Det strålingsfrie alternativet: Bruksområder for ultralyd i moderne medisin

Ultralyd er en avbildningsteknologi som er enda eldre enn tradisjonell røntgen. Den ble imidlertid tilpasset for bruk i det medisinske feltet mye senere. Første registrerte bruk er innen obstetrikk på 1950-tallet. Siden den gang har bruken av ultralyd utvidet seg til å dekke andre områder av medisinen, og teknologien for medisinsk ultralydavbildning har gjort flere fremskritt gjennom årene. Denne artikkelen diskuterer utviklingen av ultralyd over tid og hvordan den brukes i helsevesenet i dag.

Hvordan fungerer ultralydapparatet?

Som navnet antyder, fungerer det ved å bruke lydbølger. Ultralydapparater genererer høyfrekvente lydbølger, vanligvis mellom 1 til 5 MHz. Disse lydbølgene overføres inn i kroppen ved hjelp av en håndholdt probe (lydhode). Lydbølgene reiser uavbrutt inne i kroppen til de treffer grensesnittet mellom to typer vev (for eksempel mellom muskel og bein eller mellom væske og bløtvev). Avhengig av hvilken type vev som er til stede, kan lydbølgene enten bli reflektert tilbake eller fortsette å reise videre. Bølgene som reflekteres tilbake (kalt ekko) sendes tilbake til ultralydapparatet. Basert på tiden for hvert ekkos retur og lydens hastighet i vevet, beregner det medisinske ultralydapparatet avstanden mellom proben og hver struktur. Avstanden og intensiteten til alle ekkoene transformeres til et todimensjonalt bilde som vises på ultralydskjermen.

Hvordan sammenlignes ultralyd med andre medisinske avbildningsmodaliteter?

Den største fordelen med ultralyd er at den, i motsetning til de fleste andre avbildningsteknikker, ikke bruker ioniserende stråling. Den er derfor trygg for pasientgrupper som er utsatt for effektene av strålingseksponering, som gravide kvinner og barn. Den fanger opp bløtvev mye bedre enn røntgen og CT-skanninger, og er ideell for visning av indre organer. Under samme undersøkelse kan flere bildeplan oppnås uten å endre pasientens stilling; det er nok å bevege den håndholdte proben. I tillegg til at den ikke bruker stråling, er en annen viktig fordel med bruk av ultralyd i medisinske oppsett den lave kostnaden. Det er langt rimeligere enn CT-skanninger og MR-avbildning.

På den annen side kan ikke tradisjonell ultralyd gi den detaljerte bildegjengivelsen som er tilgjengelig med avanserte teknikker, som CT-skanning. Den kan ikke tilstrekkelig visualisere bein og hardt vev. En ultralydundersøkelse tar lengre tid enn andre avbildningsmodaliteter. Mens en CT-skanning kan oppnås på 30 sekunder, vil en ultralyd ta 15 til 30 minutter.

Hvordan brukes ultralyd i medisinsk avbildning?

Et medisinsk ultralydsystem kan brukes til å visualisere strukturen til noen av kroppens indre organer i sanntid. Ved å bruke Dopplereffekten (som er en endring i lydfrekvensen når objektet beveger seg mot/bort fra kilden), kan blodstrømmen gjennom kar også spores. Noen bruksområder for medisinsk ultralydavbildning er listet opp nedenfor:

• Obstetrikk/Gynekologi: Ultralyd kan brukes til å evaluere det kvinnelige reproduksjonssystemet samt fosteret under utvikling i livmoren. Dette er svært nyttig for å oppdage mulige fosteravvik før fødsel.

• Abdominalt og bekken-sonogram: Solide organer, som lever og bukspyttkjertel i magen eller blære og livmor i bekkenet, kan visualiseres. Det er vanskelig å undersøke tarmen fordi abdominal gass ofte hindrer lydbølgene.

• Neurosonografi: Hjelper med å visualisere hjernen og oppdage avvik i blodtilførselen til hjernen.

