Ultrazvuk

1. Ultrazvuk Využití v medicíně

2. Fyzikální podstata ultrazvuku • Zvuky mimo slyšitelné frekvence rozdělujeme na infrazvuk a ultrazvuk. • Jako ultrazvuk se označuje vlnění o frekvenci >20kHz • Ultrazvuk se šíří velmi přímočaře a platí pro něj zákony odrazu • Na rozdíl od zvuků s nižší frekvencí se výrazněji uplatňuje útlum v plynném prostředí (např. vzduch) V kapalinách se šíří na velké vzdálenosti.

3. Fyzikální podstata ultrazvuku • Pokud ultrazvuková vlna dorazí na rozhraní dvou vrstev o různé hustotě(různý akustický odpor) dojde k částečnému odrazu nazpět k vysílači. • Vzdálenost= (Todrazu/2) * Vzvuku • Pro lékařské účely nejčastěji frekvence 2 až 13MHz Vyšší frekvence(menší vln. délka) = větší rozlišovací schopnost avšak horší prostupnost tkáněmi. Proto se pro hlubší orgány využívá nižších frekvencí. • Útlum (0.3dB / cm) * f … f [MHz] • Ke snížení zvukového odporu se nanáší mezi sondu a povrch těla gel. (Vzduch představuje velký odpor).

4. Fyzikální podstata ultrazvuku • Ryclost šíření ultrazvuku v měkkých tělmích tkáních je přibližně stanovena na 1540m/s. Jedná se o ideální model tkáně, proto v realitě se může rychlost lišit a tím vzniká rozostření sledovaných struktur.

5. Způsob generování ultrazvukupro lékařské účely • Ultrazvuk je produkován piezoelektrickými krystaly • Ze sondy vychází krátké intenzivní ultrazvukové pulzy, které jsou výsledkem součtu příspěvků jednotlivých piezoel. prvků • Piezoel. krystaly generují elektrické napětí mechanickou deformací, proto lze tutéž technologii použít i pro příjem ozvěn. X-souřadnice

6. Způsob generování ultrazvukupro lekařské účely • 2 druhy rozmítání „paprsku“ u sond • Mechanické konvexní (jeden krystal) gynekologie, porodnictví, vyšetření břicha, kardiologie • Elektronické lineární(více krystalů) endokrinologie, mamologie, pediatrie

7. Elektronické lineární(více krystalů) • Elementy mohou být vybuzeny v různých čas. okamžicích, čímž dochází k tvarování a směrování ultrazvuk. vlnění. • Všechny elementy generují současně. • Zpoždění elementů způsobí tvarování paprsku a jeho zahýbání. • Vybuzení elementů směrem ke středu a současně relativní zpoždění vůči okrajům sondy.

8. Tvorba obrazu 2D řez Elementy sondy • Snímky jsou tvořeny jako 2D řezy. X-souřadnice je daná směrem ze kterého přijde odraz a určuje horizontální polohu. Y-souřadnice je dána hloubkou, kde odraz vznikl(počítá se z doby návratu signálu na základě dané rychlosti zvuku). Odstín pixelu na pozici X,Y je dán intenzitou odrazu(echa) čím silnější echo tím světlejší odstín šedi. X-souřadnice hloubka

9. Tvorba 3D obrazu • Prostorový pohled lze získat s použitím více 2D snímků. • Problém - díky pomalé rychlosti snímání řezů se spatně zobrazují pohybující se objekty.

10. Tvorba obrazu • Některé sofistikovanější přístroje produkují i barevné snímky. Barva může interpretovat s využitím dopplerova jevu např. pohybující se útvary-pozorování krevního toku nebo pohybu svalů. V echokardiografii lze takto odhalit netěsnost srdečních chlopní.

11. Dopplerův jev • 1842- Christian Doppler • Jedná se o změnu frekvence a vlnové délky v závislosti na pohybu zdroje a pozorovatele. v…rychlost vlnění v daném médiu vo…rychlost pozorovatele vzhledem k médiu Vs…rychlost zdroje vzhledem k médiu

12. Dopplerův jev • Ultrazvukové diagnostické zařízení může využívat dopplerova jevu k zjištění rychlosti a směru pohybu krve v cévách. Toto se využívá především v echokardiografii. • Existují dva druhy implementace dopplerova „radaru“ • CW (continous wave) • PW (pulsed wave) - modernější zařízení

13. Dopplerův jev • CW • Současně přijímá i vysílá zvuk o konstantní frekvenci. Odrazem od pohybujícího se tekutiny se mění frekvence. • Na základě toho se spočítá rychlost a směr pohybu tekutiny. • Nevýhoda – není možno měřit vzdálenost

14. Dopplerův jev • PW • Přístroj vysílá za sebou následující pulzy(packet). Po odeslání se přepne do režimu příjmu. Díky pohybu cílového objektu vzniká fázové posunutí mezi jednotlivými pulzy a na základě tohoto posunutí je vypočítána rychlost. • Výhoda – umožňuje měřit vzdálenost (na základě časového úseku mezi odesláním a příjmem pulzu.) • Tento způsob nevyužívá klasický dopplerův jev jak byl popsán na předchozích slidech!

