemedel. Med hjälp av denna sensor utförs samma studier som med den konvexa sensorn.

Driftsfrekvensen är 1,5-5 MHz. Den används i situationer som kräver en stor överblick på djupet från ett litet område. Används för att studera mellanklasserna och hjärtat.

Sektorfasade sensorer

Används i kardiologi. Tack vare den sektorerade fasstyrkan är det möjligt att ändra strålens vinkel i avsökningsplanet, vilket gör att du kan se bakom våren, bakom revbenen eller bakom ögonen (för hjärnforskning). Sensorn kan fungera i läget för konstantvåg eller kontinuerlig vågdopare, eftersom Den har förmåga att självständigt ta emot och avge olika delar av gallret.

Dessa sensorer innefattar vaginal (krökning 10-14 mm), rektal, rektalvaginal (krök 8-10 mm), denna typ av sensor används inom obstetri, gynekologi, urologi.

De består av kombinerade radiatorer - konvexa + linjära eller konvexa + konvexa. Med hjälp av dessa sensorer kan bilden erhållas både i längd och i tvärsnitt. Förutom bi-planen finns det tre-plan sensorer med en enstaka bild från alla emittrar.

3D / 4D surroundsensorer

Mekaniska sensorer med ringrotation eller vinkelsvingning. De ger möjlighet att genomföra en skjuvskanning av organ, då omvandlas data av skannern till en tredimensionell bild. 4D är en tredimensionell bild i realtid. Gör det möjligt att visa alla skivbilder.

Sensorer med tvådimensionell gitter. Indelad i:

• 1,5D (en och en halv). Summan av elementen längs gitterbredden är mindre än längden. Detta ger maximal tjockleksupplösning.
• 2D (tvådimensionell). Gitteret är en rektangel med ett stort antal element i längd och bredd. De låter dig få 4D-bild och samtidigt visa flera projektioner och skivor.

Anordningen genom vilken den reflekterade ultraljudsignalen från människokroppen kommer in i anordningen för vidare bearbetning och visualisering är sensorn. Områden för medicinsk användning bestäms huvudsakligen av typen av sensorer som arbetar med en ultraljudsanordning och närvaron av olika driftssätt.

sensor Det är en anordning som avger en signal med önskad frekvens, amplitud och pulsform och mottar också en signal som reflekteras från de studerade vävnaderna, omvandlar den till en elektrisk form och sänder för ytterligare förstärkning och behandling.

Det finns ett stort antal sensorer som skiljer sig åt i skanningsmetoden, i applikationen, såväl som sensorer som skiljer sig från den typ av omvandlare som används i dem.

Med skanningsmetod

Av de möjliga sätten att få information om biologiska strukturer, den mest utbredda metoden för att erhålla en tvådimensionell bild (B-läge). För det här läget finns det olika typer av skanningsimplementering.

Sektor (mekanisk) skanning. I sensorer av sektorsmekanisk avsökning uppträder vinkelförskjutningen hos en ultraljudsstråle på grund av oscillation eller rotation runt axeln hos ultraljudstransduceremitterande och mottagande signaler. Ultraljudsstrålens axel rör sig runt hörnet så att bilden ser ut som en sektor.

Linjär elektronisk scanning. Med denna avsökningsmetod ändras inte vinkelriktningen hos ultraljudsstrålen, strålen rör sig parallellt med sig själv så att strålens början rör sig längs sensorns arbetsyta i en rak linje. Utsiktsområdet har formen av en rektangel.

Konvex elektronisk scanning. På grund av gitter geometrin, som skiljer sig från linjären, är strålarna inte parallella med varandra, men avviker som en fläkt i en viss vinkelsektor. Kombinerar fördelarna med linjär och sektorsökning.

Mikrokonvex elektronisk scanning. Denna typ av skanning är i grunden lik konvex. Mikrokonvexskanningsfältet har samma utseende som en sektors mekanisk avsökning. Ibland hör den här typen av skanning till en av de typer av sektorsökning, den enda skillnaden ligger i den mindre krökningsradien på sensorns arbetsyta (högst 20-25 mm).

Fasad sektor elektronisk scanning. Skillnaden mellan en fasskanning och en linjär skanning är att vid varje sond används alla element i matrisen för strålning. För att utföra en sådan avsökning bildar excitationspulsgeneratorerna samma formade pulser, men med en tidsförskjutning.

