Det strålningsfria alternativet: Tillämpningar av ultraljud i modern medicin

Ultraljud är en bildteknik som är ännu äldre än traditionell röntgen. Den anpassades dock för användning inom det medicinska området mycket senare. Dess första dokumenterade användning är inom obstetrik på 1950-talet. Sedan dess har användningen av ultraljud expanderat till att omfatta andra områden inom medicin, och tekniken för medicinsk ultraljudsdiagnostik har gjort flera framsteg genom åren. Denna artikel diskuterar utvecklingen av ultraljud över tid och hur det används inom sjukvården idag.

Hur fungerar en ultraljudsenhet?

Som namnet antyder fungerar den genom att använda ljudvågor. Ultraljudsenheter genererar högfrekventa ljudvågor, vanligtvis mellan 1 till 5 MHz. Dessa ljudvågor sänds in i kroppen med hjälp av en handhållen prob (givare). Ljudvågorna färdas oavbrutet inuti kroppen tills de träffar gränsytan mellan två vävnader (till exempel mellan muskel och ben eller mellan vätska och mjukvävnad). Beroende på vilken typ av vävnad som finns, kan ljudvågorna antingen reflekteras tillbaka eller fortsätta att färdas vidare. De vågor som reflekteras tillbaka (kallade ekon) skickas åter till ultraljudsenheten. Baserat på tiden för varje ekos återkomst och ljudets hastighet i vävnaden, beräknar den medicinska ultraljudsenheten avståndet mellan proben och varje struktur. Avståndet och intensiteten för alla ekon omvandlas till en tvådimensionell bild som visas på ultraljudsskärmen.

Hur står sig ultraljud jämfört med andra medicinska bildmodaliteter?

Den största fördelen med ultraljud är att det, till skillnad från de flesta andra bildtekniker, inte använder joniserande strålning. Det är därför säkert för patientgrupper som är känsliga för effekterna av strålningsexponering, såsom gravida kvinnor och barn. Det fångar mjukvävnader mycket bättre än röntgen och CT-skanningar, och är idealiskt för att visa inre organ. Under samma sittning kan flera bildplan erhållas utan att ändra patientens position; det räcker med att flytta den handhållna proben. Utöver det faktum att det inte använder strålning, är en annan viktig fördel med användningen av ultraljud i medicinska miljöer den låga kostnaden. Det är betydligt billigare än CT-skanningar och MRT-undersökningar.

Å andra sidan kan traditionellt ultraljud inte ge den detaljerade bildnoggrannhet som finns med avancerade tekniker, såsom CT-skanning. Det kan inte adekvat visualisera ben och hård vävnad. Ultraljudsundersökningen tar längre tid än andra bildmodaliteter. Medan en CT-skanning kan genomföras på 30 sekunder, tar ett ultraljud 15 till 30 minuter.

Hur används ultraljud inom medicinsk bilddiagnostik?

Ett medicinskt ultraljudssystem kan användas för att visualisera strukturen hos något av kroppens inre organ i realtid. Genom att tillämpa Dopplereffekten (vilket är en förändring i ljudets frekvens när objektet rör sig mot/från källan), kan även blodflödet genom kärl spåras. Några tillämpningar av medicinsk ultraljudsdiagnostik listas nedan:

• Obstetrik/Gynekologi: Ultraljud kan användas för att utvärdera det kvinnliga reproduktionssystemet samt det växande fostret i livmodern. Detta är mycket användbart för att upptäcka möjliga fostera-vikelser före födseln.

• Ultraljud av buk och bäcken: Solida organ, såsom lever och bukspottkörtel i buken eller urinblåsan och livmodern i bäckenet, kan visualiseras. Det är svårt att titta på tarmen eftersom gas i buken ofta hindrar ljudvågorna.

• Neurosonografi: Det hjälper till att visualisera hjärnan och upptäcka avvikelser i blodflödet till hjärnan.

• Vaskulärt ultraljud: Detta används för att bedöma mängden och hastigheten på blodflödet i kärlen och för att upptäcka förekomsten av förträngningar eller stenos.

• Ekokardiografi: Detta ultraljud är specifikt för hjärtat och dess stora blodkärl, inklusive aorta och lungartären.

• Terapeutiska tillämpningar: Genom att använda ultraljud för att få bilder av organ i realtid kan guidade ingrepp utföras. Till exempel innebär ultraljudsguidad finnålsaspiration att man använder ultraljud för att styra nålen in i en djup abscess eller cysta för att aspirera dess innehåll. Doppler-ultraljud kan också användas för att upptäcka vener före venpunktion eller för att upptäcka blodkärl innan man lyfter en kirurgisk lambå för rekonstruktion.

