Že dolgo je znano, da v naravi obstajajo ultrazvočna nihanja, ki jih človeško uho ne sliši, ta nihanja imenujemo ultrazvočni valovi. Odkritje teh valov je povezano z imenom italijanskega znanstvenika Lazzara Spalanzanija, ki je predlagal, da sposobnost netopirji Letenje v temi in nenaletovanje na ovire ni odvisno od vida, ampak od zvočnih vibracij, ki jih človek ne sliši. To sijajno idejo sta s svojimi raziskavami 250 let pozneje potrdila Galambos (1942) in Griffin (1944).
Napredek pri uporabi narave ultrazvoka so olajšala odkritja Galtona (1880), bratov Pierrl in Jagne Curie, ki so opisali piezoelektrični pojav - pojav prostega naboja na površini nekaterih kristalov med njihovo mehansko deformacijo. To odkritje je leto kasneje teoretično utemeljil Lipman, ki je ugotovil, da se ob izpostavitvi električnemu naboju na površini kristala ta deformira. Ta odkritja so postavila temelje za ustvarjanje naprav, ki ustvarjajo visokofrekvenčne ultrazvočne valove. Dolga leta tem odkritjem je bilo posvečeno malo pozornosti. Zanimanje se je povečalo zaradi uporabe ultrazvoka v medicini.
Leta 1940 so George Ludwig, Douglas Howry in John Wild neodvisno drug od drugega dokazali, da se ultrazvočni signali, poslani v telo, vrnejo nazaj na isti senzor in se odbijejo od površin struktur različnih gostot.
Čeprav se ultrazvok v medicini uporablja še ne tako dolgo nazaj, se danes uspešno uporablja na številnih področjih v terapevtske in diagnostične namene. Sprva se je ultrazvok uporabljal predvsem v terapiji zaradi mehanskih učinkov, ki povzročajo gibanja ultrazvočnega tlaka v tkivih, in toplotnega učinka, ki nastane znotraj tkiv, kar vodi do fizikalno-kemijskih učinkov. Ultrazvočna terapija se je izkazala za posebno učinkovito pri nekaterih patoloških stanjih (ankilozirajoči spondilitis, nevralgija, nevritis, vnetje sklepov in drugi vnetni procesi).
Izkazalo se je, da skupaj z pozitiven učinek njegova uporaba je absolutno kontraindicirana pri zdravljenju parenhimskih organov (jetra, vranica, ledvica, pljuča, srce, možgani, ščitnica itd.).
Dozirano uporabo ultrazvoka v terapiji pojasnjujejo dva razloga:
Ultrazvočno polje med zdravljenjem neenakomerno prodira v tkivo,
Heterogenost ultrazvočnega polja se še poveča zaradi heterogenosti neobsevanih tkiv.
Razlika v tkivih, ločenih s fascijami in septami, povzroča številne nehomogene odboje, ki vplivajo na učinkovitost ultrazvočnega polja. Te značilnosti ultrazvočnega polja in tkiv je treba upoštevati pri izbiri intenzivnosti in časa ultrazvočnega obsevanja, da dosežemo največji terapevtski učinek. Zgornja meja intenzivnosti terapevtske doze je 3 W/cm2.
Veliko zaslug za uporabo ultrazvoka v terapiji pripada Pohlmannu (1939, 1951). Tudi študiral je biološki vpliv ultrazvok srednje in visoke intenzivnosti. Primarna uporaba ultrazvoka s terapevtski namen povezana z uporabo razmeroma preprostih ultrazvočnih generatorjev pri izdelavi terapevtske ultrazvočne opreme.
Prvi poskusi uporabe ultrazvoka v diagnostične namene so povezani z imenom dunajskega nevrologa Karla Dussika (1937, 1941, 1948), ki je z dvema senzorjema, nameščenima drug nasproti drugega v predelu glave, uspel locirati možganski tumor. Kljub nekaterim uspehom je bila metoda zaradi težavnosti interpretacije rezultatov kritizirana in za nekaj časa pozabljena. Leta 1946 je Denier poskušal z ultrazvokom pridobiti slike srca, jeter in vranice. Keidl (1950) je z ultrazvočnim pretvornikom 60 kHz določil volumen srčne mišice z merjenjem absorpcije ultrazvoka v srčni mišici in pljučnem tkivu, vendar rezultati niso bili prepričljivi.
Stopnja resne uvedbe ultrazvoka v diagnostiko se začne z razvojem metode eho impulzov in pridobitvijo enodimenzionalne slike (A-metoda). In čeprav so se prva poročila o možnosti pridobivanja enodimenzionalnih ultrazvočnih slik pojavila že leta 1940 (Gohr in Vederkind), se je metoda v praksi začela uporabljati šele 10 let pozneje, ko sta Ludwig in Strutners uspela prepoznati žolčne kamne in tujek. všita v mišično tkivo psa. Predlagali so, da bi s to metodo lahko odkrili tudi tumorje. Wild in Reid (1952) sta pri pregledu mlečnih žlez ugotovila, da tumorsko tkivo odseva več kot zdravo tkivo, kar dokazuje učinkovitost metode v diagnostične namene.
Ti spodbudni podatki o učinkovitosti metode so prispevali k njeni široki uporabi v različna področja klinična medicina. Švedska znanstvenika Edler in C. Hertz (1954) sta utemeljitelja ehokardiografije, čeprav metoda dolgo časa zaradi nepopolne opreme in napačne interpretacije posnetih srčnih struktur ni našla klinične uporabe. Publikacije nemških znanstvenikov S.Tffert in sodelavcev (1959) o uspešni diagnostiki atrijskih tumorjev, nato ameriških znanstvenikov G. Joyner (1963), R.Gramiak (1969) in mnogi drugi so pokazale, da informacije o zdravem in bolnem srcu pridobljeno brez krvi, bolnikom ne povzroča škode ali skrbi.
Foto: likesuccess.com
Leksell (1955) je razvil osnove ehoencefalografije in bil prvi, ki mu je uspelo locirati možganski hematom s pomočjo premika medianega odmeva. To tehniko so nadalje razvili v delih S. Lepsson (1961), C. Grossman (1966), W. Schifer et al. (1968) itd. Enodimenzionalno ultrazvočno metodo v oftalmologiji sta leta 1956 prvič uporabila Mundt in Hughes, leto kasneje pa še Oksala in Lehting. Začetek uvajanja te metode v porodniško in ginekološko prakso je povezan z imeni škotskih raziskovalcev I. Donalda, J. Mac Vicarja in E. Browna (1961). Prve meritve glave ploda z ultrazvočno metodo je izvedel I. Donald. Postavili so tudi temelje za uporabo dvodimenzionalne metode (B-metoda) v porodništvu in ginekologiji. Razvoj dvodimenzionalne metode za pridobivanje slik je bil velik dosežek pri razvoju in izboljšavah ultrazvočne opreme.
Ehokardiogram srca, ki prikazuje atrije in ventrikle. Fotografija: Wikipedia.org.rf
Prvič v kliničnem okolju so Howry in Bills, Wild in Reid (1955-1956) uporabili metodo neodvisno drug od drugega. Možnosti uporabe ultrazvoka v diagnostične namene v gastroenterologiji podajata G. Baum in I. Greenwood (1958), ko sta opisala dvodimenzionalno metodo (B-metoda).
Nadaljnje izboljšave ultrazvočnih diagnostičnih instrumentov so povezane z delom Kossoffa in Garretta (1972, Avstralija), ki sta pridobila sivo sliko. Nato so izboljšali instrumente, ki delujejo v realnem času. Leta 1942
Christian Doppler je opisal širjenje valov iz premikajočega se vira nihanj in vpliv drugih relativnih gibanj na njihovo frekvenco. Ta Dopplerjev učinek so uporabili v akustiki, na njegovi osnovi pa so kasneje začeli izdelovati instrumente, ki so lahko beležili gibanje srca.
Danes si je to nemogoče predstavljati sodobna medicina brez ultrazvočna diagnostika– zelo informativna in varna metoda pregleda pacienta za večino bolezni. Zgodovina uporabe ultrazvoka v medicini sega le 50 let nazaj, vendar so ultrazvočni aparati v tem času prehodili dolgo pot od prvih predpotopnih naprav do visokotehnoloških in večnamenskih ultrazvočnih sistemov. Kako se je vse skupaj začelo in kdo je izumil prvi ultrazvočni aparat?
Odkritje in uporaba ultrazvoka
Zvočne valove, ki jih človeški sluh ne zazna, je leta 1794 odkril Italijan L. Spallanzani. Izvajal je poskuse z netopirjem in dokazal, da se v prostoru premika s pomočjo ultrazvoka.
Leta 1880 sta brata Curie odkrila piezoelektrični učinek, ki nastane v kristalu kremena, ko mehanski vpliv. Leta 1882 je bil ustvarjen inverzni piezoelektrični učinek. To je postalo osnova za ustvarjanje glavne komponente katere koli ultrazvočne naprave - pretvornika.