Vid medicinsk tillämpning

Beroende på det område där studien ska genomföras väljs en sensor. Dessutom påverkas valet av en eller annan typ av sensor av djupet på platsen för det organ eller vävnaden som undersöks och deras tillgänglighet. Det första steget i bildoptimering är att välja den högsta frekvensen för önskat djup av prospektering.

1. Universella sensorer för extern granskning. Används för studier av bäckenorganen och bukregionen hos vuxna och barn. I grunden används universella konvexa sensorer med en arbetsfrekvens på 3,5 MHz för vuxna; 5 MHz för barn 2,5 MHz för djupa organ. Skansektorns vinkelstorlek: 40-90 º (mindre än 115 º), arbetsbalkens längd - 36-72 mm.

2. Sensorer för ytliga organ. De används för att undersöka små och små organ och strukturer - sköldkörteln, perifera kärl, leder etc. Driftsfrekvenserna är 7,5 MHz, ibland 5 eller 10 MHz. Den vanligaste linjära sensorn, 29-50 mm, sällan konvex, mikrokonvex eller sektorn mekanisk med ett vattenmunstycke med en båglängd på 25-48 mm.

3. Intracavitary sensorer. Det finns ett brett spektrum av intrakavitära sensorer som skiljer sig inom områdena medicinsk användning.

ü Intraoperativa sensorer. eftersom Eftersom sensorerna är införda i operativfältet måste de göras mycket kompakta. Som regel använder de linjära givare 38-64 mm långa. Ibland används konvexa omvandlare med en stor krökningsradie. Driftsfrekvensen är 5 eller 7,5 MHz.

ü Trans-esofageal sensorer. Denna typ av sensor används för att undersöka hjärtat från matstrupen. Konstruerad på samma princip som det flexibla endoskopet, är kontrollsystemet för betraktningsvinkeln liknande. Mekanisk, konvex eller fasad sektionsskanning med en driftsfrekvens på 5 MHz används.

ü Intravaskulära sensorer. Används för invasiv undersökning av blodkärl. Skanning - sektor mekanisk cirkulär, 360 º. Driftsfrekvens 10 MHz och mer.

ü Transvaginal (intravaginal) sensorer. Det finns sektorns mekaniska eller mikrokonvexa typ med en visningsvinkel från 90º till 270º. Driftsfrekvensen är 5, 6 eller 7,5 MHz. Sektorns axel ligger vanligen i viss vinkel relativt sensorns axel. Ibland används sensorer med två givare, där avsökningsplanen ligger i en vinkel på 90 ° till varandra. Sådana sensorer kallas biplanovymi.

ü Transrektala sensorer. Används huvudsakligen för diagnos av prostatit. Driftsfrekvensen är 7,5 MHz, mindre ofta 4 och 5 MHz. Transrectal sensorer använder flera typer av skanning. Med sektorsmekanisk avsökning i en cirkulär sektor (360 º) är avsökningsplanet vinkelrätt mot sensorns axel. En annan typ av sensor använder en linjär ultraljudsgivare med en plats längs sensornas axel. För det tredje används en konvex givare med ett betraktningsplan som passerar genom sensorns axel.

Ett speciellt kännetecken hos dessa sensorer är närvaron av en vatteninloppskanal för att fylla den gummisäck som bärs på arbetsdelen.

ü Transuretrala sensorer. Sensorer med liten diameter sätts in i urinröret i blåsan med hjälp av mekanisk sektor eller cirkulär (360º) skanningar med en driftsfrekvens på 7,5 MHz.

4. Hjärt-sensorer. Ett inslag i hjärtats undersökning är observationen genom mellanklassen. Sektorsensorer för mekanisk avsökning (enkel-element eller med ringgitter) och fasade elektroniska sensorer används för sådana studier. Driftsfrekvensen är 3,5 eller 5 MHz. Nyligen har transesofageala sensorer använts i avancerade instrument med färgdoppler-kartläggning.

5. Sensorer för barn. I pediatrics används samma sensorer som för vuxna, men med en högre frekvens på 5 eller 7,5 MHz. Detta möjliggör högre bildkvalitet på grund av patientens lilla storlek. Dessutom används speciella sensorer. Till exempel används en sektor eller mikrokonvexsensor med en frekvens på 5 eller 6 MHz för att undersöka hjärnan hos nyfödda genom en fjäder.