Vilka är de senaste framstegen inom medicinsk ultraljudsdiagnostik?

Tillverkare av ultraljudsutrustning har alltid strävat efter att övervinna begränsningarna hos traditionellt ultraljud. Detta har lett till flera innovationer. Det har skett en förbättring av själva ultraljudssystemet, inklusive bättre hårdvara och givarsystem. Tillverkare av diagnostiska ultraljudssystem har arbetat hårt för att uppnå förbättringar i insamling, lagring och tolkning av ultraljudsbilder. Några av de anmärkningsvärda framstegen inom ultraljudsdiagnostik som har lett till betydande framsteg inom sjukvården diskuteras nedan:

• Digitalisering: Precis som röntgenbilder har ultraljudsinsamling flyttat in i den digitala eran. Jämfört med konventionellt analogt ultraljud är digitala diagnostiska ultraljudssystem mer tillförlitliga och tenderar att producera bättre bilder. Detta beror på att det digitala ultraljudet har bättre funktioner, vilket inkluderar följande:

• Digital strålproduktion: Tillverkare av diagnostiska ultraljudssystem har introducerat enheter där ljudvågsstrålen kan styras på digital väg. Att styra bildstrålen kan förbättra den spatiala upplösningen och minska artefakter. Detta förbättrar bildkontrasten.

• Förbättrat signal-brusförhållande och signalinsamling: Dessa möjliggör bättre sändning och mottagning av ljudvågen. Detta leder till en bättre bildvisning.

• Bättre lagring och arkivering: Digitala bilder lagras automatiskt i ultraljudssystemet. Arkivering av bilder görs också enklare eftersom det kan ske elektroniskt. Detta innebär att det finns en minskad risk för att tappa bort patientjournaler.

• Bärbarhet: Förmågan att packa stora mängder information på små mikrochip har gjort att de en gång så skrymmande ultraljudsenheterna har krympt i storlek. Detta gör att tillverkare av ultraljudsutrustning kan erbjuda en viktig fördel till vårdpersonal – bärbarhet. Nya ultraljudsenheter är handhållna och kan enkelt bäras av läkaren till olika undersökningsrum och till operationssalen. Handhållna enheter innehåller ofta ett multifunktionellt ultraljudssystem som kan användas för vilket ändamål som helst. Till exempel kan screening för vätskeansamling i buken, analys av blodflöde och detektering av fosterhjärtljud göras med samma enhet.

• 3D- och 4D-ultraljud: Den huvudsakliga begränsningen med traditionellt ultraljud är dess tvådimensionella natur. Läkaren måste förstå de strukturella och spatiala förhållandena mellan olika anatomiska strukturer och försöka "montera ihop" bilderna i sitt huvud för korrekt orientering. Numera kan dock 3D-ultraljudsbilder erhållas genom att rekonstruera en serie tvådimensionella bilder. Den största fördelen med denna teknik är att den kan hjälpa till med volymetriska mätningar. Med 3D-ekokardiografi kan till exempel kvantifiering av förmaks- och kammarvolym göras. Tredimensionell visualisering av anatomi kan också hjälpa till att diagnostisera tillstånd såsom klaffsjukdomar i hjärtat.
  
  4D-ultraljud har också utvecklats som en del av det medicinska ultraljudssystemet. Vid 4D-bildbehandling kan läkaren visualisera de rekonstruerade bilderna på samma sätt som vid 3D-ultraljud, men de kan också utvärdera funktionen i realtid. Till exempel, genom att använda 4D-ultraljud inom obstetrik, är det möjligt att visualisera fostret när det öppnar ögonen eller suger på tummen.

• Metoder för att utvärdera vävnaders fysiska egenskaper: Konventionellt ultraljud och andra diagnostiska bildtekniker för vävnader möjliggör inspektion men inte palpation. Så medan vi kan "se" vävnaden eller organet som studeras, kan vi inte "känna" det. Framsteg inom medicinska ultraljudsmetoder har dock gjort detta möjligt:

• Elastografi: Vissa sjukdomar kan orsaka en förändring i vävnadselasticitet. Graden av elasticitet eller styvhet i vävnader kan mätas genom elasticitetsmodulen (Youngs modul). Detta görs genom att applicera kompression på vävnaderna genom givaren och mäta graden av förvrängning av vävnaden under denna kompressiva kraft. Detta kan tillämpas för olika tillstånd. Till exempel kan det användas för att upptäcka fibros i levern, analysera orsaken till förstorade lymfkörtlar och identifiera sköldkörtelnoduler. Det kan också användas för att screena för malignitet i vävnad.

