Артефактный шум (Artefactial Noise). Это артефактная наводка от близкорасположенных источников электромагнитного излучения (оборудование, электротранспорт и т.д.)

Артефакт-хлопок (Main Bang Artefact). Это довольно известный ультразвуковой эффект, который практически невозможно устранить. Он заключается в появлении высокоинтенсивного эхосигнала по причине сильного различия между акустическими свойствами трансдюссера и прилежащей к нему ткани.

Артефакты, связанные с взаимодействием эхо с тканью

Затемнение (Shadowing). Возникает при инсонации таких структур как газ, кость, кальцинированные атеромы и др., которые хорошо поглощают ультразвук и дают площадь затемнения по ходу эхо

Реверберация (Reverberation Artefact). При отражении ультразвука от структур, с существенно отличающимся от ближайших тканей импедансом (газ, кость), большая часть эхо возвращается к трансдьюсеру и это может быть причиной удвоения оригинальной структуры при визуализации. Часто реверберация наблюдается при сканировании сосудов. В результате переотражения ультразвука между стенками сосуда возникает артефактное заполнение просвета сосуда структурами повышенной эхогенности

Зеркальный артефакт (Mirror Artefact). Кривая анатомическая структура может фокусировать и отражать подобно зеркалу. При этом следует попробовать зондирование указанного участка из другой точки.

Повышающий эффект (Enhancement Effect). Возникает в случае, когда эхо проходит через заполненную жидкостью структуру и позади нее происходит увеличение амплитуды эхо. В этом случае необходимо уменьшить валовый гейн и привести в порядок DGC.

Эффект кометы (Comet Effect). Границы раздела с большой отражающей способностью (ткань, воздух и т.д.) создают плотную эхогенную линию на обратной поверхности.

Артефакт боковых теней. Затемнение по ходу УЗ-лучей (акустическая дорожка) при инсонации выпуклой поверхности. Например, тени от стенок артерии при поперечном сканировании. Возникает из-за интерференции УЗ-волн.

Интенсивность УЗ,полученного в результате отражения («эхо» - сигнал) от границ раздела сред зависит от многих факторов.

Перечислим факторы, которые приводят к ослаблению уровня эхо-сигнала на прямой и обратной трассах распространения:

Любое отклонение луча от выбранного направления из-за рефракции, дифракционного рассеяния на мелких неоднородностях (пузырьках воздуха, пузырьках жидкостей, морфологических микроструктурах),

Поглощение УЗ биологическими средами.

Получаемое изображение биологического объекта, часто искажается помехами и артефактами.

Приведём основные артефакты при УЗИ-диагностике.

1. Реверберация. Наблюдается в случае, когда ультразвуковая волна попадает между двумя или более отражающими поверхностями, частично испытывая многократное отражение. При этом на экране появятся несуществующие поверхности, которые будут располагаться за вторым отражателем на расстоянии, равном расстоянию между первым и вторым. Наиболее часто это происходит при прохождении луча через жидкости, содержащие структуры (рис.16).

Рис.16. Многократное отражение (реверберация)

2. Зеркальные артефакты. Это появление ещё одного зеркального изображения объекта, в случае сильно отражающей границы раздела и мощном облучателе. Это явление часто возникает около диафрагмы (рис.17)

Рис.17. Зеркальный артефакт

3. "Хвост кометы". Так называют мелкие эхопозитивные сигналы, появляющиеся позади пузырьков газа и обусловленные их собственными колебаниями.

4. Артефакт преломления. Проявляется, если путь ультразвука от датчика к отражающей структуре и обратно не является одним и тем же. При этом на изображении возникает неправильное положение объекта (рис.18).

Рис.18. Артефакт преломления

5. Артефакт эффективной отражательной поверхности. Заключается в том, что реальная отражательная поверхность больше, чем отображенная на изображении, так как отраженный сигнал не всегда весь возвращается к датчику (рис.19).

Рис.19. Отраженный сигнал возвращается к датчику не полностью

6. Артефакты толщины луча. Это появление, в основном в жидкостьсодержащих структурах, пристеночных отражений, обусловленных тем, что ультразвуковой луч имеет конкретную толщину, и часть этого луча может одновременно формировать изображение органа и изображение рядом расположенных структур (рис.20)

Рис.20. Артефакт толщины луча

7. Артефакты скорости ультразвука. Усредненная скорость ультразвука в мягких тканях 1540 м/с, на которую запрограммирован прибор, несколько больше или меньше скорости в той или иной ткани. Поэтому небольшое искажение изображения неизбежно (рис.21).