6. Biopsysensorer. Används för korrekt inriktning av biopsi eller punkteringsnålar. För detta ändamål är specialdesignade sensorer, där nålen kan passera genom hålet (eller slitsen) i arbetsytan (öppning). På grund av den tekniska komplexiteten att utföra dessa sensorer (vilket väsentligt ökar kostnaden för biopsysensorn) används biopsiadaptrar ofta - enheter för att peka biopsi nålar. Adaptern är avtagbar, fast monterad på kroppen hos en vanlig sensor.

7. Multifrekvenssensorer. Sensorer med ett brett frekvensområde. Givaren arbetar vid olika omkopplingsbara frekvenser, beroende på vilket djup forskaren är intresserad av.

8. Doppler sensorer. Används för att erhålla information om hastigheten eller hastighetsspektrumet av blodflödet i kärlen. I vårt fall återspeglas ultraljudsvågor från blodpartiklar, och denna förändring är direkt beroende av blodflödet.

Sensorn är en av de viktigaste delarna av ultraljudsmaskinen. Det beror på sensorn, vilka organ och på vilket djup kan undersökas. Exempelvis är en sensor avsedd för barn inte tillräckligt kraftfull för att undersöka organs vuxna patienter och vice versa.

Kostnaden för en ultraljudsskanner beror till stor del på uppsättningen sensorer som ingår i satsen. Därför, innan du köper behöver du veta exakt användningsområdet för enheten.

Ultraljudssensorer kan köpas separat från enheten. Man bör komma ihåg att olika modeller av sensorer produceras för olika modeller av skannrar. Innan du beställer en sensor, se till att den passar din skanner. Till exempel kan sensorer för bärbara ultraljudsmaskiner inte vara lämpliga för stationära modeller och vice versa.

Typer av ultraljudssensorer

Arbetsfrekvensen är 5-15 MHz. Skanningsdjupet är litet (upp till 10 cm). På grund av signalets höga frekvens är det möjligt att få en bild med hög upplösning. Denna typ av sensor säkerställer att det studerade organs fulla överensstämmelse med transduktorns läge är uppfylld. Nackdelen är svårigheten att säkerställa en enhetlig passform av sensorn till patientens kropp. Ojämn passform leder till bildförvrängning längs kanterna.

Linjära ultraljudssensorer kan användas för att studera ytliga organ, muskler och små leder, blodkärl.

Driftsfrekvensen är 2-7,5 MHz. Skanningsdjupet är upp till 25 cm. Bilden är flera centimeter bred genom sensorns bredd. För att bestämma exakta anatomiska landmärken bör specialisten överväga denna funktion.

Konvexa sensorer används för att skanna djupa organ: bukhålan, det urogenitala systemet och höftlederna. Lämplig för både tunna personer och barn och för överviktiga personer (beroende på vald frekvens).

Mikrokonvex - är en pediatrisk typ av konvex sensor. Med hjälp av den görs samma forskning som med den konvexa sensorn.

Driftsfrekvensen är 1,5-5 MHz. Den används i fall då det är nödvändigt att få en stor översikt på ett djup från ett litet område. Används för att studera de interostala utrymmena, hjärtat.

Sektorfasade sensorer

Används i kardiologi. Sektorfasad array gör att du kan ändra vinkeln på strålen i avsökningsplanet. Detta låter dig se bakom revbenen, våren eller bakom ögonen (för hjärnforskning). Möjligheten till oberoende mottagning och strålning av olika delar av gallret gör att du kan arbeta i läget för en konstantvåg eller kontinuerlig våg doppler.

Inband sensorer. Vaginal (krökning 10-14 mm), rektal eller rektalvaginal (krökning 8-10 mm). Designad för forskning och gynekologi, urologi, obstetrik.

Består av två kombinerade emittrar. Konvex + Konvex eller linjal + Konvex. Tillåt att ta emot bilder både i kors och längsgående sektion. Förutom bi-plan, finns det tre-plan sensorer med samtidig visning av bilder från alla emittrar.

3D / 4D surroundsensorer

Mekaniska sensorer med ringrotation eller vinkelrullning. Tillåt att genomföra automatisk genomskuren skanning av organ, varefter data konverteras av skannern till en tredimensionell bild. 4D - tredimensionell bild i realtid. Du kan se alla skivbilder.

