Курсовая работа (т): Ультразвукові методи функціональної діагностики

Ультразвукові методи функціональної діагностики

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Факультет фізичного виховання

Кафедра медико-фізіологічних наук

КУРСОВА РОБОТА

з функціональної діагностики

на тему: «Ультразвукові методи функціональної діагностики»

Студентки 4 курсу 1232-1 групи

напряму підготовки здоров’я людини

Олексюк К.Ю.

Керівник Бережна-Притула М.О.

Запоріжжя - 2016

ЗМІСТ

Вступ

. Теоретичні основи методу

.1 Поняття ультразвукового дослідження

.2. Біофізика методу

.3 Променева безпека

.4 Об’єкт ультразвукового дослідження

. Методи ультразвукового дослідження

.1 Одномірна ехографія

.2 Ультразвукове сканування

.3 Доплерографія

. Ультразвукове дослідження

.1 УЗД нирок

.2 УЗД серця

.3 УЗД органів малого тазу

. Терапевтичне застосування ультразвуку

.1 Поняття ультразвукової терапії

.2 Методика і техніка ультразвукової терапії

.3 Спеціальні методики ультразвукової терапії

. Поєднання дії ультразвукових хвиль з іншими фізичними факторами

. Джерело і приймач ультразвукового випромінювання

Висновки

Список посилань

Додатки

ВСТУП

Актуальність. Однією з найактуальніших проблем сучасної медицини є охорона здоров'я людини, для вирішення якої розроблені та затверджені відповідні програми. Метою цих програм є збереження здоров'я, скорочення термінів непрацездатності шляхом впровадження в практику сучасних методів діагностики та оздоровлення пацієнтів з використанням усього арсеналу не медикаментозних засобів. Розробка новітніх діагностичних і коригуючих технологій, спрямованих на збереження природних резервів людини, є основною стратегією сучасної відновної медицини, за своїм спрямуванням орієнтованої в першу чергу на охорону здоров'я, а також на відновлення резервних можливостей організму на етапі ремісії захворювання у пацієнтів працездатного віку. Іншим напрямком відновної медицини є реабілітація хворих та інвалідів, спрямована на збільшення функціональних резервів, компенсацію порушених функцій, вторинну профілактику захворювань та їх ускладнень, відновлення працездатності працюючих.

Пріоритетним і перспективним напрямком відновної медицини є розробка нових не медикаментозних технологій, що підвищують функціональні резерви здорової і хворої людини, що важливо і для медичної реабілітації. Для цієї мети в останні роки широко застосовуються методи фізіотерапії, спрямовані на посилення регенераційних і репаративних процесів, що сприяють більш активному відновлювальному процесу запалених тканин, особливо в ранній післяопераційний період. Одним з таких фізичних методів впливу на організм є низькочастотний ультразвук, який володіє протизапальними, антибактеріальними, регенераційними та імуномоделюючими властивостями. Фізіологічний ефект ультразвукової терапії, який застосовується традиційно в практичній фізіотерапії, заснований на досить добре вивчених біофізичних властивості, обумовлених механічною дією і акустичним тиском ультразвуку, викликаючи своєрідний клітинний мікромасаж запалених тканин [3]. При цьому здійснюється високочастотний стиск і розтяг різних клітин організму, і що особливо важливо клітинних мембран запалених тканин, в результаті чого змінюється функціональний стан, регенеративні та репаративні процеси в органах і тканинах, що зазнали озвучування.

Ендогенне тепло, що утворюється у тканинах, за рахунок механічного переходу однієї енергії в іншу, а також виділення біологічно активних речовин під впливом ультразвуку забезпечує активацію кровообігу і мікроциркуляції, регенерацією трофічних процесів, що супроводжується протизапальною і розсмоктуючою дією. Все це забезпечило широке застосування ультразвуку при різного роду запальних і дистрофічних процесах.

Коріння розвитку УЗД як діагностичного методу дослідження йдуть ще в ті часи, коли за допомогою ультразвукових (УЗ) хвиль вимірювали відстань під водою. Високочастотний сигнал, що не чутний людським вухом, був згенерований англійським вченим F. Galton в 1876 р. Проривом в розвитку УЗ технологій було відкриття братами P. і J. Curie п'єзоелектричного ефекту (Франція, 1880). Перша робоча гідролокаційна УЗ-система SОund Navigation Аnd Ranging (SONAR) була сконструйована в США в 1914 р.