Ultrazvok so sprva začeli uporabljati v sonarjih za odkrivanje podvodnih objektov in v industriji, kjer so z detektorji napak odkrivali napake v kovinskih konstrukcijah.
Pojav ultrazvoka v medicini
Eholokacija in detekcija kovin Izhodišče za začetek poskusov na živih organizmih. V medicini so se prvi poskusi uporabe ultrazvočnih valov začeli v 30. letih 20. stoletja. Z njihovo pomočjo so zdravili ekcem, atritis in druge bolezni.
Uporabo ultrazvočnih valov za diagnostiko je leta 1947 uspešno uporabil psihonevrolog z Dunaja K. Dussik. Uspelo mu je diagnosticirati možganski tumor z merjenjem jakosti ultrazvoka, ki prehaja skozi pacientovo glavo.
Prvi ultrazvočni aparat je leta 1949 v ZDA zasnoval znanstvenik D. Hauri. To je bila posoda s tekočino, v katero je bil postavljen subjekt. Okoli njega so premikali somoskop, abdominalni skener. Pacient je moral ves čas študije nepremično sedeti.
Sodobne ultrazvočne tehnologije
Ultrazvočni aparati so se nenehno izboljševali in pridobivali več znan pogled uporabo ročnih senzorjev sredi 60-ih. Ultrazvočna diagnostika se še naprej aktivno razvija in zdravnikom ponuja vedno širše in natančnejše metode.
Sodobne ultrazvočne tehnologije:
- 3D - ustvarjanje tridimenzionalnih slik iz katerega koli kota;
- ehokontrast – povečanje diagnostične natančnosti z intravenskim kontrastom;
- THI – tkivna harmonika za izboljšanje kakovosti slike in kontrasta pri bolnikih s prekomerno telesno težo;
- sonoelastografija - določanje patologije glede na naravo krčenja tkiva pod pritiskom;
- Ultrazvočna tomografija je neškodljiva in informativna tehnika, podobna CT in MRI;
- 4D – »gibanje« znotraj kanalov in žil, podobno kot pri endoskopskem pregledu.
V treh dimenzijah
Prvi tridimenzionalni ultrazvočni aparat se je pojavil leta 1989 v Avstriji. Na žalost je bila kakovost slik zelo slaba in trajalo je do 30 minut, da smo dobili eno statično 3D sliko. Seveda metoda ni našla široke uporabe v medicini. Šele leta 1996 se je zaradi preboja računalniške tehnologije pojavil skener z možnostjo tridimenzionalne rekonstrukcije v realnem času. In od tega trenutka naprej se tehnika tridimenzionalnega ultrazvoka vedno bolj uporablja v medicini, predvsem na področju porodništva.
Ultrazvočna varnost
Da ne bi imeli strahu in predsodkov pred ultrazvočnim pregledom (ehografijo), morate jasno razumeti, na kakšnem principu temelji ultrazvok. Ultrazvočni valovi, ki jih človeško uho zaradi visoke frekvence ne more zaznati, so z vidika fizike vseeno enaki zvoki kot npr. glasbeni inštrument. Naloga ultrazvočnega aparata je, da te impulze pretvori v sliko, ki temelji na razliki v odboju takega valovanja od človeškega tkiva.
Obstaja mnenje, da plod ne čuti, ampak "sliši" ultrazvok, vendar do danes ni dokazov za to mnenje.Še več, zahvaljujoč sodobnim raziskovalnim metodam postane jasno, da približno 50% žensk čuti kakršno koli reakcijo plod na poseg. Dojenček druge polovice med raziskavo mirno spi. Očitno to pomeni, da ultrazvočna seja preprosto sovpada z obdobji aktivnosti ali, nasprotno, spanja otroka in na noben način ne vpliva na ta naravna stanja. Otrok še naprej mirno opravlja svoje posle, in če kaže aktivnost, potem v obsegu, ki ustreza običajnemu obdobju živahnosti. Kar se tiče varnosti ehografije, je bilo v nekaj desetletjih njenega obstoja večkrat poskusov izvesti globalno študijo vseh možnih negativnih posledic ultrazvoka, vendar doslej nikjer na svetu ni bilo objavljenih del na to temo. Vsekakor pa je dokazano, da je to najvarnejša od vseh vizualnih diagnostičnih metod. In nihče ne bo oporekal dejstvu, da je zahvaljujoč ultrazvoku zdravnikom uspelo preprečiti in pravočasno opaziti na tisoče patologij in nepravilnosti v razvoju ploda.
Kdaj in koliko?
Vsaka država ima svoje standarde in priporočila. V Rusiji 3-4 obiski ultrazvočne sobe med celotno nosečnostjo veljajo za obvezen minimum. To je minimum, ki je potreben za vsako nosečnost, tudi idealno. Zdaj pa se podrobneje pogovorimo o tem, kdaj in zakaj se te študije izvajajo.
Prvič je ultrazvok priporočljivo narediti do 7 tednov (najbolje 5-6 tednov), da ugotovimo, da je plod v maternici in s tem izključimo zunajmaternično nosečnost - to je zaplet, pri katerem oplojeno jajčece se pritrdi zunaj maternične votline - pogosteje: jajcevod. Z razvojem takšne nosečnosti so različni zapleti neizogibni. Zato, če se odkrije zunajmaternična nosečnost, se izvede operacija, med katero se odstrani oplojeno jajčece, s čimer se prepreči razvoj zapletov. Ultrazvočni pregled v tej fazi nosečnosti se pogosto izvaja z uporabo vaginalnega (vaginalnega) senzorja: ker je oplojeno jajčece še vedno majhno, je težko videti skozi sprednjo trebušno steno. Če se vaginalni senzor iz nekega razloga ne uporablja, potem 30-40 minut pred pregledom žensko prosimo, da popije 200-400 ml vode, tako da je med pregledom skozi sprednjo trebušno steno jasno vidna maternica in njena vsebina. na ozadju polnega mehurja, K Naslednji ultrazvočni pregledi ne zahtevajo posebne priprave.
Drugič se ehografija izvaja v obdobju 8-11 tednov. To je potrebno, da bi izključili morebitne hude anomalije med razvojem ploda in, če je kaj narobe, pravočasno sklepali in sprejeli odločitev o nadaljevanju nosečnosti ali ne. Poleg tega je v tem obdobju mogoče najbolj natančno določiti gestacijsko starost in spremljati srčno aktivnost ploda, ki se je oblikovala do tega trenutka.
Tretji optimalen čas za obisk ultrazvočne sobe je 19-21 tednov nosečnosti. Do tega trenutka so vsi glavni organi in sistemi otrokove življenjske dejavnosti oblikovani do te mere, da je že mogoče oceniti pravilnost njihovega razvoja, ugotoviti odsotnost večine možnih patoloških stanj in če je kljub temu odkrita kakšna anomalija. , naredite napoved njegovega razvoja v naslednjih mesecih nosečnosti.
In seveda, ultrazvočni pregled je treba opraviti tik pred rojstvom - po 30 tednih nosečnosti, da se ugotovi prisotnost ali odsotnost dejavnikov, ki motijo normalen porod. Kaj bi lahko bilo? Različne okužbe, predleženost ploda (z ultrazvokom ugotovimo, kateri del ploda je obrnjen proti izhodu iz maternice – najbolje glavica), placentna ali žilna insuficienca (zaradi teh zapletov lahko dojenček ne prejme dovolj krvi in kisika) itd. Redko, vendar se zgodi, da se lahko plod močno spremeni od prejšnjega ultrazvoka, znatno poveča višino in težo. V tem primeru se podatki o dojenčku primerjajo z materinimi (zlasti s širino medenične kosti) in se naredi napoved možnih zapletov med porodom.
Še enkrat, vse te študije so nujno potrebne tudi z popolna nosečnost. Poleg tega ni nič manj pomembno narediti ultrazvok pri 15-16 tednih, da bi ugotovili številne pomembne patologije in malformacije (zlasti živčni sistem), pa tudi pri 26-29 tednih, ko je otrokova imunost se oblikuje do te mere, da je že sposoben ustvariti vnetni »odziv« na provokacije zunanje okolje. V skladu s tem, če obstaja nevarnost razvoja kakršne koli okužbe, na primer okužbe z materjo, potem jo je v tem času mogoče odkriti in preprečiti na samem začetku. V tem primeru lahko ultrazvočni pregled razkrije vnetne poškodbe različnih organov in tkiv. Ultrazvočni pregled, opravljen v 33-34 tednih, nam omogoča izključitev razvoja podhranjenosti ploda - njegove zaostalosti rasti.
Če imajo zdravniki vsaj najmanjši sum na patologijo, se lahko ultrazvok izvaja skoraj vsak dan - da bi izsledili dinamiko razvoja določene bolezni in v skladu s tem naredili zaključke ali sprejeli nekatere ukrepe. Z eno besedo, število študij določi lečeči zdravnik in je odvisno od številnih dejavnikov. No, glavna stvar za bodočo mamo je razumeti, da je v mnogih primerih prihodnost njenega otroka v veliki meri odvisna od pravočasnega obiska sobe za ultrazvok; ultrazvok je dodatna priložnost za pridobitev pomembne informacije o otrokovem razvoju, varen in zanesljiv pomočnik lečečega zdravnika in staršev.
