Режимы работы УЗИ-аппарата

Ультразвуковой аппарат может работать в разных режимах. Каждый из них показывает врачу уникальные данные: от статического среза органа до кровотока и даже объемного изображения в реальном времени.

В этой статье мы подробно разберем, какие бывают режимы УЗИ-диагностики, в чем их ключевые отличия и как они используются для решения различных клинических задач.

Для чего нужны режимы работы УЗИ-аппарата

Для получения максимально полных данных о состоянии пациента, так как базовый режим показывает только анатомию. Для оценки движения, скорости кровотока, эластичности тканей и других функциональных параметров существуют другие режимы. Врач последовательно или одновременно использует их, чтобы увидеть полную картину и поставить точный диагноз. Такой подход значительно снижает вероятность ошибки.

Основные режимы УЗИ

Это фундаментальные способы получения и отображения ультразвуковых данных.

А-режим сканирования (Amplitudinal mode)

Самый простой режим УЗИ, он появился первым. Привычного изображения не создает. Ультразвуковой луч направлен в одну точку, и на экране отображается график, где горизонтальная ось — это глубина, а вертикальная — амплитуда (сила) отраженного сигнала. Чем выше пик на графике, тем сильнее эхо от исследуемой ткани. Сегодня А-режим используется редко, в основном в офтальмологии для точного измерения расстояний внутри глаза, например при расчете искусственного хрусталика.

В-режим (Brightness mode)

В-режим — основа современной УЗИ-диагностики. Именно он преобразует информацию, полученную в А-режиме, в полноценное двухмерное изображение. Аппарат последовательно отправляет ультразвуковые лучи, а каждый полученный эхо-сигнал преобразует в точку разной яркости. Более сильный сигнал, например от кости, отображается как яркая, белая точка, а слабый сигнал, например, от жидкости, — как темная или черная.

Результат — динамическая, серошкальная картинка, которая дает врачу детальное представление об анатомии, размере, форме и структуре внутренних органов. Это самый часто используемый режим для сканирования печени, почек, щитовидной железы, органов малого таза и многих других структур.

М-режим (Motion mode)

М-режим УЗИ создан специально для изучения движения в реальном времени. Он работает так: врач выбирает на 2D-изображении одну тонкую линию, по которой ультразвуковой луч будет сканировать непрерывно. На экране появляется график, где по горизонтали откладывается время, а по вертикали — глубина.

По мере того как структуры, например стенка сердца, движутся, их отображение на графике тоже перемещается, создавая волнистые линии. Этот режим незаменим в кардиологии для точного измерения толщины стенок, движения клапанов и определения частоты сердечных сокращений, а также в акушерстве для оценки сердечного ритма плода.

Допплеровские режимы

Это группа технологий, которые используют эффект Допплера для оценки скорости и направления кровотока. В основе лежит изменение частоты ультразвуковой волны, отраженной от движущихся эритроцитов. Анализируя этот показатель, УЗИ-аппарат получает сведения о циркуляции крови.

Цветовой допплер (Color Doppler)

Режим накладывает цветную карту на стандартное черно-белое 2D-изображение. Ультразвуковой аппарат направляет луч в область, где предположительно есть кровоток. Он анализирует отраженные сигналы: если частота изменилась, это означает, что эритроциты движутся.

Аппарат присваивает цвет этому движению:

• красный показывает, что кровь движется по направлению к датчику;
• синий — от датчика.

Это стандартная схема, но иногда цвета можно поменять местами в настройках аппарата. Направление помогает врачу выявить аномалии, например обратный ток крови, что может быть признаком недостаточности клапанов или варикоза.

Кроме того, важна и интенсивность цвета, которая отражает скорость кровотока. Более светлые оттенки, например алый, указывают на высокую скорость. Более темные, например, бордовый, — на низкую. Это позволяет диагностировать стенозы — чем выше скорость, тем сильнее сужение.

Такой режим незаменим в сосудистых исследованиях, в акушерстве для оценки кровотока в пуповине и в других областях, где важна визуализация циркуляции крови.

