Część 2
Aparaturowe podstawy badania ultrasonograficznego w skali szarości

Lekarze są rzadko w sposób formalny instruowani o obsłudze zakupionego czy obecnego już w miejscu pracy aparatu ultrasonograficznego. Ewentualne szkolenie zwykle sprowadza się do jednorazowego spotkania z przedstawicielem producenta. Rzadko kiedy umożliwia rzeczywiste zapoznanie się z możliwościami ultrasonografu. Rozpakowujemy kartony z wymarzonym narzędziem, spoglądamy na liczne guziki i funkcje i... dość szybko orientujemy się, że rzetelna praca z aparatem ultrasonograficznym nie jest tak łatwa, jak to się początkowo wydawało. Sposób napisania instrukcji obsługi aparatu ultrasonograficznego zwykle nie ułatwia nam zadania. Włączamy więc ultrasonograf, który już na wstępie wyświetla całą gamę obco wyglądających informacji i matematycznych komunikatów, co może jeszcze pogłębić naszą frustrację (ryc. 1).

Rozmowy z uczestnikami kursów ultrasonografii urologicznej wskazują, że niejednokrotnie to sztuka optymalizacji obrazu jest podstawową motywacją do udziału w szkoleniu. Celem tego artykułu jest przybliżenie czytelnikowi zasad obsługi aparatury ultrasonograficznej, które w nadziei autorów mogą być pomocne w uzyskaniu najlepszego obrazu, na jaki pozwala posiadany ultrasonograf.

Rycina 2	Zmiany ogniskowe nerek w prezentacji B (strzałki): a) hiperechogeniczny naczyniakomięśniakotłuszczak; b) normoechogeniczny rak jasnokomórkowy; c) hipoechogeniczny rak chromofobowy; d) bezechowa torbiel prosta

Rozpoczynając pracę z aparatem usg w przypadku braku dostępu do podręcznika użytkownika można spróbować wyświetlić jego elektroniczny odpowiednik, naciskając klawisz F1.

Rodzaje prezentacji obrazowania w diagnostyce ultradźwiękowej

W ultrasonografii informacje związane z interakcją fali ultradźwiękowej ze strukturami organizmu są zbierane liniowo. W zależności od rejestracji powracających ech mogą być przedstawiane na kilka sposobów. Do podstawowych rodzajów prezentacji należą: prezentacja A, prezentacja B oraz prezentacja M. Ich nazwy pochodzą od angielskich wyrazów określających zasadę powstania obrazu. Z punktu widzenia współczesnej diagnostyki ultrasonograficznej w urologii prezentacje A (amplituda, ang. amplitude) oraz M (ruch, ang. motion, dawniej TM - czas ruch, time motion) nie znajdują praktycznego zastosowania. Najczęściej stosowanym typem rejestracji jest prezentacja B (jasność, ang. brightness) [1, 2, 3].

W prezentacji B (B-mode) energia fali ultradźwiękowej odbita i rozproszona na granicy ośrodków o różnej oporności akustycznej wraca do głowicy ultrasonografu i jest przedstawiona jako jasność punktu na ekranie. Własności akustyczne tkanek są odwzorowane w odcieniach skali szarości (grey scale ultrasound). Strukturom nieodbijającym ultradźwięków przyporządkowano kolor czarny. W opisie badania określa się jako bezechowe (anechoic). Powierzchniom odbijającym falę ultradźwiękową bardzo silnie - hiperechogenicznym przypisano biel. Obszary o natężeniu ech mniejszym niż tkanka odniesienia, którą najczęściej jest prawidłowy miąższ badanego narządu, noszą nazwę hipoechogenicznych (hipoechoic). Obszary o echogeniczności zbliżonej do tkanki odniesienia noszą nazwę izo- lub normoechogenicznych (isoechoic) (ryc. 2) [1, 2, 3].