2D ali 3D?
Naprave za dvodimenzionalni in tridimenzionalni ultrazvok so po videzu enake in se razlikujejo le po prisotnosti posebnega vgrajenega modula (kompleta visokotehnoloških elektronskih plošč) in posebnih senzorjev. Razumevanje tega je zelo pomembno, saj se dodajajo samo nove funkcije, frekvenca skeniranja (običajno 3,5 MHz), intenziteta in moč ultrazvočnega valovanja pa ostajajo enaki – enaki kot pri običajnem ultrazvoku. Se pravi v fizični čut Tridimenzionalni ultrazvok se ne razlikuje od dvodimenzionalnega ultrazvoka in v diagnostičnem smislu širi njegove zmožnosti.
Nekaj besed o senzorju, ki ga zdravnik uporablja za tridimenzionalni pregled. Navzven se od dvodimenzionalnega ultrazvočnega senzorja razlikuje le po tem, da je nekajkrat večji. To je posledica dejstva, da je znotraj njegovega telesa običajen dvodimenzionalni senzor, ki se nenehno premika s pomočjo posebnega mehanizma. Večkratni skeni - dvodimenzionalne slike - se iz senzorja prenesejo v zmogljiv računalnik, ki se nahaja v notranjosti skenerja, kjer se z omenjenim vgrajenim modulom povzamejo. Nastala tridimenzionalna (volumetrična) slika se prikaže na zaslonu naprave.
Po pravici povedano je treba reči, da sodobni dvodimenzionalni ultrazvočni aparati omogočajo strokovnjakom, da pridobijo največjo količino informacij, potrebnih za določitev stanja matere in otroka. Na žalost vsaka zdravstvena ustanova nima opreme, ki ustreza sodobnim diagnostičnim zahtevam. Glede na to, da se dvodimenzionalna ultrazvočna tehnika uporablja in izboljšuje že nekaj desetletij (od petdesetih let prejšnjega stoletja dalje), lahko trdimo, da imajo strokovnjaki jasno razvite metode za standardizacijo podatkov, pridobljenih z ultrazvočno preiskavo. Tako vsako obdobje ustreza določenim velikostim glave, okončin, notranjih organov ploda, vključno z nekaterimi strukturami možganov, srca itd.
Podatki tridimenzionalne preiskave dajejo dodatne informacije, zlasti za diagnozo nekaterih razvojnih napak: okončin, obraza, hrbtenice. Tako se lahko sum na prisotnost takšnih napak šteje za medicinsko indikacijo za izvedbo tridimenzionalnega pregleda.
Tridimenzionalni ultrazvok je naravni tehnični razvoj dvodimenzionalnega ultrazvoka, ki študiji ne dodaja le natančnosti, ampak tudi omogoča bodoči mamici spoznajte svojega otroka, preden se rodi. Najboljša možnost Ultrazvočna preiskava je kombinacija obeh metod. V tem primeru zdravnik najprej prejme vse potrebne informacije s tradicionalno študijo, jo dopolni s pomočjo tridimenzionalnega vida in potrdi svoje mnenje o dobrem ali neugodnem poteku te nosečnosti.
Starši imajo možnost videti otroka ne v obliki nerazumljivih črno-belih "lebdečih" črt in pik, temveč v obliki tridimenzionalne slike v realnem času, ki spominja na "star" video posnetek. Pri tridimenzionalnem ultrazvoku je treba upoštevati, da je čas preiskave lahko nekoliko daljši kot pri standardnem dvodimenzionalnem. Kakovost nastale slike pri uporabi tridimenzionalnega ultrazvoka je odvisna od položaja telesa ploda, položaja njegovih okončin, popkovine in posteljice. Težave pri pridobivanju volumetričnih slik so lahko posledica majhne količine amnijske tekočine, tudi v primerih, ko njihova relativno majhna količina še ni patološka (oligohidramnij).
Do večjih težav s kakovostjo slike običajno pride, ko prekomerno telesno težo noseča ali če ima po tem brazgotine na sprednji trebušni steni abdominalne operacije. Uspeh tridimenzionalne študije (pridobivanje visokokakovostnih slik ploda) je pogosto odvisen od motorične aktivnosti: bolj aktiven je plod, večja je možnost videti bolj zanimive slike intrauterinega življenja.
Če je plod neaktiven in je za raziskovalca neudoben, lahko zdravnik predlaga prekinitev preiskave za nekaj časa, da počaka na primeren položaj otroka. V tem času je priporočljivo nekaj popiti sladka pijača(na primer čaj), mačka običajno poveča motorična aktivnost v 10-15 minutah.
Pridobljeni podatki in vrsta tridimenzionalne slike so odvisni od stopnje nosečnosti, v kateri se pregled izvaja. Med nosečnostjo do 8 tednov 3D slike niso zelo informativne. Od 10. do 16. tedna lahko vidite celotno stvar, njegovo držo, roke, noge, popkovino (brez izrazitega majhne dele). Optimalno obdobje nosečnosti za 3D ultrazvok je od 30 tednov. V takem časovnem okviru je mogoče dobiti slike obrazne mimike ploda. Po 23-25 tednih plod postane tako velik, da ni več mogoče pridobiti njegove slike kot celote, zato lahko na zaslonu po vrsti vidite glavo in ramena, roke, noge in trup.
Tridimenzionalni ultrazvok je v porodniški praksi že zavzel svoje trdno mesto poleg dvodimenzionalne preiskave. Kot sodobna visokotehnološka metoda izboljšuje diagnostiko različnih anomalij ploda. Omogoča jasnejše in natančnejše razlikovanje nenormalnega razvoja od normalnega razvoja. Končno ne le zdravniku, temveč tudi bodoči mamici in celotni družini daje možnost, da vidijo otroka pred rojstvom.
Eden od soavtorjev bloga med drugim deluje kot znanstveni urednik novega portala o znanosti Indicator.Ru. Danes je spletno mesto objavilo gradivo o ultrazvoku z velikim zgodovinskim delom, ki ga je napisal Alexey Paevsky. Z veseljem delimo to gradivo.
Malo zgodovine
Preden spregovorimo o zgodovini ultrazvoka, moramo omeniti dve pomembni odkritji, brez katerih te metode ne bi bilo.
Najprej se moramo spomniti izjemnega italijanskega naravoslovca in naravoslovca Lazzara Spallanzanija, ki je živel v 18. stoletju. Kot številni znanstveniki tistega časa je bil zelo vsestranski: postavil je temelje sodobne meteorologije in vulkanologije, izvajal postopke IVF pri žabah in umetno oploditev pri psih. Poleg tega je Spallanzani pokazal, da če utihnete netopir ušesa, ne bo mogla krmariti v prostoru. Znanstvenik je predlagal, da netopirji oddajajo določen zvok, ki ga ne slišimo, ujamejo njegov odmev in se na podlagi tega orientirajo v prostoru. Tako so odkrili ultrazvok.
Drugo odkritje je naredil moški, znan po svoji ženi in raziskavah radioaktivnosti - Nobelov nagrajenec Pierre Curie. Leta 1880 je skupaj s starejšim bratom Jacquesom odkril učinek elektrike v kristalih, ki so stisnjeni – piezoelektrični učinek. Je osnova ultrazvočnih detektorjev v ultrazvočnih napravah.
Nato je bilo treba počakati do leta 1941, ko je avstrijski nevrolog Carl Frederik Dussick v sodelovanju s svojim bratom Frederickom opravil prvi ultrazvočni pregled možganov. Dussic je "odkril" tumor in leta 1947 objavil svojo metodo, imenovano hiperfonografija. Res je, pet let pozneje se je izkazalo, da je Dussik odboj ultrazvoka od kosti lobanje zamenjal za tumor.
Anglež John Wild je leta 1949 prvi z ultrazvokom določil debelino črevesnega tkiva. Zaradi tega dela so ga imenovali "oče medicinskega ultrazvoka". Vendar pa je bilo veliko "očetov ultrazvoka". Tako kot različice zgodnjih naprav: pri nekaterih študijah je bila oseba potopljena v kopel z vodo, pri drugih pa so jo več ur pritiskali na plastično kiveto. Veliko je bilo tudi pionirskega dela. Tako so leta 1958 z ultrazvokom prvič določili velikost plodove glavice, kar je pomenilo začetek porodniške uporabe ultrazvoka.
Prvi sodoben aparat, v katerem sta bila skener in ultrazvočni sprejemnik v zdravnikovi roki, se je pojavil leta 1963 v ZDA. Od takrat se je začela doba sodobnega ultrazvoka. Medicinsko akreditacijo za tovrstne študije je leta 1967 začel izdajati Ameriški inštitut za ultrazvočno medicino (AIUM): za pridobitev dovoljenja za opravljanje dejavnosti je moral ginekolog (in prve klinične aplikacije so se začele v porodništvu in ginekologiji) opraviti vsaj 170 študij na leto. Žal je ZSSR pri tem močno zaostajala: kljub prvim diagnostičnim poskusom, izvedenim že leta 1960, se je ultrazvok začel uvajati v prakso sovjetske medicine šele v poznih osemdesetih letih.