Прабатьком медичного УЗД була система RAdio Detection And Ranging (RADAR), винайдена в 1935 р британським фізиком R. Watson-Watt. Такі радіолокаційні системи були прямими попередниками наступних двомірних гідролокаційних і медичних УЗ-систем, які з'явилися в кінці 40-х років XX століття. Ще одним напрямком, що передували розвитку УЗ у медицині, була розпочата в 30-і роки розробка імпульсних УЗ-дефектоскопів металу, які використовувалися для перевірки цілісності металевих корпусів суден, танків та іншої техніки. Концепція детекції металлодефектів була розроблена радянським ученим С.Я. Соколовим в 1928 р, а конструювання перших УЗ-детекторів і їх подальше вдосконалення почалося в 40-х роках в США, Великобританії, Німеччини, Франції, Японії та в ряді інших країн [19].

1. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ МЕТОДУ

.1 Поняття ультразвукового дослідження

Звук - це механічна поздовжня хвиля, в якій коливання частинок знаходиться в тій же площині, що і напрямок поширення енергії. Хвиля переносить енергію, але не матерію. Верхня межа чутного звуку - 20000 Гц. Звук з частотою, що перевищує цю величину, називається ультразвуком. Частота - це число повних коливань (циклів) за період часу в 1 секунду. Одиницями виміру частоти є герц (Гц) і мегагерц (МГц). Один герц - це одне коливання в секунду. Один мегагерц = 1000000 герц. У сучасних ультразвукових приладах для отримання зображення використовується ультразвук частотою від 2 МГц і вище [5].

Для отримання ультразвуку використовуються спеціальні перетворювачі або трансдьюсера, які перетворюють електричну енергію в енергію ультразвуку. Отримання ультразвуку базується на зворотному п'єзоелектричному ефекті. Суть ефекту полягає в тому, що якщо до певних матеріалів (п'єзоелектрик) докласти електричну напругу, то відбудеться зміна їх форми. З цією метою в ультразвукових приладах найчастіше застосовуються штучні п'єзоелектрики, такі, як цирконат або титанат свинцю. При відсутності електричного струму п'єзоелемент повертається до вихідної форми, а при зміні полярності знову відбудеться зміна форми, але вже в зворотному напрямку. Якщо до п'єзоелементах докласти швидкозмінний струм, то елемент почне з високою частотою стискатися і розширюватися (тобто коливатися), генеруючи ультразвукове поле. Робоча частота трансдьюсера (резонансна частота) визначається відношенням швидкості поширення ультразвуку в п'єзоелементі до подвоєної товщини цього пьезоелемента. Детектування відбитих сигналів базується на прямому п'єзоелектричного ефекту. Повернені сигнали викликають коливання пьезоелемента і поява на його гранях змінного електричного струму. В цьому випадку п'єзоелемент функціонує як ультразвуковий датчик [1]. Зазвичай в ультразвукових приладах для випромінювання і прийому ультразвуку використовуються одні й ті ж елементи. Тому терміни "перетворювач", "трансдьюсер", "датчик" є синонімами.

Усереднена швидкість поширення ультразвуку в тканинах тіла людини становить 1540 м / с - на цю швидкість запрограмована більшість ультразвукових діагностичних приладів.

.2 Біофізика методу

ультразвуковий ехографія променевий терапевтичний

З точки зору фізики ультразвуку тканини людського тіла близькі за своїми властивостями рідкому середовищі, тому тиск на них ультразвукової хвилі може бути описано як сила, що діє на рідину.

Зміна тиску в середовищі може відбуватися перпендикулярно в площині вібрації джерела ультразвуку. В цьому випадку хвилю називають поздовжньою. У ультразвуковій діагностиці основну інформацію несуть переважно поздовжні хвилі. У твердих тілах, наприклад, в кістках або металах, виникають поперечні хвилі.

Звукові хвилі є механічними за своєю природою, так як в основі їх лежить зсув частинок пружного середовища від точки рівноваги. Саме за рахунок пружності і відбувається передача звукової енергії через тканину.