Współcześnie stosowane aparaty usg podczas emisji fali ultradźwiękowej wysyłają nie jeden sygnał, lecz od 100 do 400 tzw. promieni akustycznych. Mają one postać wąskiej wiązki rozchodzącej się w kierunku przedłużenia głowicy. Po odsłuchaniu i zapamiętaniu wszystkich ech z poszczególnych promieni aparat wyświetla je w postaci dwuwymiarowego obrazu. Jeżeli przyjąć, że średnia prędkość dźwięków w tkankach wynosi 1540 m/s, na obraz w prezentacji B-mode składa się 400 promieni akustycznych i każdy rejestrowany jest do głębokości 20 cm, to czas gromadzenia danych emitowanej wiązki będzie równy jednej dziesiątej sekundy [2x20 (cm) / 1540 (m/s) x 400 = 0,104 s]. Liczba obrazów powstających w czasie jednej sekundy w podanym wyżej przykładzie będzie wynosiła 10. Obecnie najczęściej wykorzystuje się tzw. dynamiczną prezentację B, w której parametry obrazu są modyfikowane. Usuwa się uśrednianie obrazów, redukuje głębokość i liczbę promieni akustycznych. Uzyskuje się wtedy częstotliwość odświeżania obrazów (frame rate) w zakresie powyżej 15 na sekundę (często 30-80/s). Dzięki temu chwilowe fizjologiczne i niefizjologiczne zmiany położenia narządów mogą być odtwarzane bez istotnych opóźnień czasowych, czyli w czasie rzeczywistym [1]. Dwuwymiarowa, dynamiczna prezentacja B jest obecnie najpowszechniej stosowaną rejestracją ech w ultrasonografii.

Rodzaje głowic ultradźwiękowych

Rodzaje głowic można podzielić w zależności od liczby elementów piezoelektrycznych oraz w zależności od kształtu związanego z przeznaczeniem głowicy.
Pierwszy podział wyróżnia dwa zasadnicze typy głowic:
- głowice mechaniczne - zawierają pojedynczy, wirujący element piezoelektryczny;
- głowice elektroniczne, zwane też wieloelementowymi - zawierają mnogie, kolejno przełączające się elementy piezoelektryczne [1, 3].

Drugi podział wyróżnia głowice (ryc. 3):
- konweksowe (convex) - kryształy piezoelektryczne ułożone są na wypukłej powierzchni głowicy; obrazowane pole ma kształt wachlarza (ryc. 4a); rutynowo używane są do badania narządów jamy brzusznej;
- liniowe (linear) - przekaźniki są umieszczone w jednej płaszczyźnie, obrazowane pole ma kształt prostokąta (ryc. 4b); przeznaczone do badania narządów położonych powierzchownie;
- sektorowe (sector) - elementy piezoelektryczne bądź pojedynczy przekaźnik poruszają się na małej wypukłej powierzchni, tworząc obraz będący wycinkiem koła (ryc. 4c); przeznaczone do badań echokardiograficznych, mogą być też używane do oceny narządów jamy brzusznej [1, 3].

Rycina 3	Schemat przedstawiający kształt wiązki ultradźwiękowej emitowanej z poszczególnych typów głowic: a) głowica konweksowa; b) głowica liniowa; c) głowica sektorowa

Rycina 4	Obrazy ultrasonograficzne przedstawiające kształt wiązki ultradźwiękowej emitowanej z poszczególnych typów głowic: a) głowica konweksowa - pole widzenia w kształcie wachlarza; b) głowica liniowa - pole widzenia w kształcie prostokąta; c) głowica sektorowa - pole widzenia w kształcie wycinka koła

Rycina 5

Rodzaje głowic endosonograficznych stosowanych w diagnostyce urologicznej: a) głowica typu end-fire; b) głowice z elementami side-fire - kolejno od góry: głowica dwupłaszczyznowa z dwoma konweksowymi układami przekaźników do badania w płaszczyźnie poprzecznej i strzałkowej; głowica trójpłaszczyznowa będąca rozbudowaniem powyższej o elementy end-fire; głowica dwupłaszczyznowa z dwoma układami przekaźników - konweksowym do badania w płaszczyźnie poprzecznej i liniowym do badania w płaszczyźnie strzałkowej

Rycina 6	Przykładowe postacie głowic do badań śródoperacyjnych i laparoskopowych

Niektóre badania wymagają głowic o specjalnym kształcie. Do tej grupy należą głowice do badań endosonograficznych, które mogą zostać wprowadzone do otworów czy jam ciała, np. przezodbytnicze (ryc. 5), przezpochwowe czy przezprzełykowe. Dzięki bezpośredniej bliskości głowicy endosonograficznej oraz obrazowanych struktur pracują one na wyższych częstotliwościach, co poprawia rozdzielczość obrazowania [1, 3]. Funkcjonowanie układów nadawczo-odbiorczych nie różni się w nich od tych w głowicach standardowych. Natomiast inne są kształty generowanych obrazów zależnie od specyfiki obszaru zainteresowania. Rozkład przekaźników może być zmienny. Najczęściej spotykane są tzw. głowice end-fire, zawierające elementy piezoelektryczne ułożone na szczycie głowicy endosonograficznej, zwykle w postaci tzw. minikonweksu (ryc. 5a). Można nimi uzyskiwać przekroje podłużne i poprzeczne badanych narządów w zależności od położenia głowicy. Jeśli elementy nadawczo-odbiorcze są umieszczone wzdłuż przebiegu, na bocznej powierzchni głowicy endosonograficznej, mówimy wówczas o tzw. głowicach side-fire (ryc. 5b). Obecnie dostępne są również głowice łączące oba rodzaje lokalizacji przekaźników, będące połączeniem głowic end i side-fire (ryc. 5b).

