ULTRASONOGRAFIE (US) - Bazele fizice si tehnice

Producerea US-proprietati -

Undele ultrasonore utilizate in imagistica sunt produse de cristalele piezoelectrice prezente in sonda. Exista multiple tipuri de traductoare pentru ecografie in functie de aplicatia careia i se adreseaza.

Undele ultrasonore propagate in tesuturi sunt atenuate si reflectate de diferitele tipuri de tesuturi si de interfetele dintre acestea.

Semnalele generate de undele reflectate sunt utilizate si interpretate pentru a obtine imaginea precum si informatiile Doppler.

Viteza de propagare a undelor ultrasonore depinde de tipul de tesut;

Majoritatea tesuturilor din organism au viteze de propagare apropiate;

Aerul si osul au insa viteze total diferite de propagare a US, ceea ce face ca propagarea sa fi afectata dramatic scazand calitatea imaginii;

Cu cat frecventa undelor US este mai mare cu atat scade adancimea de penetrare a US dar creste rezolutia spatiala, si invers;

Rezolutia este determinata in principal de frecventa US produse de sonda precum si de calitatea echipamentului (hardware, software);

Lungimea de unda este invers proportionala cu frecventa; o sonda de 10 MHz emite US cu o lungime de unda de 3x mai mica decat o sonda de 3,5 MHz, teoretic, are o rezolutie spatiala de 3x mai mare;

US sunt caracterizate si de amplitudine (puterea semnalului), de care depinde amplitudinea semnalului reflectat.

FRECVENTA

2-12 MHz;

cu cat frecventa este mai mare cu atat penetrarea este mai redusa.

LUNGIMEA DE UNDA

inversul frecventei;

determina rezolutia spatiala.

AMPLITUDINEA

puterea semnalului;

determina amplitudinea semnalelor reflectate.

Principiul US medicale/aparatura

PRINCIPIU: reflexia ultrasunetelor (US) in structurile corpului omenesc, diferentiata de impedanta acustica a acestora, permite realizarea unor imagini anatomice (mod B) sau curbe grafice (mod A, TM).

ENERGIA folosita este vibratia mecanica cu foarte mare frecventa (“ultrasunete”) = 2-1 Mhz.

COMPONENTE CONSTRUCTIVE

Traductor (sonda) = emitator/receptor de US; contine generatorul de US;

Amplificator semnal

Computer (procesare semnal);

Consola/tastatura/reglaje a emisiei si postprocesare semnal;

Monitor TV;

Accesorii pentru stocare imagini, transmisie, printare etc.

Tipuri de traductoare si fascicul ultrasonor:A) linear;B)sectorial;C)convex

Aplicatii clinice

US ABDOMINALA = toate organele parenchimatoase, vase;

US CARDIACA = studiu morfologic, dinamica, fluxuri;

US VASCULARA = mod B, Doppler, duplex, triplex, Power;

US PARTI MOI = tiroida, san, musculara, articulara, ochi;

US IN OBSTETRICA = sarcina normala si patologica;

US DIGESTIVA = ENDOSONOGRAFIA (esofag, rect);

US TRANSCRANIANA (Doppler);

US INTERVENTIONALA = ghidare punctii percutane diagnostice si terapeutice

Relativ recent, s-au realizat aparate care utilizeaza US pentru masurarea densitatii osoase, avand aplicatii in studiul osteoporozei.

Afisajul informatiei in ultrasonografie

-MOD B=vizualizarea directa a vaselor/cavit.cordului (imagini transsonice),in contrast cu peretii (interfete reflectogene);

-MOD M(TM)=vizualizare grafica a miscarilor /pulsatiilor vasculare/cardiace in timp,permitind masurarea parametrica de volume,fluxuri si calcularea performantelor cardiace;

-MOD DOPPLER:-spectral=inregistrare grafica a pulsatiilor vasculare sistola/ diastola si masurare de fluxuri,(velocitate);

-Color Flow Imaging(CFI)=traducere in cod de culoare a scurgerii singelui cu vizualizarea directiei, fluxului,curgerii etc

-Power Doppler Imaging(PDI)=vizualizarea angiografic-like a lumenului vaselor (Angio Power Doppler).

Semiologie generala-mod B

REFLECTOGEN=ECOGEN…………Display=ALB:

-linie,banda= interfata intre doua structuri cu impedanta acustica diferita;ex.capsula,perete, vas;

-plaje……..zone alternante reflectogene/normale/hipo;

-reticul…….retea;

-granular….difuz;

-solid………nodular;

HIPOECOGEN display = CENUSIU-ANTRACIT: -SEMISOLID/SEMILICHID (tesut patologic <reflectogen decit parenchimul normal)ex:tumori,abcese,inflamatie,edem.

TRANSSONIC display = NEGRU INTENS

-LICHID…….ex.:chist,vas,vezica,colecist etc.