Пружність - це можливість об'єкта після стиснення або розтягування знову повертати свій розмір і форму. Швидкість поширення ультразвуку залежить насамперед від пружності і від щільності тканини. Чим більше щільність матеріалу, тим повільніше повинні поширюватися в ньому (при однаковій пружності) ультразвукові хвилі. Але до цього фізичному параметру слід підходити з обережністю. Швидкість звуку при проходженні його через різні середовища біологічного організму може бути різною.

Для різних типів ультразвукових досліджень застосовуються різні види ультразвукових хвиль. Найбільш важливими параметрами є частота випромінювання, діаметр поверхні трандьюсера і фокусування ультразвукового пучка. У системах медичної ультразвукової діагностики зазвичай використовуються частоти 1; 1,6; 2,25; 3,5; 5 і 10 МГц.

В апаратах є можливість регулювати випромінювання і прийняті сигнали, так само є можливість посилення зображення ехосигналів [4,3].

.3 Променева безпека

Поширення ультразвуку в біологічних середовищах супроводжується механічним, термічним, і фізико-хімічними ефектами. В результаті поглинання ультразвуку тканинами акустична енергія перетворюється в теплову. Іншим видом механічної дії є кавітація, яка призводить до розривів у місці проходження ультразвукової хвилі.

Всі ці явища відбуваються при впливі на біологічні тканини ультразвуку високої інтенсивності, і за певних умов вони бажані, наприклад, в фізіотерапевтичної практиці. При діагностиці ці ефекти не виникають в результаті використання ультразвуку невеликої інтенсивності - не більше 50 мВт. Конструктивно прилади для ультразвукової медичної діагностики надійно захищають пацієнта від можливого шкідливого впливу звукової енергії [10]. Однак останнім часом все частіше з'являються роботи щодо несприятливої дії ультразвукового дослідження на пацієнта. Безсумнівно вплив ультразвуку на самого лікаря, який тривалий час перебуває під впливом ультразвуку. Є повідомлення що з часом уражаються кисть руки якої лікар тримає датчик [15].

.4 Об’єкт ультразвукового дослідження

Завдяки своїй нешкідливості і простоті ультразвуковий метод може широко застосовуватися при обстеженні населення під час диспансеризації. Він незамінний при дослідженні дітей і вагітних. У клініці він використовується для виявлення патологічних змін у хворих людей. Для дослідження головного мозку, очей, щитовидної і слинних залоз, молочної залози, серця, нирок, вагітних з терміном понад 20 тижнів спеціальної підготовки не потрібно.

Хворого досліджують при різному положенні тіла і різному становищі ручного зонда (датчика). При цьому лікар зазвичай не обмежується стандартними позиціями. Змінюючи положення датчика, він прагне отримати можливо повну інформацію про стан органів. Шкіру над досліджуваної частиною тіла змащують, добре пропускаючи ультразвук, засобом для кращого контакту (вазеліном або спеціальним гелем) [6].

Ослаблення ультразвуку визначається ультразвуковим опором. Величина його залежить від щільності середовища і швидкості поширення в ній ультразвукової хвилі. Коефіцієнт відображення залежить від різниці імпедансу дотичних середовищ. Чим вище відмінність в імпедансі, тим більше відбивається хвиль. Крім того, ступінь відображення пов'язана з кутом падіння хвиль на що межує площину. Найбільше відображення виникає при прямому куті падіння. Через майже повного відображення ультразвукових хвиль на кордоні деяких середовищ, при ультразвуковому дослідженні доводиться стикатися зі «сліпими» зонами: це - наповнені повітрям легені, кишечник (при наявності в ньому газу), ділянки тканин, розташовані за кістками [1]. На кордоні м'язової тканини і кістки відбивається до 40% хвиль, а на кордоні м'яких тканин і газу - практично 100%, оскільки газ не проводить ультразвукових хвиль [9].

2. МЕТОДИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДОСЛІДЖЕННЯ

Найбільшого поширення в клінічній практиці знайшли три методи ультразвукової діагностики: одномірне дослідження (ехографія), двомірне дослідження (сканування, сонографія) і доплерографія. Всі вони засновані на реєстрації відбитих від об'єкта ехосигналів [16].

