Датчики УЗИ: виды, назначение, рекомендации по выбору и использованию

УЗ-диагностика — высокоинформативный метод неинвазивного исследования организма человека или животного. Ультразвуковые аппараты Samsung Medison оснащены разными видами датчиков УЗИ.

Приборы состоят из пьезоэлектрических компонентов, которые генерируют ультразвук. Входящие в состав приемники считывают отраженные сигналы, которые необходимы для создания изображений.

Современные сканеры позволяют получить информацию о форме, размере, локализации, структуре внутренних органов. Разные виды УЗ-датчиков используют в медицине и ветеринарии для диагностики организма.

В распоряжении специалистов датчики:

• линейные;
• секторные;
• конвексные;
• интраоперационные и пр.

Выбирают устройства с учетом поставленных задач, глубины сканирования, типа исследуемых тканей и пр.

Классификация датчиков для УЗИ-аппаратов

Классифицируют устройства по назначению, частоте излучения, конструкции, методу создания изображений, режиму работы.

Назначение

Выделяют такие виды датчиков УЗИ по назначению:

• Универсальные диагностические (медицинские). К таким относится Samsung HS40, который позволяет получать изображения тканей и органов. Применяют в терапии, акушерстве, неврологии, урологии. Обеспечивают высокое качество визуализации.
• Терапевтические (медицинские). Применяют для лечения.

Ультразвуковую энергию могут использовать для литотрипсии (разрушение камней ударной волной), физиотерапии и пр.

Частота излучения

Выделяют такие типы ультразвуковых датчиков:

• Низкочастотные — до 1 МГц. Необходимы для исследования внутренних органов. Ультразвук проникает глубоко в ткани.
• Среднечастотные (1–10 МГц). С их помощью проводят диагностику большинства органов, выполняют сердечно-сосудистые исследования.
• Высокочастотные (более 10 МГц). Обеспечивают визуализацию поверхностных структур (сосудов, глаз, кожи).

Высокочастотные аппараты позволяют исследовать органы новорожденных. Датчики обеспечат небольшую глубину проникновения и высокое разрешение изображения.

Конструкция

Для ультразвуковой диагностики подходят приборы:

• Линейные. Передают на экран прямоугольную форму области сканирования. Пьезоэлектрические кристаллы в таких устройствах расположены линейно. Обеспечено хорошее изображение в ближней зоне.
• Конвексные. Называют также выпуклыми. Пьезоэлектрические кристаллы расположены по кривой. Область сканирования выпуклая. Устройство хорошо визуализирует глубоко расположенные структуры.
• Секторные. Изображения создают в виде сектора. Обеспечивают возможность для исследований узких и небольших пространств (в том числе межреберных промежутков).
• Микроконвексные. Миниатюрные версии конвексных датчиков. Подходят для изучения небольшой поверхности, а также труднодоступных зон (щитовидная железа, органы малого таза и пр.).
• Интраоперационные. Компактные и стерильные типы датчиков УЗИ необходимы для хирургических вмешательств. Позволяют контролировать состояние органов во время операции.
• Специализированные. К таким относят эндоректальные, эндовагинальные, трансэзофагеальные и др.

Формирование изображений

Для ультразвуковой диагностики используют датчики:

• Механические — для создания изображения при помощи движений кристаллов внутри устройств;
• Электронные (фазированные решетки) — обеспечивают высокую скорость сканирования и отличное разрешение.

Последние приборы не используют движущихся частей, но применяют электронное управление, когда появляется возможность менять направление ультразвука путем фазирования.

Режим работы

Используют такие виды датчиков для УЗИ-аппаратов:

• Импульсные. Работают с импульсами УЗ-волн, после каждого принимают отраженный сигнал. Позволяют определять точную структуру и глубину отраженной ткани.
• Непрерывного излучения. Постоянно излучают и принимают сигналы. К преимуществам относят возможность измерять высокую скорость потока.

ВАЖНО. Технология непрерывного излучения помогает проводить точные допплерографические исследования кровотока, но диагносту часто сложно определить глубину структуры.

Основные типы датчиков: виды, особенности и области применения

Samsung Medison предлагает разные виды ультразвуковых датчиков для медицинских исследований. Современные устройства позволяют использовать инновационные технологии визуализации сосудов в трехмерном пространстве LumiFlow, полуавтоматической количественной оценки эластичности тканей E-Strain и другие методы. Выбирать подходящую технику рекомендовано с учетом поставленной задачи, оснащенности клиники, особенностей конструкции датчика.

Линейные

Работают на высокой частоте (диапазон достигает 5–15 МГц). Обеспечивают высокое разрешение изображений поверхностных структур. Используют для исследования сосудов, щитовидной железы, молочных желез, мышц, сухожилий, суставов, других поверхностных органов.