15. Blokové schéma přístroje Cena 379000 Kč

16. Způsoby využití ultrazvuku • Diagnostika -zobrazovací metody • Terapeutické učely -léčebné metody

17. Diagnostické využití - kardiografie • Kardiografie, tvz. Echo srdce Zkoumá se tvar srdce, průtok krve, těsnost chlopni velikost aorty… Pro sledování průtoku krve se využívá i doppler. • 2 druhy - TTE, TEE • TTE - neinvazivní, sonda na hrudníku • TEE - sonda v jícnu, přesnější obraz, nutnost částečné narkózy pacienta průřez srdcem- komory a síňe

18. Diagnostické využití • Endokrinologie- vyšetření štítné žlázy • Předporodní vyšetření,vyšetření plodu -odhalí vrozené vady, pohlaví dítěte …

19. Diagnostické využití-kontrola těhotenství 3. vyšetření: - 1. období: 10-14 týden Zjištění stavu těhotenství,počtu plodů, délky těhotenství eventuálně hrubých vývojových poruch. - 2. období: okolo 20.tého týdne meří se tzv. biometrie plodu a potom sa pátrá po případných vývojových vadách. - 3. obdobie: po 30.tém týdnu Zjištění pohybové aktivity, množství plodové vody a poloha placenty

20. Terapeutické využití HIFU - high focused ultrasound Používá se k ničení postižených tkání(např nádory). V současnosti je ve fázi testování-rakovina prostaty, jater,slinivky břišní,močového měchýře. Ničení tkání je dosaženo zvýšením teploty v přesně daném místě orgánu. Ultrazvukový „paprsek“ se zaměřuje například pomocí magnetické rezonance, pomocí níž se nejdříve identifikuje přesná poloha nádoru. Poté se pomocí robotického ramena pohybuje ultrazvukový vysílač na správnou pozici.

21. Terapeutické využití HIFU - high focused ultrasound • Sostředěný směrovaný svazek ultrazvukových vln se vytváří buď mechanicky nebo elektronicky. Mechanický princip spočívá ve speciálním tvaru vysílače. Elektronická syntéza spočívá ve správném relativním fázovém posunu vln tvořených jednotivými elementy vysílače. Takto se může precizně nasměrovat energie do žádaných míst.

22. Terapeutické využití HIFU - high focused ultrasound • Vedlejším účinkem je tvorba bublinek(kavitace) v místě působení. Ale i to je nyní zkoumáno jako možné uplatnění, jelikož bublinky ničí při svém kolapsu tkáň. • Výhoda-ultrazvuk nemá téměř žádné negativní účinky na okolní tkáně.

23. Terapeutické využití • Ultrazvukové čištění zubů ve stomatologii • Především odstraňování „zubního kamene“ mnohem šetrnější metoda než mechanické čištění. • Rozbíjení ledvinových kamenů

24. Výhody ultrazvuku • Téměř žádné známé vedlejší efekty na rozdíl např. od rentgenu nebo tomografie. • Lze velmi dobře rozpoznat přechod mezi pevnou a měkkou tkání • Tvoří „živé obrazy“ • Dobře patrné vnitřní struktury orgánů • Není problém, sehnat vybavení a zařízení jsou relativně malá a levná.

25. Nevýhody ultrazvuku • U pacientů s velkou nadváhou je problém s útlumem a odrazy zvuku • Ultrazvuk prochází velmi špatně kostmi, např. scannování mozku je velmi omezené • Problém pokud je mezi orgánem a sondou vzduch(velký rozdíl akustického odporu). Např. sledování slinivky je obtížné kvůli přítomnosti plynů v zažívacím ústrojí. • Obsluha ultrazvuku musí být zkušená, pořízení kvalitních obrázků a interpretace je náročná.

26. Nebezpečí ultrazvuku • Kavitace • Vysoký negativní akustický tlak dokáže vytvořit vakuové kapsy uvnitř kapalin. Při jejich následném kolapsu dochází ke vzniku tepla, které může poškodit tkáň. • Vznik tepla absorpcí energie. • Vznik bublin z plynů „rozpuštěných“ normálně v tkáních a krvi

27. http://www.wikipedia.org/ • http://www.prioritymedical.com/siemens/ • http://www.vmk-rtg.cz/ • http://www.anaesthesiauk.com/article.aspx?articleid=370#mech • http://www.cancerhelp.org.uk/help/default.asp?page=10870#HIFU • …a spousta dalších internetových zdrojů :-)

28. Konec prezentace Dekuji za pozornost