Артефакты, визуализируемые в режиме серой шкалы. Артефакты в ультразвуковой диагностике Области применения датчиков

Большое количество цветовых артефактов могут оказывать негативное влияние на интерпретацию результатов ЦДЭ либо искажать ее. Некоторые из них неизбежны и фактически могут использоваться для повышения точности и чувствительности диагностики.

Помехи : одной из причин может быть слишком высокое значение коэффициента усиления цвета. Помехи могут представлять значительную проблему, однако в некоторых случаях они вызываются преднамеренно и используются для обнаружения медленного кровотока.

Артефакты движения : артефакты движения (цвеювые вспышки) также затрудняют исследование. Их возможными причинами могут быть передающиеся пульсации сердца (например, при исследовании васкуляризованных новообразований в левой доле печени) и пульсации аорты.

Наложение : данный артефакт представляет проблему, когда в диагностических целях цветовая шкала прибора устанавливается на определенный диапазон скорости (ЧПИ), который не соответствует скорости кровотока во всех исследуемых сосудах. Это приводит к появлению нежелательных зон инверсии цвета.

Артефакт конфетти : имеет вид многочисленных мелких цветовых пикселей, является важным признаком постстенотического турбулентного потока.

Артефакт мерцания : имеет большое диагностическое значение. Он возникает, когда пиксели артефакта конфетти или цветовые полоски (красные и синие пиксели) создаются структурами с очень сильными звукоотражающи-ми свойствами (камень, холестериновый полип), располагающимися в акустической тени. Мерцание возникает вследствие вибрации отражающей поверхности, обусловленной падающими на нее звуковыми волнами. Данный артефакт может оказаться полезным при диагностике камней в почках и других образований.

Определение : в ультразвуковой диагностике артефактами являются акустические изображения, не соотносящиеся с анатомическими структурами. Их возникновение связано с тем, что в процессе визуализации учитываются не все физические явления.

Значение : при интерпретации ультразвуковых изображений артефакты могут иметь различное значение. Некоторые из них, такие как артефакт голщины ультразвукового луча, могут мешать интерпретации ультразвуковой картины, тогда как другие, в частности акустическая тень, имеют диагностическое значение.

Артефакт боковых лепестков

Неправильное отображение объекта на экране вследствие эхо-сигналов, продуцируемых боковыми лепестками, сопровождающими ультразвуковой луч.
Артефакт боковых лепестков имеет вид изогнутой линии в анэхогенной структуре.

Значение : Эти артефакты могут быть ошибочно приняты за эхо-сигналы, отходящие от внутренних структур кистозных органов (перегородки, осадок).
Дифференцировка с настоящим объектом : Изменение угла наклона датчика или плоскости сканирования легко приводит к исчезновению артефакта.

Реверберации это: линейные артефакты, вызванные многократным отражением волны между двумя поверхностями с сильными отражающими свойствами. Компьютер ультразвуковой системы интерпретирует задержки времени как увеличение расстояния до передатчика.

Описание : имеет вид нескольких эхогенных линий, параллельных друг другу и фронтальной поверхности передатчика, амплитуда которых уменьшается с увеличением глубины.

Особые формы :
артефакт «хвост кометы»;
кольцевой артефакт.

Значение : реверберации постоянно присутствуют в кистозных структурах и иногда могут появляться в солидных образованиях Они всегда затрудняют исследование и редко оказываются полезными для диагностики. Устранить данный артефакт можно при изменении направления луча.

Боковые тени

Боковые тени это: латеральные акустические тени, возникающие возле стенок кистозных структур при касательном прохождении ультразвукового луча, его рассеивании, преломлении, ослаблении и угасании.
Описание : узкие, часто расходящиеся гипоэхогенные полоски или тени по краям кистозных структур.
Значение : боковые тени являются полезным диагностическим критерием кист.

Дифференцировка с настоящим объектом :
боковые тени могут имитировать камни, особенно в дне желчного пузыря и пузырном протоке;
истинность находки проверяется при сканировании в другой плоскости.

Условия проведения УЗИ.