Рис.21. Артефакт скорости звука

8. Артефакт акустической тени. Возникает за сильно отражающими или сильно поглощающими ультразвук структурами (Рис.22).

Рис.22. Артефакт акустической тени

9. Артефакт дистального псевдоусиления (дистальный от лат. disto - отстою, в анатомии человека участок тела более отдалённый от его центра или срединной (медианной) плоскости). Возникает позади слабопоглощающих ультразвук структур (рис.23).

Рис.23. Артефакт дистального псевдоусиления

10. Артефакт боковых теней. Возникает при падении луча по касательной на выпуклую поверхность структуры, скорость прохождения ультразвука в которой значительно отличается от окружающих тканей. Происходит преломление и, иногда, интерференция ультразвуковых волн (рис.24).

Рис.24. Артефакт боковых теней

Возможное наличие различных артефактов сопровождающих УЗ исследование органов и тканей приводит к трудностям в постановке верного диагноза и высоким требованиям к квалификации специалистов проводящих эти исследования.

Н.В. Викторов, Т.Ю. Викторова.

Медицинский центр «Арт-Мед», Москва.

Основные принципы метода и физические характеристики

Ультразвук - высокочастотные колебания, лежащие в диапазоне выше полосы частот, воспринимаемых человеческим ухом (более 20 000 Гц). Излученные в тело пациента, ультразвуковые колебания отражаются от исследуемых тканей, крови, а также поверхностей, таких как границы между органами, и, возвращаясь в ультразвуковой сканер , обрабатываются и измеряются после их предварительной задержки для получения фокусированного изображения. Результирующие данные поступают на экран монитора, позволяя производить оценку состояния внутренних органов. Даже несмотря на то, что ультразвук не может эффективно проникать через такие среды как воздух или другие газы, а также кости, он находит широкое применение при исследовании мягких тканей. Использование ультразвуковых гелей и других жидкостей одновременно с улучшением характеристик датчиков, увеличивает области применения для различных медицинских обследований.

Скорость ультразвуковых волн в мягких тканях тела человека в среднем составляет 1,540 м/сек и практически не зависит от частоты. Датчик является одним из основных компонентов диагностических систем, который конвертирует электрические сигналы в ультразвуковые колебания и производит электрические сигналы, получая отраженное эхо от внутренних тканей пациента. Идеальный датчик должен быть эффективен как излучатель и чувствителен как приемник, иметь хорошие характеристики излучаемых им импульсов со строго определенными показателями, а также принимать широкий диапазон частот , отраженных от исследуемых тканей.

В электронных датчиках ультразвуковые колебания возбуждаются благодаря подаче высоковольтных импульсов на пьезо-кристалы, из которых состоит датчик (пьезоэлектрический эффект был открыт Пьером и Марией Кьюри в 1880 году). Количество раз, сколько кристалл вибрирует за секунду, определяет частоту датчика. С увеличением частоты уменьшается длина волны генерируемых колебаний, что отражается на улучшении разрешения, однако, поглощение ультразвуковых колебаний тканями тела пропорционально возрастанию частоты, что влечет за собой уменьшение глубины проникновения. Поэтому датчики с высокой частотой колебаний обеспечивают лучшее разрешение изображения при исследовании не глубоко расположенных тканей, так же как низкочастотные датчики позволяют обследовать более глубоко расположенные органы, уступая высокочастотным качеством изображения . Это разногласие является основным определяющим фактором при использовании датчиков.

В ежедневной клинической практике применяются различные конструкции датчиков, представляющие собой диски с одним элементом, а также объединяющие несколько элементов, расположенных по окружности или вдоль длины датчика, производящие различные форматы изображения, которые необходимы или предпочтительны при проведении диагностики различных органов.

Традиционно и в основном используются пять типов датчиков

• Механические секторные датчики.
• Датчики с фазированным сканированием.