Jeszcze innym rodzajem jest głowica zawierająca przekaźnik wirujący umożliwiający wytworzenie pola obrazowania obejmującego 360 stopni wokół obwodu głowicy. Jest ona szczególnie przydatna w badaniach odbytu i przełyku [3].

Dla specjalności zabiegowych przydatne mogą być głowice do badań śródoperacyjnych i laparoskopowych. Mogą mieć one różną postać - małych głowic konweksowych, liniowych, jak też dostosowanych do trudnych warunków manewrowania w polu operacyjnym o kształcie kija hokejowego (hockey stick) czy zakładanych na palec pod rękawiczkę chirurgiczną (ryc. 6) [3].

Nastawy producenta

Większość współczesnych ultrasonografów przeznaczona jest do szerokiego zakresu zastosowań. Umożliwiają zbadanie całej gamy narządów i tkanek za pomocą tej samej głowicy. Jednak każdy z obszarów zainteresowania ma swoją specyfikę, stąd w zestawie opcji do badań daną głowicą (presetów, ang. presets) znajdziemy różne nastawy (ryc. 7) dla poszczególnych struktur [4]. Zwykle noszą one nazwę danego obszaru zainteresowania (w odniesieniu do głowicy liniowej np. breast, thyroid czy scrotum/testis, jeśli chodzi o aplikacje urologiczne). Rozpoczynając pracę z nowym aparatem warto przetestować wszystkie dostępne presety dla danej głowicy. Zajmuje to kilka minut, a pozwala na wybór najbardziej optymalnych w naszym odczuciu nastawów producenta. Z własnego doświadczenia pracy na różnych systemach ultrasonograficznych mogę powiedzieć, że wielokrotnie znacznie lepszej jakości obrazy jąder uzyskiwałem z zastosowaniem presetów dedykowanych np. badaniom tarczycy niż tych, które były przeznaczone do badań narządów moszny.

Rycina 7	Przykładowy zestaw opcji (presetów) jednego z producentów aparatury ultrasonograficznej do badań na głowicy konweksowej, liniowej i przezodbytniczej

Należy pamiętać, że specyficzne pakiety pomiarowe są najczęściej powiązane z określonym presetem danej głowicy. W zastosowaniach urologicznych ma to znaczenie przede wszystkim w endosonograficznych badaniach gruczołu krokowego. Zastosowanie presetu dedykowanego badaniom stercza umożliwi policzenie objętości stercza, objętości tzw. gruczolaka stercza czy gęstości PSA. Wybór innego dostępnego presetu (np. ginekologicznego czy położniczego) również umożliwi zbadanie stercza, jednak będzie on zawierał odmienny, specyficzny dla obszaru zainteresowania pakiet pomiarowy.

Podstawowe parametry aparaturowe służące kontroli jakości obrazu w prezentacji B-mode

Wzmocnienie (gain)

Funkcja ta odpowiada za wzmocnienie („jasność”) sygnału dla całego obrazu ultrasonograficznego. Najczęściej używana opcja kontroli obrazu, regulowana niemal przy każdej zmianie położenia głowicy (ryc. 8) [4, 5].

Rycina 8	Przykład regulacji całkowitego wzmocnienia wiązki w badaniu nerki: a) natężenie wiązki zbyt duże (88%); b) natężenie zbyt małe (18%); c) natężenie optymalne (40%). Wartość wzmocnienia jest wyświetlona po lewej stronie ekranu (strzałka)

Zasięgowa regulacja wzmocnienia (time gain compensation - TGC)

Niemal wszystkie aparaty ultrasonograficzne wyposażone są w potencjometry do regulacji wzmocnienia na poszczególnych głębokościach obrazu (pole bliskie, środek, pole dalekie). Zwykle jest to pięć do dziesięciu suwaków zgrupowanych razem (ryc. 9), których przesunięcie w stronę lewą kompensuje tłumienie tkanek poprzez wzmocnienie wiązki ultradźwiękowej (ryc. 10). Funkcję tę ustawia się zwykle w taki sposób, że wzmocnienie jest niewielkie w bliskiej części obrazu. Rośnie w części głębokiej, gdzie powracające echa nie są tak silne, generując gorszą jakość obrazu [4, 5].

