UWAGA! Ten serwis używa cookies.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to.

Zrozumiałem
MENU:
Reklama
Jonizator wody Aquator Silver
Jonizator wody Aquator Silver
Facebook
Googleplus
Twitter

Komentarze

USG. Jak to działa?

usg2Ma zaledwie pięćdziesiąt lat, ale mimo tak młodego wieku całkowicie podbiła serca diagnostów na całym świecie. Ultrasonografia – bezbolesna i w zasadzie nieinwazyjna – jest jednym z podstawowych badań wykonywanych przez lekarzy na całym świecie. Na czym tak naprawdę polega? I czy za pomocą ultradźwięków możemy leczyć?

 

Na początku była… piszczałka. Ale nie byle jaka, taka zwyczajna, tylko piszczałka ostrzowa Galtona. Pierwotnie została skonstruowana do badania różnic słuchu. Za jej pomocą anglikowi sir Francisowi Glatonowi (który był prawdziwym człowiekiem renesansu: prócz medycyny, zajmował się meteorologią i antropologią; był także pisarzem, a nawet... podróżnikiem) już w 1883 roku udało się wyznaczyć granicę słyszalności i tym samym wygenerować sztucznie ultradźwięki. Zaczęto więc przeprowadzać na nich różnorodne doświadczenia, ale właściwie nie wykorzystywano ich wyników w praktyce.

 

Wszystko się zmienia w czasie I wojny światowej. Wtedy to niejaki Paul Langevin, opierając się na teorii kryształów piezoelektrycznych Piotra Curie (który wraz z bratem już w 1880 roku odkrył zjawisko piezoelektryczności polegające na pojawianiu się ładunków elektrycznych na ściskanym krysztale), buduje pierwszy, ultradźwiękowy lokalizator łodzi podwodnych. Później za pomocą stworzonego defektoskopu (urządzenia wykorzystującego ultradźwięki do wykrywania nieprawidłowości w różnych materiałach) rozpoczyna się powszechnie odkrywanie struktury metali i stopów.

 

Pierwsze próby

Ale choć dziś może się nam wydawać, że tak podstawowe badanie jak USG istnieje „od zawsze”, to jednak na pierwsze próby zastosowań medycznych ultradźwięków trzeba było poczekać aż do 1942 roku. Ultradźwiękowe defektoskopy i sonary, tak silnie rozwinięte podczas wojny, stają się coraz dokładniejsze i zaczynają być szerzej stosowane. Fascynuje się nimi także Karl T. Dussik, psychiatra i neurolog z Uniwersytetu Wiedeńskiego. Jest przekonany, że wykorzystując te przenikliwe fale, będzie można diagnozować guzy mózgu czy inne zmiany patologiczne w obrębie czaszki. Buduje więc swój „ultrasonograf” i... otrzymuje obraz mózgu. Co prawda bardzo niedokładny i nieczytelny (w zasadzie trzeba było się mocno przyjrzeć, by dostrzec zarys narządu), ale był to sukces na tyle znaczący, że stał się inspiracją do dalszych poszukiwań i udoskonaleń. Prawdziwy boom technika ultradźwiękowa przeżywa na przełomie lat 50. i 60. ubiegłego wieku (w Polsce rozwój badań USG odnotowuje się od 1964 roku). Powstają pierwsze ultrasonografy: badano nimi guzy sutków i mózgu, kamienie w pęcherzykach żółciowych i nerkach, ruchy zastawek serca, gałkę oczną oraz oczywiście nienarodzony płód jeszcze w łonie matki.

 

Działanie

Ale jak działa ultrasonograf? Zanim odpowiemy na to pytanie, trzeba poznać kilka faktów dotyczących samych fal ultradźwiękowych. Najważniejsza jest częstotliwość, która sprawia, że nie możemy ich usłyszeć. W przypadku ultradźwięków wynosi ona powyżej 20 kHz, natomiast nasze ucho (w przeciwieństwie do uszu na przykład psa, nietoperza, delfina czy chomika) jest w stanie wychwycić dźwięki zaledwie do tej wartości (choć dla dużej liczby ludzi ta granica jest jeszcze niższa).

