I. Ultrahang diagnosztika

Fizikai és technikai fogalmak

Szeretettel köszöntök minden kedves jelenlévőt. Elsőként hadd mutatkozzam be……..vagyok, és a Sümegi Kórház röntgenosztályának vagyok részlegvezető főorvosa.

Az előadásom során az uh diagnosztikával fogok foglalkozni, és úgy gondoltam, legjobb az alapoknál kezdeni, hogy aztán legyen mire építeni a későbbiek során. Hadd kezdjem azzal, hogy bemutatok egy kollégát az első uh felhasználók közül. Ki ismeri fel?

Igen, ez egy denevér, valószínűleg tudják, hogy ultrahang segítségével tájékozódik, akárcsak mi orvosok, csak ő a terepet deríti fel, mi pedig a diagnózist derítjük ki.

Az UH kutatás rövid története

Kezdjük akkor egy kis történelmi áttekintéssel.

Az ultrahangok felfedezését nem köthetjük pontos dátumhoz. Bequerel és Röntgen kutatásaival egyidőben, melyek a radioaktivitás és röntgensugárzás felé irányultak, a XIX sz. végén és a XX sz. elején, a tudósok az ultrahangok meghódítására is indultak. E törekvéseket nagyban elősegítették azok a tanulmányok, melyek a jéghegyek és tengeralattjárók felkutatására irányultak.

A Titanik katasztrófája után (1912) Richardson angol professzor szabadalmaztatta azt az ötletet, hogy jéghegyek és más akadályok felkutatására ultrahangokat használjanak fel. Az ötletet a francia Langevin fejlesztette tovább, és 1918-ban sikerült egy olyan készüléket előállítani, amely a tenger alatti tárgyak felderítésére szolgált. .

Az ultrahang diagnosztika alapjait a defektoszkópiára ,vezethetők vissza .Ez az a tudomány, mely a különböző anyagok meghibásodásait vizsgálja. 1929-ben Szokolov vette észre, hogy ha egy anyagban gyártási hiba van nem vezeti úgy az ultrahangot, mint az ép terület. Pohlmann fejlesztette tovább az ötletet, a vizsgált tárgy, és a képátalakító berendezés közé beépített hangoptikai rendszer segítségével. Ezt igen sok tökéletesítés követte .

Hazánkban, a 1968-ban használtak először két dimenziós képet adó Uh készüléket, a BM Korvin Ottó Kórházának szülészeti osztályán.

Belgyógyászati diagnosztikus felhasználása 1970-ben kezdődött nálunk.

Ezt azonban a technika és a tudomány robbanásszerű fejlődése követte, és napjainkban az  uh diagnosztika a korszerű medicina mindennapi szükséglete, mely a röntgenvizsgálatok elé tör.

Fizikai alapok

Kezdjük talán azzal, mi is az az ultrahang?

vagy mi is az a hang?

A hang, egy mechanikai rezgés, vagyis egy részecskének periodikusan ismétlődő állapotváltozása.

A frekvenciájuk alapján a hangokat 3 csoportba osztjuk:

infrahangok,

hallható hangok, és

ultrahangok

 Az infrahangok,20 Hz-nél kisebb frekvenciájú, fülünkkel nem érzékelhető hangok, amelyek azonban, ha nagy intenzitásúak károsak az emberi szervezetre. Megtámadják a hallószervünket, émelygést, hányingert, fáradtságot, idegességet váltanak ki. Ezek különösen nagyvárosokban veszélyeztetik láthatatlanul és hallhatatlanul életünket.

A hallható hangok, a 20 Hz-től 16000 Hz tartományban helyezkednek el. Persze ez egyénenként az életkorral is változik.  Fülünk érzékenysége e tartományon belül a különböző frekvenciájú hangokra más és más, legérzékenyebb a közepes hangfrekvenciákra (2500-3000 Hz-re).

Az ultrahangok, a 16000 Hz, vagyis 16 KHz-nél magasabb hangok.  Ez egy egyezményesen megállapított határ. Bizonyos nagyon érzékeny hallású egyének, ennél jóval magasabb rezgésszámú hangokat is felfognak.

Az ultrahangok orvosi felhasználása két irányba terelődött, diagnosztika és terápia.

Diagnosztikus céllal, un. passzív uh-t használunk, (magas rezgésszám, és kis energia)melyek  nem lépnek kapcsolatba azokkal a szövetekkel, amelyeken áthaladnak, csak visszaverődnek a különböző szöveti sűrűség miatt.  A diagnosztikában használt uh-k frekvenciája 1-20 MHz között változik.

A hangnak, mint rezgésnek megvannak a jellemzői:

hullámhossz,

amplitúdó

frekvencia és

intenzitás

terjedési sebesség

A hullámhossz egy rezgés periódus hosszát (kezdeti és végpontjának távolságát,), az amplitúdó pedig egy rezgés maximális kiterjedését jelenti(magasságát).

