Ультразвуковые эхо-методы. 
Ультразвук в медицине, ветеринарии и биологии

Ультразвуковые эхо-методы основаны на эффекте отражения ультразвука от границ между тканями с различными акустическими свойствами. Эти методы позволяют дифференцировать мягкие ткани, различающиеся по плотности всего лишь на 0,1%, тогда как рентгенография, например, дает возможность различать ткани, если плотность одной из них отличается от плотности другой не менее, чем на 10%.

Одномерная эхолокация

Наиболее простыми методами ультразвуковой диагностики являются, пожалуй, методы, основанные на принципе одномерной (1D) эхолокации (рис. 2.1). Зондирующий импульс ультразвука, излученный преобразователем, распространяется в ткани до ее границы и, частично отражаясь от этой границы, возвращается к преобразователю. Зондирующие импульсы и принимаемые в промежутках между ними отраженные импульсы отображаются на экране электроннолучевой трубки вертикальными отклонениями (всплесками), расстояние между которыми соответствует глубине, на которой в организме располагаются отражающие препятствия — границы тканей, органов, полостей. Расстояние между излучателем ультразвука (поверхностью тела) и отражающей преградой S = 2сС, где с — скорость ультразвука в среде, а? — промежуток времени между моментом излучения ультразвукового импульса и моментом регистрации импульса, отраженного от препятствия.

Амплитуда отраженных сигналов очевидно зависит от различий в акустических импедансах (рс) тканей, на границе между которыми отражается ультразвук. Эти сигналы несут информацию о соотношении в скоростях ультразвука и плотностях граничащих тканей. Изображение на экране электронно-лучевой трубки называют одномерной эхограммой, или регистрацией типа А (от англ. Amplitude — отклонение).

Одномерные ультразвуковые эхолокаторы нашли широкое применение, например в диагностике гематом при черепно-мозговых травмах. С помощью эхоэнцефалоскопа измеряют и сравнивают расстояния от левой и правой височных костей до поверхности раздела двух полуша.

рие. 2.1. Принцип одномерной эхолокации:

1 — генератор импульсов; 2 — эхозонд; 3 — усилитель; 4 — экран осциллографа; а и Ь — толщины слоев тканей, а' и Ь' — соответствующие расстояния между импульсами па экране рий мозга, но смещению которой судят о наличии и величине гематом или других патологических нарушениях. Поскольку поглощение ультразвука тканью мозга достаточно велико и растет с увеличением частоты, для эхоэнцефалографии используют сравнительно низкие ультразвуковые частоты — от 0,8 до 1,8 М Гц. В этом диапазоне частот при средней скорости ультразвука 1500 м/с длины ультразвуковых волн составят 1,5—0,8 мм, а поскольку точность измерений не может превысить половины длины волны, то смещение границы между полушариями можно определить с точностью до 1…1.5 мм. При эхоэнцефалографии более высокая точность, как правило, и не требуется.

Одномерная эхография удобна и для выявления внутрибрюш и иного кровотечения при травмах живота. Известно, что в норме листки брюшины в боковых отделах живота плотно соприкасаются, а при скоплении крови или иной жидкости в брюшинной полости между ними появляется расстояние, легко фиксируемое одномерными эхолокаторами.

В настоящее время разработано много моделей ультразвуковых эхолокаторов для определения размеров различных тканей, значительно ускоривших процесс диагностики у людей и определения упитанности животных. Ультразвуковые локаторы безвредны, их использование не связано с болевыми ощущениями и не требуег соблюдения условий стерильности.

Эхо-методы успешно применяют в маммографии для определения изменений в молочных железах женщин и диагностики патологий вымени. На эхограмме хорошо идентифицируются пики, свидетельствующие об отражении ультразвука от известных внутренних структур — подвешивающих связок, стенок молочных протоков, цистерн. По эхограмме можно определить асимметрию молочных желез, связанную с патологическими изменениями в них. Метод позволяет также обнаружить опухоли, очаги кальцификации, а также инородные тела в молочной железе.

Весьма полезна эхография и в диагностике заболеваний придаточных пазух носа.

Чем меньше измеряемые расстояния, гем быстрее эхо-импульс вернется к ультразвуковому преобразователю. При очень малых расстояниях этот промежуток времени может оказаться меньше так называемого мертвого времени — интервала между моментом посылки зондирующего импульса и моментом, когда приемная система окажется готовой принять отраженный сигнал. Обычно это «мертвое время» составляет 10…20 мкс, и сигналы, пришедшие из глубины менее.

15…20 мм, просто не воспримутся. Для того чтобы исследовать ближнюю зону, используют линии задержки, например проводят измерения через слой воды толщиной в 25 мм, а затем вычитают его толщину из полученных результатов. В современных ультразвуковых офтальмометрах — приборах, предназначенных для исследования внутриглазных структур, — эта операция выполняется автоматически.