Эти пять основных видов датчиков различаются согласно

• методу формирования ультразвуковых колебаний;
• методу излучения;
• создаваемому ими формату изображения на экране монитора.

Форматы изображения, получаемые при помощи различных датчиков

Механические секторные датчики

* Темным фоном выделены зоны с наилучшим разрешением.

В диагностических целях обычно используют датчики с частотами: 3.0 МГц, 3.5 МГц, 5.0 МГц, 6.5 МГц, 7.5 МГц. Кроме того, в последние годы на рынке ультразвуковой техники появились приборы, оснащенные высокочастотными датчиками 10-20 МГц.

Области применения датчиков

• 3.0 МГц (конвексные и секторные) используются в ;
• 3.5 МГц (конвексные и секторные) - в абдоминальной диагностике и исследованиях органов малого таза;
• 5.0 МГц (конвексные и секторные) - в ;
• 5.0 МГц с коротким фокусом могут применяться для обследования молочной железы;
• 6.0-6.5МГц (конвексные, линейные, секторные, аннулярные) - в полостных датчиках;
• 7.5МГц (линейные, датчики с водной насадкой) - при исследовании поверхностно расположенных органов - щитовидной железы, молочных желез, лимфатической системы.

Основные параметры настройки изображения

• Gain - "усиление" детектированного сигнала за счет изменения отношения амплитуд входного и выходного сигналов. (Чрезмерно высокий уровень усиления приводит к размытости изображения, которое становится "белым").
• Dynamic range (динамический диапазон) - диапазон между регистрируемыми сигналами с максимальной и минимальной интенсивностью. (Чем он шире, тем лучше воспринимаются сигналы, мало отличающиеся по интенсивности).
• Контрастность - характеризует способность системы различать эхосигналы с небольшим различием амплитуды или яркости.
• Фокусировка - используется для улучшения разрешающей способности в конкретной исследуемой области. (Увеличение количества фокусных зон повышает качество изображения, но снижает частоту кадров).
• TGC - усиление, компенсированное по глубине.
• Frame average (усреднение кадров) - позволяет сглаживать изображение за счет наложения определенного количества кадров друг на друга в единицу времени или делать его жестким, приближая к реальному масштабу времени.
• Direction - меняет ориентацию изображения на экране (слева направо или сверху вниз).

При проведении диагностики, наряду с полезной информацией, довольно часто появляются артефакты изображения , а также наблюдаются некоторые акустические явления.

Артефакты изображения

• Реверберация. Наблюдается в случае, когда ультразвуковая волна попадает между двумя или более отражающими поверхностями, частично испытывая многократное отражение. При этом на экране появятся несуществующие поверхности, которые будут располагаться за вторым отражателем на расстоянии, равном расстоянию между первым и вторым. Наиболее часто это происходит при прохождении луча через жидкостьсодержащие структуры.
• Зеркальные артефакты. Это появление на изображении объекта, находящегося по одну сторону сильного отражателя с его другой стороны. Это явление часто возникает около диафрагмы.
• "Хвост кометы". Так называют мелкие эхопозитивные сигналы, появляющиеся позади пузырьков газа и обусловленные их собственными колебаниями.
• Артефакт преломления. Проявляется, если путь ультразвука от датчика к отражающей структуре и обратно не является одним и тем же. При этом на изображении возникает неправильное положение объекта.
• Артефакт эффективной отражательной поверхности. Заключается в том, что реальная отражательная поверхность больше, чем отображенная на изображении, так как отраженный сигнал не всегда весь возвращается к датчику.
• Артефакты толщины луча. Это появление, в основном в жидкость-содержащих структурах, пристеночных отражений, обусловленных тем, что ультразвуковой луч имеет конкретную толщину и часть этого луча может одновременно формировать изображение органа и изображение рядом расположенных структур.
• Артефакты скорости ультразвука. Усредненная скорость ультразвука в мягких тканях 1,54 м/с, на которую запрограммирован прибор, несколько больше или меньше скорости в той или иной ткани. Поэтому небольшое искажение изображения неизбежно.
• Артефакт акустической тени. Возникает за сильно отражающими или сильно поглощающими ультразвук структурами.
• Артефакт дистального псевдоусиления. Возникает позади слабопоглощающих ультразвук структур.
• Артефакт боковых теней. Возникает при падении луча по касательной на выпуклую поверхность структуры, скорость прохождения ультразвука в которой значительно отличается от окружающих тканей. Происходит преломление и, иногда, интерференция ультразвуковых волн.