O tem, kakšna je bila prva oprema za ultrazvok, kako se je razvijala, kako tudi kakšne možnosti za preučevanje notranjih organov ta diagnostična metoda zdaj ponuja.-matematične vede.
Od 1D do 2D
Prve ultrazvočne diagnostične naprave so se pojavile sredi dvajsetega stoletja. Po sodobni klasifikaciji bi jih lahko imenovali 1D ultrazvok. To pomeni, da na izhodu zdravnik ni prejel "slike" proučevanega organa, temveč graf, podoben tistemu, ki ga dobimo pri uporabi seizmografa. Ta vrsta vizualizacije podatkov se imenuje "A-mode" ali "A-scan ultrasonography".
Intenzivnost ultrazvoka, izmerjena na različnih globinah tkiva
Nikolaj Kulberg
Senzor naprave je bil oblikovan kot svinčnik, na koncu "svinčnika" pa je bil ploščat piezokeramični občutljivi element. Z uporabo tega elementa na pacientovem telesu je bilo mogoče pridobiti informacije o stolpcu tkiva v smeri senzorja. Rezultat študije (A-Line) je bil prikazan na zaslonu osciloskopa približno tako, kot je prikazano zgoraj. Vendar pa bi lahko tudi tako neizraziti, abstraktni grafi zdravniku zagotovili zelo pomembne diagnostične informacije: ta slika na primer prikazuje, kako se meri intenzivnost ultrazvoka, ki se odbije na različnih globinah tkiva. Torej, na globinah od 0 do 3 cm se zvok dobro odbija, poleg tega pa so na globini 5 in 6 cm odsevni sloji, zato lahko zdravnik, če pozna strukturo proučevanega organa, ugiba, kaj točno je ultrazvok odraža.
V 70. letih dvajsetega stoletja je prišlo do pomembne spremembe v zasnovi "enodimenzionalnega" senzorja: zdaj je bilo mogoče zaznavni element zavrteti s pomočjo koračnega motorja, saj je bil nameščen na tečaju. Vrtenje je potekalo znotraj majhne vmesne komore, napolnjene s tekočino. Ta kamera je bila nameščena na pacientovo telo. Vrtljivi senzor je prejemal zaporedne informacije iz divergentnih "žarkov" v obliki pahljače. Če so bile dobljene svetlosti prikazane na zaslonu monitorja, je bilo mogoče dobiti dvodimenzionalno sliko pacientovih tkiv, ki se nahajajo v isti ravnini. Ta raziskovalna metoda se je začela imenovati 2D ultrazvok, bolj tradicionalno pa se takšna vizualizacija imenuje "B-način" (ultrazvok B-skeniranja). Spodaj je prikazan primer slike notranjega organa (leve ledvice) v načinu B. Če narišete navpično črto vzdolž simetrične osi te figure in narišete graf, bo rezultat črta, prikazana na prejšnji sliki (A-način).
Ultrazvok leve ledvice
Nikolaj Kulberg
Sčasoma se je zasnova senzorjev za dvodimenzionalni ultrazvok bistveno izboljšala. Namesto vrtljive glave so se naučili uporabljati tako imenovane fazne senzorje: površina takega senzorja je sestavljena iz več deset ali sto elementov, od katerih vsak ločeno od drugih oddaja in sprejema ultrazvok. Tukaj, če želite spremeniti smer žarka, vam ni treba ničesar premakniti - ves nadzor se izvaja s podajanjem električni impulzi na različne senzorske elemente z različnimi zamiki. Signali, ki jih sprejmejo različni elementi, se obdelujejo tudi ločeno drug od drugega. Posledica tega so zelo kakovostne B-slike.
Na tem principu deluje večina sodobnih ultrazvočnih naprav. Glavne vrste senzorjev: linearni, konveksni, sektorski - so različne možnosti fazni nizi.
Skrivnost tretje dimenzije
Toda če je mogoče s faznim senzorjem odkloniti žarek znotraj ene ravnine, zakaj ne bi storili enako za pravokotno ravnino? To bo pomenilo prehod v tretjo dimenzijo. Ta prehod se je zgodil na prelomu 1990-ih in 2000-ih. Toda tu so razvijalci ultrazvočnih naprav naleteli na znatne tehnične težave.
Predstavljajmo si, da morate za skeniranje v eni ravnini senzor razdeliti na 100 elementov. Koliko elementov bi bilo potrebnih za skeniranje še ene dimenzije? Izkazalo se je, da jih je 1002, torej deset tisoč. Na vsak tak element je treba priključiti ločeno žico. Rezultat je tako debel kabel, da ga zdravnik preprosto ne more držati v roki.
Pri oceni te težave so razvijalci sprva opustili uvajanje dvodimenzionalnih faznih senzorjev v prakso in sledili dobro znani poti mehanskega skeniranja. Še enkrat so "vodilni" modeli naprav vključevali tečaje in koračne motorje, na katerih se je vrtel zapleten fazni senzor. Skeniranje v eni ravnini je bilo elektronsko, v drugi - mehansko. Take senzorje je še mogoče najti, prodajajo se tudi z novimi napravami.
Ko je prvi 3D senzor postal resničnost, je bila odkrita še ena težava, povezana s časom, ki je bil potreben za pridobitev ene same volumetrične slike. Hitrost zvoka v človeškem telesu je približno 1,5x105 cm/s. Za pridobitev podatkov iz globine 15 cm morate počakati 0,0002 sekunde. Na prvi pogled je to kar malo. Ko pa preidemo na 2D skeniranje, moramo narediti približno sto teh 1D skeniranj. Tako lahko en okvir B-slike dobite v dveh stotinkah sekunde, kar pomeni, da hitrost sličic ne bo večja od petdeset sličic na sekundo. In da dobite sto B-skenov, potrebnih za ustvarjanje glasnosti, morate počakati dve sekundi. Povečanje hitrosti skeniranja je postalo predmet intenzivnih raziskav med razvijalci po vsem svetu. Tako je bilo mogoče z uporabo elektronskega skeniranja vzdolž samo ene koordinate povečati hitrost skeniranja za približno desetkrat zaradi tako imenovanega večžarkovnega skeniranja, posledična frekvenca je bila 5 volumnov na sekundo. To je že bil polnopravni 3D ultrazvok, saj s to metodo lahko dobite realistične tridimenzionalne slike. Spodnja slika prikazuje primer 3D rekonstrukcije ploda.
Primer 3D rekonstrukcije ploda
gynecology-md.ru
Dvodimenzionalni fazni senzorji so pomagali rešiti situacijo. Da bi zmanjšali število žic v senzorskem kablu, so v sam senzor postavili celoten visoko zmogljiv računalnik, ki prejete podatke "stisne" in jih v šifrirani obliki pošilja po razmeroma tankem kablu. Zahvaljujoč temu je mogoče doseči frekvenco več deset "zvezkov" na sekundo. In to je že dovolj, na primer, za popolno vizualizacijo srca v realnem času. Ker je trem prostorskim dimenzijam dodana četrta, čas, se te tehnologije imenujejo 4D ultrazvok. Z njihovo pomočjo lahko v realnem času zgradite popolno sliko srčnih zaklopk. Primer tega je podan spodaj.
Kaj pa v praksi?
Danes se ultrazvočni pregled, tudi v 3D in 4D formatu, izvaja precej hitro in učinkovito: notranji organi je mogoče videti z ločljivostjo manj kot milimeter. »Ločljivost ultrazvočnega sistema je odvisna od frekvence delovanja senzorja in globine, na kateri se nahaja organ, ki ga pregledujemo,« pravi Nikolai Kulberg. - Pri pregledih trebuha pri 3,5 MHz je ločljivost na povprečni globini desetih centimetrov približno tri milimetre. Za ščitnico lahko senzor 7,5 MHz zagotovi ločljivost približno pol milimetra na globini treh centimetrov. Srčni senzor na frekvenci 3 MHz in na globini desetih centimetrov bo pokazal ločljivost pet milimetrov.” Kar zadeva hitrost pridobivanja slik, sodobni ultrazvočni aparati omogočajo, da se to naredi v nekaj minutah.
»Na sodobnih ultrazvočnih napravah Philips s tehnologijo xMATRIX lahko dobite 3D/4D sliko v 2-4 sekundah, na napravah z mehanskimi senzorji - v 10-14 sekundah. Iskanje priročnega območja skeniranja, obdelava rezultatov in izvoz slik so potrebni Podaljški čas Tako lahko študija traja do 20-30 minut,« je povedala Evgenia Dobryakova, višja specialistka oddelka Philips Ultrasound Systems.