Rycina 9	Potencjometry zasięgowej regulacji wzmocnienia

Rycina 10	Przykład regulacji funkcją TGC w badaniu wątroby: a) natężenie wiązki zbyt duże w polu bliskim, zbyt małe w polu dalekim; b) natężenie zbyt małe w polu bliskim, zbyt duże w polu dalekim; c) rozkład wzmocnienia jednorodny w obrębie pola widzenia. Kształt krzywej TGC oznaczony jest cienką białą linią po prawej stronie obrazu

Rycina 11	Przykład regulacji funkcją głębokości: a) głębokość zbyt duża - większa część monitora nie pracuje, co prowadzi do pogorszenia rozdzielczości i spowolnienia ultrasonografu; b) głębokość zbyt mała - część narządu pozostaje poza polem widzenia; c) głębokość prawidłowo dobrana do położenia badanej nerki. Zasięg głębokości w centymetrach jest podany w prawym, dolnym rogu obrazów

Głębokość (depth)

Funkcja służąca dopasowaniu pola widzenia aparatu do położenia obszaru zainteresowania (ryc. 11). W celu uzyskania najlepszej rozdzielczości oraz częstotliwości odświeżania obrazu po wstępnej ocenie badanej okolicy redukujemy ją do minimum. Należy jednak zwrócić uwagę, że wraz ze zmianą obszaru zainteresowania, przy przejściu z narządu leżącego bardziej powierzchownie do narządu o głębszej lokalizacji (np. z oceny trzustki na ocenę wątroby), konieczne jest stałe dopasowywanie głębokości do lokalizacji badanych struktur. Duża część głowic pozwala również na dostosowywanie (zawężanie) wymiaru poprzecznego pola widzenia aparatu [4, 5].

Funkcja powiększania obrazu (zoom)

Umożliwia wybranie, powiększenie i skoncentrowanie się na szczegółach danego obszaru zainteresowania [4].

Zakres dynamiki (dynamic range)

Parametr ten określa różnicę pomiędzy najjaśniejszym i najciemniejszym elementem obrazu. Nazywany jest również czasami kompresją (compression). Im dynamika wyższa, tym większa ilość odcieni między dwoma pikselami obrazu o skrajnej jasności i bardziej „miękki” (wygładzony) obraz na ekranie ultrasonografu (ryc. 12). Węższy zakres dynamiki zmniejszy ilość odcieni szarości między skrajnymi pikselami, przez co obraz staje się bardziej wykontrastowany, „twardszy” (czarno-biały na ekranie ultrasonografu). Tkanki miękkie najczęściej bada się w zakresie dynamiki od 50 dB do 70 dB, który umożliwia ocenę największej ilości szczegółów [1, 2, 4]. W niektórych przypadkach, np. podczas poszukiwania kamicy w pęcherzu moczowym, korzystne jest obniżenie zakresu dynamiki, co redukuje liczbę artefaktów i zwiększa kontrast pomiędzy ścianą pęcherza moczowego i jego światłem.

Rycina 12	Zmiany obrazu ultrasonograficznego nerki wraz z regulacją zakresu dynamiki (strzałki): a. 50 dB, b. 69 dB, c. 84 dB. Na obrazach widoczne są też wartości parametrów omówione w tekście poniżej

Gęstość linii (line density)

Funkcja ta określa liczbę linii, z których sczytywany jest obraz ultrasonograficzny. Większa liczba linii zapewnia lepszą rozdzielczość, jednak spowalnia pracę aparatu. Gęstość linii stanowi zwykle kompromis pomiędzy uzyskaniem dobrej jakości a zachowaniem odpowiedniej częstotliwości odświeżania obrazu [4].

Uśrednianie obrazów (frame average, persistance)

Funkcja łącząca i uśredniająca sąsiadujące klatki w jeden obraz. Prowadzi do redukcji szumów i wygładzenia obrazu na ekranie monitora [4].

Filtr tłumienia szumów (rejection filter, reject)

Parametr decydujący o minimalnym natężeniu odbić, które będą wyświetlone na monitorze ultrasonografu. W celu eliminacji szumów należy zwiększyć wartość tej funkcji, która zablokuje słabsze sygnały i poprawi jakość obrazu ultrasonograficznego [4].