Основные термины, применяемые для описания акустических характеристик образований и патологических процессов

• анэхогенный;
• гипоэхогенный;
• изоэхогенный;
• гиперэхогенный;
• кистозное образование;
• солидное образование;
• кистозно-солидное образование;
• эхоплотное образование с акустической тенью;
• диффузное поражение;
• узловое (очаговое) поражение;
• диффузно-узловое поражение.

Эхогенность - характеристика тканей, отражающая их способность формировать эхо.
Гомогенная структура - область, формирующая однородное эхо.

Некоторые ультразвуковые симптомы патологических процессов и образований

• "Халло". Представляет собой ободок сниженной эхогенности вокруг образования, например метастаза печени.
• Симптом "бычьего глаза". Подобным образом выглядит объемное образование неравномерной акустической плотности с гипоэхогенным ободком и гипоэхогенной областью в центре, наблюдается при метастазах в печени.
• Симптом "псевдоопухоли". На фоне выраженной жировой инфильтрации печени гипоэхогенный участок неизмененной паренхимы, располагающийся как правило вблизи , может представляться как дополнительное образование.
• Симптом "рельс". Имеет место при выраженной дилатации внутрипеченочных желчных протоков, когда вена печени и проток представлены в виде параллельных трубчатых структур.
• Симптом "двустволки". Так выглядит значительно расширенный холедох и портальная вена в проекции ворот печени.
• Симптом "снежных хлопьев". Множественные мелкие образования повышенной эхогенности в просвете желчного пузыря, появляющиеся сразу после изменения положения тела пациента, наблюдающиеся при хронических холециститах.
• Симптом "снежной бури". Участки повышенной эхогенности в печени с нечеткими контурами неопределенной формы и различной величины, наблюдающиеся при циррозе. Также множественные неоднородные образования овальной формы, повышенной эхогенности, расположенные в полости матки при пузырном заносе или в яичниках при лютеиновых кистах.
• Симптом "псевдопочки". Проявляется при опухолевом поражении желудочно-кишечного тракта. При поперечном сканировании изображение пораженного участка кишки напоминает почку - периферическая зона низкоэхогенна, а центральная имеет повышенную эхогенность.

Термины для описания расположения анатомических структур

• краниальный (верхний);
• каудальный (нижний);
• вентральный (передний);
• дорсальный (нижний);
• медиальный (срединный);
• латеральный (боковой);
• проксимальный (описание структур, расположенных близко от места их происхождения или прикрепления);
• дистальный (описание структур, расположенных далеко от места их происхождения или прикрепления).

В ходе исследования оценивают

• расположение и взаиморасположение органов и их частей;
• их форму и размеры;
• контуры;
• структуру (с оценкой звукопроводимости);
• наличие или отсутствие дополнительных образований;
• состояние внутри- и околоорганных сосудов.

Основные плоскости сканирования

• сагиттальная (продольная) - плоскость сканирования, когда длинная ось датчика ориентирована в направлении голова - ноги пациента;
• фронтальная - плоскость сканирования, когда датчик расположен на боковой поверхности тела пациента при ориентации его длинной оси голова - ноги;
• поперечная - плоскость сканирования, когда длинная ось датчика ориентирована перпендикулярно длинной оси тела пациента.

1. Артефакт акустической тени
К наиболее распространенным артефактам, визуализируемым в В- режиме, относится артефакт акустической тени (shadowing), возникающий за структурами с выраженной отражающей или поглощающей способностью. Данный феномен определяется за костью, что обусловлено высокой абсорбцией ультразвука. Абсорбционная способность костной ткани пре-