Kljub vsem uspehom pri razvoju ultrazvočnih aparatov pa meja popolnosti njihovega dela še ni dosežena. »O načinih izboljšave je nemogoče povedati v dveh besedah, saj je to predmet zelo kompleksnih znanstvenih raziskav na različnih področjih – od fizike in elektronike do digitalne obdelave signalov. Tukaj nenehno dela na tisoče raziskovalcev in vsako leto jim uspe pokazati nekaj opaznih izboljšav,« pravi Nikolai Kulberg. Poleg tega razvijalci še naprej izboljšujejo naprave za dvodimenzionalni ultrazvok, saj vsi zdravniki ne potrebujejo tridimenzionalne slike.
Poleg izboljšanja ultrazvoka se znanstveniki soočajo še z drugimi izzivi. "Trenutno je na dnevnem redu raziskovalcev po vsem svetu vprašanje ustvarjanja tako imenovane ultrazvočne tomografije (UT) po analogiji z znano računalniško tomografijo (CT), ki temelji na rentgenskem skeniranju vzorca v posameznih plasteh," pravi Vladimir Kukulin, doktor fizikalnih in matematičnih znanosti, vodilni raziskovalec Oddelka za fiziko atomsko jedro in glavni raziskovalec v Laboratoriju za atomsko jedrsko teorijo, NSINP MSU. - Ustanovitev ultrazvočnega skeniranja bi bila resnično revolucionaren korak v medicini, seizmologiji in drugih področjih, saj bi omogočila zamenjavo v mnogih primerih neželenega večkratnega rentgenskega obsevanja telesa s preprostim in popolnoma neškodljivim ultrazvočnim pregledom. Vendar pa razvoj ultrazvočne tehnologije zahteva zelo veliko količino izračunov, ki jih je treba opraviti v relativno kratkem času. zdravstveni pregled bolnik. To je mogoče storiti le s temeljno uporabo nova tehnologija računalništvo, ki temelji na ultra hitrem grafičnem procesorju. To delo je šele v teku.
Druga izjemno zanimiva nova smer je tehnologija uničevanja tumorjev in rezanja notranjih telesnih tkiv z usmerjenim ultrazvokom. Ta smer se zdaj oblikuje pod imenom kirurgija 21. stoletja.«
Korenine razvoja ultrazvoka kot diagnostična metoda Raziskave v porodništvu in ginekologiji segajo v čase, ko so razdalje merili pod vodo z ultrazvočnimi (ZZ) valovi. Visokofrekvenčni signal, neslišen za človeško uho, je leta 1876 ustvaril angleški znanstvenik F. Galton.
Joseph Woo, dr.med.; Royal College of Obstetricians and Gynecologists (RCOG), London, Združeno kraljestvo; Fakulteta za porodništvo in ginekologijo Medicinska akademija Hongkonška medicinska akademija (HKAM), Kitajska
Izvori
Preboj v razvoju ultrazvočne tehnologije je bilo odkritje piezoelektričnega učinka bratov P. in J. Curie (Francija, 1880). Prvi delujoči sonarski ultrazvočni sistem SOund Navigation And Ranging (SONAR) je bil zasnovan v ZDA leta 1914.
Prednik medicinskega ultrazvoka je bil sistem RAdio Detection And Ranging (RADAR), ki ga je leta 1935 izumil britanski fizik R. Watson-Watt. Takšni radarski sistemi so bili neposredni predhodniki kasnejših dvodimenzionalnih sonarjev in medicinskih ultrazvočnih sistemov, ki so se pojavili v poznih 40. letih 20. stoletja.
Druga smer pred razvojem ultrazvoka v medicini je bil razvoj impulznih ultrazvočnih kovinskih detektorjev napak, ki se je začel v 30-ih letih prejšnjega stoletja, ki so se uporabljali za preverjanje celovitosti kovinskih trupov ladij, rezervoarjev in druge opreme. Koncept odkrivanja kovinskih napak je razvil sovjetski znanstvenik S.Ya. Sokolov leta 1928, gradnja prvih ultrazvočnih detektorjev in njihova kasnejša izboljšava pa se je začela v 40-ih letih prejšnjega stoletja v ZDA, Veliki Britaniji, Nemčiji, Franciji, na Japonskem in v številnih drugih državah (slika 1).
Ultrazvok v medicini
Ultrazvok se je prvič v medicini začel uporabljati kot metoda zdravljenja v poznih 20-ih - zgodnjih 30-ih letih.
V 40. letih so ultrazvok uporabljali za lajšanje bolečin pri artritisu, želodčnih razjedah, pri zdravljenju ekcemov, astme, tirotoksikoze, hemoroidov, urinske inkontinence, elefantiaze in celo angine (slika 2).
Uporabo ultrazvoka kot diagnostične metode za odkrivanje tumorjev, eksudatov in abscesov sta leta 1940 prva predlagala nemška klinika H. Gohr in T. Wedekind. Po njihovem mnenju bi lahko takšna diagnoza temeljila na odboju ultrazvočnega valovanja od patoloških možganskih formacij, ki zasedajo prostor (princip delovanja kovinskega detektorja napak). Vendar nikoli niso mogli objaviti prepričljivih rezultatov svojih poskusov, zato njihove raziskave niso bile priljubljene.
Leta 1950 sta ameriška nevrokirurga W. Fry in R. Meyers z ultrazvokom uničila bazalne ganglije pri bolnikih s Parkinsonovo boleznijo. Ultrazvočna energija se uspešno uporablja v terapiji in rehabilitacijski medicini. Tako je J. Gersten (1953) uporabljal ultrazvok za zdravljenje bolnikov z revmatoidnim artritisom.
Številni drugi kliniki (P. Wells, D. Gordon, UK; M. Arslan, Italija) so uporabljali ultrazvočno energijo pri zdravljenju Menierjeve bolezni.
Za utemeljitelja ultrazvočne diagnostike velja avstrijski nevrolog in psihiater K.T. Dussik, ki je prvi uporabil ultrazvok v diagnostične namene. Lokaliziral je možganske tumorje z merjenjem jakosti ultrazvočnega valovanja, ki prehaja skozi lobanjo (slika 3). Leta 1947 je K.T. Dussik je predstavil rezultate raziskave in svojo metodo poimenoval hiperfonografija.
Vendar pa so kasneje nemški klinik W. Guttner et al. (1952) je bila patologija na takih ultrazvočnih slikah obravnavana kot artefakti, saj je K.T. Dussik je oslabitev odbojev ultrazvočnih valov od lobanjskih kosti vzel za patološke tvorbe.
G. Ludwig (ZDA, 1946) je izvajal poskuse na živalih za identifikacijo tujki(zlasti kamni v žolčniku) z ultrazvočnimi valovi (slika 4). Tri leta kasneje so bili rezultati njegovih raziskav uradno objavljeni. Hkrati je avtor opozoril, da odboj ultrazvočnih valov od mehkih tkiv moti zanesljivo interpretacijo rezultatov, dobljenih s takim ultrazvokom. Vendar pa je kljub temu raziskava G. Ludwiga prispevala k razvoju ultrazvoka v medicini, med katerim je znanstvenik naredil številna pomembna odkritja. Zlasti je ugotovil, da je razpon hitrosti prenosa ultrazvoka v mehkih tkivih živali 1490-1610 m/s (povprečno 1540 m/s). Ta vrednost ultrazvočnega valovanja se še danes uporablja v medicini. Optimalna frekvenca Ultrazvok je po mnenju raziskovalca 1-2,5 MHz.
Angleški kirurg J.J. Wild je leta 1950 začel raziskovati možnost uporabe ultrazvoka za diagnosticiranje kirurške patologije – črevesne obstrukcije. V ZDA je skupaj z inženirjem D. Nealom odkril, da imajo maligni tumorji želodca večjo ehogenost v primerjavi z zdravim tkivom.
Leto kasneje je ameriški radiolog D. Howry s sodelavci (direktor laboratorija medicinske raziskave J. Homles in inženirji W.R. Bliss, G.J. Posakony) je razvil ultrazvočni skener s polkrožno kiveto z okencem. Pacient je bil privezan na plastično okno in je moral med študijo dolgo ostati negiben. Naprava se je imenovala somascope, z njo so skenirali trebušne organe, pridobljene rezultate pa so poimenovali somagram.
Kmalu so isti raziskovalci (1957) razvili kivetni skener. Pacienta so posedli na modificiranem zobozdravstvenem stolu in ga pritrdili pred plastično okence polkrožne kivete, napolnjene s fiziološko raztopino (slika 5).
Leta 1952 je bil v ZDA ustanovljen Ameriški inštitut za ultrazvok v medicini (AIUM).
Nekaj kasneje, leta 1962, je J. Homles skupaj z inženirji zasnoval vzvodni skener, ki se je že lahko premikal nad pacientom z ročnim upravljanjem operaterja (slika 6).
Leta 1963 so v ZDA razvili prvi ročni kontaktni skener. To je bil začetek razvoja najbolj priljubljenih statičnih ultrazvočnih naprav v medicini (slika 7).
Od leta 1966 je AIUM začel akreditirati ultrazvočne ordinacije. Za pridobitev licence za opravljanje porodniške in ginekološke dejavnosti je moral zdravnik interpretirati vsaj 170 ultrazvočnih slik na leto.