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

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

• Terapeutiske applikasjoner: Ved å bruke ultralyd for å få bilder av organer i sanntid, kan guidede intervensjoner utføres. For eksempel innebærer ultralydveiledet finnålsaspirasjon bruk av ultralyd for å lede nålen inn i en dyp abscess eller cyste for å aspirere innholdet. Doppler-ultralyd kan også brukes til å finne vener før venepunksjon eller for å finne blodkar før man løfter en kirurgisk lapp for rekonstruksjon.

Hva er de nylige fremskrittene innen medisinsk ultralydavbildning?

Produsenter av ultralydutstyr har alltid strukket seg etter å overvinne begrensningene til tradisjonell ultralyd. Dette har ført til flere innovasjoner. Det har vært en forbedring i selve ultralydsystemet, inkludert bedre maskinvare og transdusersystemer. Produsenter av diagnostiske ultralydsystemer har arbeidet hardt for å oppnå forbedringer i innsamling, lagring og tolkning av ultralydbilder. Noen av de bemerkelsesverdige fremskrittene innen ultralydavbildning som har ført til betydelige fremskritt i helsevesenet, diskuteres nedenfor:

• Digitalisering: Akkurat som røntgenbilder har ultralydinnsamling beveget seg inn i den digitale tidsalderen. Sammenlignet med konvensjonell analog ultralyd er digitale diagnostiske ultralydsystemer mer pålitelige og har en tendens til å produsere bedre bilder. Dette er fordi digital ultralyd har bedre funksjoner, som inkluderer følgende:

• Digital stråleproduksjon: Produsenter av diagnostiske ultralydsystemer har introdusert enheter der lydbølgestrålen kan kontrolleres digitalt. Kontroll av bildestrålen kan forbedre romlig oppløsning og redusere artefakter. Dette forbedrer bildekontrasten.

• Forbedret signal-støy-forhold og signalinnsamling: Disse gir bedre overføring og mottak av lydbølgen. Dette fører til bedre bildevisning.

• Bedre lagring og arkivering: Digitale bilder lagres automatisk i ultralydsystemet. Arkivering av bilder gjøres også enklere fordi det kan gjøres elektronisk. Dette betyr at det er redusert sannsynlighet for å miste pasientjournaler.

• Bærbarhet: Evnen til å pakke store mengder informasjon på små mikrobrikker har gjort det mulig for de en gang store ultralydapparatene å krympe i størrelse. Dette gjør at produsenten av ultralydutstyret kan gi en viktig fordel til helsepersonell – bærbarhet. Nye ultralydapparater er håndholdte og kan enkelt bæres av legen til forskjellige undersøkelsesrom og til operasjonssalen. Håndholdte enheter inneholder ofte et flerbuks ultralydsystem, som kan brukes til ethvert formål. For eksempel kan screening for væskeansamling i magen, analyse av blodstrøm og deteksjon av fosterhjerteslag gjøres med samme enhet.

• 3D- og 4D-ultralyd: Hovedbegrensningen med tradisjonell ultralyd er dens todimensjonale natur. Legen må forstå de strukturelle og romlige forholdene mellom ulike anatomiske strukturer og må forsøke å «sette sammen» bildene i hodet for riktig orientering. I dag kan imidlertid 3D-ultralydbilder oppnås ved å rekonstruere en serie todimensjonale bilder. Hovedfordelen med denne teknikken er at den kan hjelpe med volumetriske målinger. For eksempel, med 3D-ekkokardiografi, kan kvantifisering av atrie- og ventrikkelvolum gjøres. Tredimensjonal visualisering av anatomi kan også bidra til å diagnostisere tilstander som hjerteklaffsykdommer.
  
  4D-ultralyd har også blitt utviklet som en del av det medisinske ultralydsystemet. Ved 4D-avbildning kan legen visualisere de rekonstruerte bildene på samme måte som ved 3D-ultralyd, men de kan også evaluere funksjon i sanntid. For eksempel, ved bruk av 4D-ultralyd i obstetrikk, er det mulig med 4D-avbildning å visualisere fosteret som åpner øynene eller suger på tommelen.