-VID SONIC POSTERIOR (post-refelexie maxima)… Ex.:dupa gaz,calculi,calcificari ;

MIXT display = NEGRU+CENUSIU+ALB -SOLID+LICHID+SEMI…ETC.

CONTUR :-net,regulat,linear=interfata,capsula,lumen;

-net,neregulat,anfractuos=perete cavitate etc;

-sters,estompat,difuz= halou;

STRUCTURA:-omogena/neomogena;

-lichid,solid,semi-solid,mixt;

DIMENSIUNI:-globale/partiale;directe,relative,comparate;

-circumferinte,volume;formule de calcul;

DINAMICA/PLASTICITATE:

- expansiune/regresiune;pulsatii;”respiratie”…

(vase,chist hidatic…)

TERMENI UZUALI IN ULTRASONOGRAFIE

ATENUARE=reducerea energiei fasciculului US la trecerea prin corp,prin absorbtie ,difuzie si reflectare

ABSORBTIE= diminuarea energiei fasciculului datorita impedantei acustice tisulare

AMPLITUDINE=inaltimea undei US masurata in decibeli (dB)

CRISTAL PIEZOELECTRIC=cristale speciale (zirconat,titanat) care isi schimba forma in cimp electric si/sau la presiune mecanica

CICLU=frecventa pe secunda cu care vibreaza cristalul;numarul de cicluri /sec =frecventa

DECIBEL(dB)=unitate de masura a intensitatii amplitudinii undei (U)Sonore

EFECT PIEZOELECTRIC=producerea de vibratie mecanica US prin impuls electric asupra cristalelor si vice versa

FOCUS (zona focala)=profunzimea la care fasciculuil US are rezolutie optima (maxima)

FOCALIZARE=reglarea (electronica) a fasciculului US (intensitate,largimea etc) pentru obtinerea rezolutiei maxime

FRECVENTA=numar de repetitii/secunda a undei US masurata in hertzi; frecvente utilizabile in diagnostic:2-13 milioane hertzi;

1 mil Hertzi=1 MHz (Megahertz)

FRAUNHOFER=zona-distala de la care fasciculul US diverge

FRESNEL=zona apropiata de traductor-in care fasciculul este inomogen si ineficace (creeaza artefacte)

GAIN=sistem de reglaj a gradului de amplificare a ecoului-care creste/scade stralucirea semnalului pe display

INTERFATA=limita de separatie intre 2 medii/tesuturi cu impedanta acustica diferita

PUTERE ACUSTICA= cantitatea de energie generata de traductor,exprimata in wati

PULSE-REPETITION RATE –(PRR)-numar de repetitii/sec a ciclului transmisie/receptie a US.

REZOLUTIE= posibilitatea sistemului US de a realiza/ reproduce distinctia intre 2 structuri/tesuturi adiacente

TRADUCTOR=instrument capabil sa converteasca energia din o forma de existenta in alta:in US-energia impulsurilor electrice in vibratie mecanica ultrasonora si invers;traductor in Us=cristalul ssi efectul piezoelectric + accesoriile de contentie si aplicare

SCAN-CONVERTER=instrument digital ce primeste semnalele electrice de la traductor si le proceseaza in functie de localizare si intensitate,realizind o imagine bi-dimensionala pe display(monitor )

VELOCITATE= viteza undei US,ce depinde de densitatea tesuturilor strabatute;in parti moi V=1500-1600 m/sec;V standard in echipamentelUS actuale =1540 m/sec.

ULTRASONOGRAFIA VASCULARA

US mod B-traductor liniar 7,5-12 MHz -evidentiaza direct lumenul (transsonic)si peretii vasculari (reflectogeni);

US Doppler spectral –inregistreaza fluxul si cuantifica viteza de curgere a singelui;

US Doppler color-vizualizeaza in cod de culoare directia de curgere (rosu traductor ; albastru dela traductor) ; 

-culori spectrale amestecate (mozaic)=flux sanguin turbionar;

Artere abordabile uzual :carotida,vertebrala,aorta, renale,mezenterica sup.,tr celiac,iliace, femurale, poplitee;

Vene abordabile :vena cava inf.,v.renale, iliace, femurale, safena interna ,poplitee,v.subclavie, jugulara,venele m.sup.

US DOPPLER: semeiologie

FLUX DISTORSIONAT=schimbarea aspectului undelor spectrale si a culorii in CFI;apare la zone de neregularitate parietala,placi ateromatoase,sinuozitati ale peretilor;

-fluxul devine NON-LAMINAR, cu velocitate crescuta in zone de stenoza a vasului –cu virfuri sistolice inalte si ecouri multiple anormale ce realizeaza LARGIREA SPECTRULUI;

FLUXUL POST-STENOTIC=“TARDUS ET PARVUS”(intirziat si slab)=virf sistolic redus,rotunjit si diastolic coborit;