Энергетический допплер (Power Doppler, PDI)

Этот режим гораздо чувствительнее, чем цветовой допплер, и способен обнаружить движение даже в самых мелких сосудах. Его главное отличие в том, что он фокусируется исключительно на наличии и интенсивности кровотока, а не на его направлении и скорости.

Вместо частотного сдвига, как в цветовом допплере, энергетический анализирует амплитуду отраженного от эритроцитов сигнала. Чем больше эритроцитов и чем сильнее отраженный от них сигнал, тем ярче будет цвет на экране. Этот режим менее зависим от угла сканирования, поэтому подходит для поиска кровотока в труднодоступных областях. Кроме того, он менее подвержен «цветовым вспышкам» — артефактам, которые возникают при движении датчика или пациента.

Возможности энергетического допплера:

1. Визуализация кровоснабжения опухолей и новообразований с возможностью отличить их от кист и других образований без кровотока.
2. Оценка кровоснабжения органов и патологических очагов в них.
3. Изучение кровотока в очень мелких сосудах, например в периферических или внутрисуставных.

Импульсно-волновой допплер (Pulsed Wave Doppler)

В отличие от предыдущих режимов, которые дают качественную оценку, импульсно-волновой допплер предоставляет точные количественные данные. Если

цветовой допплер сканирует большую область, PW-допплер использует только один, очень узкий ультразвуковой луч. Врач помещает контрольный объем — небольшую рамку — в интересующий его сосуд на 2D-изображении. Аппарат посылает короткие импульсы, а затем «слушает» отраженные сигналы только из этой конкретной точки.

Полученные данные отображаются в виде графика, где горизонтальная ось показывает время, а вертикальная — скорость. Врач может определить, является ли кровоток ламинарным (равномерным) или турбулентным (неравномерным), что часто указывает на наличие патологии, например стеноза сосуда.

Режим используется при исследованиях артерий и вен конечностей, шеи (сонных артерий), почек и других органов. Он незаменим для оценки степени сужения сосудов при атеросклерозе и для диагностики венозных тромбозов.

Постоянно-волновой допплер (Continuous Wave Doppler)

Специализированный режим, предназначенный для измерения очень высоких скоростей кровотока, которые превышают возможности импульсного допплера. Он использует два отдельных кристалла в датчике: один постоянно излучает ультразвук, а другой непрерывно принимает отраженный сигнал. Поскольку между импульсами нет пауз, аппарат может видеть движение на любой скорости в пределах сканируемой области.

Полученные данные также отображаются в виде графика, где скорость показана по вертикальной оси. Главное отличие в том, что CW-допплер не может точно определить, из какой конкретной точки в сосуде идет сигнал, так как он анализирует весь поток вдоль луча.

Режим является золотым стандартом в кардиологии. Он оценивает скорость кровотока через суженные клапаны сердца, что помогает определить степень их стеноза, а также измеряет скорость потока при регургитации.

Тканевый допплер (Tissue Doppler Imaging, TDI)

Этот допплер измеряет скорость движения тканей — в первую очередь, стенок сердца. Один из ключевых инструментов в современной эхокардиографии. Аппарат использует специальные фильтры, чтобы «отсеять» сигналы от быстро движущейся крови и сфокусироваться на более мощных и медленных сигналах, отраженных от миокарда. Данные отображаются на экране в виде цветной карты или спектральной кривой.

Тканевый допплер дает врачу ценные количественные данные о работе сердца. Его основные функции:

1. Измерение скорости движения миокарда во время сокращения (систола) и расслабления (диастола).
2. Диагностика дисфункции желудочков: помогает выявить нарушения на раннем этапе, например при сердечной недостаточности.
3. Выявление локальных нарушений движения: тех участков миокарда, которые сокращаются или расслабляются аномально, что может указывать на ишемию.

Расширенные режимы

Предоставляют уникальные данные о структуре и свойствах тканей.

3D-УЗИ

Создает статичное объемное изображение исследуемой структуры. Аппарат собирает множество двухмерных срезов с разных сторон, а затем программное обеспечение объединяет их в одну трехмерную модель. Визуально похоже на цифровую скульптуру, которую можно вращать на экране, чтобы рассмотреть под разными углами.

