Год выпуска: 2006
Жанр: Диагностика
Формат: DjVu
Качество: Отсканированные страницы
Описание:
Артефакты в ультразвуковой диагностике - это явление, наблюдаемое при исследовании объекта, не свойственное этому объекту и искажающее результаты исследования. В ультразвуковой диагностике под артефактом подразумеваются изображения и эффекты, не представляющие собой истинного отражения реальных анатомических структур, искажающие их действительное расположение, размеры и характеристики.
В основе формирования артефактов лежат такие физические явления, как преломление, рассеивание, поглощение, являющиеся причинами затухания ультразвуковых волн в биологических тканях.
Преломление
- изменение направления распространения волн при переходе из одной среды в другую, что вызывает геометрические искажения получаемого объекта.
Рассеивание
- возникновение множественных изменений направления распространения ультразвукового сигнала, обусловленное неоднородностью биологической среды.
Поглощение
- переход энергии ультразвуковых волн в другие виды энергии (тепло), вызванный вязкостью среды.
Таким образом, возникновение артефактов обусловлено различными причинами: основными физическими свойствами ультразвуковых волн, особенностями их распространения в биологических средах, взаимодействием с различными тканями. Кроме того, существенное значение имеют технические характеристики и аппаратные настройки ультразвукового сканера. Отмеченные искажения реальных изображений визуализируются как в серой шкале, так и при использовании цветового и энергетического допплеровского кодирования, импульсного допплеровского режима.
Учебное пособие «Артефакты в ультразвуковой диагностике» предназначено для учащихся ФПДО, ординаторов, интернов, аспирантов.
«Артефакты в ультразвуковой диагностике»
АРТЕФАКТЫ, ВИЗУАЛИЗИРУЕМЫЕ В РЕЖИМЕ СЕРОЙ ШКАЛЫ
- Артефакт акустической тени
- Артефакт дорзального псевдоусиления сигнала
- Реверберация
- Артефакт реверберации
- Артефакт «псевдомасс»
- Зеркальный артефакт
- «Хвост кометы»
- Артефакт ослабления эхосигнала (attenuation)
- Артефакт рефракции
- Артефакт удвоения почки
- Артефакты, формирующие ложный эхосигнал
- Артефакт неправильного определения скорости
- Multipath артефакт
- Артефакт эффективной отражательной поверхности
- Focal-zone banding артефакт
- Артефакт увеличения
- Артефакты, связанные с некорректными параметрами сканирования
- Aliasing артефакт
- Depth ambiguity артефакт
- «Blooming» артефакты
- Артефакт цветового допплеровского кодирования в анэхогенных зонах
- Артефакты, вызванные вибрацией и движением тканей
- Периваскулярный цветовой артефакт
- Зеркальный артефакт (или mirror-image artifact)
- Допплеровский «мерцающий артефакт» (twinkling-artifact)
Это появление на изображении несуществующих структур, отсутствие существующих, неправильное расположение, очертание или размеры структур.
Артефакты могут приводить к некорректной интерпретации изображения, неправильной постановке диагноза и, соответственно, к неадекватным назначениям врача.
Однако знание механизмов их возникновения, правильная интерпретация наблюдаемых артефактов могут оказывать неоценимую помощь врачу.
Существует два принципиально различных вида артефактов – это аппаратурные артефакты и артефакты, обусловленные физическими свойствами ультразвукового луча.
Аппаратурные артефакты – это искажения изображения, возникающие вследствие технического несовершенства ультразвукового прибора. Аппаратурные артефакты не несут диагностической информации и мешают работе врача. К аппаратурным артефактам относятся два вида:
Мертвая зона – часть изображения, прилегающая непосредственно к рабочей поверхности датчика, где практически невозможно выделить эхо-сигналы, т.е. практические невозможно различить какие-либо структуры. Наличие этого артефакта обусловлено конструктивными особенностями датчика и в большей или меньшей степени имеет место при любых датчиках.
Дистальные затухания . При сканировании глубоко расположенных структур получение качественного изображения затрудняется. Это связано с тем, что на глубоко расположенные структуры у ультразвукового луча остается мало энергии. Также затемнение нижней части снимка при ультразвуковом исследовании брюшной полости наблюдается при асците.
Артефакты, обусловленные физическими свойствами ультразвукового луча – эта группа артефактов может предоставлять ценную диагностическую информацию и оказывать неоценимую помощь в постановке правильного диагноза.
