Det strålningsfria alternativet: Tillämpningar av ultraljud i modern medicin

Ultraljudet är en bildteknik som är ännu äldre än traditionell röntgenavbildning. Det var dock anpassat för användning inom det medicinska området mycket senare. Dess första inspelade användning är i obstetrik på 1950-talet. Sedan dess, användningen av ultraljud har utvidgats till att täcka andra områden av medicin, och ultraljud medicinsk bildteknik har gjort flera framsteg genom åren. Den här artikeln diskuterar utvecklingen av ultraljud över tid och hur det används inom vården idag.

Hur fungerar ultraljudsavbildningsenheten?

Som namnet antyder fungerar det genom att använda ljudvågor. Ultraljudsavbildningsanordningar genererar högfrekventa ljudvågor, vanligtvis mellan 1 till 5 MHz. Dessa ljudvågor överförs till kroppen med hjälp av en handhållen sond. Ljudvågorna rör sig oavbruten inuti kroppen tills de träffar gränssnittet mellan två vävnader (till exempel mellan muskel och ben eller mellan vätska och mjukvävnad). Beroende på vilken typ av vävnad som finns, ljudvågorna kan antingen reflekteras tillbaka eller fortsätta att resa vidare. Vågorna som reflekteras tillbaka (kallas ekon) vidarebefordras tillbaka till ultraljudsavbildningsanordningen. Baserat på tiden för varje ekos återkomst och ljudets hastighet i vävnaden, beräknar ultraljudsmedicinsk avbildningsanordning avståndet mellan sonden och varje struktur. Avståndet och intensiteten för alla ekon omvandlas till en tvådimensionell bild som visas på ultraljudsskärmen.

Hur fungerar ultraljud jämfört med andra medicinska bildmetoder?

Den största fördelen med ultraljud är att till skillnad från de flesta andra bildtekniker använder den inte joniserande strålning. Det är därför säkert för patientpopulationer som är mottagliga för effekterna av strålningsexponering, som gravida kvinnor och barn. Den fångar mjuka vävnader mycket bättre än röntgenstrålar och CT-skanningar, och är idealisk för visning av inre organ. Under samma sittande, flera bildplan kan erhållas utan att ändra patientens position; bara flytta den handhållna sonden räcker. Förutom det faktum att det inte använder strålning är en annan viktig fördel med användningen av ultraljud i medicinska inställningar den låga kostnaden. Det är mycket billigare än CT-skanningar och MR-avbildning.

Å andra sidan, traditionell ultraljud kan inte ge den detaljerade bildnoggrannheten som finns med avancerade tekniker, såsom CT-skanning. Det kan inte på ett adekvat sätt visualisera ben och hårda vävnader. Ultraljudsavbildningssessionen tar längre tid än andra bildmetoder. Medan en CT-skanning kan erhållas i 30 sekunder, ett ultraljud skulle ta 15 till 30 minuter.

Hur används ultraljud vid medicinsk avbildning?

Ett medicinskt ultraljudsavbildningssystem kan användas för att visualisera strukturen hos någon av kroppens inre organ i realtid. Genom att applicera Doppler-effekten (vilket är en förändring i ljudfrekvensen när objektet rör sig mot/bort från källan) kan blodflödet genom kärlen också spåras. Några tillämpningar av ultraljud medicinsk avbildning listas nedan:

• Obstetrik/gynekologi: Ultraljud kan användas för att utvärdera det kvinnliga reproduktionssystemet såväl som det utvecklande fostret i livmodern. Detta är mycket användbart för att upptäcka eventuella fostrets anomalier före födseln.

• Bukoch bäcken sonogram: Fasta organ, såsom lever och bukspottkörtel i buken eller urinblåsan och livmodern i bäckenet, kan visualiseras. Det är svårt att titta på tarmen orsaken bukgas hindrar ofta ljudvågor.

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

• Vaskulärultraljud: Detta används för att bedöma mängden och hastigheten av blodflödet i kärl och för att detektera närvaron av förträngningar eller stenos.

• Ekokardiografi: Denna ultraljud är speciellt för hjärtat och dess stora blodkärl, inklusive aorta och lungartär.

