Что такое УЗИ и как оно работает

УЗИ — ультразвуковое исследование. Метод основан на том, что датчик посылает в тело звуковые волны частотой выше слышимого диапазона, они отражаются от границ между тканями, датчик принимает отражённое эхо, а прибор по этому эху строит изображение.

Принцип тот же, по которому работает эхолот на судне: посылается сигнал, замеряется время его возвращения, и по этому времени определяется расстояние до препятствия. Разница в том, что в медицинском приборе таких измерений делаются десятки тысяч в секунду, и из них складывается картина на экране.

Понимание механизма объясняет сразу несколько вещей: почему нужен гель, почему мешает газ, почему требуется подготовка и почему одни структуры видны хорошо, а другие не видны вовсе.

Содержание

• Что такое ультразвук
• Как строится изображение
• Зачем нужен гель
• Почему разные ткани выглядят по-разному
• Что означают термины в заключении
• Какие бывают режимы
• Чего ультразвук не может
• Безопасно ли это
• Чем УЗИ отличается от других методов
• Почему результат зависит от врача
• Частые вопросы

Что такое ультразвук

Ультразвук — это механические колебания с частотой выше той, которую воспринимает человеческое ухо. Слышимый диапазон заканчивается примерно на двадцати тысячах колебаний в секунду; всё, что выше, называется ультразвуком.

В медицинской диагностике используются частоты в миллионы колебаний в секунду. Выбор частоты — всегда компромисс:

• высокая частота даёт более детальное изображение, но проникает не так глубоко;
• низкая частота проникает глубже, но изображение получается грубее.

Отсюда разные датчики для разных задач. Для поверхностных структур — щитовидной железы, сосудов шеи, кожи — применяются высокочастотные датчики. Для глубоко расположенных органов — низкочастотные.

Это объясняет, почему у врача на столе лежит несколько датчиков разной формы: они не взаимозаменяемы.

Купоны Biglion: УЗИ

-71%Комплексное ультразвуковое обследование в клинике Best UziМ Арбатская5 ★★★★★ (9)от 9 300 ₽

-30%УЗИ-обследование в многопрофильной клинике «Валентайн»М Аэропорт4,75 ★★★★★ (4)от 1 600 ₽

-50%Комплексная процедура гинекологического обследования в медцентре «ЕвроМедс»М Братиславская5 ★★★★★ (22)от 5 500 ₽

Как строится изображение

Процесс идёт в четыре шага, и повторяется он непрерывно.

1. Излучение. Датчик посылает короткий импульс ультразвука в тело.
2. Отражение. На границе между тканями с разными свойствами часть волны отражается обратно, часть идёт дальше.
3. Приём. Тот же датчик принимает отражённое эхо.
4. Построение. Прибор рассчитывает, с какой глубины пришло эхо — по времени возврата, — и насколько оно сильное. Из этих данных складывается точка на экране.

Ключевое слово здесь — граница. Ультразвук отражается не от самой ткани, а от перехода между средами с разными свойствами. Там, где свойства одинаковы, волна идёт дальше без отражения.

Поэтому на изображении видны именно контуры: капсула органа, стенка сосуда, граница между нормальной и изменённой тканью. Это и есть то, что врач оценивает.

Изображение формируется в реальном времени — десятки кадров в секунду. Врач видит движение: как пульсирует сосуд, как смещается орган при дыхании.

Зачем нужен гель

Вопрос, который задают все, и ответ прямо следует из механизма.

Ультразвук практически не проходит через воздух. На границе «датчик — воздух» волна отражается почти полностью и в тело не попадает.

Между датчиком и кожей всегда есть микроскопические воздушные зазоры: кожа не идеально гладкая, датчик тоже. Этих зазоров достаточно, чтобы заблокировать сигнал.

Гель заполняет зазоры и создаёт непрерывную среду от датчика до кожи. Волна проходит без потерь.

Это же объясняет, почему гель нельзя наносить скупо и почему врач добавляет его по ходу исследования: подсохший гель перестаёт выполнять свою функцию.

Тот же принцип работает во всех ультразвуковых процедурах, не только диагностических: в ультразвуковой чистке лица, фонофорезе, SMAS-лифтинге гель нужен по той же причине.

Почему разные ткани выглядят по-разному

Способность ткани отражать ультразвук называется эхогенностью, и она определяет, как структура выглядит на экране.

Последняя строка объясняет главную проблему метода. Газ отражает ультразвук настолько полно, что за ним ничего не видно — образуется акустическая тень. Поэтому вся подготовка к исследованиям брюшной полости направлена на уменьшение количества газа.

Жидкость, наоборот, ультразвук пропускает отлично. Отсюда приём, который используется в диагностике: наполненный мочевой пузырь служит акустическим окном для осмотра структур за ним. Подробно об этом — в материале подготовка к УЗИ мочевого пузыря.

Что означают термины в заключении

Несколько слов, которые встречаются в любом протоколе и обычно не объясняются.

