Den strålingsfri mulighed: Anvendelser af ultralyd i moderne medicin

Ultralydet er en billeddannelsesteknologi, der er endnu ældre end traditionel røntgenbilleddannelse. Det blev dog tilpasset til brug på det medicinske område meget senere. Dens første registrerede brug er i obstetrik i 1950'erne. Siden da, brugen af ultralyd er udvidet til at dække andre områder af medicin, og ultralydsmedicinsk billeddannelsesteknologi har gjort flere fremskridt gennem årene. Denne artikel diskuterer fremskridtene med ultralyd over tid, og hvordan det bruges i sundhedsvæsenet i dag.

Hvordan virker ultralydsbilleddannelsesenheden?

Som navnet antyder, fungerer det ved at anvende lydbølger. Ultralydsbilleddannelsesenheder genererer højfrekvente lydbølger, normalt mellem 1 til 5 MHz. Disse lydbølger overføres til kroppen ved hjælp af en håndholdt sonde. Lydbølgerne bevæger sig uafbrudt inde i kroppen, indtil de rammer grænsefladen mellem to væv (for eksempel mellem muskel og knogle eller mellem væske og blødt væv). Afhængig af typen af væv til stede, lydbølgerne kan enten blive reflekteret tilbage eller fortsætte med at rejse videre. Bølgerne, der reflekteres tilbage (kaldet ekkoer), videresendes tilbage til ultralydsbilleddannelsesenheden. Baseret på tidspunktet for hvert ekko tilbagevenden og lydens hastighed i vævet, ultralyd medicinsk billeddannelsesanordning beregner afstanden mellem sonden og hver struktur. Afstanden og intensiteten af alle ekkoer omdannes til et todimensionelt billede, der vises på ultralydsbilleddannelsesskærmen.

Hvordan sammenlignes ultralyd med andre medicinske billeddannelsesmetoder?

Den største fordel ved ultralyd er, at i modsætning til de fleste andre billeddannelsesteknikker bruger den ikke ioniserende stråling. Det er derfor sikkert for patientpopulationer, der er modtagelige for virkningerne af strålingseksponering, som gravide kvinder og børn. Det fanger blødt væv meget bedre end røntgenstråler og CT-scanninger, og er ideel til visning af indre organer. Under det samme møde, flere billeddannelsesplaner kan opnås uden at ændre patientens position; bare at flytte den håndholdte sonde er tilstrækkelig. Ud over det faktum, at det ikke bruger stråling, er en anden vigtig fordel ved brugen af ultralyd i medicinske opsætninger de lave omkostninger. Det er langt billigere end CT-scanninger og MR-billeddannelse.

På den anden side, traditionel ultralyd kan ikke give den detaljerede billeddannelsesnøjagtighed, der er tilgængelig med avancerede teknikker, såsom CT-scanning. Det kan ikke i tilstrækkelig grad visualisere knogler og hårdt væv. Ultralydsbilledsessionen tager længere tid end andre billeddannelsesmetoder. Mens en CT-scanning kan opnås i 30 sekunder, en ultralyd ville tage 15 til 30 minutter.

Hvordan bruges ultralyd til medicinsk billeddannelse?

Et medicinsk ultralydsbilleddannelsessystem kan bruges til at visualisere strukturen i ethvert af kroppens indre organer i realtid. Ved at anvende Doppler-effekten (som er en ændring i lydfrekvensen, når objektet bevæger sig mod/væk fra kilden), kan blodstrømmen gennem kar også spores. Et par anvendelser af ultralyd medicinsk billeddannelse er angivet nedenfor:

• Fødselslæge/gynækologi: Ultralyd kan bruges til at evaluere det kvindelige reproduktive system såvel som det udviklende foster i livmoderen. Dette er meget nyttigt til at detektere mulige føtale anomalier før fødslen.

• Abdomenog bækken sonogram: Faste organer, såsom leveren og bugspytkirtlen i maven eller blæren og livmoderen i bækkenet, kan visualiseres. Det er svært at se på tarmen årsag abdominal gas ofte hindrer lydbølger.

• Neurosonography: Det hjælper med at visualisere hjernen og opdage anomalier i blodgennemstrømningen til hjernen.

• Vaskulærultralyd: Dette bruges til at vurdere mængden og hastigheden af blodgennemstrømning i kar og til at detektere tilstedeværelsen af indsnævringer eller stenose.

• Ekkokardiografi: Denne ultralyd er specifikt til hjertet og dets største blodkar, inklusive aorta og lungearterien.

• Terapeutiskeanvendelser: Ved at bruge ultralyd til at opnå/billeder af organer i realtid kan guidede interventioner udføres. For eksempel, ultralydsstyret fin nåleaspiration involverer anvendelse af ultralyd til at lede nålen ind i en dyb abscess eller cyste for at aspirere dens indhold. Doppler-ultralydet kan også bruges til at detektere vener før venepunktur eller til at detektere blodkar, inden der hæves en kirurgisk klap til genopbygning.