A frekvencia kifejezi, hogy másodpercenként hány rezgés jön létre, az intenzitás, vagyis a hangerősség mértéke pedig egységnyi felületen, egységnyi idő alatt átáramló energia mennyiséget jelenti.

A terjedési sebesség és vivő közegre jellemző, és abban állandó. Meghatározza az adott közeg sűrűsége és rugalmassága.

Így pl. az emberi szervezet közegeiben, a hanghullámok terjedési sebessége a következő:

- gázok, levegő: átlag 340 m/s

- zsír:1450 m/s

- víz: 1500 m/s

- lágyrészek: 1540 m/s

- csont: 4000 m/s

Az  akusztikus keménység vagy impedancia a vivő közegnek a az alapvető jellemzője. Szorosan összefügg a sűrűséggel, és terjedési sebességgel. A különböző akusztikus keménységű közegek határát akusztikus határfelületnek nevezzük. 

Ez elég száraz fizikának tűnik, de igazából igen nagy a jelentősége, mert ebben rejlik az uh vizsgálat elvi alapja. Vagyis az, hogy az uh és a különböző akusztikus impedanciájú szövetek között kölcsönhatás jön létre, és ennek eredményeképpen  fizikai jelenségek lépnek fel:

- visszaverődés (reflexió)

- szóródás

- törés,

- áthaladás

- csillapítás

És ezek a fizikai jelenségek látni fogjuk a későbbiekben, a képalkotás alapjai.

A frekvenciának, intenzitásnak és csillapításnak az ultrahangfej megválasztásánál látjuk majd a jelentőségét.

Az ultrahangkészülék megszerkesztésénél a piezo-elektromos jelenséget használták fel, vagyis azt a tulajdonságot, hogy bizonyos kristályok elektromos feszültség hatására változtatják alakjukat és rezgésbe jönnek. A rezgés az emberi testben hangok formájában továbbítódik.

Az Uh vizsgálat alapja ez a fizikai jelenség, melynek lényege a következő: ha egy  testbe mechanikai rezgéseket bocsátunk, akkor a rezgések a testen belül mint hordozó közegben hanghullám formájában terjednek tovább, és terjedés közben kölcsönhatásba lépnek a vivő közeg elemeivel. A kölcsönhatás következtében a hanghullámok visszaverődnek, szóródnak, tovább haladnak, vagy elnyelődnek. Az uh vizsgálat során tehát, a készülékből kimenő hanghullámok kölcsönhatásba lépnek a vizsgált régió anatómiai struktúráival, és a kölcsönhatás után visszaverődő hanghullámok, (echók) információt hordoznak az adott szervekről, szövetekről.  Ezt az információt kell felfogni és orvosilag értékelhetővé alakítani.

Erre az átalakításra használjuk fel a piezo-elektromos hatást, mert azok a visszaalakításra is képesek, vagyis a visszajutó rezgéseket elektromos jellé alakítják.

A különböző intenzitású visszhangú jelek a képernyő fekete fehér szürkeségi skáláján különböző színárnyalatokként jelennek meg, és így alakul ki a képernyőnk kétdimenziós képe.

Vagyis:

Elektromos feszültség-ŕUh nyaláb-szóródás  -ŕvisszaalakítás ŕelektromos jel

                                                          -visszaverődés

                                                           -tovább haladás

                                                      -elnyelődés

Maga az eszköz , mely ezen átalakításra képes , a transducer, vagyis az ultrahang fej. Ám ez magában nem elég, Harkányi tanár úr véleménye szerint az uh vizsgálathoz legalább 2 fej szükséges, egy vizsgálófej, és egy vizsgáló fej, telve az Uh diagnosztika ismereteivel.1

Visszatérve a transducerekre 3 alapvető formája van: attól függően, hogy hogyan bocsátja ki az Uh nyalábot: lineáris, convex, és sector fej.  Ezeket lehet tovább variálni és formáját, valamint frekvenciáját változtatni a vizsgálandó területnek megfelelően.

A vizsgáló fejek 2,5 és 15 MHz közötti frekvenciájú uh nyalábokat bocsátanak ki. Az alacsonyabb frekvenciájú hangok kevésbé nyelődnek el, így mélyebbre képesek hatolni a szövetekben, de kevésbé jó felbontású képet hoznak létre. A magasabb frekvenciájúaknak sokkal jobb a felbontása, de igen hamar elnyelődnek, nem képesek a mélyebb rétegekbe hatolni. Nagyon fontos, hogy az elvégzendő feladatnak megfelelő transducert használjunk, formája, frekvenciája, az aktív felület nagysága megfelelő legyen.