Необходимые условия : исследование пациента должно проводиться в затемненной тихой комнате с комфортабельной температурой. Очень важно правильно выбрать передатчик (в зависимости от исследуемого органа) и использовать правильные настройки монитора и сканера. Другими важными составляющими успешного исследования являются: :
ориентация на клиническую проблему;
премедикация симетиконом редко бывает необходима: при наличии показаний он применяется в высокой дозе, в жидкой форме;
следует использовать достаточное количество геля, позволяющее избежать присутствия пузырьков воздуха между кожей и передатчиком;
при исследовании свежих ран их покрывают стерильной пленкой (более экономичной альтернативой является применение одноразовой безтальковой перчатки);
при неудовлетворительных условиях исследования его следует перенести на другой день.

Положение пациента : большинство органов исследуются в положении пациента лежа на спине. Реже исследование производится в положении лежа на правом или левом боку, сидя, стоя или в полусогнутом положении. Кушетка для исследования не должна быть слишком мягкой. Проведение исследования в постели больного обычно затруднено.

Реверберация (Reverberation Artefact) возникает в результате многократного переотражения ультразвука между двумя отражающими поверхностями, например, между стенками артерий. Переотражение изменяет время возвращения эхосигнала к трансдьюсеру с данной глубины. В результате этого на изображении просвета сосуда появляются несуществующие в реальности гиперэхогенные линейные структуры, расположенные параллельно стенкам сосуда.

Реверберация может приводить к ошибочным заключениям о наличии в просвете сосудов бляшек и тромбов. Частный случай реверберации - артефакт "эффект кометы". Этот артефакт возникает в случае, если ультразвук вызывает колебание инсонируемых структур. Чаще всего этот артефакт наблюдается от пузырьков газа в кишечнике в виде гиперэхогенных линий, похожих на "хвост кометы".

Повышающий эффект (Enhancement Effect). Возникает в случае, когда ультразвук проходит через заполненную жидкостью структуру. В этом случае энергия ультразвука теряется в меньшей степени, так как ультразвук слабо отражается при прохождении через акустически однородную структуру. В результате позади структуры по ходу лучей возникает гиперэхогенная полоса. Этот артефакт часто встречается при исследовании брюшной полости в результате прохождения ультразвука через заполненный жидкостью кишечник. Структуры, расположенные в этой зоне, можно рассмотреть, если уменьшить усиление эхосигналов.

Зеркальный артефакт (Mirror Artefact). Кривая анатомическая структура может фокусировать и отражать ультразвук подобно зеркалу. В этом случае изображение исследуемого объекта, например, печени, может быть расположено по обе стороны от зеркального отражателя, в данном случае - диафрагмы. Для устранения этого артефакта следует попробовать зондирование из другой точки.

Управление ультразвуковым сканером позволяет оптимизировать эффективность ультразвуковой диагностики за счет правильной настройки режимов, использования программ измерений и сервисных функций по сохранению и передаче изображений. Управление всеми перечисленными возможностями осуществляется при помощи специальных средств, которые однотипны для большинства сканеров.

Тотальное усиление эхосигналов (В Gain или 2D Gain). Тотальный гейн -важнейшая функция управления постоянного использования. Обеспечивает усиление эхосигналов, отраженных от исследуемого участка. Существенно влияет на качество изображения.

При помощи регуляторов DGC можно дополнительно изменять усиление эхосигналов с различных глубин. Регулировка обычно осуществляется при помощи ползунковых регуляторов. Позволяет улучшить визуализацию выбранного участка эхограммы. При неправильном использовании существенно ухудшает визуализацию. Обычно используется 6 зон компенсации усиления по глубине и соответственно 6 ползунков. Требует контроля настройки, как минимум, при начале рабочей сессии.

Родственным артефактом является так называемый зеркальный артефакт (mirror - image artifact), также создающий эффект псевдомасс. Данный феномен возникает в области структур, имеющих высокоотражаю- щую поверхность, таких как диафрагма, плевра, кишечник.