Fala o takiej częstotliwości ma szereg szczególnych właściwości. Jeśli znajdzie się na granicy dwóch ośrodków o różnej impedancji akustycznej (na przykład powietrza i wody), następuje podział jej energii. Część ulegnie odbiciu, część zostanie pochłonięta, a część przejdzie do kolejnego ośrodka. To, jak duże będą to ułamki, zależy od ośrodków, przez które będzie musiała przejść fala. Oczywiście głębokość, na jaką może przeniknąć, jest również ograniczona. Generalna zasada jest taka, że im niższe częstotliwości fali, tym głębiej ona dociera.

I właśnie fakt, że fala zachowuje się inaczej w różnych ośrodkach (podobnie jak w przypadku promieniowania rentgenowskiego), wykorzystuje się w badaniach ultrasonograficznych. Z tą różnicą, że nie odbieramy naszego osłabionego sygnału po przejściu przez tkanki, ale mierzymy przede wszystkim jego odbicie.

 

Aparat

Najważniejszą częścią typowego aparatu do badań USG jest głowica. Głowice mogą się różnić kształtem i osiąganą częstotliwością (zależnie od tego, czy mają służyć badaniu na przykład tarczycy czy jamy brzusznej). Ich częścią wspólną jest umieszczony weń kryształ piezoelektryczny, który stanowi zarówno emiter, jak i odbiornik fal ultradźwiękowych. Po przyłożeniu zmiennego pola elektrycznego zaczyna on emitować fale akustyczne o zadanej częstotliwości. Fale te przenikają przez tkanki, ulegają rozproszeniu i absorpcji, a odbijając się od struktur różniących się między sobą gęstością, generują tak zwane echo. Echo to, po przejściu przez głowicę, dociera do kryształu, powodując, że na jego powierzchni zaczynają się pojawiać ładunki elektryczne. Są one następnie analizowane, przetwarzane i za pomocą algorytmów zamieniane na widoczny na ekranie obraz.

A dlaczego do badania lekarz zawsze używa sporej ilości specjalnego żelu? Pełni on dwojaką funkcję: ułatwia poruszanie się głowicy po skórze i zapewnia jej przyleganie, ale przede wszystkim zapobiega powstawaniu artefaktów (zakłóceń) w obrazie. Bez tego żelu pomiędzy głowicą, powietrzem a skórą wytworzyłaby się za duża różnica impedancji akustycznej i fala, zamiast przeniknąć do ciała, w 90 proc. by się od niego odbiła i nie uzyskalibyśmy żadnego obrazu.

Jednak mimo iż stosujemy żele, a współczesne ultrasonografy są coraz dokładniejsze, to prawidłowe odczytanie wyniku badania wymaga wielu lat nauki i praktyki. Z powodu rozpraszania fali i niechcianych odbić, zaszumienia na otrzymanym obrazie są bardzo duże i zwiększają się wraz z położeniem obrazowanej struktury. Dlatego też najlepiej widoczne są tkanki i narządy znajdujące się blisko powierzchni skóry.

 

Doppler

Oprócz standardowego badania USG, obecnie coraz popularniejsze stają się badania USG 3D i 4D (obraz trójwymiarowy w czasie rzeczywistym), stosowane przede wszystkim w położnictwie. Mimo że nie niosą one zwykle większej wartości diagnostycznej (dobrze wyszkolonemu lekarzowi wystarczy zwykły, „płaski”, czarno-biały obraz), pozwalają przyszłym rodzicom zobaczyć ich potomka wyraźniej niż na niezrozumiałym, zaszumionym obrazie z ultrasonografu.

