Diagnostisk Ultralyd. Basiskunnskap DIAGNOSTISK ULTRALYD

Transkript

1 Diagnostisk Ultralyd Basiskunnskap Diagnostisk Ultralyd o Diagnostisk ultralyd: 2 MHz 20 MHz o Muskuloskeletal diagnostikk: 7 MHz 20 MHz DIAGNOSTISK ULTRALYD o Ultralyd bølgene har en gitt (fast) hastighet i vev. o Ultralydbilde dannes av refleksjonen av lydbølger, (eller ekkoet fra lydbølger). 1. Tiden ekkoet tar å komme tilbake angir dybden på vevet. 2. Hvor kraftig ekkoet angir hvor fast vevet er. 1

2 DIAGNOSTISK ULTRALYD Diagnostisk ultralyd Før billedtaking/-lagring RTUS apparatet og innstillinger MHz i forhold til dybde og skarphet Gain som eksponering/fremstilling av bilde o Ultralydbilder er i grå-toner: Vev som gir lite ekko blir svart på ultralydbildet Vev som gir mye ekko blir på ultralydbildet o Diagnostisk ultralyd: o Høy frekvens = høy oppløsning, og liten scanningsdypde Sener, muskler og nerver 3 cm o Lav frekvens = lavere oppløsning, og større scanningsdypde Innvolder og graviditet (fostre) 14 cm 2

3 Artefakter ved ultralyddiagnostikk Artefakter ved ultralyddiagnostikk Artefakter ved ultralyddiagnostikk Skygge / Shadowing er en mørkt område bak en struktur som kraftig attenuerer ultralyden. Er vanlig å se ved forkalkninger. Skygge / Shadowing er en mørkt område bak en struktur som kraftig attenuerer ultralyden. Er vanlig å se ved forkalkninger. Gjenlyd / Reverberation opptrer når ultralyden treffer vinkelrett på en struktur som gir kraftig ekko. Det hender da at lydimpulsen går frem og tilbake mellom strukturen og lydhodet. På skjermen vil strukturen, med avtakende styrke, bli avbildet flere ganger ned gjennom ultralydbildet. Forsterkning / Enhancement er det motsatte av skygge. En cystisk struktur som ikke attenuerer ultralyden i samme grad som solid vev, og ekkoet fra området bak cysten vil derfor opptre kraftigere. 3

4 Artefakter ved ultralyddiagnostikk Gjenlyd / Reverberation opptrer når ultralyden treffer vinkelrett på en struktur som gir kraftig ekko. Det hender da at lydimpulsen går frem og tilbake mellom strukturen og lydhodet. På skjermen vil strukturen, med avtakende styrke, bli avbildet flere ganger ned gjennom ultralydbildet. Komethale / Comet-tail Metall kan gi hvite skygger. Det skyldes en reverberation mellom de forskjellige lag i metallet som føret til vedvarende ekko. Artefakter ved ultralyddiagnostikk Gjenlyd / Reverberation opptrer når ultralyden treffer vinkelrett på en struktur som gir kraftig ekko. Det hender da at lydimpulsen går frem og tilbake mellom strukturen og lydhodet. På skjermen vil strukturen, med avtakende styrke, bli avbildet flere ganger ned gjennom ultralydbildet. Komethale / Comet-tail Metall kan gi hvite skygger. Det skyldes en reverberation mellom de forskjellige lag i metallet som føret til vedvarende ekko. Uriktig bilde / Anisotropi er at samme struktur kan opptre ekkorik og ekkofattig avhengig av insonasjonsvinkelen. Doppler Power Doppler Følsom ved lav flow hastighet Ingen informasjon om flow retnings og hastighet Ikke avhengig av insonasjonsvinkel Color flow Doppler Flow retnings informasjon Insonasjonsvinkel under 60 Spectral Doppler Detaljert flow fordelings informasjon Insonasjonsvinkel under 60 4