Рис. 11. Ультразвуковое исследование органов брюшной полости. Эхо- грамма печени. Стрелкой отмечено формирование зеркального артефакта с визуализацией артефактного изображения печени за диафрагмой (стрелка).
15

В результате реверберации, развивающейся между реальными массами и отражающей поверхностью, на противоположной стороне от рефлектора происходит формирование псевдомасс. Необходимо отметить, что ложное изображение визуализируется на том же расстоянии от отражающей поверхности, что и истинное.
Этот эффект часто регистрируется при исследовании в надключичной области и является зеркальным артефактом подключичной артерии. Его возникновение обусловлено прилеганием задней стенки подключичной артерии к верхушке легкого, в результате чего образуется граница раздела сред с различной акустической плотностью. Ультразвуковой луч, пройдя через сосуд, полностью отражается от плевральной поверхности, расположенной позади артерии. При возвращении через подключичную артерию эхосигналы рассеиваются частицами крови и мягкими тканями и повторно отражаются от поверхности плевры. Так как ультразвуковая система определяет глубину расположения объекта на основании времени, затраченного лучом на движение в обоих направлениях, и предполагает его распространение по прямой линии, сканером не учитываются многократные отражения (реверберация) ультразвука. Результатом является формирование артефакт- ного изображения, которое визуализируется на противоположной стороне от плевральной поверхности, накладываясь на верхушку легкого.

Рис. 12. Ультразвуковое исследование левой подключичной артерии. В-режим. Визуализация дополнительного» артефактного изображения сосуда, которое определяется на противоположной стороне от плевральной поверхности, накладываясь на верхушку легкого.

В В-режиме определяется дополнительный сосуд в зоне исследования. Отличительными признаками артефактного (ложного) изображения от истинного является большая эхогенность и размытость «стенки». Изменение настроек прибора, плоскости сканирования не позволяет уменьшить или исключить описанный эффект.
Необходимо отметить, что в этой зоне также формируется зеркальный артефакт венозных сосудов, однако он трудно диагностируется при надключичном доступе.
Крайне сложным для распознавания является визуализация зеркального артефакта в брюшной полости и в полости малого -газа, где в качестве рефлектора выступает кишечник. Возможна визуализация mirror-image феномена в абсцессе брюшной полости при условии формирования уровня между газом и жидкостью, представляющим собой высокоотражающую поверхность.

Н.В. Викторов, Т.Ю. Викторова.

Медицинский центр «Арт-Мед», Москва.

Основные принципы метода и физические характеристики

Ультразвук - высокочастотные колебания, лежащие в диапазоне выше полосы частот, воспринимаемых человеческим ухом (более 20 000 Гц). Излученные в тело пациента, ультразвуковые колебания отражаются от исследуемых тканей, крови, а также поверхностей, таких как границы между органами, и, возвращаясь в ультразвуковой сканер , обрабатываются и измеряются после их предварительной задержки для получения фокусированного изображения. Результирующие данные поступают на экран монитора, позволяя производить оценку состояния внутренних органов. Даже несмотря на то, что ультразвук не может эффективно проникать через такие среды как воздух или другие газы, а также кости, он находит широкое применение при исследовании мягких тканей. Использование ультразвуковых гелей и других жидкостей одновременно с улучшением характеристик датчиков, увеличивает области применения для различных медицинских обследований.

Скорость ультразвуковых волн в мягких тканях тела человека в среднем составляет 1,540 м/сек и практически не зависит от частоты. Датчик является одним из основных компонентов диагностических систем, который конвертирует электрические сигналы в ультразвуковые колебания и производит электрические сигналы, получая отраженное эхо от внутренних тканей пациента. Идеальный датчик должен быть эффективен как излучатель и чувствителен как приемник, иметь хорошие характеристики излучаемых им импульсов со строго определенными показателями, а также принимать широкий диапазон частот , отраженных от исследуемых тканей.

В электронных датчиках ультразвуковые колебания возбуждаются благодаря подаче высоковольтных импульсов на пьезо-кристалы, из которых состоит датчик (пьезоэлектрический эффект был открыт Пьером и Марией Кьюри в 1880 году). Количество раз, сколько кристалл вибрирует за секунду, определяет частоту датчика. С увеличением частоты уменьшается длина волны генерируемых колебаний, что отражается на улучшении разрешения, однако, поглощение ультразвуковых колебаний тканями тела пропорционально возрастанию частоты, что влечет за собой уменьшение глубины проникновения. Поэтому датчики с высокой частотой колебаний обеспечивают лучшее разрешение изображения при исследовании не глубоко расположенных тканей, так же как низкочастотные датчики позволяют обследовать более глубоко расположенные органы, уступая высокочастотным качеством изображения . Это разногласие является основным определяющим фактором при использовании датчиков.