.1 Одномірне дослідження

Свого часу терміном "ехографія" позначали будь-яке ультразвукове дослідження, але в останні роки їм називають головним чином спосіб одновимірного дослідження. Розрізняють два його варіанти: А-метод і М-метод.

При А-методі датчик знаходиться в фіксованому положенні для реєстрації ехосигнала в напрямку випромінювання. Ехосигнали представляються в одновимірному вигляді, як амплітудні позначки на осі часу.

Амплітуда відбитого на екрані сигналу характеризує величину відображення (залежить від імпедансу), а час затримки щодо початку розгортки - глибину залягання неоднорідності (відстань від поверхні тіла до відбили сигнал тканин). Отже, одновимірний метод дає інформацію про відстані між шарами тканин на шляху ультразвукового імпульсу [11].

При М-методі датчик теж знаходиться в фіксованому положенні. Амплітуда ехосигнала при реєстрації рухомого об'єкту (серця, судини) змінюється. Якщо зміщувати ехограму при кожному наступному зондуючому імпульсі на малу величину, то виходить зображення в вигляді кривої, зване М-Ехограма.

.2 Ультразвукове сканування

Ультразвукове сканування дозволяє отримувати тривимірне зображення органів. Цей метод відомий також під назвою В-метод (від англ. Bright -яскравість). Суть методу полягає в переміщенні ультразвукового пучка по поверхні тіла під час дослідження [2]. Цим забезпечується реєстрація сигналів одночасно або послідовно від багатьох точок об'єкта. Отримана серія сигналів служить для формування зображення. Воно виникає на екрані індикатора і може бути зафіксовано на полароїдному папері або плівці. Це зображення можна вивчати оком, а можна піддати математичній обробці, визначаючи розміри: площа, периметр, поверхня і об'єм досліджуваного органу.

При ультразвуковому скануванні яскравість кожної крапки, що світиться на екрані індикатора знаходиться в прямій залежності від інтенсивності ехосигнала. Сильний ехосигнал обумовлює на екрані яскрава світла пляма, а слабкі сигнали - різні сірі відтінки, аж до чорного кольору (система "сірої шкали"). На апаратах з таким індикатором камені виглядають яскраво-білими, а утворення, що містять рідину - чорними [13].

.3 Доплерографія

Доплерографія - метод ультразвукового діагностичного дослідження, заснований на ефекті Доплера. Ефект Доплера - це зміна частоти ультразвукових хвиль, які сприймаються датчиком, що відбувається внаслідок переміщення досліджуваного об'єкта щодо датчика [21].

Існує два види доплерографічних досліджень - безперервний і імпульсний. При першому генерація ультразвукових хвиль здійснюється безперервно одним пьезокрісталічним елементом, а реєстрація відбитих хвиль виконується іншим. В електронному блоці приладу проводиться порівняння двох частот ультразвукових коливань: спрямованих на хворого і відбитих від нього. За зрушенням частот цих коливань судять про швидкість руху анатомічних структур. Аналіз зсуву частот може проводитися акустичним способом або за допомогою самописців.

Імпульсна доплерографія дозволяє вимірювати швидкість в заданої лікарем ділянці контрольного обсягу. Розміри цього обсягу невеликі - усього кілька міліметрів у діаметрі, а його положення може довільно встановлюватися лікарем відповідно до конкретним завданням дослідження.

Доплерографію використовують в клініці для вивчення форми, контурів і присвятив кровоносних судин. Фіброзна стінка судини є хорошим відбивачем ультразвукових хвиль і тому чітко видно на сонограмі. Це дозволяє виявити звуження і тромбоз судин, окремі атеросклеротичні бляшки в них, порушення кровотоку, визначити стан колатерального кровообігу.

Особливе значення в останні роки набуває поєднання сонографії і доплерографії (так звана дуплексна сонографія). При ній отримують як зображення судин (анатомічна інформація), так і запис кривої кровотоку в них (фізіологічна інформація). Виникає можливість прямого неінвазивного дослідження для діагностики оклюзійних уражень різних ємностей із одночасною оцінкою кровотоку в них. Таким чином стежать за кровонаповненням плаценти, скороченнями серця у плоду, за напрямком кровотоку в камерах серця, визначають зворотний потік крові в системі ворітної вени, обчислюють ступінь стенозу судини і т. д.