Prvi svetovni kongres ultrazvočne diagnostike v medicini je bil leta 1966 na Dunaju, drugi pa leta 1972 v Rotterdamu. Leta 1977 je bilo ustanovljeno British Medical Ultrasound Society (BMUS).
Tako je od poznih 50. let prejšnjega stoletja v različne države ah - ZDA, Nemčija, Velika Britanija, Avstralija, Švedska, Japonska - začele so se izvajati raziskave o možnostih uporabe ultrazvoka za diagnostiko bolezni. Temeljili so na principih sonarja (ultrazvočni valovi v načinu A) in radarja (način B).
Ultrazvočna diagnostika v ZSSR
Raziskave o uporabi ultrazvoka v medicini so bile izvedene tudi v ZSSR. Leta 1954 je bil na podlagi Akustičnega inštituta Akademije znanosti ZSSR ustanovljen ultrazvočni oddelek pod vodstvom profesorja L. Rosenberga. Prva omemba uporabe ultrazvoka v terapiji sega v šestdeseta leta prejšnjega stoletja.
Znanstveno-raziskovalni inštitut za medicinske instrumente in opremo ZSSR je izdelal eksperimentalne ultrazvočne naprave Ekho-11, Ekho-12, Ekho-21, UZD-4 (1960); UZD-5 (1964); UTP-1, UDA-724, UDA-871 in Obzor-100 (zgodnja 70. leta). Ti modeli so bili namenjeni za uporabo v oftalmologiji, nevrologiji, kardiologiji in številnih drugih področjih medicine, vendar po vladnih naročilih niso bili nikoli uvedeni v praktično medicino. In šele od poznih 80-ih se je ultrazvok začel postopoma uvajati v sovjetsko medicino.
Ultrazvok v porodništvu in ginekologiji
Uporaba ultrazvoka v porodništvu in ginekologiji se začne leta 1966, ko se začne aktivno nastajanje in razvoj centrov za uporabo ultrazvoka v Sloveniji. različna področja medicine v ZDA, Evropi in na Japonskem.
Pionir na področju ginekološkega ultrazvoka je bil avstrijski zdravnik A. Kratochwil. Leta 1972 je uspešno dokazal sposobnost vizualizacije ovarijskih foliklov z ultrazvokom (slika 8) in kmalu postal najbolj znan ultrazvočni diagnostik tistega časa.
Transvaginalni pregled
Leta 1955 je J.J. Wild (UK) in J.M. Reid (ZDA) je uporabil A-način za transvaginalno in transrektalno ultrazvočno skeniranje. V zgodnjih 60-ih je A. Kratochwil predstavil svojo študijo fetalnega srčnega utripa v 6. tednu nosečnosti z uporabo transvaginalnega senzorja (slika 9). Istočasno je to ultrazvočno metodo uvedel L. von Micsky v New Yorku.
Na Japonskem so leta 1963 S. Mizuno, H. Takeuchi, K. Nakano idr. ponujen nova različica Transvaginalni skener v načinu A. Prvo slikanje nosečnosti z njegovo pomočjo je bilo opravljeno v 6. tednu nosečnosti.
Leta 1967 je Siemens v Nemčiji razvil prvi ultrazvočni skener z uporabo B-mode za diagnosticiranje patologije trebušnih in medeničnih organov, ki se je uspešno uporabljal v ginekologiji.
Že v zgodnjih 70-ih letih so ultrazvok v ginekologiji uporabljali za diagnosticiranje solidnih, kavitetnih in mešanih tvorb drugih različne patologije medenični organi. Tako so nemški raziskovalci B.-J. Hackelöer in M. Hansmann sta uspešno diagnosticirala kvantitativno in kvalitativne spremembe foliklov v celotnem ciklusu jajčnikov. Pogoj za uspešen ultrazvočni pregled medeničnih organov je bil poln mehur.
Nova možnost izvajanja fetalne sonografije je pomenila novo stopnjo v razvoju porodništva in prenatalne diagnostike.
Avstralska klinika G. Kossoff in W. Garrett sta leta 1959 predstavila kontaktni vodni ehoskop CAL (slika 10), s katerim je bilo mogoče izvajati raziskave. prsni koš plod Ta ultrazvočni aparat je bil uporabljen za odkrivanje malformacij ploda.
Leta 1968 so Garrett, Robinson in Kossoff med prvimi objavili delo »Fetal Anatomy Displayed by Ultrasound«, dve leti kasneje pa so predstavili prvo delo, posvečeno ultrazvočni diagnostiki malformacij ploda, kjer so opisali policistično bolezen ledvic, odkrito pri plod v 31. tednu nosečnosti (slika 11).
Leta 1969 je bil izdan sivi ehoskop CAL.
Leta 1975 je bil zasnovan vodni skener z visoko občutljivim senzorjem - UI Octoson (slika 12).
V začetku 60. let, ko je izvajal porodniški ultrazvok(Evropa, ZDA, Japonska, Kitajska, Avstralija) Uporabljen je bil A-mode, s pomočjo katerega so bili določeni znaki nosečnosti (merjeni srčni utrip ploda), lokalizacija posteljice in opravljena kefalometrija. Leta 1961 je I. Donald (Velika Britanija) predlagal merjenje biparietalnega premera (BPD) glave ploda (slika 13). Istega leta je opisal primer hidrocefalusa pri plodu.
B-način
Leta 1963 sta I. Donald in MacVicar (Velika Britanija) prvič opisala sliko membran, pridobljeno z ultrazvokom B-mode. Na podlagi meritev premerov membran L.M. Hellman in M. Kobayashi (Japonska) sta leta 1969 določila znake ploda, P. Joupilla (Finska), S. Levi (Belgija) in E. Reinold (Avstrija) pa leta 1971 - povezavo z zapleti v zgodnji nosečnosti. Leta 1969 je Kobayashi opisal ultrazvočne znake zunajmaternične nosečnosti z ultrazvokom B-mode.
Kljub dejstvu, da so številni porodničarji in ginekologi ugotavljali fetalno srčno aktivnost z A-načinom (Kratochwil leta 1967 z uporabo vaginalnega A-skena pri 7 tednih; Bang in Holm leta 1968 z A- in M-načinom pri 10 tednih), je praktično uporaba ultrazvoka v porodništvu za določanje srčne aktivnosti ploda se je začela leta 1972, ko je H. Robinson (Velika Britanija) predstavil rezultate svoje ehografije ploda pri gestacijski starosti 7 tednov.
B-način placentografije je leta 1966 uspešno opisala skupina raziskovalcev iz Denverja (ZDA) (slika 14).
Leta 1965 je ameriški znanstvenik H. Thompson opisal metodo merjenja torakalnega obsega (TC) kot metodo za ugotavljanje rasti ploda (slika 15). Hkrati je bila napaka pri njegovih meritvah v 90% približno 3 cm skupno število izvedenih raziskav. H. Thompson je razvil tudi metodo za določanje telesne teže ploda z uporabo BPD in TC, katere napaka je bila približno 300 g pri 52% otrok.
Eden najbolj znanih raziskovalcev ultrazvoka v porodništvu je angleški profesor S. Campbell. Leta 1968 je objavil delo "Izboljšanje ultrazvočnih metod za fetalno cefalometrijo", kjer je opisal uporabo A- in B-načinov za merjenje BPD glave ploda. To delo je v naslednjih 10 letih postalo standard za praktični ultrazvok v porodništvu.
Leta 1972 je znanstvenik z ultrazvokom B-mode diagnosticiral fetalno anencefalijo pri 17 tednih, leta 1975 pa spina bifida. To so bile prve pravilno ugotovljene patologije z ultrazvokom, ki so bile indikacija za prekinitev nosečnosti. Leta 1975 so S. Campbell in sod. predlagal merjenje obsega trebuha (AC) za določitev telesne teže in stopnje razvoja ploda (slika 16).
Klinika M. Mantoni in J. Pederson (Danska) sta prva opisala možnost vizualizacije rumenjakove vrečke z uporabo B-mode; E. Sauerbrei in P. Cooperberg (Kanada) sta z ultrazvokom vizualizirala rumenjakovo vrečko; Nemška raziskovalca M. Hansmann in J. Hobbins sta bila med prvimi, ki sta z ultrazvokom preučevala malformacije ploda.
Inovacija, ki je korenito spremenila razvoj praktičnega ultrazvoka, je izum skenerjev, ki delujejo v realnem času. Prvo takšno napravo, imenovano Vidoson, sta razvila nemška raziskovalca W. Krause in R. Soldner (skupaj z J. Paetzoldom in O. Kresse). Izdal ga je leta 1965 v Nemčiji Siemens Medical Systems in je posnel 15 slik na sekundo, kar je omogočilo snemanje gibanja ploda (slika 17). Leta 1968 sta nemška klinika D. Holander in H. Holander s tem skenerjem diagnosticirala 9 primerov fetalnega edema.
Leta 1977 je C. Kretz (Avstrija) razvil ultrazvočno napravo Combison 100 (slika 18), ki jo je začel proizvajati KretzTechnik. To je bil krožni rotacijski skener, ki je deloval v realnem času in je bil zasnovan za ultrazvok trebušnih organov in drugih delov telesa.