В ежедневной клинической практике применяются различные конструкции датчиков, представляющие собой диски с одним элементом, а также объединяющие несколько элементов, расположенных по окружности или вдоль длины датчика, производящие различные форматы изображения, которые необходимы или предпочтительны при проведении диагностики различных органов.

Традиционно и в основном используются пять типов датчиков

Механические секторные датчики.
Датчики с фазированным сканированием.

Эти пять основных видов датчиков различаются согласно

методу формирования ультразвуковых колебаний;
методу излучения;
создаваемому ими формату изображения на экране монитора.

Форматы изображения, получаемые при помощи различных датчиков

Механические секторные датчики

* Темным фоном выделены зоны с наилучшим разрешением.

В диагностических целях обычно используют датчики с частотами: 3.0 МГц, 3.5 МГц, 5.0 МГц, 6.5 МГц, 7.5 МГц. Кроме того, в последние годы на рынке ультразвуковой техники появились приборы, оснащенные высокочастотными датчиками 10-20 МГц.

Области применения датчиков

3.0 МГц (конвексные и секторные) используются в ;
3.5 МГц (конвексные и секторные) - в абдоминальной диагностике и исследованиях органов малого таза;
5.0 МГц (конвексные и секторные) - в ;
5.0 МГц с коротким фокусом могут применяться для обследования молочной железы;
6.0-6.5МГц (конвексные, линейные, секторные, аннулярные) - в полостных датчиках;
7.5МГц (линейные, датчики с водной насадкой) - при исследовании поверхностно расположенных органов - щитовидной железы, молочных желез, лимфатической системы.

Основные параметры настройки изображения

Gain - "усиление" детектированного сигнала за счет изменения отношения амплитуд входного и выходного сигналов. (Чрезмерно высокий уровень усиления приводит к размытости изображения, которое становится "белым").
Dynamic range (динамический диапазон) - диапазон между регистрируемыми сигналами с максимальной и минимальной интенсивностью. (Чем он шире, тем лучше воспринимаются сигналы, мало отличающиеся по интенсивности).
Контрастность - характеризует способность системы различать эхосигналы с небольшим различием амплитуды или яркости.
Фокусировка - используется для улучшения разрешающей способности в конкретной исследуемой области. (Увеличение количества фокусных зон повышает качество изображения, но снижает частоту кадров).
TGC - усиление, компенсированное по глубине.
Frame average (усреднение кадров) - позволяет сглаживать изображение за счет наложения определенного количества кадров друг на друга в единицу времени или делать его жестким, приближая к реальному масштабу времени.
Direction - меняет ориентацию изображения на экране (слева направо или сверху вниз).

При проведении диагностики, наряду с полезной информацией, довольно часто появляются артефакты изображения , а также наблюдаются некоторые акустические явления.

Артефакты изображения

Реверберация. Наблюдается в случае, когда ультразвуковая волна попадает между двумя или более отражающими поверхностями, частично испытывая многократное отражение. При этом на экране появятся несуществующие поверхности, которые будут располагаться за вторым отражателем на расстоянии, равном расстоянию между первым и вторым. Наиболее часто это происходит при прохождении луча через жидкостьсодержащие структуры.
Зеркальные артефакты. Это появление на изображении объекта, находящегося по одну сторону сильного отражателя с его другой стороны. Это явление часто возникает около диафрагмы.
"Хвост кометы". Так называют мелкие эхопозитивные сигналы, появляющиеся позади пузырьков газа и обусловленные их собственными колебаниями.
Артефакт преломления. Проявляется, если путь ультразвука от датчика к отражающей структуре и обратно не является одним и тем же. При этом на изображении возникает неправильное положение объекта.
Артефакт эффективной отражательной поверхности. Заключается в том, что реальная отражательная поверхность больше, чем отображенная на изображении, так как отраженный сигнал не всегда весь возвращается к датчику.
Артефакты толщины луча. Это появление, в основном в жидкость-содержащих структурах, пристеночных отражений, обусловленных тем, что ультразвуковой луч имеет конкретную толщину и часть этого луча может одновременно формировать изображение органа и изображение рядом расположенных структур.
Артефакты скорости ультразвука. Усредненная скорость ультразвука в мягких тканях 1,54 м/с, на которую запрограммирован прибор, несколько больше или меньше скорости в той или иной ткани. Поэтому небольшое искажение изображения неизбежно.
Артефакт акустической тени. Возникает за сильно отражающими или сильно поглощающими ультразвук структурами.
Артефакт дистального псевдоусиления. Возникает позади слабопоглощающих ультразвук структур.
Артефакт боковых теней. Возникает при падении луча по касательной на выпуклую поверхность структуры, скорость прохождения ультразвука в которой значительно отличается от окружающих тканей. Происходит преломление и, иногда, интерференция ультразвуковых волн.