• Metoder for å evaluere vevets fysiske egenskaper: Konvensjonelt tillater ultralyd og andre diagnostiske avbildningsteknikker for vev inspeksjon og ikke palpasjon. Så mens vi kan «se» vevet eller organet som studeres, kan vi ikke «føle» det. Imidlertid har fremskritt innen medisinske ultralydmetoder gjort dette mulig:

• Elastografi: Visse sykdommer kan forårsake en endring i vevets elastisitet. Graden av elastisitet eller stivhet i 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 for ulike tilstander. For eksempel kan det brukes til å oppdage fibrose i leveren, analysere årsaken til forstørrede lymfeknuter og identifisere skjoldbruskkjertelknuter. Det kan også brukes til å screene for ondartet vev.

• Vibro-akustografi: Denne teknikken innebærer bruk av to ultralydstråler for å fokusere på interesseområdet. 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 kan spyttsteiner eller mikrokalk i brystet oppdages ved hjelp av denne teknikken.

• Kontrast-ultralyd: Kontrastmidler har blitt brukt med suksess i andre avbildningsteknikker, som CT-skanning og MR-avbildning. Kontrastmidler er typisk radioaktive fargestoffer som injiseres i blodkarene for å hjelpe med å overvåke mønsteret av blodstrøm 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 blodkar ikke skilles fra det omkringliggende normale vevet så lett. Imidlertid, når mikrobobler introduseres i sirkulasjonen, oscillerer gassboblene som respons på lydbølgene. Derfor kan ekkoet mottatt fra blodkarene skilles fra det omkringliggende vevet. I dag er mikrobobler så små som 10 µm i diameter tilgjengelige. På grunn av deres mikroskopiske størrelse kan de til og med krysse kapillærsenger, noe som gjør at leger kan ha en detaljert oversikt over det vaskulære nettverket. Denne teknikken er spesielt nyttig i ekkokardiografi og kan brukes til å vurdere venstre ventrikkelfunksjon og blodstrøm gjennom de store karene.

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

Hva bringer fremtiden? «Ultralyd på en brikke»

Den tradisjonelle transduserproben (som bruker piezoelektriske krystaller) kan være på vei ut. Forskere og gründere har funnet en måte å inkorporere kunstig intelligens på en mikrobrikke, som danner den nye transduserproben. Denne slanke, håndholdte proben kan ganske enkelt kobles 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 av moderne ultralydavbildning med toppmoderne DICOM-visningsprogramvare

Med dagens moderne digitale diagnostiske ultralydsystemer trenger leger også høykvalitets bildevisningsprogramvare slik at ultralydbilder kan vises med høy oppløsning og klarhet. Med innføringen av DICOM-standarden lagres alle innsamlede digitale ultralydbilder 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 hente informasjon fra bildene gjennom ulike teknikker, som volumgjengivelse og rekonstruksjon. Programvaren vil muliggjøre bildefusjon. Dette betyr at ultralydbildet kan legges over en annen avbildningsmodalitet, som CT-skanning. Dette gjør at medisinske eksperter kan få anatomisk orientering samt funksjonell vurdering samtidig.

Det er også essensielt at bildevisningsprogramvaren kombineres med et like effektivt lagringssystem. Dette er fordi digitale ultralydbilder trenger rikelig med lagringsplass, og du vil trenge en server som lar deg huse flere bildefiler fra pasienter. Et slikt lagringssystem lar deg hente disse filene fra arkivet ved behov.

PostDICOM online DICOM-viser: Overlegen visning av ultralydbilder – helt gratis

PostDICOM tilbyr en gratis multimodalitets online DICOM-viser, som tjener alle formålene diskutert ovenfor. Den kommer med avanserte funksjoner som volumgjengivelse, 3D-rekonstruksjon, og lengde-, tetthets- og vinkelmålinger. Du kan lagre bilder for å hente eller vise dem senere! Kompatibel med Windows, Mac OS, Linux og Android-systemer, kan du se dine ultralydbilder fra hvilken som helst enhet, når som helst. Å registrere seg for å bruke PostDICOMs online-viser er problemfritt. Så få din gratis DICOM-viser i dag!