Hvad er de nylige fremskridt inden for ultralydsmedicinsk billeddannelse?

Producenter af ultralydsbilleddannelsesudstyr har altid stræbt efter at overvinde begrænsningerne i den traditionelle ultralyd. Dette har ført til flere innovationer. Der har været en forbedring i selve ultralydsbilleddannelsessystemet, inklusive bedre hardware- og transducersystemer. Ultralyddiagnostiske billeddannelsessystemproducenter har arbejdet hårdt for at opnå forbedringer i erhvervelse, opbevaring og fortolkning af ultralyd/billeder. Nogle af de bemærkelsesværdige fremskridt inden for ultralydsbilleddannelse, der har ført til betydelige fremskridt inden for sundhedsvæsenet, diskuteres nedenfor:

• Digitalisering: Ligesom røntgenbilleder, ultralyd erhvervelse er flyttet ind i den digitale æra. Sammenlignet med konventionel analog ultralyd, digitalt ultralydsdiagnostisk billeddannelsessystem er mere pålideligt og har tendens til at producere bedre/billeder. Dette skyldes, at den digitale ultralyd har bedre funktioner, som omfatter følgende:

• Digitalstråleproduktion: Producenter af ultralydsdiagnostiske billeddannelsessystemer har introduceret enheder, hvor lydbølgestrålen kan styres med digitale midler. Styring af billedstrålen kan forbedre den rumlige opløsning og reducere artefakter. Dette forbedrer billedkontrasten.

• Forbedretsignalstøjforhold og signaloptagelse: Disse giver mulighed for bedre transmission og modtagelse af lydbølgen. Dette fører til en bedre billedvisning.

• Bedreopbevaring og arkivering: Digital/billeder gemmes automatisk i ultralydsbilleddannelsessystemet. Arkivering/images gøres også lettere, fordi det kan gøres elektronisk. Dette betyder, at der er en reduceret sandsynlighed for forkert placering af patientjournaler.

• Bærbarhed: Evnen til at pakke store mængder information til små mikrochips har gjort det muligt for de engang omfangsrige ultralydsenheder at krympe i størrelse. Dette gør det muligt for producenten af ultralydsbilleddannelsesudstyr at give en vigtig fordel for sundhedspersonale - bærbarhed. Nye ultralydsenheder er håndholdte, og kan let bæres af lægen til forskellige undersøgelsesrum og til operationsteatret. Håndholdte enheder indeholder ofte et multifunktionelt ultralydsbilleddannelsessystem, som kan bruges til ethvert formål. For eksempel, screening for væskeopsamling i maven, analyse af blodgennemstrømning, og påvisning af føtal hjerteslag kan udføres med den samme enhed.

• 3Dog 4D ultralyd: Hovedbegrænsningen af den traditionelle ultralyd er dens todimensionelle natur. Lægen har brug for at forstå de strukturelle og rumlige forhold mellem forskellige anatomiske strukturer og skal forsøge at 'samle' de /billeder i deres sind for korrekt orientering. I dag kan 3D-ultralyd/billeder imidlertid opnås ved at rekonstruere en serie af todimensionelle /billeder. Den største fordel ved denne teknik er, at den kan hjælpe med volumetriske målinger. For eksempel, med 3D-ekkokardiografi, kvantificering af atrial og ventrikulær volumen kan udføres. Tredimensionel visualisering af anatomi kan også hjælpe med at diagnosticere tilstande som valvulære hjertesygdomme.
  
  4D-ultralyd er også udviklet som en del af det medicinske ultralydsbilleddannelsessystem. I 4D-billeddannelse kan lægen visualisere de rekonstruerede/billeder på samme måde som i 3D ultralyd/billeder, men de kan også evaluere funktionen i realtid. For eksempel, ved hjælp af 4D-ultralyd i obstetrik, det er muligt med 4D-billeddannelse at visualisere fosteret, der åbner øjnene eller suger på en tommelfinger.

• Metodertil evaluering af vævets fysiske egenskaber: Konventionelt, ultralyd og andre diagnostiske billeddannelsesteknikker til væv muliggør inspektion og ikke palpation. Så mens vi kan 'se' vævet eller organet under undersøgelse, kan vi ikke 'mærke' det. Imidlertid, fremskridt inden for ultralydsmedicinske billeddannelsesmetoder har gjort dette muligt:

• Elastografi: Visse sygdomme kan forårsage en ændring i vævselasticitet. Graden af elasticitet eller stivhed af væv kan måles gennem elasticitetsmodulet (Youngs modul). Dette gøres ved at anvende kompression på vævene gennem transduceren og måle graden af forvrængning af vævet under denne kompressionskraft. Dette kan anvendes til forskellige forhold. For eksempel kan det bruges til at detektere fibrose i leveren, analysere årsagen til forstørrede lymfeknuder og identificere skjoldbruskkirtelknuder. Det kan også bruges til at screene for malignitet i væv.