Ameriški klinik J. Hobbins je leta 1979 z uporabo skenerja v realnem času izmeril dolžino stegna ploda. Na podlagi tega sta G. O'Brien in J. Queenan (ZDA) istega leta lahko ugotovila prisotnost takšne patologije razvoja ploda kot skeletne displazije. Doktor medicine P. Jeanty (ZDA) je leta 1984 sestavil tabelo vseh velikosti fetalnih kosti med razvojem.
V zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja je bil zasnovan statični skener za hitro zajemanje visokokakovostnih slik.
Takrat je bilo na svetu okoli 45 velikih in malih podjetij, ki so proizvajala ultrazvočno opremo.
Treba je opozoriti, da so bili v poznih 70-ih - zgodnjih 80-ih ustvarjeni majhni prenosni ultrazvočni skenerji (minivizorji itd.), Ki so bile prenosne naprave, ki se lahko uporabljajo za diagnostiko neposredno ob pacientovi postelji, vklj. doma (slika 19).
Dopplerjev ultrazvočni pregled
Kot veste, je bistvo Dopplerjevega učinka sprememba frekvence valov, ko se odbijajo od premikajočega se predmeta. Ta pojav je pred več kot 100 leti prvi opisal avstrijski matematik in fizik C. Doppler (1842). Ultrazvočni Doppler kot metoda diagnostična študija v medicini sta ga leta 1955 uvedla japonska znanstvenika S. Satomura in Y. Nimura, ki sta z njim preučevala delovanje srčnih zaklopk in pulziranje. perifernih žil. Sedem let pozneje sta njuna rojaka Z. Kaneko in K. Kato ugotovila, da je z ultrazvočno dopplerjevo metodo mogoče določiti smer krvnega pretoka.
Študije Dopplerjevega učinka so v 60. letih prejšnjega stoletja izvajali tudi v ZDA, Veliki Britaniji in drugih državah.
V praktičnem porodništvu in ginekologiji se je Dopplerjev učinek začel uporabljati nekoliko kasneje. Leta 1964 je v ZDA D.A. Callagan je prvič uporabil to diagnostično metodo za določanje pulzacij plodovih arterij. Leto kasneje je ameriški ginekolog W. Johnson s pomočjo Dopplerjevega učinka s 100-odstotno natančnostjo določil starost. embrionalni razvoj pri 25 plodovih (12 tednov). Leto kasneje je E. Bishop z Dopplerjevim ultrazvokom v tretjem trimesečju nosečnosti ugotovil vstavitev posteljice pri 65 % žensk, ki jih je pregledal. Istega leta je D.A. Callagan et al. opisal fetalni srčni utrip z uporabo srčnih Dopplerjevih signalov.
Leta 1968 sta Japonca H. Takemura in Y. Ashitaka opisala naravo in hitrost pretoka krvi v popkovnični arteriji in veni ter pretok krvi v posteljici (slika 20).
P. Jouppila in P. Kirkinen (Finska) sta leta 1981 ugotovila povezavo med zmanjšanjem hitrosti krvnega pretoka v popkovnični veni in upočasnitvijo rasti ploda. Leta 1983 je S. Campbell razkril diagnostično vrednost parametrov materničnega in placentnega krvnega pretoka pri diagnozi preeklampsije.
Kasnejši razvoj Dopplerjevega ultrazvoka je bil povezan z barvnim skeniranjem. M. Brandestini idr. (ZDA) leta 1975 razvil 128-točkovni multipulzni Dopplerjev sistem, kjer sta bila barvno prikazana hitrost in smer pretoka krvi (slika 21).
Francoski klinik L. Pourcelot je leta 1977 med prvimi opisal tudi barvni Dopplerjev ultrazvok. Vendar pa se je aktiven razvoj Dopplerjevega ultrazvoka kot diagnostične metode v medicini začel v 80. letih s prihodom novih, naprednejših tehnologij.
Uvedba Dopplerjevega ultrazvoka v ginekološko prakso se je začela sredi 80. let, ko je K. Taylor (ZDA) opisal pretok krvi v jajčniku in maternične arterije, in A. Kurjak (Jugoslavija) sta uporabila transvaginalni barvni doppler pri diagnostiki medenične prekrvavitve.
Razvoj dvodimenzionalnega in barvnega Dopplerjevega ultrazvoka je bil skoraj sočasen in se je zgodil v poznih 80-ih. V začetku leta 1990 je A. Fleischer (ZDA) med prvimi opisal vaskularizacijo raka jajčnikov z uporabo barvnega transvaginalnega Dopplerja.
Izboljšave v kakovosti ultrazvoka so se nadaljevale v 80-90 letih zahvaljujoč razvoju mikroprocesorske tehnologije (slika 22). V tem času se je ultrazvok začel aktivno uporabljati na različnih področjih medicine, vklj. v porodništvu in ginekologiji. Po statističnih podatkih FDA (Food and Drug Administration) se je v ZDA od leta 1976 do 1982 pogostost uporabe ultrazvoka v zdravstvenih ustanovah povečala s 35 na 97 %.
Tako je leta 1975, pred razvojem skenerjev v realnem času, v ZDA obstajalo pet indikacij za ultrazvok v porodništvu: merjenje BPD, določanje volumna. amnijska tekočina, diagnostika zapletov v zgodnji nosečnosti, gestacijska starost in položaj posteljice. Od 80. let prejšnjega stoletja se je seznam takih indikacij močno razširil. Tako so bili razviti standardi za določanje intrauterine starosti in razvoja ploda na podlagi rezultatov ultrazvoka z določanjem naslednjih parametrov: dolžina krone-križnice (CRL), obseg glave (HC), dolžina stegnenice (FL), BPD, AC. Pri motnjah razvoja ploda so ugotavljali še vrsto drugih parametrov.
V naslednjih letih so bili razviti normogrami za oceno rasti in razvoja ploda z uporabo naslednjih parametrov: binokularni premer (K. Mayden, P. Jeanty et al., 1982), obseg bokov (Deter et al., 1983), dolžina ključnice (Yarkoni). et al., 1985) in stopala (B. Mercer et al., 1987), z delnimi dimenzijami hrbtenice (D. Li et al., 1986) in ušesna školjka(J.C. Birnholz et al., 1988).
Z izumom ultrazvočnih skenerjev v realnem času je bilo diagnosticiranih veliko malformacij ploda. Vendar pa je ločljivost ultrazvočnih aparatov tistega časa omogočila vizualizacijo te patologije le na pozneje nosečnost. Leta 1981 je Stephenson objavil pregled, v katerem je opisal približno 90 različnih fetalnih malformacij, ki jih je mogoče odkriti z ultrazvokom. Razvojne anomalije, ki so jih v tistih časih neposredno diagnosticirali z ultrazvokom, so vključevale anencefalijo, hidrocefalus, popkovnično kilo, atrezijo dvanajstnika, policistično ledvično bolezen, fetalni edem in displazijo okončin. Težave pri ultrazvočnem pregledu so bili plodov obrazni predel, okončine in srce. S prihodom skenerjev z višjo ločljivostjo in transvaginalnih senzorjev je diagnostika patologije razvoja ploda postala enostavnejša, napak pa ni več mogoče ugotavljati v tretjem trimesečju nosečnosti, temveč v drugem in prvem.
Prav tako je postalo mogoče določiti gibanje ploda in dihalni gibi(fetalni dihalni gibi, FBM). FBM skeniranje sta prva predlagala raziskovalca G. Dawes in K. Boddy (UK) v zgodnjih 70-ih. Hkrati prisotnost ali odsotnost dihalnih gibov, njihova amplituda in intervali kažejo na stanje ploda. Vendar ultrazvok FBM ni pridobil nadaljnje popularnosti.
V zgodnjih osemdesetih letih so ginekologi iz različnih držav izvedli in predstavili številne študije o razvoju foliklov in procesu ovulacije. Transvaginalno skeniranje, katerega intenzivna uvedba v ginekološko prakso se je začela sredi 80-ih let prejšnjega stoletja, je omogočilo videti nasprotno površino maternice, nedostopno s klasičnim ultrazvokom, in omogočilo tudi natančnejše preučevanje ovulacijskih ciklov. Vendar pa ločljivost ultrazvoka kot metode vizualizacije endometrija in foliklov v tistih letih še ni omogočala popolne določitve trenutka ovulacije, da bi preprečili nosečnost.
Transvaginalni ultrazvok je postal sestavni del diagnostike netipljivih tvorb, ascitesa, sprememb maternice in materničnega vratu, zgodnja nosečnost, razpoložljivost in pravilna vstavitev intrauterinih kontracepcijskih sredstev. Od poznih osemdesetih let prejšnjega stoletja je ultrazvok (zlasti s pojavom barvnega transvaginalnega skeniranja) postal dragocena diagnostična metoda. zunajmaternična nosečnost rak jajčnikov in endometrija; vaginalni ultrazvok je nepogrešljiva diagnostična metoda na področju reproduktivne medicine; spektralni Dopplerjev ultrazvok (merjenje hitrosti pretoka krvi z uporabo Dopplerja) je standardna študija.