вышает абсорбционную способность мягких тканей более чем в 20 раз, воды - более чем в 10 тысяч раз. Вследствие того, что ультразвуковой луч не проникает сквозь кость, визуализируется так называемая «чистая» акустическая тень. ,
Кроме того, акустическая тень формируется при отражении 99% ультразвука, когда луч падает перпендикулярно поверхности рефлектора. Отражением на границе «ткань-газ» обусловлено формирование эффекте в газосодержащих тканях (газ кишечника). При этом тень не имеет полной чистоты из-за множественных артефактных отражений и ревербераций. В ряде случаев акустическая тень за газом представлена не дискретной вы- сокоамилитудной реверберацией, характерной для газа, а диффузным размытым эхосигналом («наполненная» тень, «грязная» тень). Это связано с наличием множественных более мелких пузырьков, являющихся причиной в большей степени ненаправленного диффузного рассеивания эхосигнала, а не зеркального отражения. Подобные ультразвуковые проявления встречаются j пациентов с выраженной абдоминальной жировой клетчаткой, в тератомах яичников при наличии в их составе волос.

Рис. 1. Ультразвуковое исследование органов брюшной полости. За петлями кишечника визуализируется размытая (так называемая «грязная») акустическая тень (стрелки).

Артефакт акустической тени возникает за конкрементами и внутритканевыми кальцина гам и и является одним из классических ультразвуковых признаков камней (гиперэхогенная структура с акустической тенью), что имеет большую диагностическую ценность при проведении эхографн- ческих исследований. Чем плотнее кинкремент и чем выше скорость распространения в нем ультразвуковой волны, тем больше степень отражения на его границе и тем лучше его визуализация. При выраженном акустическом сопротивлении объекта отражение достигает значительного уровня. Таким образом, чем выше степень отражения, тем более отчетливая и «чис!ая» регистрируется за камнем тень, являющаяся областью с низким уровнем отраженных сигналов. i

Рис. 2. Ультразвуковое исследование органов брюшной полости. Крупный камень же 1чного пузыря (маркеры), за которым визуализируется акустическая тень (стрелка).
Рис. 3. Ультразвуковое исследование молочной железы. Крупный кальцннат левой молочной железы. Артефакт акустической тени (стрелка).

В последние годы было описано формирование данного артефакта позади солевого осадка дивертикулов почечных чашек, определяющихся в режиме серой шкалы как небольшие анэхогенные (жидкостные) образования в паренхиме почки с наличием плотных (гиперэхогенных) структур, имеющих гравитационную зависимость при полипозиционном ультразвуковом исследовании. Однако за описанными объектами возможна визуализация эффекта ревсрсеращ.и.
Другим вариантом артефакта акустической тени является артеф?ы боковых теней, обусловленный преломлением и отражением ультразвукового луча при его падении по касательной по отношению к выпуклой поверхности объекта. Число отражений и преломлений зависит как от угла

1. Артефакт дорзального псевдоусиления сигна ia

К достаточно распространенным артефактам относится артефакт дорзального псевдоусиления сигнала (throgh-transmission artifact), возникающий позади слабопоглощающих ультразвук структур, к которым относятся жидкостные и жидкостьсодержащие объекты (кисты, асцит, желчный и мочевой пузырь, амниотическая жидкость и т.д.). В результате ткани, расположенные глубже указанных структур, визуализируются более эхогенными, чем в норме. Оценить проявление описанного эффекта возможно при сравнении эхогенности тканей за жидкостной структурой и рядом расположенных тканей, находящихся на той же глубине.

Рис. 5. Трансвагинальное исследование органов малого таза. Наботова киста. За кистой визуализируется артефакт псевдоусиления сигнала (стрелка).

Являясь одним из типичных эхографических артефактов, характерных для классической кисты, артефакт дорзального псевдоусиления сигнала имеет большое значение в плане диагностики объемных образований различной этиологии. Например, дермоидные кисты визуализируются как солидные образования за счет густого и неоднородного содержимого. Но при этом сохраняются патогномоничные для кист эффекты, в том числе и дорзальное псевдоусиление сигнала.

Данный факт позволяет в ряде случаев дифференцировать солидную (тканевую) структуру с дермоидной кистой. Аналогичная ситуация возникает при выявлении образования яичника и необходимости проведения диагностики между кистомой и эндометриоидной кнстой. ’

Рис. 6. ТВУЗИ. Эхограмма яичника. Эндометриоидная киста. Формирование артефакта псевдоусиления сигнала за образованием (белая стрелка) и артефакта боковых теней (черная пунктирная стрелка).
I
^ Наоборот, редкий тип метастатического поражения печени - анэхо- генные (кистоподобные) метастазы - крайне затруднительно отличить от обычных кист. Однако наряду с другими характерными для солидных образований признаками наблюдается отсутствие артефакта дорзального псевдоусиления сигнала или крайне слабое его проявление.
Необходимо отметить, что описанный эффект позади кист определяется не всегда. Он может отсутствовать в случае небольших размеров изучаемых объектов, выраженности их фиброзной капсулы, расположении среди структур, имеющих высокую эхогенность.

