Ультразвук в медицине

Одной из основных проблем при лечении человека является диагностика заболевания. Особенно сложно установить причину недуга, если она скрывается внутри человеческого тела, в тех его областях, которые не доступны ни осмотру, ни прослушиванию человеческим ухом с помощью трубки, ни прощупыванию.

Поиск проблемной области жизненно актуален в случае, если необходима операция, так как точность определения такой области напрямую влияет на вероятность успешного исхода операции.

Отдельным вызовом медицине стала проблема понимания того, что с физиологической точки зрения происходит внутри человеческого черепа, ведь было очевидно, что многие психические и функциональные проблемы людей могут быть связаны с какими-либо изменениями в области головного мозга.

Актуальность этих задач и успехи в УЗ исследованиях строения различных материалов натолкнули ученых на идею применения УЗ излучения для исследования структуры головного мозга, а также других областей человеческого тела.

Первые подобные эксперименты были проведены в 40-ых годах ХХ века братьями Карлом Теодором и Фридрихом Дуссик [19]. Они применили принцип УЗ сканирования к головному мозгу человека и получили определенные картины различных затуханий колебаний для различных областей. Предполагалось, что по этим картинам был возможен поиск и обнаружение опухолей головного мозга.

Однако позже было доказано, что полученные Дуссик картины затуханий лишь отражали толщину черепной кости, после чего в США исследования по данному направлению существенно замедлились.

Наряду с этим возникла проблема травмирующего воздействия УЗ излучения на головной мозг при необходимых для исследований мощностях.

Но эти трудности не смогли закрыть УЗ путь в медицину, и исследования продолжались. Некоторое время они проводились на мертвых образцах живой ткани и собаках. В результате удалось провести исследования динамики УЗ излучения в мягких тканях, которые легла в основу дальнейшего прогресса УЗИ в медицине.

К 1952 году уже появились труды по УЗ диагностике рака [20]. Эти исследования позволяли обнаруживать злокачественные опухоли в мозгу, кишечнике и других частях тела. Это оказалось возможным благодаря тому факту, что ткани злокачественной опухоли, более плотные по своей структуре, лучше отражают УЗ излучение. В результате на картине отраженного излучения они могут быть идентифицированы по изменению яркости той или иной зоны.

Прототипы медицинских сканеров совершенствовались и усложнялись в ходе дальнейших исследований 60-ых годов в Англии и США. Повышалась их точность, было минимизировано воздействие ложных отражений на картину УЗИ. Были даже получены первые изображения ребенка в утробе матери и измерены его показатели.

Однако такой прорыв был получен за счет сбора УЗ изображений с разных положений и углов, а это было достаточно утомительно, ведь пациент должен был прибывать все это время неподвижно. Эти сканеры были еще далеки от их современных аналогов, но уже широко использовались. В 1965 году компания Siemens начала серийное производство устройства Vidoson, которое являлось УЗ сканером с отображением в реальном времени.

В следующие десятилетий такие устройства стали терять в размерах и весе — они становились компактнее и точнее, совершенствовалась инструментальная база. Конечно, этим прорывом УЗ обязан всему технологическому прогрессу, от материаловедения до микроэлектроники. Большую популярность УЗ сканеры приобрели благодаря тому, что стали относительно небольшими и портативными, в отличие от того же аппарата для рентгенографии.

Были разработаны датчики (работающие одновременно и излучателями) различных форм и размеров, благодаря чему УЗИ стало возможным для любой области человеческого тела.

В наши дни УЗИ является важнейшим методом исследования состояния сосудистой системы человека.