Funkcja uwydatnienia granic (edge enhance)

Służy wyostrzeniu obrazu ultrasonograficznego poprzez zwiększenie kontrastu i rozjaśnienie granic pomiędzy poszczególnymi strukturami [4].

Rozdzielczość obrazowania ultrasonograficzneg

Na jakość obrazowania ultrasonograficznego wpływają trzy podstawowe parametry głowicy: rozdzielczość przestrzenna, rozdzielczość czasowa oraz dynamika kontrastu [1, 2, 3]. Rozdzielczością przestrzenną nazywa się zdolność rozpoznania dwóch punktów leżących w sąsiedztwie jako osobne, a nie jako pojedynczą plamę. W badaniach ultrasonograficznych występują trzy rodzaje rozdzielczości przestrzennej (ryc. 13):
- rozdzielczość podłużna (osiowa) - zdolność rozróżnienia dwóch położonych obok siebie punktów wzdłuż przebiegu wiązki ultradźwiękowej;
- rozdzielczość poprzeczna - zdolność rozróżnienia dwóch sąsiadujących ze sobą punktów leżących na tej samej głębokości w stosunku do przebiegu wiązki ultradźwiękowej;
- rozdzielczość w elewacji - zależnej od grubości warstwy, z której powstaje obraz; jest ona zazwyczaj niższa od wcześniej wymienionych. Wiązka w elewacji głowicy słabo poddaje się ogniskowaniu i poza obszarem ogniska ma grubość zbliżoną do szerokości głowicy. Wszystkie odbicia z grubości przestrzeni objętej polem ultradźwiękowym są dodawane i odpowiadają za stopień jasności piksela na ekranie ultrasonografu.

Rozdzielczość czasowa odpowiada ilości oddzielnych obrazów powstałych w jednostce czasu, czyli omówionej powyżej częstotliwości ramki obrazowej. Jest ona zależna przede wszystkim od głębokości badania i prędkości ultradźwięków [1].

Rozdzielczość kontrastową definiujemy jako możliwość aparatu do wytworzenia odróżnialnych pod względem jasności obrazów tkanek różniących się echogenicznością. Jest ona limitowana przez ilość poziomów skali szarości w ultrasonografie [1]. Skalę tę należy dobrać w taki sposób, aby jak największa ilość poziomów dostępnych znajdowała się w przedziale echogeniczności badanego obszaru. W sposób praktyczny rozdzielczość kontrastową można ocenić poprzez pomiar wielkości ziarna na ekranie monitora. Ziarno obrazu jest bowiem efektem nakładania się fal odbitych i rozproszonych w tkankach o różnej impedancji akustycznej.

Rycina 13	Schemat przedstawiający kierunki różnych rodzajów rozdzielczości na przebiegu wiązki ultradźwiękowej emitowanej przez głowicę przezodbytniczą: a) rozdzielczość osiowa; b) rozdzielczość poprzeczna; c) rozdzielczość elewacyjna

Częstotliwość głowicy a rozdzielczość przestrzenna

Rozdzielczość podłużna zależy przede wszystkim od częstotliwości generowanej fali ultradźwiękowej [1, 2, 3]. Im jest ona wyższa, tym rozdzielczość lepsza. Doborem częstotliwości rządzi więc zasada, że należy stosować możliwie najwyższe częstotliwości umożliwiające objęcie ocenianych struktur. Jednocześnie wraz ze wzrostem częstotliwości (i rozdzielczości) maleje głębokość penetracji wiązki ultradźwiękowej. Zatem w celu zwiększenia rozdzielczości głowica powinna się znajdować jak najbliżej badanego obszaru. Przykładem ilustrującym tę zależność może być ultrasonograficzne badanie gruczołu krokowego. W badaniu przezpowłokowym (transabdominal ultrasound - TAUS), gdy odległość wynosi kilka centymetrów, jakość uzyskiwanych razów jest gorsza niż w badaniu przezodbytniczym (transrectal ultrasound - TRUS), gdy odległość wynosi kilka milimetrów. Obecnie większość producentów wytwarza głowice szerokopasmowe (obejmujące pewien zakres częstotliwości). Często regulujemy nie pojedynczą częstotliwość, ale właśnie zakres częstotliwości. Niektóre ultrasonografy wyświetlają aktualny zakres częstotliwości w jednostkach bezwzględnych (megahercach - MHz), podczas gdy inne oferują wybór trzech możliwych zakresów: „Res”, „Gen”, „Pen”. „Res” pochodzi od angielskiego słowa resolution (rozdzielczość) i oznacza najwyższy dostępny zakres częstotliwości na danej głowicy. Ten nastaw aparatu jest używany do tkanek położonych powierzchownie. „Pen”, pochodzący od angielskiego słowa penetration (wnikanie), oznacza przeciwny, najniższy dla danej głowicy zakres częstotliwości. „Pen” używany jest do struktur leżących głębiej lub u chorych z trudnymi warunkami badania. „Gen”, pochodzący od angielskiego słowa general (ogólny), oznacza pośredni zakres częstotliwości i jest zwykle domyślnym ustawieniem producenta aparatu.