• Vibro-akusstografi: Denne teknik involverer brugen af to ultralydstråler til at fokusere på det interesseområde. Begge bjælker har forskellige frekvenser og har tendens til at forstyrre hinanden. Dette får genstanden af interesse til at vibrere ved en lav frekvens. Vibrationen fanges af en mikrofon og konverteres til et billede. Dette er nyttigt til at detektere hårdere masser i blødt væv, som forkalkede masser. For eksempel kan spytsten eller brystmikrokalcifikationer detekteres ved hjælp af denne teknik.

• Kontrastultralyd: Kontrastmidler er blevet anvendt med succes i andre billeddannelsesteknikker, såsom CT-scanninger og MR-billeddannelse. Kontrastmidler er typisk radioaktive farvestoffer, der injiceres i blodkarrene for at hjælpe med at overvåge blodgennemstrømningsmønsteret gennem dem. Kontrastmidler til ultralyd blev introduceret ret for nylig. Disse er ikke radioaktive farvestoffer, men mikrobobler af gasser med høj molekylvægt indkapslet i en elastisk skal. I en normal ultralyd kan blodkar ikke let skelnes fra det omgivende normale væv. Når mikrobobler indføres i omløb, svinger gasboblerne imidlertid som reaktion på lydbølgerne. Derfor kan ekkoet modtaget fra blodkarrene skelnes fra det omgivende væv. I dag er mikrobobler så små som 10 µm i diameter tilgængelige. På grund af deres mikroskopiske størrelse kan de endda krydse kapillære senge, hvilket gør det muligt for læger at få et detaljeret billede af det vaskulære netværk. Denne teknik er især nyttig i ekkokardiografi og kan bruges til at vurdere venstre ventrikulær funktion og blodgennemstrømning gennem de store kar.

• Endoluminalultralyd: Udviklingen af mindre ultralydstransducere har tilladt deres optagelse i endoskopiske enheder. Derfor er det muligt at opnå bedre kvalitet/billeder af indre organer med endoskoper. Endoluminal ultralyd er blevet brugt til guidede biopsier af læsioner placeret i områder som tracheobronchialtræet, urogenitalt kanal, eller galdeveje. Det er også blevet brugt i det intravaskulære område til at styre procedurer såsom angioplastik.

Hvad har fremtiden? „Ultralyd på en chip“

Den traditionelle transducersonde (som gør brug af piezoelektriske krystaller) kan være på vej ud. Forskere og iværksættere har fundet en måde at inkorporere kunstig intelligens på en mikrochip, som danner den nye transducersonde. Denne slanke, håndholdte sonde kan simpelthen fastgøres til brugerens smartphone, og /billeder kan ses på enheden. „Ultralyd på en chip“ bringer hardwareomkostningerne ned og kan også bruges til at overvåge patienter derhjemme.

Få det bedste ud af moderne ultralydsbilleddannelse med avanceret DICOM-visningssoftware

Med nutidens moderne digitale ultralydsdiagnostiske billeddannelsessystem kræver læger også billedvisningssoftware af høj kvalitet, så ultralyd/billeder kan ses med høj opløsning og klarhed. Med fremkomsten af DICOM-standarden gemmes alle erhvervede digitale ultralyd/billeder i DICOM-formatet. Så softwaren skal være i stand til at læse og redigere /billeder i dette format. En ideel software ville også give læger mulighed for at indhente oplysninger fra/images gennem forskellige teknikker, såsom volumen rendering og genopbygning. Softwaren ville muliggøre billedfusion. Dette betyder, at ultralydsbilledet kan overlejres på en anden billedbehandlingsmodalitet, såsom CT-scanningen. Dette giver medicinske eksperter mulighed for at få anatomisk orientering såvel som funktionel vurdering på samme tid.

Det er også vigtigt, at billedvisningssoftwaren kombineres med et lige så effektivt lagringssystem. Dette skyldes, at digital ultralyd/billeder har brug for rigelig lagerplads, og du har brug for en server, der giver dig mulighed for at rumme flere billeddannelsesfiler fra patienter. Et sådant lagersystem kan give dig mulighed for at hente disse filer fra arkivet, når det er nødvendigt.

PostDICOM online DICOM-fremviser: Overlegen visning af ultralyd/billeder - gratis

PostDICOM tilbyder en gratis multimodalitet online DICOM-seer, der tjener alle de formål, der er diskuteret ovenfor. Den leveres med avancerede funktioner såsom volumengengivelse, 3D-rekonstruktion og længde, tæthed og vinkelmålinger. Du kan gemme billeder for at hente eller se dem senere! Kompatibel med Windows, Mac OS, Linux og Android-systemer, kan du se din ultralyd/billeder fra enhver enhed, når som helst. Tilmelding til brug af PostDicoms online-fremviser er problemfri. Så få din gratis DICOM-seer i dag!