-2016

Типы и применение ультразвуковых датчиков

Авторство ООО "Рус-эксп". Копирование текста без разрешения правообладателя запрещено.
Конвексные ультразвуковые датчики:

Конвексные датчики в основном используют как базовые датчики для диагностики абдоминального зоны (брюшная полость: печень, почки, желчный пузырь, поджелудочная железа, селезёнка) и органов малого таза (мочевой пузырь, матка), плода на поздних стадиях беременности. Имеют выгнутую поверхность, что обусловлено их применимостью. Характеризуются радиусом кривизны, частотным диапазоном и углом электронного сканирвоания. Радиус кривизны R у данных датчиков варьируется от 40 до 70 мм. Иногда вместо радиуса кривизны используют такие характеристики, как апертура и сканирующая поверхность (footprint). Между ними существует важное отличие: сканирующая поверхность - это область датчика, которая снаружи выглядит как резиновая поверхность (серого, голубого, чёрного или красного цвета в зависимости от производителя датчика). Апертура же - это область сканирования, которая отражается на экране прибора и только на экране может быть измерена по ширине. Апертура всегда меньше сканирующей поверхности. Угол электронного сканирования для конвексных датчиков варьируется в основном от 50 до 80 градусов. Частотный диапазон конвексных датчиков может быть следующим:

2-6 МГц для взрослых тучных пациентов, глубоких органов;
3-8 МГц - для исследования беременных и диагностики в педиатрии;
5-10 МГц - для неонатальной диагностики или специфических исследований.

Микроконвексные ультразвуковые датчики: неонатальные, внутриполостные и операционные

Микроконвексные ультразвуковые датчики являются аналогами конвексных датчиков по своему устройству, однако с уменьшенной по сравнению с конвексными датчиками сканирующей головкой. Микровонвексные датчики могут быть наружного и внутриполостного применения.

Наружные датчики имеют радиус кривизны менее 30 мм и в основном используются либо для диагностики новорождённых (в основном нейросонография), либо для специфических операционных целей (в частности пальцевые микроконвексные датчики).

Внутриполостные микроконвексные датчики делятся на три типа: трансвагинальные, трансректальные и универсальные ректо-вагинальные. Трансвагинальные датчики используютя для диагностики органов малого таза и плода на ранней стадии беременности (первый триместр), имеют скошенный обзор относительно оси датчика (это сделано с учётом анатомической формы и положения матки), радиус кривизны обычно от 10 до 14 мм, частотный диапазон 4-7 МГц (выше частоты не требуются, т.к. матка находится на определённой вполне конкретно определяемой глубине). Трансвагинальные датчики могут иметь прямую, либо скошенную рукоятку. Скошенная рукоятка используется для удобства диагностики в гинекологическом кресле. Также скошенная рукоятка удобна при взятии биопсии или проведении процедуры экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Угол сканирования для трансвагинальных датчиков используется от 120 до 140 градусов (в это поле попадает матка).

Трансректальные внутриполостные микроконвексные датчики используются для диагностики предстательной железы (простаты) и взятия биопсии простаты. Имеют прямой обзор (end-fire) и прямую рукоять и симметричную головку (чтобы легче было вращать датчик вокруг своей оси для осмотра разных проекций). Часто такие датчики имеют дополнительные приспособления для проведения биопсии простаты: например, биопсийный канал, биопсийную направляющую, входящую в базовый комплект. Датчики Hitachi ALOKA также имеют разборную рукоятку для установки шприца и мерной линейки. Имеют радиус кривизны 8-11 мм, широкий угол сканирования (от 120 до 150 градусов). Частотный диапазон для сканирования простаты необходим от 5 до 8 МГц (или выше).

Универсальные ректально-вагинальные датчики являются объединением трансректальных и трансвагинальных датчиков в один. Это удобно для массового скрининга, когда не требуется проводить специфические процедуры типа ЭКО и биопсии. К тому же такие датчики стоят дешевле, чем узкоспециализированные по отдельности. Они имеют прямую рукоятку, малый радиус кривизны 8-11 мм, прямой обзор. Универсальность достигается большим углом сканирования от 140 до 200 градусов, покрывающим любые потребности, а также широким частотным диапазоном 4-8 МГц (или шире в зависимости от производителя).