Основные термины, применяемые для описания акустических характеристик образований и патологических процессов

анэхогенный;
гипоэхогенный;
изоэхогенный;
гиперэхогенный;
кистозное образование;
солидное образование;
кистозно-солидное образование;
эхоплотное образование с акустической тенью;
диффузное поражение;
узловое (очаговое) поражение;
диффузно-узловое поражение.

Эхогенность - характеристика тканей, отражающая их способность формировать эхо.
Гомогенная структура - область, формирующая однородное эхо.

Некоторые ультразвуковые симптомы патологических процессов и образований

"Халло". Представляет собой ободок сниженной эхогенности вокруг образования, например метастаза печени.
Симптом "бычьего глаза". Подобным образом выглядит объемное образование неравномерной акустической плотности с гипоэхогенным ободком и гипоэхогенной областью в центре, наблюдается при метастазах в печени.
Симптом "псевдоопухоли". На фоне выраженной жировой инфильтрации печени гипоэхогенный участок неизмененной паренхимы, располагающийся как правило вблизи , может представляться как дополнительное образование.
Симптом "рельс". Имеет место при выраженной дилатации внутрипеченочных желчных протоков, когда вена печени и проток представлены в виде параллельных трубчатых структур.
Симптом "двустволки". Так выглядит значительно расширенный холедох и портальная вена в проекции ворот печени.
Симптом "снежных хлопьев". Множественные мелкие образования повышенной эхогенности в просвете желчного пузыря, появляющиеся сразу после изменения положения тела пациента, наблюдающиеся при хронических холециститах.
Симптом "снежной бури". Участки повышенной эхогенности в печени с нечеткими контурами неопределенной формы и различной величины, наблюдающиеся при циррозе. Также множественные неоднородные образования овальной формы, повышенной эхогенности, расположенные в полости матки при пузырном заносе или в яичниках при лютеиновых кистах.
Симптом "псевдопочки". Проявляется при опухолевом поражении желудочно-кишечного тракта. При поперечном сканировании изображение пораженного участка кишки напоминает почку - периферическая зона низкоэхогенна, а центральная имеет повышенную эхогенность.

Термины для описания расположения анатомических структур

краниальный (верхний);
каудальный (нижний);
вентральный (передний);
дорсальный (нижний);
медиальный (срединный);
латеральный (боковой);
проксимальный (описание структур, расположенных близко от места их происхождения или прикрепления);
дистальный (описание структур, расположенных далеко от места их происхождения или прикрепления).

В ходе исследования оценивают

расположение и взаиморасположение органов и их частей;
их форму и размеры;
контуры;
структуру (с оценкой звукопроводимости);
наличие или отсутствие дополнительных образований;
состояние внутри- и околоорганных сосудов.

Основные плоскости сканирования

сагиттальная (продольная) - плоскость сканирования, когда длинная ось датчика ориентирована в направлении голова - ноги пациента;
фронтальная - плоскость сканирования, когда датчик расположен на боковой поверхности тела пациента при ориентации его длинной оси голова - ноги;
поперечная - плоскость сканирования, когда длинная ось датчика ориентирована перпендикулярно длинной оси тела пациента.