5 Intro Ultralyd bilder dannes på grunnlag av ekkoet fra ultralydbølger som sendes inn i kroppen Ultralyd fysikk Bølger Lydbølger er longitudinale (dvs. beveger seg fremover i vevet) Frekvens (λ) Frekvens >20 khz kalles ultralyd Hastighet (c) Ultralyd beveger seg i bløtvev med en hastighet på rundt 1500 m/s Trykk, intensitet og energi Ultralyd fysikk Hastighet på lyd i vev Hastigheten på lyd i vev avhenger av vevets tetthet og -stivhet Frekvens ved diagnostisering Diagnostisk ultralyd 2 20 MHz Vev Fett Muskler Gns.bløtvev Bein Vann Luft Hastighet (c) 1430 m/s 1580 m/s 1540 m/s 3300 m/s 1480 m/s 333 m/s 5

6 Ultralyd fysikk Refleksjon Acoustic impedans Vevets reaksjon på en påvirkning (ultralyd) Luft 0,43 x10 Refleksjon 3 Når lyd beveger seg fra en type vev til en annen type vev Scattering Refleksjon fra celler og ECM i et organ Bløtvev (mm./lig./n.) har relativt store kollagen som fører til at bildet endrer seg etter hvilken vinkel ultralyd proben setter på vevet Refraction Bryting av bølgene i overgangen fra en type vev til en annen type kan føre til at organet er litt «feil plassert» i ultralydbildet Vev z (kg/m 2 /s) Fett 1330 x10 3 Vann 1480 x10 3 Blod 1670 x10 3 Bein 6470 x10 3 Ultralyd fysikk Attenuation (svekkelse) Ultralyden svekkes når den går gjennom vev Absorbsjon Absorbsjon avhenger av vevets struktur og tetthet Frekvens Ultralyden svekkes proporsjonalt med økt frekvens Vev Bein 22 Muskler 0,57 Hjernen 0,435 Blod 0,15 Vann 0,02 Attenuation (db/cm/mhz) Ultralyd fysikk (Ultrasound beam) Ultralyd «strålen» For at danne bilde av ekkoen må ultralyden bevege seg i et smalt område (en «stråle») Interference of waves Bølgene kan samvariere (konstruktiv interferens) eller motvariere (destruktiv interferens) Diffraction Små kilder til bølge danner relativ flate fremadrettede bølger Fokusering Skjer ved at kilden er kurvet eller ved bruk av en kurvet akustisk linse 6

7 Ultralyd fysikk Harmonic imaging Bildet lages av 2 signal sett (f 0 og 2f 0 ) fra hvert punkt hvor de svake signal blir filtret vekk Ultralyd fysikk Coded excitation Brukes til å øke signal-støy forholdet rundt en gitt ultralyd frekvens, derved økes ultralydens penetrasjon i vevet Ultralyd probe 7

8 Ultralyd probe Ultralyd prober Ultralyd prober Lydhodet er bygd opp av array (a 128 element) En gruppe på 20 array er vanlig aktive om gangen 1 array hektes av i den ene enden og 1 ny hektes på i den andre enden, slik flyttes den akive gruppen hen over proben Linear probe Lydbølgene sendes ut paralellt Gir god bildeoppløsning nært proben Anvendesområde: Muskel-skjelett Kurvet probe Lydbølgene sendes ut i vifteform Gir god bildeoppløsning et stykke fra proben Anvendesområde: Abdominal regionen Sektor probe Lydbølgene sendes ut i vifteform Gir god bildeoppløsning et stykke fra proben 3D/4D probe Kurvet eller Linear probe Ny teknologi Bilder av fostre 4D ( 3D = 3D film) Anvendelsesområde: Thorax regionen 8