• Vibro-akustografi: Denna teknik innebär användning av två ultraljudsstrålar för att fokusera på intresseområdet. Båda strålarna har olika frekvenser och tenderar att interferera med varandra. Detta får objektet av intresse att vibrera vid en låg frekvens. Vibrationen fångas upp av en mikrofon och omvandlas till en bild. Detta är användbart för att upptäcka hårdare massor i mjukvävnad, som förkalkade massor. Till exempel kan spottstenar eller mikroförkalkningar i bröstet upptäckas med denna teknik.

• Kontrastultraljud: Kontrastmedel har framgångsrikt tillämpats i andra bildtekniker, såsom CT-skanningar och MRT-undersökningar. Kontrastmedel är vanligtvis radioaktiva färgämnen som injiceras i blodkärlen för att hjälpa till att övervaka mönstret för blodflödet genom dem. Kontrastmedel för ultraljud introducerades ganska nyligen. Dessa är inte radioaktiva färgämnen, utan mikrobubblor av gaser med hög molekylvikt inkapslade i ett elastiskt skal. I ett normalt ultraljud kan blodkärl inte enkelt särskiljas från den omgivande normala vävnaden. Men när mikrobubblor introduceras i cirkulationen, oscillerar gasbubblorna som svar på ljudvågorna. Därför kan ekot som tas emot från blodkärlen särskiljas från den omgivande vävnaden. Idag finns mikrobubblor så små som 10 µm i diameter tillgängliga. På grund av deras mikroskopiska storlek kan de till och med passera kapillärbäddar, vilket gör att läkare kan få en detaljerad bild av kärlnätverket. Denna teknik är särskilt användbar vid ekokardiografi och kan användas för att bedöma vänsterkammarens funktion och blodflödet genom de stora kärlen.

• Endoluminalt ultraljud: Utvecklingen av mindre ultraljudsgivare har möjliggjort deras inkludering i endoskopiska enheter. Därför är det möjligt att få bilder av bättre kvalitet av inre organ med endoskop. Endoluminalt ultraljud har använts för guidade biopsier av lesioner belägna i områden som trakeobronkialträdet, urogenitalsystemet eller gallvägarna. Det har också använts i det intravaskulära området för att vägleda procedurer som angioplastik.

Vad har framtiden att erbjuda? "Ultraljud på ett chip"

Den traditionella givaren (som använder piezoelektriska kristaller) kan vara på väg ut. Forskare och entreprenörer har hittat ett sätt att införliva artificiell intelligens på ett mikrochip, som bildar den nya givaren. Denna eleganta, handhållna prob kan enkelt anslutas till användarens smartphone och bilder kan visas på enheten. "Ultraljud på ett chip" sänker hårdvarukostnaderna och kan också användas för att övervaka patienter i hemmet.

Få det bästa av modern ultraljudsdiagnostik med toppmodern DICOM-visningsprogramvara

Med dagens moderna digitala ultraljudssystem behöver läkare också högkvalitativ bildvisningsprogramvara så att ultraljudsbilderna kan visas med hög upplösning och tydlighet. Med tillkomsten av DICOM-standarden lagras alla förvärvade digitala ultraljudsbilder i DICOM-formatet. Så programvaran måste kunna läsa och redigera bilder i detta format. En idealisk programvara skulle också göra det möjligt för läkare att få information från bilderna genom olika tekniker, såsom volymrendering och rekonstruktion. Programvaran skulle möjliggöra bildfusion. Detta innebär att ultraljudsbilden kan läggas över en annan bildmodalitet, såsom CT-skanningen. Detta gör att medicinska experter kan få anatomisk orientering samt funktionell bedömning på samma gång.

Det är också viktigt att bildvisningsprogramvaran kombineras med ett lika effektivt lagringssystem. Detta beror på att digitala ultraljudsbilder kräver gott om lagringsutrymme, och du behöver en server som låter dig rymma flera bildfiler från patienter. Ett sådant lagringssystem gör att du kan hämta dessa filer från arkivet när det behövs.

PostDICOM online DICOM-visare: Överlägsen visning av ultraljudsbilder – gratis

PostDICOM erbjuder en gratis multimodal online DICOM-visare, som tjänar alla syften som diskuterats ovan. Den levereras med avancerade funktioner som volymrendering, 3D-rekonstruktion samt längd-, densitets- och vinkelmätningar. Du kan spara bilder för att hämta eller visa dem senare! Kompatibel med Windows, Mac OS, Linux och Android-system, kan du visa dina ultraljudsbilder från vilken enhet som helst, när som helst. Att registrera sig för att använda PostDICOMs onlinevisare är krångelfritt. Så skaffa din gratis DICOM-visare idag!