Det strålingsfrie alternativet: Anvendelser av ultralyd i moderne medisin

Ultralyden er en bildeteknologi som er enda eldre enn tradisjonell røntgenbilder. Det ble imidlertid tilpasset for bruk i det medisinske feltet mye senere. Den første registrerte bruken er i fødselshjelp på 1950-tallet. Siden da, bruken av ultralyd har utvidet seg til å dekke andre medisinområder, og ultralyd medisinsk bildebehandlingsteknologi har gjort flere fremskritt gjennom årene. Denne artikkelen diskuterer fremdriften av ultralyd over tid og hvordan den brukes i helsevesenet i dag.

Hvordan fungerer ultralydavbildningsenheten?

Som navnet antyder, fungerer det ved å bruke lydbølger. Ultralydavbildningsenheter genererer høyfrekvente lydbølger, vanligvis mellom 1 til 5 MHz. Disse lydbølgene overføres til kroppen ved hjelp av en håndholdt sonde. Lydbølgene beveger seg uavbrutt inne i kroppen, til de treffer grensesnittet mellom to vev (for eksempel mellom muskel og bein eller mellom væske og bløtvev). Avhengig av hvilken type vev som er tilstede, lydbølgene kan enten reflekteres tilbake eller fortsette å reise videre. Bølgene som reflekteres tilbake (kalt ekko) blir videresendt tilbake til ultralydavbildningsenheten. Basert på tidspunktet for hvert ekkos retur og lydhastigheten i vevet, beregner ultralyd medisinsk avbildningsanordning avstanden mellom sonden og hver struktur. Avstanden og intensiteten til alle ekkoene transformeres til et todimensjonalt bilde som vises på ultralydavbildningsskjermen.

Hvordan sammenlignes ultralyd med andre medisinske bildemodaliteter?

Den største fordelen med ultralyd er at i motsetning til de fleste andre bildeteknikker, den bruker ikke ioniserende stråling. Det er, derfor, trygt for pasientpopulasjoner som er utsatt for effekten av strålingseksponering, som gravide og barn. Den fanger bløtvev mye bedre enn røntgenstråler og CT-skanninger, og er ideell for visning av indre organer. Under samme sittende, flere bildeplan kan oppnås uten å endre pasientens stilling; bare å flytte den håndholdte sonden er tilstrekkelig. I tillegg til det faktum at det ikke bruker stråling, er en annen viktig fordel ved bruk av ultralyd i medisinske oppsett lave kostnader. Det er langt rimeligere enn CT-skanninger og MR-avbildning.

På den andre siden, tradisjonell ultralyd kan ikke gi den detaljerte bildebehandlingsnøyaktigheten som er tilgjengelig med avanserte teknikker, slik som CT-skanningen. Det kan ikke tilstrekkelig visualisere bein og hardt vev. Ultralydavbildningsøkten tar lengre tid enn andre bildemodaliteter. Mens en CT-skanning kan fås i 30 sekunder, en ultralyd ville ta 15 til 30 minutter.

Hvordan brukes ultralyd i medisinsk bildebehandling?

Et medisinsk ultralydavbildningssystem kan brukes til å visualisere strukturen til noen av kroppens indre organer i sanntid. Ved å bruke Doppler-effekten (som er en endring i lydfrekvensen når objektet beveger seg fremover/bort fra kilden), kan også blodstrømmen gjennom kar spores. Noen få anvendelser av ultralyd medisinsk bildebehandling er listet opp nedenfor:

• Obstetrikk/gynekologi: Ultralyd kan brukes til å evaluere det kvinnelige reproduktive systemet så vel som det utviklende fosteret i livmoren. Dette er veldig nyttig for å oppdage mulige fosteravvik før fødselen.

• Magesonogramog bekken: Faste organer, som lever og bukspyttkjertel i magen eller blæren og livmoren i bekkenet, kan visualiseres. Det er vanskelig å se på tarmen årsaken magegass hindrer ofte lydbølger.

• Neurosonografi: Det hjelper med å visualisere hjernen og oppdage anomalier i blodstrømmen til hjernen.

• Vaskulærultralyd: Dette brukes til å vurdere mengden og hastigheten på blodstrømmen i kar og for å oppdage tilstedeværelsen av innsnevringer eller stenose.

• Ekkokardiografi: Denne ultralyden er spesielt for hjertet og dets viktigste blodkar, inkludert aorta og lungearterien.

• Terapeutiskeapplikasjoner: Ved å bruke ultralyd for å oppnå/bilder av organer i sanntid, kan guidede inngrep utføres. For eksempel, ultralydstyrt fin nål aspirasjon innebærer å bruke ultralyd for å lede nålen inn i en dyp abscess eller cyste for å aspirere innholdet. Doppler-ultralydet kan også brukes til å oppdage årer før venepunktur eller for å oppdage blodkar før du løfter en kirurgisk klaff for rekonstruksjon.