9 Ultralyd probe Ulik MHz fører til ulik kvalitet ved fremstillingen av bilder Ultralydbilde visning A-mode (Amplitude mode) En-dimensjonalt Viser kurve: Tid eller avstand mot signalstyrke (ekko) Ultralyd bilde visning B-mode (Brightness mode) To-dimensjonalt (kan også være 3D/4D) Viser gråtone bilder M-mode (Motion mode) To-dimensjonalt En gruppe i proben viser en struktur som beveger seg (ex. hjerte) 9

10 B-mode Spatial resolution Evnen til at skille mellom objekter/punkter lokalisert i ulike posisjoner i rommet Axial resolution Bildeoppløsning langs lydbølge retningen Jo høyere frekvens (MHz), jo bedre aksial oppløsning Laterat resolution Bildeoppløsning på tvers mellom ultralydbølgene Påvirkes av bølgebredde, frekvens og bølgetetthet Smal bølgebredde gir bedre lateral oppløsning Høyere frekvens gir bedre lateral oppløsning Større bølgetetthet gir bedre lateral oppløsning (størst bølgetetthet nær proben) Den axiale oppløsning i ultralydbilder er bedre enn den laterale B-mode Temporal resolution Evnen til å skille hendelse i tid (øyets temporale evne er ca. 40 millisek., og framing rates under 20 oppleves som flimmer) Ultralydbilde fremstilling har framing rates på 25 (for å unngå flimmer) Etter behandling Frame averaging Gjør et gjennomsnitts bilde av flere bilder (fører til mindre støy i bildet men også lavere FR) Grey-level transfer curves Gråtonen i bildet kan endres (gjøres lysere eller mørkere). Hele bildet. Edge enhancement Gir tydeligere avgrensing av organer (dvs overgange mellom ulik type vev). Hele bildet. Adaptive image processing Gir tydeligere/mykere avgrensing i deler av bildet 10

11 Doppler Doppler funksjonen er: cos(f d )= [(2f t ν cosθ)/c] dvs. størst (=1) ved vinkel 0, og minst (=0) ved 90 Doppler funksjon Vev som står stille sender ekko i samme frekvens som utsignalet Vinkelen mellom dopplersignalet og vevet (blodåren) bør være <60 Vev som beveger seg mot proben sender ekko med høyere frekvens enn utsignalet Vev som beveger seg fra proben sender ekko med lavere frekvens enn utsignalet 11

12 Doppler Doppler Continuous-Wave and Pulsed-Wave I motsetning til ultralydbildene kan Doppler være både CW og pulset Pulset Doppler har sammen element som sender og mottar signaler begrenset kapasitet ved høye hastigheter CW Doppler har en sender og en mottaker i proben Doppler signalene behandles i flere prosesser før det kommer på skjermen Gain Justeres for å skille signal fra støy Frekvens Vanlig en lavere frekvens enn ultralydbildene Doppler Spectral Doppler Viser en graf over blodets hastighet mot tid Hastighet (+/-) viser retning blodet flyter Pulse repetition frequency (PRF) Vanlig mellom 1,5 og 18 khz, høy ved målinger på dype blodårer Innstilles slik at hele skalaen på skjermen brukes Duplex Den opprinnelige Spectral doppler Pluss ultralydbilde Doppler Colour flow Colour Doppler Røde farger indikerer flyt i en retning og blå fager den andre retningen Filtrer ikke støy fra fargebildet Power Doppler Filtrer støy fra fargebildet Bedre (enn colourdoppler) til å fange signaler fra små blodårer 12

13 Nyere teknologi innen ultralyddiagnostikk 3D Lydhode hvor 2D sveiper over vevet (som nevnt innledningsvis) 2D hvor operatøren beveger lydhodet over vevet Elastografi Stivhet i vevet (egenskapen er også kjent innen palpasjon) Statisk elastografi Kompresjon av vevet gjennom proben mens vevet er i en stilling Organ/vev deformasjon og skade Diagnostisering av partielle skader Dynamisk elastografi Vevet strekkes mens proben holdes stille Organets/vevets elastiske egenskaper 13