• Terapeutiskatillämpningar: Genom att använda ultraljud för att erhålla /bilder av organ i realtid kan guidade ingrepp utföras. Till exempel, ultraljudsstyrd fin nål aspiration innebär att använda ultraljud för att styra nålen i en djup abscess eller cysta för att aspirera dess innehåll. Doppler-ultraljudet kan också användas för att upptäcka vener före venpunktion eller för att upptäcka blodkärl innan man lyfter en kirurgisk flik för rekonstruktion.

Vilka är de senaste framstegen inom medicinsk avbildning för ultraljud?

Tillverkare av ultraljudsutrustning har alltid strävat efter att övervinna begränsningarna i den traditionella ultraljuden. Detta har lett till flera innovationer. Det har skett en förbättring i själva ultraljudsavbildningssystemet, inklusive bättre hårdvara och givarsystem. Ultraljudsdiagnostiska bildsystemtillverkare har arbetat hårt för att uppnå förbättringar i förvärv, lagring och tolkning av ultraljud/bilder. Några av de anmärkningsvärda framstegen inom ultraljudsavbildning som har lett till betydande framsteg inom vården diskuteras nedan:

• Digitalisering: Precis som röntgenbilder, ultraljudsförvärv har flyttat in i den digitala eran. Jämfört med konventionell analog ultraljud är digitalt ultraljudsdiagnostiskt bildsystem mer tillförlitligt och tenderar att producera bättre/bilder. Detta beror på att den digitala ultraljudet har bättre funktioner, som inkluderar följande:

• Digitalstrålproduktion: Ultraljudsdiagnostiska bildsystemtillverkare har infört enheter där ljudvågstrålen kan styras med digitala medel. Styrning av bildstrålen kan förbättra den rumsliga upplösningen och minska artefakter. Detta förbättrar bildkontrasten.

• Förbättratsignalbrusförhållande och signalförvärv: Dessa möjliggör bättre överföring och mottagning av ljudvågen. Detta leder till en bättre bildvisning.

• Bättrelagring och arkivering: Digital/bilder lagras automatiskt i ultraljudsavbildningssystemet. Arkivering/bilder underlättas också eftersom det kan göras elektroniskt. Detta innebär att det finns en minskad sannolikhet för att förplacera patientjournaler.

• Bärbarhet: Möjligheten att packa stora mängder information på små mikrochips har gjort det möjligt för de en gång skrymmande ultraljudsenheterna att krympa i storlek. Detta gör det möjligt för tillverkaren av ultraljudsavbildningsutrustning att ge en viktig fördel för vårdpersonal - portabilitet. Nya ultraljudsapparater är handhållna och kan enkelt transporteras av läkaren till olika undersökningsrum och till operationssalen. Handhållna enheter innehåller ofta ett mångsidigt ultraljudsbildningssystem, som kan användas för alla ändamål. Till exempel, screening för vätskeuppsamling i buken, analys av blodflödet, och detektering av fostrets hjärtslag kan göras med samma enhet.

• 3D-och 4D-ultraljud: Den huvudsakliga begränsningen för det traditionella ultraljudet är dess tvådimensionella natur. Läkaren behöver förstå de strukturella och rumsliga förhållandena mellan olika anatomiska strukturer och måste försöka ”samla” bilderna i sitt sinne för korrekt orientering. Numera kan dock 3D-ultraljud/bilder erhållas genom att rekonstruera en serie tvådimensionella/bilder. Den största fördelen med denna teknik är att den kan hjälpa till i volymetriska mätningar. Till exempel, med 3D-ekokardiografi, kvantifiering av förmaks- och ventrikulär volym kan göras. Tredimensionell visualisering av anatomi kan också hjälpa till att diagnostisera tillstånd som hjärtklaffsjukdomar.
  
  4D-ultraljud har också utvecklats som en del av det medicinska ultraljudsavbildningssystemet. I 4D-avbildning kan läkaren visualisera de rekonstruerade/bilderna på samma sätt som i 3D-ultraljud/bilder, men de kan också utvärdera funktionen i realtid. Till exempel, genom att använda 4D-ultraljud i obstetrik, det är möjligt med 4D-avbildning att visualisera fostret som öppnar ögonen eller suger på en tumme.