Реверберация – эффект, который наблюдают, если ультразвуковой импульс попадает между двумя или более отражающими поверхностями. При этом он начинает многократно от них отражаться, каждый раз частично возвращаясь к датчику через равные промежутки времени. На экране появляются множественные яркие линии, которые расположены перпендикулярно направлению, в котором распространяется ультразвуковой луч. Часто реверберацию наблюдают при попадании ультразвукового луча на воздушную поверхность.
«Хвост кометы» представляет собой разновидность реверберации. Встречается, когда ультразвук вызывает собственные колебания объекта. Его часто наблюдают позади мелких пузырьков газа или мелких металлических предметов. При этом колеблющаяся структура посылает к датчику многократные ультразвуковые импульсы, отображающиеся на экране в виде светлой полоски за объективом.
Эффективная отражательная поверхность возникает, когда не весь отраженный сигнал возвращается к датчику. Из-за этого артефакта определяемые с помощью ультразвука размеры конкрементов немного меньше истинных размеров.
Артефактный шум (Artefactial Noise). Это артефактная наводка от близкорасположенных источников электромагнитного излучения (оборудование, электротранспорт и т.д.)
Артефакт-хлопок (Main Bang Artefact). Это довольно известный ультразвуковой эффект, который практически невозможно устранить. Он заключается в появлении высокоинтенсивного эхосигнала по причине сильного различия между акустическими свойствами трансдюссера и прилежащей к нему ткани.
Артефакты, связанные с взаимодействием эхо с тканью
Затемнение (Shadowing). Возникает при инсонации таких структур как газ, кость, кальцинированные атеромы и др., которые хорошо поглощают ультразвук и дают площадь затемнения по ходу эхо
Реверберация (Reverberation Artefact). При отражении ультразвука от структур, с существенно отличающимся от ближайших тканей импедансом (газ, кость), большая часть эхо возвращается к трансдьюсеру и это может быть причиной удвоения оригинальной структуры при визуализации. Часто реверберация наблюдается при сканировании сосудов. В результате переотражения ультразвука между стенками сосуда возникает артефактное заполнение просвета сосуда структурами повышенной эхогенности
Зеркальный артефакт (Mirror Artefact). Кривая анатомическая структура может фокусировать и отражать подобно зеркалу. При этом следует попробовать зондирование указанного участка из другой точки.
Повышающий эффект (Enhancement Effect). Возникает в случае, когда эхо проходит через заполненную жидкостью структуру и позади нее происходит увеличение амплитуды эхо. В этом случае необходимо уменьшить валовый гейн и привести в порядок DGC.
Эффект кометы (Comet Effect). Границы раздела с большой отражающей способностью (ткань, воздух и т.д.) создают плотную эхогенную линию на обратной поверхности.
Артефакт боковых теней. Затемнение по ходу УЗ-лучей (акустическая дорожка) при инсонации выпуклой поверхности. Например, тени от стенок артерии при поперечном сканировании. Возникает из-за интерференции УЗ-волн.
Реверберация (Reverberation Artefact) возникает в результате многократного переотражения ультразвука между двумя отражающими поверхностями, например, между стенками артерий. Переотражение изменяет время возвращения эхосигнала к трансдьюсеру с данной глубины. В результате этого на изображении просвета сосуда появляются несуществующие в реальности гиперэхогенные линейные структуры, расположенные параллельно стенкам сосуда.
Реверберация может приводить к ошибочным заключениям о наличии в просвете сосудов бляшек и тромбов. Частный случай реверберации - артефакт "эффект кометы". Этот артефакт возникает в случае, если ультразвук вызывает колебание инсонируемых структур. Чаще всего этот артефакт наблюдается от пузырьков газа в кишечнике в виде гиперэхогенных линий, похожих на "хвост кометы".
Повышающий эффект (Enhancement Effect). Возникает в случае, когда ультразвук проходит через заполненную жидкостью структуру. В этом случае энергия ультразвука теряется в меньшей степени, так как ультразвук слабо отражается при прохождении через акустически однородную структуру. В результате позади структуры по ходу лучей возникает гиперэхогенная полоса. Этот артефакт часто встречается при исследовании брюшной полости в результате прохождения ультразвука через заполненный жидкостью кишечник. Структуры, расположенные в этой зоне, можно рассмотреть, если уменьшить усиление эхосигналов.
Зеркальный артефакт (Mirror Artefact). Кривая анатомическая структура может фокусировать и отражать ультразвук подобно зеркалу. В этом случае изображение исследуемого объекта, например, печени, может быть расположено по обе стороны от зеркального отражателя, в данном случае - диафрагмы. Для устранения этого артефакта следует попробовать зондирование из другой точки.