Leta 1983 je S. Campbell opisal profil frekvenčnega indeksa fetalnega Dopplerjevega skeniranja. Leto kasneje je P. Reuwer (Nizozemska) prvič identificiral tako neugoden znak razvoja ploda kot odsotnost končnega diastoličnega pretoka krvi v popkovnični arteriji. Nadaljnje raziskave privržencev S. Campbella so pokazale prognostični pomen takega znaka kot odsotnost končnega diastoličnega pretoka krvi v padajočem delu fetalne aorte. Kasneje je prišlo do drugih pomembnih odkritij z uporabo Dopplerjevega ultrazvoka v porodništvu. Kot rezultat, standard za identifikacijo kisikovo stradanje ploda (anoksija) je bila Doppler ultrazvočna preiskava popkovnične arterije; srednja možganska arterija - za določitev znakov dekompenzacije; venski kanal - za diagnosticiranje acidoze, srčnega popuščanja in grožnje intrauterine smrti ploda. Tudi z njeno pomočjo na zgodnje faze ugotavljali tveganje za uteroplacentalno insuficienco in preeklampsijo pri nosečnicah.
Leta 1985 sta klinik D. Maulik in profesor kardiologije N. Nanda (ZDA) opisala intrakardialni pretok krvi z Dopplerjevim ultrazvokom. Leta 1987 je ameriški raziskovalec G. Devore izdelal barvno Dopplerjevo karto pretoka krvi za oceno okvar ploda v praksi. Uporaba barvnega Dopplerja je omogočila večjo informativnost ultrazvočnega pregleda plodovih srčnih napak. V poznih 90-ih je natančnost takšnih diagnoz presegla 95%.
Leta 1989 je skupina privržencev S. Campbella objavila obsežno delo o 5-letnem ultrazvočnem pregledu kot enem od načinov preprečevanja raka jajčnikov. Njegovi rezultati so pokazali pomembno vlogo ultrazvoka kot metode za pravočasno diagnosticiranje raka in možnost njegove uporabe kot preventivnega presejanja te patologije.
Kot že omenjeno, je pojav novih, sodobnejših tehnologij v 90. letih prejšnjega stoletja dal močan zagon razvoju ultrazvoka v medicini.
M. Cullen (ZDA) je bil prvi, ki je leta 1990 predstavil delo o preučevanju velikega števila prirojenih anomalij razvoja ploda v prvem trimesečju, določenih s transvaginalnim ultrazvokom. V istih letih, zahvaljujoč aktivnemu izvajanju v porodniška praksa transvaginalno skeniranje se je sonoembriologija začela aktivno razvijati.
Ultrazvok kot priljubljena in zahtevana diagnostična metoda je v letih 1970–1990 prispeval k številnim presejalnim programom prebivalstva. Prvi od teh je bil presejalni program za alfa-fetoprotein v materinem serumu (MSAFP) za odkrivanje okvar nevralne cevi. Začelo se je v Veliki Britaniji v poznih 70. letih. Drugi je bil rutinski pregled ploda pri 20 tednih kot del programa predporodne oskrbe. V ZDA, Veliki Britaniji, Nemčiji, na Švedskem, Norveškem, Finskem in v drugih evropskih državah so bile izvedene tudi številne druge različne ultrazvočne presejalne raziskave.
Že konec 90. let je v Evropi in ZDA ultrazvok postal standardna preiskava, s pomočjo katere so ugotavljali gestacijsko starost, izključevali dvojčke in odkrivali malformacije ploda.
Vedeti je treba, da je ultrazvok postal tudi metoda za diagnosticiranje razvojnih stigm in znakov kromosomskih nepravilnosti. Presejanje je temeljilo na določanju različnih ultrazvočnih parametrov tovrstnih anomalij. Tako se je ultrazvočna diagnostika začela aktivno razvijati kromosomska nepravilnost kot Downov sindrom. Prvič je preglednost okcipitalne kosti ploda pri 15-20 tednih kot znak Downovega sindroma opisala B. Benacerraf (ZDA) leta 1985. Kasneje je objavila seznam ultrazvočnih biometričnih markerjev te patologije. .
Tridimenzionalni ultrazvok
Z razvojem računalniške tehnologije so se raziskave tridimenzionalnega ultrazvoka začele izboljševati. K. Baba (Japonska) je leta 1984 prvi poročal o možnosti tridimenzionalnega ultrazvoka, dve leti pozneje pa je s pomočjo dvodimenzionalnega ultrazvočnega aparata dobil tridimenzionalne slike (slika 23). Kmalu so se njegove raziskave začele prenašati v prakso. Leta 1992 je K. Baba izdal prvo knjigo o ultrazvoku v porodništvu in ginekologiji, ki je vsebovala poglavje o 3D skeniranju.
Skupina raziskovalcev pod vodstvom D. Kinga (ZDA) je leta 1990 v nasprotju z japonskimi znanstveniki opisala nekoliko drugačen algoritem tridimenzionalnega ultrazvoka. Leta 1992 so tajvanski kliniki Kuo, Chang in Wu vizualizirali obraz, male možgane in cervikalni predel plodove hrbtenice s skenerjem Combison 330, ki je bil ustvarjen leta 1989 in je bil prvi tridimenzionalni ultrazvočni aparat. Kmalu sredi 90-ih so na Japonskem začeli proizvajati tridimenzionalne ultrazvočne aparate. Leta 1993 je avstrijski znanstvenik W. Feichtinger opravil študijo zarodka pri 10 tednih s tridimenzionalnim transvaginalnim ultrazvokom. V naslednjih letih je tridimenzionalni ultrazvok postal ena od pomembnih raziskovalnih metod v porodništvu in ginekologiji. Leta 1996 je skupina Nelsonovih sledilcev in znanstvenikov iz College Hospital (UK) objavila neodvisno študijo o štiridimenzionalni (3D premikajoči se) fetalni ehokardiografiji.
Tridimenzionalni ultrazvok je imel v primerjavi z dvodimenzionalnim ultrazvokom vrsto diagnostičnih prednosti, saj je omogočal ugotavljanje številnih razvojnih nepravilnosti ploda: razcepa ustnice, polidaktilije, mikrognatije, malformacij ušesa, hrbtenice in drugih razvojnih patologij, ki lahko prepoznati po videzu ploda. Razvoj transvaginalnega tridimenzionalnega ultrazvoka je razširil diagnostične zmožnosti ultrazvoka kot diagnostične metode. zgodnje faze razvoj ploda.
Avstrijski porodničar-ginekolog A. Lee je skupaj s skupino sledilcev Kratochwila leta 1994 proučeval natančnost ocene teže ploda s tridimenzionalnim ultrazvokom in popravil napake ustreznih meritev dvodimenzionalnega ultrazvoka. O prednostih tridimenzionalnega ultrazvoka kot diagnostične metode v ginekološka ordinacija dokazuje delo D. Jurkovica (Velika Britanija). Leta 1995 je s to metodo diagnosticiral različne patologija maternice– dvoroga maternica, septum v maternici itd.
Skupina znanstvenikov iz Tajvana pod vodstvom F.-M. Chang je leta 1997 predstavil metodo za določanje teže ploda ob rojstvu s pomočjo tridimenzionalnih ultrazvočnih meritev. Zgornja okončina plod Leto pozneje je H.-G. Blaas (Norveška) je objavil delo, posvečeno tridimenzionalni študiji procesov embriogeneze, ki je potrdilo pomen ta metoda raziskave v embriologiji.
Z metodo tridimenzionalne histerografije so v 90. letih prejšnjega stoletja začeli preučevati tkivo endometrija in diagnosticirati endometrijske tvorbe, adhezije, hidrosalpingitis, ciste jajčnikov, majhne intrauterine tumorje in druge anomalije ženskih spolnih organov. Glede na delo španskega klinika Bonilla-Musolesa je natančnost diagnosticiranja malignih tumorjev jajčnikov, določenih s tridimenzionalnim ultrazvokom, skoraj 100% v primerjavi z dvodimenzionalnim.
Tridimenzionalni barvni Dopplerjev ultrazvok je omogočil vizualizacijo krvnega pretoka tumorjev in je tako postal učinkovita metoda za diagnosticiranje raka materničnega vratu in jajčnikov.
Kot lahko vidite, je ultrazvok dokaj nov, a že sestavni del diagnostike v porodništvu in ginekologiji. V samo nekaj desetletjih je uporaba ultrazvoka v medicini doživela pomembne spremembe: od ugotavljanja prisotnosti življenja v maternični votlini do merjenja velikosti ploda; od ugotavljanja morfologije ploda do ocene njegove prekrvavitve in dinamike razvoja. Danes se ultrazvok še naprej aktivno razvija in izboljšuje.
* J. Woo. Kratka zgodovina razvoja ultrazvoka v porodništvu in ginekologiji / http://www.ob-ultrasound.net/history1.html (celotna različica)
Seznam literature je v uredništvu
