Ultrazvuk literatura • Radiologie (J. Nekula, Olomouc) • Kompendium diagnostického zobrazování (J. Neuwirth, Triton) • Dopplerovská ultrasonografie (P.Eliáš, J. Žižka, Nucleus) • Stručné repetitorium ultrasonografie (I. Hrazdira, Audioscan) • Kurz sonografie (M. Hofer, Grada) historie • B mode od 1952 • konec 60 let – dynamické zobrazení • 1974 duplexní technika zvuk • mechanické vlnění ve hmotném prostředí • rychlost šíření ve vzduchu 330 m/s • Infrazvuk 0-16 Hz • Slyšitelný zvuk 20 Hz-20 kHz • Ultrazvuk 20 kHz-10 MHz • Hyperzvuk >10 MHz ultrazvuk • podélné mechanické vlnění s frekvencí nad 20 kHz – částice kmitají ve stejném směru kolem své rovnovážné osy a to ve směru šíření zvuku – nositelem energie jsou samotné molekuly prostředí – šíření vlnění není spojené s přenosem hmoty, přenáší se pouze energie – může se šířit jen hmotou, nikdy ne ve vakuu – jde o periodické zahušťování a zřeďování prostředí, ve kterém se šíří rychlost šíření • závisí na hustotě prostředí (jak daleko jsou od sebe jednotlivé částice a jak rychle jsou schopné si předat svůj kmitavý pohyb) • měkké tkáně 1540 m/s • kosti 4000 m/s – mají vysokou hustotu a blízko u sebe uložené molekuly • vzduch 330 m/s – molekuly daleko od sebe fyzikální vlastnosti • odraz – na rozhraní dvou prostředí s výrazně rozdílnou hustotou, a to tím více, čím větší je rozdíl mezi jejich hustotami • rozptyl – vzniká na mikroskopických rozhraních, kterých velikost je menší než vlnová délka vysílaného ultrazvuku • ohyb, lom – vzniká na rozhraní dvou prostředí, když vlnění nedopadá kolmo • absorpce – postupně ztrácí svoji energii při průchodu hmotou (formou tepelné energie) princip • Na rozhraní dvou prostřední se část energie odráží a část postupuje hlouběji. Množství odražené energie závisí na rozdílu impedancí dvou tkání. akustická impedance • interakci mezi ultrazvukovým vlněním a prostředím, popisuje veličina akustická impedance (Z) – akustická impedance je daná součinem hustoty prostředí a rychlosti, kterou se ultrazvuk v tkání šíří – označuje odpor, který klade prostředí šíření ultrazvuku – při vysoké hustotě prostředí molekuly těsně vedle sebe způsobují, že jejich zahušťování a ředění je energeticky velice náročné a velká část energie se ztrácí ve formě tepla. • rozdíly v akustické impedanci umožňují tvorbu dvourozměrného obrazu vytváření UZ vlnění • polykrystalický ultrazvukový měnič • piezoelektrický efekt – rozkmitání pomocí vysokofrekvenčního napětí – zdroj mechanického vlnění typy zobrazení • A – amplituda, množství odražené energie • M – motion, zachycení pohyblivé struktury A obrazem, nahrazení výchylek časové základny obrazovými body • B – brightness, dvourozměrné zobrazení – intenzita odrazu – echogenita – směr a hloubka typy zobrazení B mode • sonda vyšle UZ vlnu a detekuje s jakou amplitudou se vrací • dle doby návratu vypočítá z jaké hloubky byl signál odražen • dle amplitudy přiřadí bodu intenzitu jasu na obrazovce • tento bod zobrazí • totéž se opakuje několikrát v laterálním směru echogenita • nezávisí na fyzikální hustotě látek – hyperechogenní ≠ hyperdenzní • hyperechogenní - světlé • hypoechogenní - tmavé • anechogenní - černé – krev, moč, žluč, výpotek, cysty popis přístroje • zobrazovací jednotka • záznamové jednotky • sondy • ovládací panel + klávesnice • elektronické obvody – buzení piezoelektrických elementů sondy typy ultrazvukových sond jiné typy sond • podle použití – povrchová – lineární – břišní – konvexní – transvaginální – esofageální – transrektální – endoluminální,... biologické účinky • tepelné – v důsledku absorbce akustické energie • netepelné biologické účinky – kavitace – prahový jev, vznik plynových bublin v podtlakové fázi UZ vlny – rezonují nebo kolabují • princip ALARA (as low as reasonably achievable) • indexy akustického výkonu – TI kostní, měkkých tkání, lebeční poměr nastaveného akustického výkonu k výkonu vyvolávajícímu vzestup teploty o 1st. - do 4 – MI do 1,9 Doppler • Christian Doppler (1803-1853) • princip formulován v roce 1842 • přibližuje-li se zdroj zvuku o konstantní výšce tónu (frekvenci) směrem k pozorovateli, vnímá pozorovatel výšku tónu vyšší, rozdíl mezi frekvencemi záleží na rychlosti pohybu • platí pro všechny druhy vlnění – astronomie význam dopllerova jevu v UZ • odraz od suspenze krvinek • velikost erytrocytů je menší než vlnová délka ultrazvuku – Raileyghův – Tyndallův • rozdíl, mezi přijímanou a vysílanou frekvencí označujeme jako dopplerovský frekvenční posun • spektrum posuvů při rychlostech v těle a použité frekvenci sondy – rozmezí stovek – tisíců Hz – slyšitelný frekvenční rozsah typy dopplerovských záznamů • barevný záznam – umožňuje určit směr a přibližnou rychlost toku • spektrální záznam – grafické vyjádření závislosti rychlosti krevního toku v čase (umožňuje tak přesnou kvantifikaci průtokových parametrů) • power Doppler duplexní a triplexní metoda • duplexní – kompinace dvojrozměrného dynamického zobrazení a impulsního dopplerovského měření • triplexní – kombinace B zobrazení se spektrální křivkou a barevným dopplerem spektrální záznam • velikost frekvenčního posuvu je přímo úměrná rychlosti krevního toku a kosinu úhlu, který svírá směr doppler. signálu a tok krve – kritická mez nad 60st. • grafické vyjádření závislosti rychlosti krevního toku na čase • tok směrem k sondě se zobrazuje nad nulovou linii dopplerovské měniče • s nemodulovanou nosnou vlnou (kontinuální nosná vlna) – 2 piezoelektrické elementy – chybí jim axiální rozlišení – měří libovolně velké rychlosti • s impulsně modulovanou nosnou vlnou (pulzní systémy) – střídaní vysílání a příjmu – přesné určení hloubky, vzorkovací objem – rychlostní limit – Nyquistův limit / aliasing • neschopnost zaznamenat frekvenční posuny větší než je 1/2 hodnota aktuální pulzní repetiční frekvence spektrální záznam • podél jediné vertikální obrazové linie jsou vysílány opakované impulzy • ve vzorkovacím objemu je dopplerovská informace o rychlosti toku analyzována a zobrazena jako dopplerovské spektrum – časový průběh rychlosti barevný doppler • barevně vyjádřená doppplerovská informace vložená do standardního B obrazu • semikvantitativní, přibližný rozsah rychlostí • tok směrem k sondě se zobrazuje červeně barevný doppler • po každém impulzu vyslaném podél jedné vertikální obrazové linie následuje příjem více vzorků odrazů vracejících se s různým zpožděním • sběr dat podél jedné linie minimálně 3x – snížení obnovovací frekvence • sady odrazů jsou porovnávány na fázové posuny energetický doppler • zobrazuje celou energii dopplerovského signálu – úměrná ploše vymezené spektrální křivkou • málo závislá na dopplerovském úhlu, nedochází k aliasing efektu • množství pohybujících se krvinek - energie (amplituda) dopplerovského signálu interpretace dopplerovského záznamu • přítomnost toku • směr toku • rychlost toku charakteristika toků • rychlostní profily – zátkový profil • stejná rychlost v celém profilu, ascendentní aorta, spektrální okno – parabolický profil • v malých cévách – oploštělý parabolický profil • střední velikost tepen, úzké spektrální okno • laminární, turbulentní proudění – Reynoldsovo číslo – viskozita krve, průměr cévy, hustota krve – ve pektr. záznamu – rozšíření spektra na obě strany charakteristika toků • kvantifikace impedance – úhrnný odpor – nízkoodporový tok – orgány s potřebou vysokého minutového průtoku – vnitřní karotidy, aa. renales – vysokoodporový tok – končetinové tepny – RI=s-d/s nové techniky • Tisue harmonic imaging – přijímač zachycuje kmity harmonické – násobky vysílané frekvence, narůstají s hloubkou, nízká amplituda – kmity vznikají ve tkáňových strukturách v důsledku nelineárního šíření budícíhu impulsu • dvojnásobky frekvencí – úzkopásmový signál, aby se oblast harmonických frekvencí nepřekrývala s frekvencemi základními • technika inverzní fáze – umožňuje použít větší šíři pásma • kontrastní látky • sono CT – obraz skládán z několika úhlů nové techniky • panoramatické zobrazení • 3D zobrazení kontrastní látky • 1968 - po fyziologickém roztoku – rezonance mikrobublin, velikost 1-10um • první generace – sekundy • druhá generace – průnik plicním řečištěm, ne změny v echogenitě tkání • třetí generace – zvyšují echogenitu i tkání • výhodná kombinace s harmonickým zobrazením SonoVue • UZ kontrastní látka III. generace • prášek, který po smíchání s fyz. roztokem tvoří disperzi fluoridu sírového v mikrobublinách velikosti kolem 8μm • zvyšuje echogenitu krve, což vede ke zlepšení koeficientu signál – šum • zvýšení intenzity signálu 3-8 min. SonoVue – hepatocelular carcinom postup vyšetření • zadání údajů o pacientovi • výběr sondy • orientace sondy • vyšetření ve třech směrech • záznam použití UZ • dutina břišní – hlavně parenchymové orgány, ale i tenké a tlusté střevo • štítnice, prsa, prostata, varlata • povrchové měkké tkáně obecně • klouby, šlachy, svaly • UZ mozku u malých dětí (fontanela) výhody UZ vyšetření • bezpečná, levná a dostupná metoda • prakticky neexistují kontraindikace • dostupnost u lůžka pacienta • značné prostorové rozlišení, především u vysokofrekvenčních sond • možnost Doppler. zobrazení toku, prokrvení nevýhody, limitace • množství artefaktů • subjektivní vyšetření • omezená vyšetřitelnost u obézních pacientů • špatná přehlednost DB při zvýšené plynatosti GIT (pankreas)