• Metoderför att utvärdera de fysikaliska egenskaperna hos vävnader: Konventionellt, ultraljud och andra diagnostiska avbildningstekniker för vävnader möjliggör inspektion och inte palpation. Så medan vi kan ”se” vävnaden eller organet som studeras kan vi inte ”känna” den. i alla fall, framsteg inom ultraljud medicinska avbildningsmetoder har gjort detta möjligt:

• Elastografi: Vissa sjukdomar kan orsaka en förändring i vävnadselasticitet. Graden av elasticitet eller styvhet hos 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 tryckkraft. Detta kan tillämpas för olika förhållanden. Till exempel kan den användas för att upptäcka fibros i levern, analysera orsaken till förstorade lymfkörtlar och identifiera sköldkörtelnoduler. Det kan också användas för att screena för vävnads malignitet.

• Vibro-akustografi: Denna teknik innebär användning av två ultraljudsstrålar för att fokusera på intresseområdet. Båda strålarna har olika frekvenser och tenderar att störa varandra. Detta gör att objektet av intresse vibrerar vid låg frekvens. Vibrationen fångas av en mikrofon och omvandlas till en bild. Detta är användbart för att upptäcka hårdare massor i mjukvävnad, som förkalkade massor. Till exempel kan spyttstenar eller bröstmikroförkalkningar detekteras med hjälp av denna teknik.

• Kontrastultraljud: Kontrastmedel har framgångsrikt använts i andra bildtekniker, såsom CT-skanningar och MR-avbildning. Kontrastmedel är vanligtvis radioaktiva färgämnen som injiceras i blodkärlen för att övervaka mönstret av blodflödet genom dem. Kontrastmedel för ultraljud introducerades ganska nyligen. Dessa är inte radioaktiva färgämnen, men mikrobubblor av gaser med hög molekylvikt inkapslade i ett elastiskt skal. I en normal ultraljud kan blodkärl inte lätt särskiljas från den omgivande normala vävnaden. Men när mikrobubblor införs i cirkulation svänger 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 sin mikroskopiska storlek kan de till och med korsa kapillärbäddar, vilket gör det möjligt för läkare att få en detaljerad bild av det vaskulära nätverket. Denna teknik är särskilt användbar vid ekokardiografi och kan användas för att bedöma vänster ventrikulär funktion och blodflöde genom de stora kärlen.

• Endoluminalultraljud: Utvecklingen av mindre ultraljudsgivare har gjort det möjligt att inkludera dem i endoskopiska enheter. Därför är det möjligt att få bättre kvalitet/bilder av inre organ med endoskop. Endoluminal ultraljud har använts för guidade biopsier av lesioner belägna i områden som trakeobronchiala trädet, urogenitala vägarna, eller gallvägarna. Det har också använts i den intravaskulära regionen för att styra procedurer såsom angioplastik.

Vad håller framtiden? ”Ultraljud på ett chip”

Den traditionella givarsonden (som använder sig av piezoelektriska kristaller) kan vara på väg ut. Forskare och entreprenörer har hittat ett sätt att integrera artificiell intelligens på ett mikrochip, som bildar den nya givarsonden. Denna eleganta, handhållna sond kan enkelt anslutas till användarens smartphone och /bilder kan visas på enheten. ”Ultraljudet på ett chip” sänker hårdvarukostnaderna och kan också användas för att övervaka patienter hemma.

Få det bästa av modern ultraljudsavbildning med toppmodern DICOM-visningsprogramvara

Med dagens moderna digitala ultraljudsdiagnostiska bildsystem kräver läkare också högkvalitativ bildvisningsprogramvara så att ultraljud/bilder kan ses med hög upplösning och tydlighet. Med tillkomsten av DICOM-standarden lagras alla förvärvade digitala ultraljud/bilder 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 på en annan bildmetod, såsom CT-skanningen. Detta gör det möjligt för medicinska experter att få anatomisk orientering såväl som funktionell bedömning samtidigt.

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

PostDICOM online DICOM-tittare: Överlägsen visning av ultraljud/bilder - gratis

PostDICOM erbjuder en gratis multimodalitet online DICOM-tittare, som tjänar alla syften som diskuterats ovan. Den levereras med avancerade funktioner som volymrendering, 3D-rekonstruktion och längd, densitet och vinkelmätningar. Du kan spara bilder för att hämta eller visa dem senare! Kompatibel med Windows, Mac OS, Linux och Android-system kan du se dina ultraljud/bilder från vilken enhet som helst, när som helst. Det är problemfritt att registrera sig för att använda PostDicoms onlinevisare. Så få din gratis DICOM-tittare idag!