ВАЖНО. Линейные датчики 3D/4D работают на частоте 7,5–11 МГц. Такие устройства подходят для проведения исследований сосудов, в том числе и сонных артерий.

Конвексные

Работают на низких частотах — в пределах 2–7,5 МГц, что обеспечивает глубокое проникновение УЗ-волн и широкий угол обзора. Идеальны для обследования глубоких и больших областей. Применяют для диагностики состояния беременных и плода, изучения внутренних органов (селезенки, почек, печени), абдоминальных исследований.

Секторные

Функционируют на высоких и средних частотах, обеспечивают узкий угол обзора. Позволяют получить детальное изображение небольшой области, в том числе и межреберного пространства. Подходят для исследования головного мозга (в том числе и у детей), кровотока и осмотра сердца. К преимуществам относят высокую скорость работы.

ВАЖНО. Для исследования детей используют высокочастотные датчики — до 5–7,5 МГц.

Микроконвексные

Устройства с небольшой изогнутой поверхностью позволяют проникать ультразвуку в ткани под разными углами. Датчики работают в диапазоне до 5–10 МГц, что обеспечивает отличное разрешение изображения при исследовании средних и небольших глубин.

Применяют устройства в неонатологии (для исследования головного мозга у новорожденных), в педиатрии и для изучения мелких структур (лимфоузлов, щитовидной железы, органов малого таза, сосудов, брюшной полости у грудных детей).

К преимуществам относят: небольшой размер и возможность исследования ограниченных пространств; высокую чувствительность; качественное изображение поверхностных структур.

Интраоперационные

Разработаны специально для проведения обследований в ходе хирургического вмешательства. Позволяют изучать границы опухолей и расположение метастазов в процессе удаления новообразований. Тонкая и компактная структура дает возможность проводить исследования операционного поля. Датчики можно быстро стерилизовать. Рабочая частота достигает 7–15 МГц.

Специализированные

Существуют и другие виды датчиков для проведения УЗИ:

• Эндоректальные. Используют для диагностики прямой кишки, нижних отделов органов малого таза, предстательной железы. Используют устройства в урологии и проктологии для ранней диагностики новообразований, воспалительных процессов, других патологий.
• Эндовагинальные. Необходимы для обследования органов малого таза у женщин, включая матку и шейку матки, яичники. Применяют датчики в гинекологии.
• Трансэзофагеальные. Позволяют исследовать крупные сосуды и сердце через пищевод, что важно для диагностики пороков клапанов и других заболеваний. Датчик широко применяют в кардиологии.

Для диагностики могут быть использованы и другие виды датчиков, в том числе матричные. Позволяют получать трехмерное изображение, обеспечивают высокое разрешение, функционируют на разных частотах. Используют приборы в онкологии, кардиологии, других областях.

Выбор ультразвукового датчика: оценка параметров

Выбирать подходящий датчик для УЗИ-аппарата следует с учетом:

• Области исследований. Для изучения поверхностных структур используют линейные датчики, внутренних органов — конвексные, эндокавитарных — специализированные, сердечно-сосудистой системы — матричные и секторные.
• Глубины сканирования. Высокочастотные (в пределах 7,5–15 МГц) обеспечивают ограниченную глубину проникновения и высокое разрешение изображения, низкочастотные и среднечастотные — позволяют оценить состояние внутренних органов.
• Клинических задач. Для специализированных исследований могут потребоваться специальные датчики, в том числе матричные.

Дополнительно оценивают совместимость устройства с ультразвуковым аппаратом, потребности клиники и бюджет.

Тенденции развития УЗ-датчиков

В числе перспективных направлений:

• Увеличение частоты излучения. Ведутся разработки датчиков с повышенной частотой излучения — до 20 МГц. Это позволит детализировать изображения мелких структур (сосудов, тканей в поверхностном слое, нервных окончаний и пр.).
• Миниатюризация датчиков. Современные приборы малого размера позволяют проводить эндоскопические и внутриполостные исследования (в том числе в ходе операции), диагностировать труднодоступные участки.

Инженеры работают над интеграцией новых технологий: трехмерной и четырехмерной визуализацией, эластографией, оснащением аппаратов функцией ИИ, над созданием беспроводных и портативных устройств, адаптацией алгоритмов обработки изображений.

Заключение

Высокое качество визуализации, точное и четкое изображение внутренних органов, поверхностных, движущихся и мелких структур позволяют получить разные виды датчиков УЗИ. Выбирают подходящее устройство по ряду факторов, учитывая область обследования, требуемую глубину проникновения сигнала, специфические клинические задачи. Новые технологии предоставляют широкий спектр возможностей — от эластографии и трехмерной визуализации до автоматизации обработки изображений.