Sensorer med tvådimensionell gitter. Dela på:

• 1,5D (en och en halv). Antalet element längs gitterbredden är mindre än längden. Detta ger maximal tjockleksupplösning.
• 2D (tvådimensionell). Rutenettet är en rektangel med ett stort antal element i längd och bredd. Tillåt att ta emot 4D-bilder samtidigt som du kan visa flera projicer och skärningar.

Penna (CW Blind) Sensorer

Sensorer med separat mottagare och emitter. Används för artärer, vener i benen och nacken - 4-8 MHz, hjärtat - 2 MHz.

Gastrofibroskop / bronkhofibroskop och ultraljud kombineras i en enhet.

Nål (kateter) sensorer

Mikrosensorer för ingång i svårtillgängliga håligheter, kärl, hjärta.

Representera ett tunt rör med en radiator i slutet. Sensorn kan användas för kontroll under laparoskopiska operationer. I olika modeller kan spetsen vara böjd i ett plan eller två plan eller inte böjda alls. Kontrollen utförs med hjälp av en joystick, på samma sätt som flexibla endoskop. Emitteren kan vara linjär sida, konvex sida, fasad med en direktvy, beroende på modell.

Ultraljud, en ljudfrekvens på mer än 16 kHz, uppfattar en person inte, dock är hastigheten för dess fortplantning i luft känd och är 344 m / s. Med data om ljudets hastighet och tidpunkten för dess fortplantning är det möjligt att beräkna det exakta avståndet som ultraljudsvågan reste. Denna princip ligger till grund för driften av ultraljudssensorer.

De används allmänt inom olika produktionsområden, och på vissa sätt är det ett universellt sätt att lösa många problem med automatisering av tekniska processer. Sådana sensorer används för att bestämma avståndet och placeringen av olika föremål.

Att bestämma vätskenivån (till exempel bränsleförbrukning vid transport), detektering av etiketter, inklusive transparenta, övervakning av objektets rörelse, mätavstånd, är bara några av de möjliga användningarna av ultraljudssensorer.

Som regel finns det många källor till föroreningar i produktionen, vilket kan vara ett problem för många mekanismer, men ultraljudssensorn är, på grund av dess egenskaper, absolut inte rädd för förorening, eftersom sensorkroppen om nödvändigt kan skyddas på ett tillförlitligt sätt från möjliga mekaniska effekter.

Ultraljudsfrekvensen ligger inom intervallet från 65 kHz till 400 kHz, beroende på typ av sensor, och pulsrepetitionshastigheten är mellan 14 Hz och 140 Hz. Kontrollern behandlar data och beräknar avståndet till objektet.

Det aktiva området för ultraljudssensorn är driftdetekteringsområdet. Detekteringsområdet är det avstånd inom vilket ultraljudssensorn kan detektera ett objekt och det spelar ingen roll om objektet närmar sig det känsliga elementet i axiell riktning eller rör sig över ljudkonen.

Det finns tre huvudlägen för drift av ultraljudssensorer: det motsatta läget, diffusionsläget och reflexläget.

Det motsatta läget kännetecknas av två separata enheter, en sändare och en mottagare som är monterade mittemot varandra. Om ultraljudsstrålen avbryts av ett objekt aktiveras utgången. Detta läge är lämpligt för att arbeta i svåra förhållanden, då motstånd mot störningar är viktigt. Ultraljudsstrålen passerar endast signalavståndet en gång. Denna lösning är dyr eftersom den kräver installation av två enheter - en sändare och en mottagare.

Den är försedd med en sändare och mottagare som finns i samma förpackning. Kostnaden för en sådan installation är mycket lägre, men svarstiden är längre än i motsatt läge.

Detekteringsområdet här beror på förekomstvinkeln på objektet och på objektets ytegenskaper, eftersom strålen måste reflekteras från ytan av objektet som detekteras.

För reflexläget finns emitter och mottagare också i samma hölje, men ultraljudsstrålen reflekteras nu från reflektorn. Objekt i detekteringsområdet detekteras genom att mäta förändringar i det avstånd som ultraljudsstrålen färdas och genom att uppskatta förlusten av absorption eller reflektion i den reflekterade signalen. Ljudabsorberande föremål, liksom föremål med vinkelytor, kan lätt upptäckas med detta funktionssätt för sensorn. Ett viktigt villkor är att referensreflektorens position inte ska förändras.

Ett annat alternativ för användning av infraljud i branschen -.