Hva er de siste fremskrittene innen ultralydmedisinsk bildebehandling?

Produsenter av ultralydavbildningsutstyr har alltid forsøkt å overvinne begrensningene i den tradisjonelle ultralyden. Dette har ført til flere nyvinninger. Det har vært en forbedring i selve ultralydavbildningssystemet, inkludert bedre maskinvare- og transdusersystemer. Produsenter av ultralyddiagnostiske bildesystemer har jobbet hardt for å oppnå forbedringer i anskaffelsen, lagring og tolkning av ultralyd/bilder. Noen av de bemerkelsesverdige fremskrittene innen ultralydavbildning som har ført til betydelige fremskritt innen helsevesenet, blir diskutert nedenfor:

• Digitalisering: Akkurat som røntgenbilder, ultralydoppkjøp har flyttet inn i den digitale tiden. Sammenlignet med konvensjonell analog ultralyd, digitalt ultralyd diagnostisk bildesystem er mer pålitelig og har en tendens til å produsere bedre/bilder. Dette skyldes at den digitale ultralyden har bedre funksjoner, som inkluderer følgende:

• Digitalstråleproduksjon: Produsenter av ultralyddiagnostiske bildesystemer har introdusert enheter der lydbølgestrålen kan styres med digitale midler. Styring av bildestrålen kan forbedre romlig oppløsning og redusere gjenstander. Dette forbedrer bildekontrasten.

• Forbedretsignalstøyforhold og signalinnsamling: Disse gir bedre overføring og mottak av lydbølgen. Dette fører til en bedre bildevisning.

• Bedrelagring og arkivering: Digitale /bilder lagres automatisk i ultralydavbildningssystemet. Arkivering/bilder gjøres også enklere fordi det kan gjøres elektronisk. Dette betyr at det er redusert sannsynlighet for feilplassering av pasientjournaler.

• Bærbarhet: Evnen til å pakke store mengder informasjon på små mikrobrikker har gjort det mulig for de en gang store ultralydsenhetene å krympe i størrelse. Dette gjør at produsenten av ultralydavbildningsutstyr kan gi en viktig fordel for helsepersonell - bærbarhet. Nye ultralydapparater er håndholdte, og kan lett bæres av legen til forskjellige undersøkelsesrom og til operasjonsteatret. Håndholdte enheter inneholder ofte et flerbruks ultralydavbildningssystem, som kan brukes til ethvert formål. For eksempel, screening for væskeoppsamling i magen, analysere blodstrømmen, og oppdage fosterets hjerteslag kan gjøres med samme enhet.

• 3Dog 4D ultralyd: Hovedbegrensningen for den tradisjonelle ultralyden er dens todimensjonale natur. Legen må forstå de strukturelle og romlige forholdene mellom ulike anatomiske strukturer og må forsøke å 'samle' de/bildene i deres sinn for riktig orientering. I dag kan imidlertid 3D-ultralyd/bilder oppnås ved å rekonstruere en serie todimensjonale /bilder. Den største fordelen med denne teknikken er at den kan hjelpe til med volumetriske målinger. For eksempel, med 3D ekkokardiografi, kvantifisering av atrielt og ventrikulært volum kan gjøres. Tredimensjonal visualisering av anatomi kan også bidra til å diagnostisere tilstander som valvulære hjertesykdommer.
  
  4D ultralyd er også utviklet som en del av det medisinske ultralydavbildningssystemet. I 4D-avbildning kan legen visualisere de rekonstruerte /bildene på samme måte som i 3D-ultralyd/bilder, men de kan også evaluere funksjon i sanntid. For eksempel, ved å bruke 4D-ultralyd i fødselshjelp, det er mulig med 4D-avbildning å visualisere fosteret som åpner øynene eller suger på tommelen.

• Metoderfor å evaluere de fysiske egenskapene til vev: Konvensjonelt, ultralyd og andre diagnostiske avbildningsteknikker for vev tillater inspeksjon og ikke palpasjon. Så mens vi kan 'se' vevet eller organet som studeres, kan vi ikke 'føle' det. Imidlertid har fremskritt innen ultralydmedisinske bildebehandlingsmetoder gjort dette mulig:

• Elastografi: Visse sykdommer kan forårsake endring i vevselastisitet. Graden av elastisitet eller stivhet av vev kan måles gjennom elastisitetsmodulen (Youngs modul). Dette gjøres ved å påføre kompresjon på vevet gjennom transduseren og måle graden av forvrengning av vevet under denne kompresjonskraften. Dette kan brukes under ulike forhold. For eksempel kan den brukes til å oppdage fibrose i leveren, analysere årsaken til forstørrede lymfeknuter og identifisere skjoldbruskkjertelknuter. Det kan også brukes til å screene for malignitet i vev.