Így hasi uh-ra 2,5-5 MHz közötti Uh fejet használunk, pajzsmirigyre 7,5, emlő, erek vizsgálatára 10-15 Mhz a megfelelő.

A metszeti képet echogrammnak nevezzük.

Egy körülírt képlet uh képe tükrözi annak szöveti szerkezetét, ám az uh morfológiából szövettani diagnózist nem állapíthatunk meg.

Gyakorlati szempontból beszélünk echotípusokról

A két alapvető echotípus:

- cystozus( folyadékot takar)

     akusztikailag homogén

     kerek, vagy ovális alakú

     jól határolt

    echomentes

    mögöttes relatív hangfelerősödés    

- solid

     belső határfelületeket tartalmaz

     kerek v szabálytalan alakú,

     gyakran nem éles határú

     belső echokat tartalmaz

     gyakran hangárnyékolást okoz

A leírt képletek lehetnek echomentesek, echoszegények (ezek a cystozusokra jellemzőek),echogének, echodensek pl daganatok, kövek

Egy bizonyos elváltozás leírásánál a következő szempontokat kell figyelembe venni:

Kritériumok:  méret,alak, kontúrok,echogenitás

Miért terjedt el ennyire az Uh?

Előnyei:

     -    noninvasiv

-     nincs káros biológiai hatása

-     komplex módszer, egyidőben több szerv is vizsgálható

-     nem szükséges kontrasztanyag -bár ma már vannak ultrahangos kontrasztanyagok is

-     a vizsgálat nem függ a szervek működésétől

-     súlyos általános állapotban levő beteg is vizsgálható

-     intervenciók vezérlésére alkalmas (punkció, drenázs, biopsia)

-     az elváltozások jellege megítélhető

-     relatíve olcsó, könnyen kivitelezhető

-        a csont és tüdő kivételével az emberi test minden szövetének, szervének a vizsgálatára alkalmas. 

Korlátai:

-tüdőszövet vagy bélgázok által fedett szervek nehezen vizsgálhatók

-csontok által fedett szervek nem vizsgálhatók

-pontossága erősen vizsgálófüggő

-nehezebben dokumentálható mint más radiológiai vizsgálatok

Mit tudunk tehát uh-val vizsgálni?

Gyakorlatilag a csont és tüdő kivételével mindent.  A csontot azért nem mert a lágyrész csont határon a hangnyaláb csaknem teljességében visszaverődik. Az üreges szervek, gyomor bél diagnosztikájában a levegő jelenléte miatt csupán másodlagos szerepet játszik.

De manapság már rutinszerűen alkalmazzuk has és kismedence vizsgálatára, nélkülözhetetlen a nőgyógyászatban, kiválóan alkalmas a terhesség követésére, fejlődési rendellenességek felismerésére.  De vizsgálhatjuk a szívet, nagy ereket, emlőt, pajzsmirigyet, izületeket, végtagi lágyrészeket,szemet, herét  stb.

Ultrahangmódszerek

2 D Real –time vizsg

valós idejű ábrázolást jelent. Ez az alapja minden hasi, lágyrész, terhességi stb. ultrahangnak.

A képek előállításának frekvenciája meghaladja a 16/ sec-t, így folyamatos mozgást látunk. A szerveket tetszőleges síkban ábrázolhatjuk, és mozgásukban is követhetjük.

THI

Ez egy új kiegészítő technika, mely felharmonikus ábrázolást jelent. Az alapfrekvencia 2x-esvagy többszörös frekvencia-komponenseit használja fel, így jobb szöveti kontraszt, és zajmentesebb kép látható.

Sono CT

Másik kiegészítő technika. Többirányú Uh nyalábbal javul a szervek ábrázolása .

Panoráma uh vizsgálat

Nagyobb anatómiai régió vizsgálatát teszi lehetővé megkönnyítve a konzultációt, dokumentációt. Az uh felvétel a transducer lassú, folyamatos mozgatásávalépül fel

3D Uh, multiplanaris rekonstrukció vagy volumensonographia

A 3 D technikát igen nagy érdeklődés követi. Legnagyobb előnye, hogy olyan síkokat is ábrázolni tudunk, amiket egyébként nem jeleníthetnénk meg. Szervtérfogatokat elemezhetünk térben.  Bonyolult struktúrák környezetéhez való viszonya jobban érzékelhető. Így nem csak az nőgyógyászat-szülészetben, hanem endosonográfiáknál, és a radológiában is használhatók.

Vannak olyan gépek, amiken un. szabad kézi 3 D van, és a szoftver teszi lehetővé a térbeli kép létrejöttét.  De vannak már un. real .time , 3D uh fejek, ahol a leképezés már 3D-ben történik.

A gyakran emlegetett 4D vizsgálatok ezekkel a fejekkel készülnek, és a 4D tulajdonképp az idő.