Управление ультразвуковым сканером позволяет оптимизировать эффективность ультразвуковой диагностики за счет правильной настройки режимов, использования программ измерений и сервисных функций по сохранению и передаче изображений. Управление всеми перечисленными возможностями осуществляется при помощи специальных средств, которые однотипны для большинства сканеров.
Тотальное усиление эхосигналов (В Gain или 2D Gain). Тотальный гейн -важнейшая функция управления постоянного использования. Обеспечивает усиление эхосигналов, отраженных от исследуемого участка. Существенно влияет на качество изображения.
При помощи регуляторов DGC можно дополнительно изменять усиление эхосигналов с различных глубин. Регулировка обычно осуществляется при помощи ползунковых регуляторов. Позволяет улучшить визуализацию выбранного участка эхограммы. При неправильном использовании существенно ухудшает визуализацию. Обычно используется 6 зон компенсации усиления по глубине и соответственно 6 ползунков. Требует контроля настройки, как минимум, при начале рабочей сессии.
Интенсивность УЗ,полученного в результате отражения («эхо» - сигнал) от границ раздела сред зависит от многих факторов.
Перечислим факторы, которые приводят к ослаблению уровня эхо-сигнала на прямой и обратной трассах распространения:
Любое отклонение луча от выбранного направления из-за рефракции, дифракционного рассеяния на мелких неоднородностях (пузырьках воздуха, пузырьках жидкостей, морфологических микроструктурах),
Поглощение УЗ биологическими средами.
Получаемое изображение биологического объекта, часто искажается помехами и артефактами.
Приведём основные артефакты при УЗИ-диагностике.
1. Реверберация. Наблюдается в случае, когда ультразвуковая волна попадает между двумя или более отражающими поверхностями, частично испытывая многократное отражение. При этом на экране появятся несуществующие поверхности, которые будут располагаться за вторым отражателем на расстоянии, равном расстоянию между первым и вторым. Наиболее часто это происходит при прохождении луча через жидкости, содержащие структуры (рис.16).
Рис.16. Многократное отражение (реверберация)
2. Зеркальные артефакты. Это появление ещё одного зеркального изображения объекта, в случае сильно отражающей границы раздела и мощном облучателе. Это явление часто возникает около диафрагмы (рис.17)
Рис.17. Зеркальный артефакт
3. "Хвост кометы". Так называют мелкие эхопозитивные сигналы, появляющиеся позади пузырьков газа и обусловленные их собственными колебаниями.
4. Артефакт преломления. Проявляется, если путь ультразвука от датчика к отражающей структуре и обратно не является одним и тем же. При этом на изображении возникает неправильное положение объекта (рис.18).
Рис.18. Артефакт преломления
5. Артефакт эффективной отражательной поверхности. Заключается в том, что реальная отражательная поверхность больше, чем отображенная на изображении, так как отраженный сигнал не всегда весь возвращается к датчику (рис.19).
Рис.19. Отраженный сигнал возвращается к датчику не полностью
6. Артефакты толщины луча. Это появление, в основном в жидкостьсодержащих структурах, пристеночных отражений, обусловленных тем, что ультразвуковой луч имеет конкретную толщину, и часть этого луча может одновременно формировать изображение органа и изображение рядом расположенных структур (рис.20)
Рис.20. Артефакт толщины луча
7. Артефакты скорости ультразвука. Усредненная скорость ультразвука в мягких тканях 1540 м/с, на которую запрограммирован прибор, несколько больше или меньше скорости в той или иной ткани. Поэтому небольшое искажение изображения неизбежно (рис.21).
Рис.21. Артефакт скорости звука
8. Артефакт акустической тени. Возникает за сильно отражающими или сильно поглощающими ультразвук структурами (Рис.22).
Рис.22. Артефакт акустической тени
9. Артефакт дистального псевдоусиления (дистальный от лат. disto - отстою, в анатомии человека участок тела более отдалённый от его центра или срединной (медианной) плоскости). Возникает позади слабопоглощающих ультразвук структур (рис.23).
Рис.23. Артефакт дистального псевдоусиления
10. Артефакт боковых теней. Возникает при падении луча по касательной на выпуклую поверхность структуры, скорость прохождения ультразвука в которой значительно отличается от окружающих тканей. Происходит преломление и, иногда, интерференция ультразвуковых волн (рис.24).
Рис.24. Артефакт боковых теней
Возможное наличие различных артефактов сопровождающих УЗ исследование органов и тканей приводит к трудностям в постановке верного диагноза и высоким требованиям к квалификации специалистов проводящих эти исследования.