• Vibro-akustografi: Denne teknikken innebærer bruk av to ultralydstråler for å fokusere på regionen av interesse. Begge strålene har forskjellige frekvenser og har en tendens til å forstyrre hverandre. Dette får objektet av interesse til å vibrere med lav frekvens. Vibrasjonen fanges opp av en mikrofon og konverteres til et bilde. Dette er nyttig for å oppdage hardere masser i bløtvev, som forkalkede masser. For eksempel, spyttstein eller brystmikrokalsifiseringer kan oppdages ved hjelp av denne teknikken.

• Kontrastultralyd: Kontrastmidler har blitt brukt med hell i andre bildebehandlingsteknikker, for eksempel CT-skanning og MR-avbildning. Kontrastmidler er vanligvis radioaktive fargestoffer som injiseres i blodkarene for å overvåke mønsteret av blodstrømmen gjennom dem. Kontrastmidler for ultralyd ble introdusert ganske nylig. Disse er ikke radioaktive fargestoffer, men mikrobobler av gasser med høy molekylvekt innkapslet i et elastisk skall. I en normal ultralyd kan ikke blodkar lett skilles fra det omkringliggende normale vevet. Når mikrobobler innføres i sirkulasjon, oscillerer imidlertid gassboblene som respons på lydbølgene. Derfor kan ekkoet mottatt fra blodkarene skilles fra det omkringliggende vevet. I dag er mikrobobler så små som 10 um i diameter tilgjengelige. På grunn av deres mikroskopiske størrelse kan de til og med krysse kapillærsenger, noe som gjør det mulig for leger å ha en detaljert oversikt over det vaskulære nettverket. Denne teknikken er spesielt nyttig i ekkokardiografi og kan brukes til å vurdere venstre ventrikulær funksjon og blodstrøm gjennom de store karene.

• Endoluminalultralyd: Utviklingen av mindre ultralydtransdusere har tillatt inkludering i endoskopiske enheter. Derfor er det mulig å oppnå bedre kvalitet /bilder av indre organer med endoskoper. Endoluminal ultralyd har blitt brukt til guidede biopsier av lesjoner lokalisert i områder som trakeobronkialtreet, urogenitalkanalen, eller galleveier. Det har også blitt brukt i det intravaskulære området for å veilede prosedyrer som angioplastikk.

Hva har fremtiden? «Ultralyd på en chip»

Den tradisjonelle transdusersonden (som gjør bruk av piezoelektriske krystaller) kan være på vei ut. Forskere og gründere har funnet en måte å innlemme kunstig intelligens på en mikrochip, som danner den nye transduserproben. Denne elegante, håndholdte sonden kan ganske enkelt festes til brukerens smarttelefon og/bilder kan vises på enheten. «Ultralyd på en brikke» reduserer maskinvarekostnadene og kan også brukes til å overvåke pasienter hjemme.

Få det beste ut av moderne ultralydavbildning med toppmoderne DICOM-visningsprogramvare

Med dagens moderne digitale ultralyddiagnostiske bildesystem krever leger også bildevisningsprogramvare av høy kvalitet slik at ultralyden/bildene kan sees med høy oppløsning og klarhet. Med ankomsten av DICOM-standarden lagres alle ervervede digitale ultralyd/bilder i DICOM-formatet. Så programvaren må være i stand til å lese og redigere/bilder i dette formatet. En ideell programvare vil også tillate leger å innhente informasjon fra/bildene gjennom forskjellige teknikker, for eksempel volumgjengivelse og rekonstruksjon. Programvaren vil muliggjøre bildefusjon. Dette betyr at ultralydbildet kan legges på en annen bildemodalitet, for eksempel CT-skanningen. Dette gjør det mulig for medisinske eksperter å få anatomisk orientering så vel som funksjonell vurdering samtidig.

Det er også viktig at bildevisningsprogramvaren kombineres med et like effektivt lagringssystem. Dette er fordi digital ultralyd/bilder trenger rikelig med lagringsplass, og du trenger en server som lar deg ta imot flere bildefiler fra pasienter. Et slikt lagringssystem kan tillate deg å hente disse filene fra arkivet når det er nødvendig.

PostDiCom online DICOM viewer: Overlegen visning av ultralyd/bilder - gratis

PostDiCom tilbyr en gratis multimodalitet online DICOM-seer, som tjener alle formålene som er diskutert ovenfor. Den leveres med avanserte funksjoner som volumgjengivelse, 3D-rekonstruksjon og lengde, tetthet og vinkelmålinger. Du kan lagre bilder for å hente eller se dem senere! Kompatibel med Windows, Mac OS, Linux og Android-systemer, kan du se ultralyd/bilder fra hvilken som helst enhet, når som helst. Det er problemfritt å registrere seg for å bruke PostDicoms online seer. Så få din gratis DICOM-seer i dag!