Keringés vizsgálatok

Color Doppler

Power Doppler

Dupplex Doppler

Endosonographiás vizsg

Az un. Endosonographiás vizsgálatoknál az uh fejet valamilyen testüregbe juttatjuk be, így közvetlen közelről még nagyobb pontossággal, a környezet zavaró hatásának kizárásával vizsgálhatunk egyes szerveket.  Így pl

Endovaginalis uh..............................hüvelyi transducer(Uterus, ovariumok, magzat)

Transrectalis uh...............................rectumba vezetett transducer(prostata, rectum)

Transesophagealis uh......................nyelőcsőbe vez. tr.(szív, Aorta,mediastinum)

Uh intervenciókról, csak néhány szót.

Nagy gyakorlatot igénylő beavatkozások, melyeket diagnosztikus, vagy terápiás céllal végzünk. Ilyenek pl.: cysta-punkciók, biopsziák stb

Vannak ezen kívül endoscops uh vizsgálatok, nyelőcső, gyomor, pancreas, laparoscopos uh vizsg. epeúti kövek,máj, pancreas, endovascularis uh, endoluminalis uhv, ultrahang vezérelt , célzott biopszia, uh vezérelt célzott drenázs, uh vezérelt tumor kezelés, intraoperatív uh vizsg.

.

Uh kontrasztanyagok

Kb. 10 éve jelentek mega klinikai gyakorlatban.

Vivőanyaghoz kötött micro-buborékok <7 micronátmérővel.  A CT és MR vizsgálathoz hasonlóan dinamikusan vizsgálhatjuk a szerveket, vénás vagy artériás fázisban.

Az UH vizsgálat előkészítése:

két esetben van szükség előkészítésre, a has és kismedence vizsgálatánál.

Ezt igen egyszerű összefoglalni: üres has, tele hólyag. Vagyis a vizsgálatot célszerű éhgyomorra végezni, de ha ez nem kivitelezhető, legalább 8 órával a vizsgálat előtt ne egyen a beteg.

Ez azért fontos, mert étkezéskor az epehólyag összehúzódik, így sem a fal vastagsága, sem a mérete nem ítélhető meg. Így nem tudom elkülöníteni, hogy l a fala azért vastag,

mert gyulladásban van, vagy azért mert most ürült ki és összehúzódott.   Hogy azért kicsi csupán az epehólyag mert most evett a beteg, vagy mert már egy többszörösen gyulladt zsugorhólyagot látok, ami teljesen képtelen a tágulásra. A másik ok, amiért jobb a vizsgálatot éhgyomorra végezni, az hogy az étel emésztése során sokkal több gáz termelődik a gyomorban és belekben , ami rendkívül zavarja a vizsgálatot.

A tele hólyag azért fontos, mert a folyadék jól vezeti az ultrahangot, és így a kismedencei szervek prosztata, petefészek, méh, könnyebben vizsgálhatók.

Az ultrahang ilyen robbanásszerű fejlődése, az orvosok teljes szemléletváltozásához vezetett. Vannak vizsgálatok melyek teljesen eltűntek a palettáról: l már szinte sehol sem végeznek cholecystographiát, vagyis az epehólyag kontrasztanyagos feltöltését, mert az ultrahang megfelelő információt nyújt ez irányba.

II.Izületi és mozgásszervi uh diagnosztika lehetőségei napjainkban

Az izületi ultrahang a radiológiának még viszonylag új része, csak jó minőségű készülékekkel lehet végezni, legalább 7,5 MHz-es fej szükséges hozzá. Valószínűleg sokan tudják önök közül, hogy a tavaly április óta a mi osztályunkon is egy új készülék működik, mellyel már lehetőség nyílt arra hogy ilyen irányú vizsgálatokat is végezzünk.

Mozgásszervi megbetegedések diagnosztikájánál sokszor elsődleges szerepe van az Uh vizsgálatnak, mivel kivitelezése egyszerű, veszélytelen, és sok információt nyújthat. Az uh értékelésekor mindig figyelembe kell venni a beteg panaszait, a klinikai képet, az anamnézist és legtöbbször a hagyományos rtg felvételt a csontok megítélésére.

Miért jó az izületi ultrahang?

Mert

      -    konkrét diagnózist ad

-     veszélytelen

-     sugármentes

-     egyszerű (??)

-     a beteget nem terheli (invazív vizsgálatot válthat ki)

-     ismételhető

-     olcsó

-     Uh vezérelt biopszia végezhető.

Hátránya: nem lát a csontba

 Befolyásoló tényezők: uh gép , és

                                   vizsgáló tapasztalata

Mit várunk az izület Uh-tól?

Azt, hogy olyan képleteket is ábrázolni tudjunk, amit a hagyományos rtg felvétel nem mutat meg:

-     Inak               szerkezete, szélessége, echogenitása

-     Szalagok-        -&#