Рис.7. Эхограмма левой молочной железы. Маркерами отмечена группа кист малого размера, за которыми не визуализируется артефакт псевдоусиления сигнала.
Кроме того, в результате слабого поглощения ультразвука при сканировании жидкостных образований наблюдается еще один типичный для кисты артефакт. Это эффект увеличения эхогенности задней стенки структуры относительно ее боковых отделов. При этом фрагмент стенки визуализируется более ярким, подчеркнутым и уплотненным.
Полипозиционное исследование позволяет определить истинное изменение эхогенности стенки и подлежащих тканей от артефактного.

1. Реверберация
1. Артефакт реверберации _

Отражение ультразвукового луча, распространяющегося перпендикулярно поверхности исследуемого объекта, зависит от амплитуды исходящего луча и акустического сопротивления двух сред, через которые он проходит. При большом различии отражение луча становится максимальным. Данный феномен наиболее часто формируется на границе раздела сред «мягкие ткани - газ» и «жидкость - газ». Отраженный от подобной поверхности ультразвук возвращается к датчику и повторно направляется к объекту, а затем к трансдьюсеру. Дзажды эхосигнал будет пространст
венно определен датчиком на глубине расположения реального рефлектора. Подобное круговое движения луча может повторяться несколько раз. Но поскольку происходит временное запаздывание передачи сигнала, изображение каждого последующего отражения будет наблюдаться на дисплее сканера глубже (ниже) реального объекта.
Таким образом, причиной феномена реверберации является много- жественное отражение ультразвукового луча между поверхностью объекта и трансдьюсером при попадании луча между средами с различным акустическим сопротивлением.
Эхографа чески реверберация проявляется серией ярких параллельных линий, регулярно определяющихся з равными интервалами. Если первый эхосигнал («линия») - это результат простого отражения от рефлектора, то последующие вызваны многократными движениями луча между объектом и датчиком.

Рис. 8. Ультразвуковое изображение трахеи. Стрелками отмечено формирование артефакта реверберации.

.
Рис. 9. ТВУЗИ. Эхограмма матки. В полости матки определяется ВМК (внутрпматочный контрацептир) (стрелка справа). Визуализация артефакта реверберации, формируемого за ВМК (стрелка слева).

В настоящее время большой диагностический и клинический интерес представляют дивертикулы почечных чашек с солевым осадком или с кальцинацией стенки, визуализирующиеся при ультразвуковом исследовании как небольшие анэхогенные образования в паренхиме почки с эхо- плот. 1ым (гиперэхогенным) содержимым, за которым часто наблюдается эффект реверберации.
11ередко собственно жидкостная структура не определяется, и наличие дивертикула можно диагностировать только в результате выявления артефакта. Регистрация эффекта позволяет определить гравитационную зависимость, представленную перемещением солевого осадка при полипо- зиционном ультразвуковом исследовании.
Часто артефакт реверберации наблюдается при проведении внутри! ю- лостнь.х исследований (ТРУЗИ, ТВУЗИ) в результате отражений между поверхностью датчика и высокоотражающей поверхностью пузырьков газа.

Рис. 10. Полипозиционное ультразвуковое и компьютерно-томографическое исследование правой почки. Дивертикул почечной чашки с солевым осадком: а) и б) эхограммы. Эффект реверберации (стрелка). Смещение содержимого дивертикула при изменении положения тела пациента; в) и г) КТ подтверждение наличия солевого осадка (стрелка) и его перемещения при изменении положения тела пациента.

С целью избежания визуализации артефакта, как и во многих других случаях регистрации ложных изображений, необходимо проводить полипозиционное исследование с изменгчием положения датчика и угла сканирования таким образом, чтобы исключить строгую параллельность поверхностей объекта и трансдьюсера, способствующую формированию реверберации.
14