Линейные ультразвуковые датчики:

Линейные датчики имеют плоскую излучающую поверхность. Отличаются по апертуре и частотному диапазону.

80-100 мм - сверхдлинные датчики. Раньше такие датчики использовались для диагностики брюшной полости, когда ещё не существовало конвексных датчиков. В данный момент их применение ограничено специфическими областями. Например, низкочастотоный датчик Hitachi ALOKA UST-5045P-3.5 с вырезом в рабочей поверхности используется для биопсии брюшной полости, а высокочастотный датчик Hitachi EUP-L53L используется для диагностики молочной железы.

50-60 мм - датчики для исследований поверхностных малых органов. Для данного размера датчика это молочная и щитовидная железа. Апертура 50-60 мм обусловленна анатомическими размерами указанных желёз. Однако для диагностики сосудов, глаза, суставов такая апертура будет не удобна или вовсе не применима. Также стоит учитывать, что 50-60 мм - это апертура, а сканирующая поверхность (footprint) ещё шире на 10-15%, таким образом физическая ширина такого датчика может достигать 6-7 см. Частотный диапазон 5-12 МГц. Hitachi ALOKA разработала датчик UST-567 для диагностики молочной и щитовидной железы, который отличается сверхмалым весом и сверхэластичным кабелем, что многократно уменьшает нагрузку на руку врача при данной диагностике.

35-45 мм - наиболее универсальные линейные датчики для массового скрининга. Удобны как для сосудов, так и для малых органов (железы, суставы, мышцы, глаза). Малое поле электронного сканирование (апертура) компенсируется такими современными режимами как трапециевидное сканирование (trapezoid), или виртуальные конвекс (virtual convex), расширяющими зону сканирования по краям. Также для расширения зоны могут применяться технологии панорамного сканирования (EFV) и наклона луча (steering). Для исследований поверхностных сосудов такие датчики имеют режим электронного наклона допплеровского окна (steering) для правильного расположения кровотока относительно датчика (раньше для этого использовались угловые переходники-насадки). Датчики с 35-45 мм апертурой могут иметь разные частотные диапазоны: 3-8 МГц для глубоких сосудов, 5-13 МГц для малых органов и сосудов, 7-18 МГц для поверхностных структур, мышц.
.
20-30 мм - линейные датчики для костно-мышечных исследований (мышцы, суставы) и подкожных сосудов, имеют частоты 7-18 МГц.

5-20 мм - интраоперационные и микротканевые датчики, имеющие специфическую T-, L-, I-образную форму, лапарскопические или пальцевые. Их форма и характеристики обусловлены специфическим применением для каждого конкретного случая.


Секторные фазированные датчики (с фазированной решёткой):

Эти датчики имеют другую технологию формирвоания изображения. Если в рассмотренных выше ковнексных и линейных датчиках область сканирования определяется геометрией датчика, то в фазированных датчиках это не так. Каждый элемент этих датчиков работает независимо друг от друга. Получаемое изображение имеет очень узкую ближнюю зону и широкую дальнюю зону. Сканирующая поверхность при этом имеет малые размеры, что позволяет проводить сканирование в сложно доступных местах (сердце между рёбер, мозг через "окна" в черепной коробке). Угол сканирования составляет 90 градусов (позволяет охватить сердце). Эти датчики имеют высокую скорость обновления кадров. Их используют в кардиологии и для транскраниального допплера (TCD):

- Частоты 1.5-3.5 МГц, 2-4 МГц, 2-5 МГц, сканирующая поверхность 19-20 мм. Такие датчики используются для трансторакальной эхокардиографии и транскраниальной диагностики у взврослых пациентов.

- Частоты 3-7 МГц, 3-8 МГц, сканирующая поверхность 10-15 мм. Используются для трансторакальной эхокардиографии в педиатрии. Примечательно то, что датчики с таким частотным диапазоном и выше уже не могут применяться для транскраниального допплера TCD, поскольку ультразвуковые волны этих частот затухают при прохождении через череп.

- Частоты 5-10МГц, сканирующая поверхность 10 мм. Используются для трансторакальной эхокардиографии в неонатологии.

Отличительной особенностью фазированных датчиков является то, что они могут работать в режиме постоянно-волнового (непрерывно-волнового) CW допплера, что также необходимо при исследовании сердца. Стоит отметить также достаточно низкую надёжность этих датчиков, связанных с технологическими особенностями. Их срок службы может составлять всего 1 год (в худшем случае).