Эхогенность — способность отражать ультразвук. Базовое понятие, от которого образованы остальные.

Гиперэхогенный — отражающий сильнее окружающих тканей, то есть более светлый на изображении.

Гипоэхогенный — отражающий слабее, более тёмный.

Анэхогенный — не отражающий вовсе, выглядит чёрным. Так описывают жидкостные структуры.

Изоэхогенный — отражающий так же, как окружающая ткань.

Акустическая тень — область за сильно отражающей структурой, куда ультразвук не проникает.

Однородная или неоднородная структура — описание того, равномерно ли ткань отражает сигнал.

Важно: все эти термины описывают картину на экране, а не диагноз. «Гипоэхогенное образование» — это описание того, как структура выглядит, и что это означает, определяет врач с учётом всей клинической картины.

Поэтому самостоятельная интерпретация заключения по интернету непродуктивна: одна и та же формулировка в разных контекстах значит разное.

Какие бывают режимы

Двумерный режим. Основной: обычное серое изображение среза тканей. То, что человек видит на экране в большинстве исследований.

Допплеровский режим. Основан на изменении частоты отражённого сигнала при движении. Позволяет оценивать кровоток: есть он или нет, в какую сторону направлен, какая скорость. На экране обычно отображается цветом.

Трёхмерный режим. Прибор собирает серию срезов и строит из них объёмное изображение.

Эластография. Оценивает жёсткость тканей по тому, как они деформируются.

В одном исследовании режимы обычно комбинируют: основной осмотр в двумерном, кровоток — в допплеровском.

Наличие тех или иных режимов зависит от класса аппарата. Это одна из причин, по которой одно и то же исследование в разных учреждениях различается по цене и по информативности.

Чего ультразвук не может

Честный перечень ограничений полезнее описания возможностей.

Не проходит через газ. Отсюда слепые зоны: желудок и кишечник для ультразвука практически недоступны, а газ в кишечнике закрывает соседние структуры.

Не проходит через кость. Костная ткань отражает волну почти полностью. Поэтому структуры за костью — например, значительная часть головного мозга у взрослого — ультразвуком не осматриваются.

Хуже видит глубокие структуры. Чем глубже, тем слабее возвращается сигнал. У людей с большой толщиной тканей качество изображения снижается.

Зависит от оператора. Об этом ниже.

Эти ограничения не недостатки метода, а его свойства. Именно поэтому в диагностике существуют разные методы: каждый видит то, что другим недоступно, и выбирает их врач.

Безопасно ли это

Главное отличие УЗИ от рентгена и компьютерной томографии: ультразвук не является ионизирующим излучением. Это механические колебания, а не поток частиц или высокоэнергетических фотонов.

Отсюда следует, что лучевой нагрузки при УЗИ нет, и это определяет его место в диагностике: исследование можно повторять, когда нужно наблюдение в динамике.

При этом ультразвук — не нулевое воздействие: он передаёт тканям механическую энергию, и в диагностических приборах её мощность ограничена нормативами. Именно поэтому аппаратура сертифицируется, а параметры режимов заданы производителем.

Вопросы о частоте проведения исследований и о том, уместно ли оно в конкретной ситуации, решает врач. Это не тема для самостоятельного определения по статьям.

Чем УЗИ отличается от других методов

Методы не конкурируют, а дополняют друг друга. То, что недоступно ультразвуку из-за газа или кости, видно другими методами; то, что ультразвук показывает в реальном времени и в движении, другими методами получить сложнее.

Выбор метода — задача врача. Он исходит из того, что именно нужно увидеть, и это решение нельзя принять по описанию методов в статье.

Что практически полезно знать: если врач после УЗИ назначает другое исследование, это обычно не означает, что УЗИ было лишним. Оно ответило на свою часть вопроса.

Почему результат зависит от врача

Особенность, которая отличает УЗИ от большинства других методов диагностики, и о ней стоит знать.

Рентгеновский снимок или серия томограмм — это фиксированный результат: его можно пересмотреть, передать другому специалисту, сравнить.

УЗИ происходит в реальном времени. Врач сам ведёт датчик, сам выбирает положение и угол, сам решает, где остановиться и что измерить. То, что не попало в поле зрения, в заключение не попадёт — и проверить это по протоколу невозможно.

Отсюда три практических следствия:

• заключения двух врачей по одной и той же области могут различаться, и это не всегда ошибка одного из них;
• опыт врача в конкретной области влияет на результат сильнее, чем класс аппарата;
• повторное исследование у другого специалиста иногда имеет смысл, и назначить его может лечащий врач.

Это не повод не доверять методу. Это причина относиться к выбору учреждения внимательнее, чем при сдаче анализов, где результат не зависит от того, кто берёт кровь.

Акции на УЗИ и другие диагностические исследования собраны в разделе диагностика.

Материал носит справочный характер и не является медицинской консультацией. Выбор метода диагностики и интерпретацию результатов осуществляет врач.