Это наиболее эффективный режим для следующих задач:

1. Оценка формы и размера органов, например матки, или новообразований.
2. Визуализация поверхностных анатомических структур, таких как лицо плода или сосуды.
3. Выявление аномалий, которые могут быть незаметны на плоском 2D-изображении.

4D-УЗИ

К статичному 3D-изображению добавляется четвертое измерение — время. Аппарат непрерывно собирает и обновляет объемные данные, чтобы получилось плавное, непрерывное видео. Такой режим широко применяют в гинекологии и акушерстве. Будущие родители могут не только увидеть лицо ребенка, но и наблюдать за его мимикой (улыбкой, зеванием), движениями (сосанием пальца) и даже реакцией на внешние раздражители.

4D-УЗИ позволяет врачам:

1. Оценивать функции и движение органов (например, сердцебиение плода).
2. Наблюдать за динамикой патологических процессов.
3. Визуализировать опухоли и другие образования в динамике.
4. Планировать сложные операции и оценивать кровоснабжение в режиме реального времени.

Технологически 4D-УЗИ требует более сложных матричных датчиков и мощных вычислительных систем, способных обрабатывать огромный поток данных за доли секунды. В отличие от стандартных датчиков с одномерной линейкой элементов, матричный имеет двумерную решетку из тысяч крошечных пьезоэлементов. Благодаря такой архитектуре он сканирует объем, например в форме пирамиды, мгновенно, без механического перемещения.

Эластография

Передовая технология, которая измеряет жесткость (эластичность) тканей и органов. Работает на простом, но достоверном принципе: многие больные ткани, такие как злокачественные опухоли, фиброзные образования или воспаленные участки, становятся значительно жестче, чем здоровые. По сути, эластография — это высокоточная электронная «пальпация».

Существуют два основных типа эластографии, которые отличаются принципом воздействия на ткани и способом измерения.

Компрессионная эластография (Strain elastography)

Самый простой метод. Врач слегка надавливает датчиком на кожу пациента. Аппарат измеряет, насколько сильно деформируется ткань под этим давлением. Более мягкие ткани сжимаются сильнее, а жесткие — меньше. Результат отображается в виде цветной карты, наложенной на обычное 2D-изображение. Например, синий цвет может указывать на очень жесткий участок, а красный — на мягкий.

Этот метод — качественный. Его несовершенство в том, что результат зависит от силы нажатия врача.

Эластография сдвиговой волны (Shear wave elastography, SWE)

Количественный метод — более продвинутый и точный. Он не требует внешнего давления, не зависит от усилий диагноста и является более объективным.

УЗИ-аппарат сам генерирует очень короткий, безопасный акустический импульс, который создает в ткани так называемую сдвиговую волну. Принцип здесь физический: сдвиговые волны движутся быстрее в жестких тканях и медленнее — в мягких. Аппарат измеряет скорость этой волны и мгновенно преобразует ее в количественное значение жесткости, обычно в килопаскалях (кПа).

Эластография помогает специалистам принять решение о дальнейших действиях, избежав при этом инвазивной биопсии. Основные достоинства метода:

1. Точная диагностика фиброза печени — позволяет оценить степень рубцевания органа при хронических заболеваниях, таких как гепатит или жировая болезнь.
2. Эффективная оценка образований в молочной железе и дифференциация доброкачественных опухолей от злокачественных (последние, как правило, имеют значительно более высокую жесткость).
3. Эффективная диагностика заболеваний щитовидной железы, простаты и лимфатических узлов.

Как выбрать УЗИ-аппарат под необходимые задачи

Режим подбирается в зависимости от цели исследования. Подытожим кратко:

1. Базовые B- и M-режимы показывают анатомию и движение органов.
2. Допплеровские режимы позволяют в деталях оценить кровоток.
3. 3D/4D-УЗИ добавляют объем и динамику.
4. Эластография дает представление о жесткости тканей.

Заключение

Использование всех этих режимов делает УЗИ-диагностику максимально точной и всеобъемлющей. Врач видит полную картину состояния органа и на основании этого может поставить верный диагноз и назначить правильное лечение. Именно благодаря мультифункциональности и надежности ультразвуковые исследования высоко ценятся в современной медицине.