Чреспищеводные трансэзофагеальные ЭхоКГ (ТЭЭ) датчики:

Трансэзофагеальная эхокардиография (ТЭЭ, TEE) - чреспищеводное обследование сердца. В отличие от трансторакальной ЭхоКГ, где между датчиком и сердцем достаточно мышц и ребёр, усложняющих диагностику, со стороны пищевода до митрального клапана расстояние измеряется сантиметром и нет никаких костей. ТЭЭ-датчик вводится в пищевод через загубник. Датчик имеет гибкую рабочую часть и гибкий дистальный кончик, по своему виду и управлению очень похож на гастрофиброскоп. Дистальный кончик может двигаться в разные стороны, что позволяет получать высококачественные изображения сердца в динамике в различных проекциях. Современные ТЭЭ-датчики имеют вращающийся (поворачивающийся) излучатель, что также позволяет получать разные проекции сердца. Такие датчики бывают с ручным или автоматизированным (моторизированным) приводом. У Philips и GE имеются также ТЭЭ датчики для трёхмерного сканирования сердца в реальном времени. ТЭЭ датчики имеют частотный диапазон 3-8 МГц, угол электронного сканирования 90 градусов. Взрослые, детские и неонатальные ТЭЭ датчики различаются рабочей длиной, диаметром вводимой части и диаметром дистального кончика. Как и фиброскопы, такие датчики требуют специальной дезинфекции и хранения. GE, например предлагает для своих датчиков аппарат (тестер) для проверки водонепроницаемости. Некоторые из таких датчиков могут оснащаться водонепроницаемыми заглушками коннектора для дезинфекции полным погружением.

Би-плановые и три-плановые трансректальные датчики:

Такие датчики имеют в своём составе два или три излучателя. Их применение: диагностика, а также контроль брахитерапии простаты. Применение нескольких излучателей обусловлено необходимостью получать срезы простаты в резличных проекциях. Трансректальный доступ не обеспечивает достаточных степеней свобод при манипулировании стандартным трансректальным датчиком. На одном датчике размещают линейный+микроконвексный излучатели, либо микроконвексный+микроконвексный излучатели. Каждый излучатель сканирует в своей проекции (например, один в сагиттальной, другой - в фронтальной проекции). Специализированные урологические УЗИ аппараты фирмы BK Medical имеют также три-плановые датчики с тремя излучателями. В основном би-плановые датчики используются для контроля проведения биопсии или брахитерапии простаты. Про брахитерапию простаты можно прочитать статью здесь http://rus-exp.com/brachytherapy.php


Механические датчики:

Механические датчики имеют в своём составе движущийся излучатель. Раньше при отсутствии технологий электронного сканирования эти датчики использовалии для получения двумерного изображения. В настоящее время механические датчики используются для специфических внутриполостных исследований: аноректальная зона, трансуретральная, внутрисосудистые - в таких исследованиях используется радиальное механическое сканирование.

Объёмные 3D/4D датчики трёхмерного сканирования в реальном времени:

Механические датчики с угловым поворотом. Используются для трёхмерного сканирования. Засчёт механического поворота излучателя происходит посрезовое сканирование органа, после чего данные в сканере реконструируются в трёхмерное изображение. За один поворот излучатели получается статическая 3D картинка, при постоянном повороте получается динамическое трёхмерное сканирование в реальном времени (Real Time 3D, 4D). Сам излучатель в таких датчиках может быть любым: конвексным, микроконвексным, линейным, фазированным в зависимости от их применения. Также как и обычные датчики, 3D конвексный датчик используется для брюшной полости и плода, 3D микроконвексный датчик для ранних стадий берменности и диагностики матки, 3D линейный для малых органов, 3D фазированный для сердца. Помимо трёхмерного сканирования особо можно отметить объёмный трансвагинальный датчик, который позволяет получать такие двухмерные проекции, которые на стандартном трансвагинальном датчике получить невозможно в силу анатомических особенностей трансвагинального доступа.