Innym niestandardowym badaniem z wykorzystaniem ultradźwięków jest USG Doppler. Z pozoru nie różni się od normalnego badania ultrasonograficznego. Służy do sprawdzenia przepływów w naczyniach za pomocą tak zwanego zjawiska Dopplera. Jego odkrycie pierwotnie nie miało nic wspólnego z medycyną. Christian Doppler, austriacki matematyk i fizyk wykładający na Uniwersytecie Karola w Pradze, zajmował się okresową zmianą koloru światła gwiazd. W 1842 roku zaproponował wyjaśnienie występowania tego efektu jako skutek ich ruchu kołowego. Teorię naukowca rozwijał następnie Holender Christoph Ballot, który jako pierwszy zaproponował doświadczenie mające uzasadnić odkrycie Dopplera. Poprosił on grupę trębaczy, aby wsiedli do pociągu i odjechali nim, cały czas grając jeden ton. Słuchając go, zaobserwował, że dźwięk instrumentów staje się wyższy, kiedy pociąg zbliża się do człowieka stojącego na peronie. Gdy źródło muzyki się oddala, ton staje się niższy. Okazało się, że jeśli fala zbliża się lub oddala od obserwatora, zmienia się jej częstotliwość. I właśnie wykorzystując tę właściwość przeprowadza się badanie Dopplera. Fale ultradźwiękowe odbijają się od poruszających się krwinek. Analizując zmiany w powracającej fali można wyznaczyć przepływ krwi przez naczynia: jej kierunek i prędkość. W ten sposób określa się wydolność najważniejszych arterii, bada zastawki, wykrywa zwężenia tętnic wywołane miażdżycą, stwierdza zakrzepicę, a nawet guzy.

 

Leczenie

Skoro emitowana jest fala, która ulega interakcji z naszymi tkankami, to czy badanie USG jest bezpieczne? Tak, jest to jedno z bezpieczniejszych badań, ale pod warunkiem, że odbywa się ono pod kontrolą doświadczonego lekarza, przy zastosowaniu odpowiedniego sprzętu i tylko wtedy, gdy jest konieczne. Niekontrolowane użycie ultradźwięków (miedzy innymi o większym natężeniu czy przez dłuższy czas) może spowodować podgrzanie tkanek, zwiększyć przepuszczalność błon biologicznych, przyspieszyć zachodzące w organizmie procesy chemiczne czy uszkodzić komórki (poprzez zjawisko kawitacji – implozji pęcherzyków gazu pod wpływem wytworzonego ciśnienia). Ale i te efekty uboczne w uzasadnionych przypadkach mogą stać się zaletą. Za pomocą specjalnie modulowanych ultradźwięków leczy się dziś bowiem wiele dolegliwości. Oczywiście, wytwarzane do zabiegów fale oraz cała aparatura różnią się od tej używanej do badań. Zwykle stosuje się tutaj częstotliwości 0,8 do 3 MHz (do zwykłego USG – około 2–50 MHz). Ogólna zasada jednak pozostaje taka sama. Fale ultradźwiękowe są nieocenione przy kruszeniu kamieni żółciowych i nerkowych (taki zabieg nazywamy litotrypsją lub ESWL) lub usuwaniu kamienia nazębnego. Stosuje się je także do fizjoterapii: zwalczają ból i stany zapalne, zmniejszają napięcia mięśni, poprawiają przepływ limfy, przyspieszają gojenie się ran oraz usuwają blizny. Dużą rolę ultradźwięki odgrywają także w kosmetologii – poprawiają wygląd skóry i redukują cellulit.

 

Emilia Dominiak

 

Impedancja akustyczna, czyli oporność falowa – to miara oporu, jaki dany ośrodek stawia fali dźwiękowej, która się w nim rozchodzi.

 


Sklep Poradnia.pl poleca

RABAT 5%

Dokonując w sklep.poradnia.pl zamówienia za minimum 100 zł, użyj podanego poniżej kodu rabatowego.

Kod należy wpisać podczas finalizacji zamówienia, w trakcie wyboru sposobu płatności i dostawy, w pole Kod promocyjny (po prawej stronie), a następnie kliknąć w znajdujący się obok przycisk.

Kwota do zapłaty zostanie pomniejszona o 5%.

Kod rabatowy: PORADNIA