Rycina 14	Przykład regulacji funkcją ogniskowania - położenie ogniska oznaczono strzałką: a) ognisko ustawione zbyt płytko; b) ognisko ustawione zbyt głęboko, c) ognisko ustawione na poziomie badanej struktury

Badanie ultrasonograficzne to ciągły kompromis między głębokością badania i rozdzielczością.

Ogniskowanie

Rozdzielczość poprzeczna i elewacyjna zależą od szerokości i grubości wiązki ultradźwiękowej [1, 2, 3]. Przez ogniskowanie określa się proces zawężania wiązki ultradźwiękowej w celu uzyskania jak najlepszej rozdzielczości. Z tego względu lokalizację ogniska należy ustawić na poziomie najistotniejszego obszaru zainteresowania i w razie potrzeby zmieniać jego położenie, aby uzyskać możliwie najlepszą jakość obrazu (ryc. 14).

Współczesne ultrasonografy mają możliwość jednoczasowego ogniskowania wiązki na kilku poziomach (ryc. 15). Należy jednak pamiętać, że dodatkowe ogniska obciążają moduły obliczeniowe, co skutkuje zmniejszeniem częstotliwości odświeżania obrazu, a więc spowolnieniem pracy aparatu [1, 3]. Badający traci wówczas wrażenie płynności zmieniających się obrazów.

Rycina 15	Obraz ultrasonograficzny „gniazda kamiczego” nerki. Głowica do badań śródoperacyjnych o kształcie kija hokejowego z ogniskowaniem wiązki na trzech poziomach. Położenie ognisk jest oznaczone strzałkami

Nowe techniki poprawiające jakość obrazu

W dziedzinie diagnostyki ultrasonograficznej dokonuje się stały postęp technologiczny mający na celu uzyskiwanie coraz lepszej jakości obrazu. Wielu producentów wprowadza dodatkowe opcje mające ułatwić pracę przy aparacie. Istotna jest znajomość zasad ich działania, ponieważ uzyskując zmniejszenie artefaktów na ekranie ultrasonografu możemy też pozbawić obraz składowych przydatnych diagnostycznie.

Rycina 16	Obrazy ultrasonograficzne stercza uzyskane głowicą end-fire: a) klasyczna prezentacja B; b) obrazowanie harmoniczne

Obrazowanie harmoniczne

Podczas przechodzenia fali ultradźwiękowej o odpowiednio dużym natężeniu przez tkanki oprócz odbić o częstotliwości nadawanej dochodzi również do powstawania drgań będących wielokrotnością częstotliwości podstawowej, tzw. harmonicznych, w szczególności dwukrotnie wyższej od nadawanej drugiej harmonicznej. Obrazowanie z udziałem składowych harmonicznych stanowi dobry kompromis między penetracją a rozdzielczością. Badając jamę brzuszną falą ultradźwiękową o częstotliwości 3 MHz, zapewniamy dobrą penetrację [1, 3, 6]. Odbierając drugą harmoniczną (6 MHz), poprawiamy rozdzielczość obrazu. Składowe harmoniczne powstają w badanych tkankach i wędrują tylko w jedną stronę ? do głowicy. W związku z tym ich echa mają istotnie mniejsze natężenia artefaktów: rewerberacji, listków bocznych, natomiast silniejsze są cienie i wzmocnienia akustyczne. Obrazowanie harmoniczne zwiększa kontrast między tkankami (ryc. 16). Znajduje szczególne zastosowanie w różnicowaniu zmian płynowych oraz w trudnych technicznie warunkach badania, np. u osób otyłych.

Rycina 17	Schemat powstawania obrazu w ultrasonografii złożonej przestrzennie

Ultrasonografia złożona przestrzennie (compound imaging), SonoCT

Polega na dodaniu kilku obrazów tego samego obszaru uzyskanych z jednego przyłożenia głowicy pod różnymi kątami (ryc. 17) [3, 6].