Матричные датчики:

В отличие от расмотренных выше типов, такие датчики имеются решётку с несколькими рядами пьезоэлементов (излучателей). Матричные датчики делятся на две категории:
- 1.5D (полуторомерные) - у таких датчиков количество элементов по ширине апертуры намного меньше, чем по длине. Например, 3 х 128 или 5 х 192 элементов. Это сделано для улучшения толщинной фокусировки, уменьшения шумов, связанных с рассеиванием ультразвуковых волн на параллельных "невидимых" приборы слоях (в обычных одномерных датчиках это делается с помощью акустической линзы, либо другими методами). Но трёхмерный объём такими датчиками получить нельзя. Далеко не все производители используют в своём ассортименте матричные датчики. Это связано не столько с технологическими трудностями разработки, сколько с дороговизной их производства (и соответственно высокой ценой для конечного пользователя) и лишь незначительным улучшением качества изображения (соотношения сигнал/шум). На многих датчиках со 192 элементами можно получить существенно лучшее изображение, чем на 1.5D матричных датчиках с большим количеством элементов. 1.5D матричные датчики выпускают такие компании, как GE (серии датчиков с первой буквой М в названии модели датчика), Esaote, Toshiba, Siemens. Не делают матричные датчики Hitachi ALOKA, Samsung Medison. Hitachi ALOKA вместо матричной технологии использует технологию компаундной решётки, которая позволяет добиться аналогичного качества визуализации. GE, Alpinion, Philips используют также технологии монокристальных датчиков для улучшения визуализации.
- 2D (двумерные). Апертура представляет собой матрицу с большим количеством элементов по длине и ширине апертуры. Эти датчики позволяют получать трёхмерное изображение сердца в реальном времени, а также одновременно выводить на экран несколько проекций и срезов в реальном времени. К таким датчикам относится серия xMatrix от Philips, некоторые датчики GE и Toshiba.

  Монокристальные датчики

В монокристальных датчиках используются пьезоэлементы, сделанные и нарезанные из одного кристалла. Это позволяет получить более согласованные друг с другом характеристики пьезоэлементов (частотную характеристику). Получаемое на таких датчиках изображения менее зашумленные. Монокристальными датчиками могуть быть как конвексные, так и линейные, фазированны датчики.

  Карандашные допплеровские (слепые CW) датчики:

Датчики с раздельным приёмником и излучателем. Такие датчики работают только в режиме постоянно-волнового (непрерывно-волнового) CW допплера. В В-режиме или цветном режиме они не работают, поэтому называются часто "слепыми". Врач "на ощупь" находит нужный сосуд и получает спектр. Используются для крупных артерий и вен конечностей, шеи - 4-8 МГц, либо для сердца - 2 МГц. Карандашные датчики часто использовали раньше, когда не было других способов получить спектр CW, однако в настоящее время CW допплер можно использовать на фазированных секторных датчиках. Поэтому популярность карандашных датчиков резко упала. Однако и сейчас они продаются к современным приборам, имеют низкую цену, подключаются к прибору обычно через отдельный мини-порт.

Видеоэндоскопические датчики:

Датчики, совмещающие в себе видеогастрофиброскоп или видеобронхофиброскоп и ультразвук. Работают совместно с видеоэндоскопической стойкой стороннего производителя. Существуют следующие тандемы УЗИ+эндоскопия: Olympus+ALOKA, Pentax+Hitachi, Fujinon+Toshiba. Такие системы. Такие системы весьма дорогие (дороже, чем по отдельности ультразвуковой аппарат и видеоэндоскопическая стойка вместе взятые).

Игольчатые (катетерные) датчики:

Микродатчики для ввода в труднодоступные полости, сосуды, сердце.

Лапароскопические датчики:

Представляют собой тонкую трубку с излучателем на конце. Датчик используется совместно с троакаром и может применяться для контроля при лапароскопических операциях. Кончик может изгибаться в одной или двух плоскотях, а может и не изгибаться вовсе (при использовании прямого обзора). Управляется джойстиком, аналогичным гибкому фиброскопу. Излучатель может быть линейным боковым (ALOKA UST-5550, UST-5536, Toshiba PEF-704LA, Esaote LP323), конвексным боковым (Toshiba PVM-787LA, BK 8666, Hitachi EUP-OL531, EUP-OL334), либо фазированным с прямым обзором (ALOKA UST-52109).

Авторство ООО "Рус-эксп". Копирование текста без разрешения правообладателя запрещено!

Посмотреть полный список продаваемых нами датчиков