Конвексный ультразвуковой датчик: особенности и применение

Конвексный ультразвуковой датчик, пожалуй, самый распространенный и универсальный. Он незаменим для глубокого исследования внутренних органов и может сканировать обширные области тела.

В этой статье расскажем про особенности и принцип работы конвексного датчика, а также обсудим его ключевые преимущества и недостатки.

Что такое конвексный датчик и для чего он нужен

Конвексный датчик получил название от латинского слова convexus — выпуклый. В отличие от плоских линейных моделей, его акустическая поверхность имеет криволинейную форму.

Низкочастотные датчики, к которым принадлежит конвексный тип, работают в диапазоне примерно от 2 до 6 МГц. В физике ультразвука действует простое правило: чем ниже частота, тем больше длина волны, что напрямую влияет на ее способность проникать сквозь ткани. Этот метод сканирования подходит для крупных органов, расположенных глубоко в брюшной полости или малом тазу, потому что в таких случаях важно комплексно обследовать всю структуру.

Технические особенности и геометрия конвексного датчика

Элементы пьезокристаллов конвексного датчика расположены по дуге, а не по прямой, и именно эта геометрия определяет, как ультразвуковые лучи распространяются в тканях. Они расходятся сразу от точки выхода и формируют на экране веерообразное поле обзора. Этот сектор узкий у поверхности и максимально широкий на глубине, что позволяет врачу целиком охватить нужный орган.

Конвексные датчики используют электронную фокусировку, но из-за их низких рабочих частот (и, следовательно, больших длин волн) получить высокую четкость в ближнем поле сложно. Фокусировка обычно оптимизирована для среднего и дальнего поля. Таким образом, геометрия конвексного датчика УЗИ намеренно жертвует разрешением у кожи ради достижения широчайшего обзора на глубине.

Из-за крупной и изогнутой рабочей поверхности конвексного датчика необходимо тщательно следить за тем, чтобы вся площадь линзы плотно прилегала к коже. Используйте достаточное количество геля, чтобы исключить попадание воздуха и минимизировать артефакты, особенно на выпуклых или неровных участках тела.

Где применяются конвексные датчики

Чаще всего конвексный датчик используется для обследования брюшной полости.

• Паренхиматозных органов — печени, почек, селезенки, поджелудочной железы.

• Крупных сосудов аорты, нижней полой вены, портальной системы — для выявления аневризм или тромбозов.

• Наличия асцита — свободной жидкости в перитонеальном пространстве.

В акушерстве такой датчик применяется для оценки плода и его развития на всех сроках беременности, измерения плаценты и околоплодных вод. Проникающая способность позволяет получить хорошее изображение даже на поздних сроках. В гинекологии он служит для обследования матки и придатков через брюшную стенку, особенно когда невозможно или нецелесообразно использовать трансвагинальный датчик.

В урологии конвексный датчик нужен для осмотра:

• почек — визуализации паренхимы, лоханки и чашечек, поиска конкрементов и признаков гидронефроза;

• мочевого пузыря — оценки объема и стенок органа;

• предстательной железы — первичного трансабдоминального сканирования.

Также этот тип датчика используется в ряде других специфических исследований.

• В кардиологии — при проведении трансторакальной эхокардиографии. Хотя для сердца используют секторные фазированные датчики, конвекс может применяться для исследования аорты.

• Осмотра крупных суставов, например тазобедренного, где требуется глубокое проникновение для оценки суставной сумки и окружающих тканей.

• В отделениях интенсивной терапии, когда пациенту нужна быстрая оценка состояния легких или сердца.

Преимущества и недостатки

Главное преимущество конвексного датчика — это безоговорочная глубина сканирования. Низкие рабочие частоты позволяют ему успешно проникать сквозь плотные ткани и жировую прослойку. Это правильный выбор для обследования пациентов с избыточным весом, а также для визуализации глубоко залегающих органов, таких как печень и почки. Веерообразный луч охватывает максимально широкую площадь, поэтому крупные органы и патологические процессы видны целиком.

Недостатки конвексного датчика напрямую вытекают из его достоинств. Низкая частота неизбежно приводит к снижению пространственного разрешения в ближнем поле. Проще говоря, конвексный датчик не подходит для детального изучения мелких поверхностных структур, например щитовидной железы или лимфоузлов.

Крупная апертура датчика создает трудности при маневрировании, когда требуется сканировать через узкие акустические окна, например между ребрами или в педиатрии. Это заставляет врача переключаться на секторные фазированные или микроконвексные датчики.

Кроме того, веерообразное сканирование может приводить к небольшим геометрическим искажениям по краям изображения.

Для чего нужны микроконвексные датчики

Эта модификация стандартного конвексного типа разработана для сканирования в условиях ограниченного пространства. Главное отличие — значительно меньший радиус кривизны и более компактный размер самой рабочей поверхности.

Микроконвексный датчик необходим там, где крупный конвекс неудобен или не может обеспечить нужный контакт. Типичные области применения — педиатрия и неонатология, где визуализация внутренних органов происходит через небольшие анатомические окна. Пример — нейросонография через родничок.