Pozwala na zmniejszenie ziarnistości obrazu (lepsza możliwość uwidocznienia granic między tkankami) oraz poprawę stosunku sygnału do szumu (zwiększenie kontrastu). Dzięki temu obrazy rzeczywistych struktur ulegają wzmocnieniu, podczas gdy artefakty będące zjawiskiem sytuacyjnym zostają w znacznym stopniu zredukowane (ryc. 18). Ograniczeniem tej techniki jest niższa częstotliwość odświeżania obrazów (związana z czasem potrzebnym na ich złożenie) oraz zmniejszenie tylnego echa za strukturami, np. wzmocnienia za torbielą czy cienia akustycznego za złogiem, co może utrudniać różnicowanie. Z punktu widzenia działalności interwencyjnej obrazowanie złożone poprawia wizualizację igieł biopsyjnych czy sond stosowanych w terapiach ogniskowych pod nadzorem usg. Ultradźwięki, odbijając się pod różnymi kątami, skutkują znacznie wyraźniejszym przedstawieniem tych elementów na ekranie ultrasonografu.

Rycina 18	Obrazy ultrasonograficzne stercza uzyskane głowicą end-fire: a) klasyczna prezentacja B; b) obrazowanie złożone przestrzennie

Opcje XRES, SRI (extreme resolution, speckle reduction imaging)

To opcje poprawienia jakości obrazowania poprzez ujednolicenie sygnałów z badanego obszaru na podstawie dominującego wzorca w tym obszarze. Słabe sygnały związane z szumem są eliminowane, podczas gdy silne, odpowiadające tkankom - wzmacniane [3]. Zastosowanie tej funkcji oczyszcza i wygładza obraz (ryc. 19).

Obrazowanie panoramiczne, rozszerzone pole widzenia (panoramic imaging, extended field of view)

Te techniki służą do przedstawienia na jednym obrazie obszarów anatomicznych bądź nieprawidłowości przekraczających długość głowicy. Ultrasonografia panoramiczna polega na „elektronicznym” łączeniu kolejnych fragmentów obszaru rejestrowanych w trakcie przesuwania głowicy wzdłuż jego osi długiej [6]. Takie prezentacje mogą ułatwić wykonanie pomiarów i bardziej przekonująco dokumentować wyniki badania.

W głowicach liniowych niektórych producentów istnieje możliwość rejestracji obrazu także z fal wysyłanych skośnie. Pole widzenia jest wówczas poszerzone na boki i przyjmuje kształt trapezu (ryc. 20) [6].

Nowoczesne aparaty ultrasonograficzne umożliwiają łączenie różnych opcji optymalizacji obrazu. Równoczesne zastosowanie np. obrazowania harmonicznego oraz złożonego przestrzennie może sumować korzyści płynące z obu technik (ryc. 21) [6].

Rycina 19	Obrazy ultrasonograficzne stercza uzyskane głowicą end-fire: a) klasyczna prezentacja B; b) obrazowanie XRES

Rycina 20	Obrazy ultrasonograficzne zmian pourazowych jądra uzyskane głowicą liniową: a) klasyczna prezentacja B; b) rozszerzone, trapezoidalne pole widzenia z opcją dopplera mocy

Autooptymalizacja obrazu

Współcześnie wielu producentów wyposaża swoje aparaty w opcje automatycznej optymalizacji obrazu (ryc. 22). Oprogramowanie aparatu analizuje tkanki w obszarze zainteresowania oraz samoistnie dostosowuje wzmocnienie, kontrast i zakres dynamiki [4]. Ta opcja nosi różną nazwę. Najczęściej spotykane to: Auto Optimize, Auto Tuning, Tissue Equalization czy iScan. Jest to bardzo przydatna opcja startowa nie tylko dla początkujących ultrasonografistów, lecz też wówczas, gdy mamy już wybrane swoje optymalne ustawienia, jak częstotliwość, ognisko czy głębokość.

