Запись на прием онлайн
Главная » Статьи » Физические принципы работы УЗИ-аппаратов в офтальмологии

Физические принципы работы УЗИ-аппаратов в офтальмологии

Понимание физических принципов работы УЗИ-аппаратов, в целом акустических систем и взаимодействия ультразвуковой энергии и тканей организма необходимо для проведения точной ультразвуковой диагностики. В офтальмологии используется отраженный ультразвуковой эхо-импульс. Короткие ультразвуковые импульсы имеют частоту 10МГц и более, центральная частота повторения импульсов равна 1-5 кГц, что позволяет датчику зафиксировать отраженный эхо-сигнал. Знание средней скорости распространения энергии в тканях (примерно 1540 м/с) дает возможность рассчитать в реальном времени и отобразить на плоском дисплее расстояние между датчиком и отражающей эхо структурой в двухмерной проекции (2D). Ультразвуковая волна средами различной акустической плотности.

Если поверхность датчика с пьезоэлектрическим кристаллом имеет малый радиус кривизны, то глубина резкости пространственного изображения в точке фокусировки будет недостаточной. Для длинного глаза (около 25 мм и более) требуется более однородная фокусировка для получения соответствующей глубины резкости. Широкий пучок ультразвуковых волн (3 мм при уровне в 6 дБ) характеризуется недостаточно высоким латеральным разрешением. Изображения мишеней, расположенных на близком расстоянии, двоятся на дисплее, а расположенных далеко от датчика кажутся размазанными в латеральных областях. Такие погрешности неизбежны, если не использовать компьютерную сонографию, но она в настоящее время недоступна для выполнения УЗИ в офтальмологии.

Аксиальное разрешение зависит от частоты, при более высокой частоте оно выше. Более высокие частоты легче поглощаются биологическим структурами, поэтому нужна большая мощность для обеспечения чувствительности к слабому эхо-сигналу. Риск развития катаракты определяет максимальную мощность, которую можно использовать безопасно. На практике специалисты пришли к компромиссу, что следует использовать ультразвук с частотой 10-20 МГц и аксиальное разрешение примерно 0.15 мм, что на порядок выше латерального разрешения. Аксиальное разрешение уменьшается, если широкий пучок волн отражается от изогнутых поверхностей, таких, какие наблюдаются при тракционной отслойке сетчатки.

Лучшее отражение ультразвукового сигнала достигается, когда пучок ультразвуковых волн падает на поверхность перпендикулярно. Отраженные от стенки глазницы в области экватора глаза волны дают слабый отраженный сигнал. Даже при правильной амплитуде эхо-сигнала не все круговые поперечные сечения глаза могут быть отражены в дисплее.

Так как скорость ультразвука выше в более плотных структурах, таких как хрусталик, структуры, находящиеся за ним, проецируются на дисплее ближе, чем они расположены на самом деле, и по краю хрусталика происходит преломление волны. Хрусталик, интраокулярные линзы (ИОЛ), интраокулярные инородные тела (ИОИТ) и склеральные пломбы, характеризующиеся высокой акустической плотностью, дают множественные внутренние отражения, отображаясь на дисплее в виде равномерно распределенных ложных эхо-сигналов с уменьшенной амплитудой за основным эхо-сигналом этих структур. Эхо-сигналы продуцируются парадоксальными движениями при перемещении датчика, что помогает в их распознавании. Плотные структуры, такие как кальцифицированные ретролентальные мембраны, ИОЛ и ИОИТ, создают значительные тени за собой из-за поглощения акустической энергии.

Поглощение ультразвуковой энергии, когда она проходит дважды через ткани, приводит к отображению на дисплее отдаленных структур с относительно меньшей амплитудой эхо-сигнала. Электронное усиление эхо-сигнала от удаленных мишеней может компенсировать данное поглощение. Данная техника в УЗИ в офтальмологии называется изменением усиления во времени.

Использование электронных устройств, которые автоматически отображают на дисплее поверхность таких структур, как роговицы, капсула хрусталика, сетчатка и склера, приводит к диагностическим ошибкам. Увеличение амплитуды и отсечение пиков для отображение поверхности структур на дисплее означает, что все эхо-сигналы отображаются с единичными амплитудами. При таком подходе СТ и сетчатку на изображении можно легко перепутать. Кроме того, электронная дифференциация при определении поверхности структур устраняет эхо-сигналы с наименьшей амплитудой внутри хрусталика, стекловидного тела, субретинальной жидкости, супрахориоидального пространства и опухолей.