Микроконвексные датчики могут работать на более высоких частотах — до 8–10 МГц. В результате они дают лучшее разрешение в ближнем поле и сохраняют при этом достаточное проникновение для оценки детских органов.

Таким образом, микроконвексные датчики заполняют нишу, где требуется компактность и компромисс между универсальностью конвексного и детализацией линейного датчиков.

Сравнение конвексного датчика с линейным и другими типами

Конвексный и линейный датчики — полные противоположности. Первый нужен для обзора и глубины. Он «видит» далеко и широко. Линейный нужен для детализации. Он «смотрит» близко, но очень четко и дает прямоугольное изображение без искажений.

Для глубоких исследований также используется секторный фазированный датчик. Он жертвует шириной обзора ради маневренности.

Как выбрать конвексный датчик для клиники

Сперва необходимо определиться, для каких исследований вам нужен датчик и каких пациентов вы собираетесь принимать. Затем следует учесть четыре параметра:

1. Частотный диапазон (глубина vs. детализация)

Для общей практики — акушерства, абдоминальных УЗИ — оптимальный диапазон должен включать низкие частоты. Убедитесь, что конвексный датчик обладает широкополосными возможностями, что позволяет ему работать на максимально доступной частоте (ближе к 6 МГц) для улучшения разрешения и при необходимости снижаться до 2 МГц при обследовании тучных пациентов.

Для педиатрии или работы через узкие окна рассмотрите микроконвексный датчик. У него меньший размер и более высокие частоты до 8–10 МГц для лучшей детализации.

2. Радиус кривизны и апертуру (удобство и обзор)

Большой радиус обеспечивает максимально широкое поле обзора на глубине, что идеально для комплексной оценки печени и брюшной полости. Однако крупный датчик не подходит для исследования под ребрами и не оптимален для обследований худощавых пациентов.

Можно подобрать датчик, который удобен для захвата рукой и может сканировать в узких местах, но при этом сохраняет широкий веер.

3. Тип конструкции (функционал и надежность)

Определяет, как именно формируются ультразвуковые лучи и как собирается информация. Конвексные датчики бывают:

• Механическими — сканирующий элемент (обычно один или небольшой блок) физически перемещается с помощью внутреннего мотора для сбора данных. Имеет движущиеся части, что снижает его долговечность и увеличивает затраты на сервисное обслуживание.

• Механическими матричными. Тоже использует движение, но перемещает уже матрицу (решетку) элементов. Это позволяет получить больший объем данных по сравнению с простым механическим. Качество диагностики выше, но датчик все так же подвержен износу и поломкам движущихся частей.

• Электронный матричный — современная конструкция, где пьезоэлементы расположены двумерной решеткой. Сбор данных происходит полностью электронно, без механического движения. Имеет самую высокую надежность и долговечность среди датчиков, обеспечивает максимальную скорость и высочайшее разрешение.

4. Технологические возможности

Современные конвексные датчики поддерживают передовые режимы, например:

• Гармоническую визуализацию. Улучшает качество изображения на глубине и снижает артефакты.

• Компаундинг. Изображение формируется путем объединения данных, полученных под разными углами сканирования. Это значительно уменьшает акустические тени, улучшает контрастность и четкость границ структур, что особенно важно при работе с фиброзными или неоднородными тканями (например, при циррозе печени).

• Технологии снижения шума. Алгоритмы обработки изображения распознают и удаляют зернистость или спекл-шум, не затрагивая при этом полезную диагностическую информацию.

Кроме того, убедитесь, что датчик демонстрирует высокую чувствительность и отличное проникновение в режиме цветового и спектрального доплера, поскольку это необходимо для оценки крупных брюшных сосудов.

Уточните устойчивость акустической линзы к дезинфекции, учитывая, что конвексный датчик используется чаще всего. Новые, высококачественные датчики часто оснащаются линзами из термопластичных полиуретанов или других композитных материалов, которые обладают повышенной устойчивостью к дезинфектантам, в отличие от более старых силиконовых или эпоксидных линз.

FAQ:

Что показывает конвексный датчик УЗИ?

Он дает широкий обзор в дальнем поле, поэтому может показать крупные, глубоко расположенные органы — печень, почки, матку.

В каких случаях используется конвексный датчик?

В основном для исследования брюшной полости, органов малого таза и в акушерстве, где требуется высокая проникающая способность.

Можно ли конвексным датчиком проводить исследование сердца?

Теоретически возможно, но не рекомендуется. Для кардиологии используют секторный фазированный датчик, который лучше проходит через межреберье и может четко и быстро отслеживать динамические процессы, например сердцебиение, не допуская смазывания изображения.

Как правильно выбрать конвексный датчик для УЗИ-аппарата?

Оценивать нужно широту частотного диапазона, наличие гармонической визуализации и других передовых функций.

Заключение

Конвексный ультразвуковой датчик заслуженно носит звание самого универсального инструмента в кабинете УЗИ. Грамотный выбор устройства и следование правилам ухода гарантируют, что ваш аппарат будет долго и эффективно справляться с основным объемом диагностических задач.

За профессиональным подбором оборудования обращайтесь в ТД «Пульс». Наши специалисты помогут найти аппарат и комплект датчиков для УЗИ, идеально соответствующих профилю клиники.