Rycina 21	Obraz ultrasonograficzny stercza uzyskany głowicą end-fire z aktywnymi opcjami obrazowania harmonicznego, SonoCT oraz XRES

Rycina 22	Fragment panelu sterującego ultrasonografu. Przycisk do autooptymalizacji obrazów oznaczono strzałką

Jeśli podczas prób regulacji parametrami obrazu doprowadziliśmy do pogorszenia jego jakości, najprostszym sposobem jest zresetowanie zmian do nastawów producenta. W tym celu zwykle wystarczy cofnąć się do wyboru opcji producenta i ponownie wybrać oryginalny preset (np. thyroid, breast, testis, itd.), co likwiduje wprowadzone przez nas zmiany. Jeśli podczas eksperymentów z parametrami obrazu dokonaliśmy optymalizacji wygodniejszej niż opcje proponowane przez producenta, w większości współczesnych aparatów istnieje możliwość zapamiętania jej i zapisania pod wybraną nazwą jako własnego presetu.

Orientacja obrazu

Większość ultrasonografistów przyjmuje następujące ustawienie obrazu na ekranie ultrasonografu. W pozycji podłużnej część dogłowowa badanego obszaru zlokalizowana jest po lewej stronie monitora. W przekroju poprzecznym po stronie lewej ekranu ustawiona jest prawa strona badanego obszaru [5]. Na większości głowic znajdują się wskaźniki kierunku. Jednak przed każdym badaniem zalecane jest bezpośrednie sprawdzenie, którą stronę obrazu generuje odpowiednia część głowicy. Najprostszym sposobem jest podłożenie palca pod jeden z krańców głowicy i lokalizacja miejsca jego wyświetlenia na ekranie ultrasonografu (ryc. 23). Jeśli jest ono nieprawidłowe, należy głowicę obrócić o 180 stopni i sprawdzić ponownie.

Rycina 23	Obraz ultrasonograficzny palca (strzałka) sprawdzającego synchronizację położenia głowicy i wizualizacji stron na ekranie ultrasonografu

Podsumowanie

Upowszechnienie oraz coraz doskonalsze generacje aparatów ultrasonograficznych powodują, że ultrasonografia jest błędnie uważana za łatwą i niewymagającą doświadczenia technikę obrazową. Jednocześnie pozostaje jedną z najbardziej zależnych od wykonującego operatora. Współczesne ultrasonografy są wyspecjalizowanymi komputerami z ogromną gamą opcji wpływających na jakość obrazowania. Nawet najdoskonalsze aparaty nie są jednak w stanie same postawić rozpoznania. Często pracując nawet wiele lat na danym aparacie możemy nie poznać pełni tkwiących w nim możliwości. Bywa też, że to przeprowadzający badanie lekarz jest najsłabszym ogniwem procesu diagnostycznego. Wynika to nie z braku wiadomości czy wyszkolenia klinicznego, lecz z uzyskania niewłaściwych, złych jakościowo obrazów ultrasonograficznych badanych struktur i wyciągania na ich podstawie błędnych wniosków. Sztuka optymalizacji obrazu ultrasonograficznego jest trudna, wymaga dużej wiedzy i doświadczenia. Stąd panujące wśród wykonujących usg przekonanie, że dobrego ultrasonografistę rozpoznaje się nie po pracy prawej, trzymającej głowicę ręki, lecz po lewej, stale dostosowującej parametry aparatu do aktualnych warunków badania.

dr n. med. Andrzej Lewicki, FEBU
Oddział Urologii, Międzyleski Szpital Specjalistyczny w Warszawie
kierownik oddziału: dr hab. n. med. Artur Antoniewicz

Zakład Diagnostyki Obrazowej
II Wydział Lekarski, Warszawski Uniwersytet Medyczny
kierownik zakładu: prof. dr hab. n. med. Wiesław Jakubowski

prof. dr hab. n. med. Wiesław Jakubowski
Zakład Diagnostyki Obrazowej
II Wydział Lekarski, Warszawski Uniwersytet Medyczny
kierownik zakładu: prof. dr hab. n. med. Wiesław Jakubowski

Piśmiennictwo

• Nowicki A. Ultradźwięki w medycynie - wprowadzenie do współczesnej ultrasonografii. 2010 r. Roztoczańska Szkoła Ultrasonografii.
• Nowicki A. Wstęp do ultrasonografii. Podstawy fizyczne i instrumentacja. 2003 r. Medipage.
• Jakubowski W. Diagnostyka ultrasonograficzna w gabinecie lekarza rodzinnego. 2003 r. Roztoczańska Szkoła Ultrasonografii.
• Loqic 9 quick guide. GE Health Care. 2002r.
• Palmer P. Diagnostyka ultrasonograficzna. PZWL 1997 r.
• Sudoł-Szopińska I. Szopiński T.: Diagnostyka ultrasonograficzna w urologii. 2007 r. Roztoczańska Szkoła Ultrasonografii.