Бурмистров СЮ. ООО КВМ "ЮНИОР"
Специалистам, работающим в области ультразвуковой диагностики, необходимо
помнить о большом количестве артефактов, которые встречаются во время
сканирования.
Ошибки и трудности при эхографии в основном обусловлены следующими факторами:
Принципиальными ограничениями диагностических возможностей метода;
различными акустическими эффектами во время прохождения ультразвуковых
волн через ткани организма;
методическими погрешностями в процессе исследования;
неправильной интерпретацией полученных данных.
Акустическая тень
Граница разделения тканей хорошо отражает ультразвук, в результате, прохождение луча может полностью прерываться, и дистальнее образуется тень.
Для затухания ультразвукового луча размер отражающей поверхности должен быть равным ширине ультразвукового луча или больше. Если объект меньше ширины ультразвукового луча, то волны огибают его, и на экране проецируются ткани, находящиеся дистальнее.
Акустическая тень, формируется не только от конкрементов, костной ткани и пузырьков воздуха, но и от плотных, чаще всего соединительнотканных, образований. Важно отметить, что отсутствие акустической тени не исключает диагноза мелкого конкремента, где конкременты могут выглядеть как очаги повышенной эхогенности.
В зоне фокусировки ультразвуковой луч имеет наименьшую ширину. При исследовании важно, чтобы интересующий объект находился в этой зоне. Это увеличивает шансы увидеть тень дистальнее мелких конкрементов и гарантирует, что область исследуется с маиболее возможной разрешающей способностью сканера.
Артефакт широкого луча или краевые эффекты
При линейном сканировании возникают краевые эффекты, вызванные попаданием в срез и отображением на экран исследуемого объекта (например, желчного пузыря, кисты) и рядом расположенных органов или образований (например, кишечника). В этом случае в полостных образованиях визуализуется плотный "осадок", ложные перегородки, появляется двойной контур.
Этот недостаток совершенных ультразвуковых датчиков обусловлен их техническим устройством и, прежде всего, величиной пьезоэлектрического кристалла. Луч ультразвука имеет определенную ширину, и при формировании изображения предполагается, что он абсолютно плоский. Это может вызвать искажения, когда исследуемый объект и окружающие ткани одновременно находятся внутри ультразвукового луча.
Чтобы уменьшить вероятность ошибок, исследование должно проводиться не менее чем в двух проекциях, оптимально под углом в 90°; а также можно менять положение пациента, при этом происходит смена позиции внутренних органов относительно друг друта.
Этот прием может оказаться очень ценным, если возникает подозрение на
артефакт широкого луча.
Подобно артефакту широкого луча, изогнутые контуры смежных органов могут
также вызывать ложные тканевые проявления. Так наполненная толстая кишка
может оттеснять мочевой пузырь, вызывая изменения его контуров. Чтобы
исключить ошибки такого рода, все области должны быть исследованы в нескольких
плоскостях, и пациент должен находиться в разных позициях.
Артефакт "хвост кометы".
При прохождении ультразвуковых волн через образования с сильно отражающими криволинейными поверхностями наблюдается феномен "хвоста кометы", имеющий определенное клиническое и диагностическое значение. Он проявляется в виде эхопозитивной линейной или конусообразной полосы и ориентирован по ходу ультразвукового луча.
Основная причина его возникновения - схождение акустических пучков и суммация их энергии после прохождения через небольшие по размеру объекты при отражении ультразвуковых волн в одном направлении.
Чаще всего этот феномен наблюдается при сканировании небольших кальцинатов, мелких желчных камней, пузырьков газа, металлических тел (дробь), реже -при эхографии через ребра, наличии остаточного воздуха между датчиком и кожей вследствие неполного прилегания или прижатия, недостаточного количества геля.
Скоростной артефакт
При обработке изображения считается, что скорость звука внутри тканей постоянна и равна 1540 м/с. Это допущение необходимо для того, чтобы по времени возвращения эхосигнала к преобразователю вычислять расстояние до объекта.
Различная скорость распространения ультразвуковых волн в жидкостях и плотных
тканях приводит к формированию искаженного изображения объектов или места
их расположения до 5% и более.
Зеркальное отражение.
Многократное отражение ультразвуковых волн при прохождении через объекты
с плотными поверхностями (диафрагма, капсула печени, стенки сосудов) приводит
к формированию ложных "структур" или "образований",
расположенных дистальнее или проксимальное объекта исследования. Для мягких
тканей акустический импеданс в большей мере зависит от количества коллагена
и соединительной ткани.
В результате возникает ложное зеркальное отображение объекта дорсальнее
истинного или ложные конкременты, например, в печени и селезенке.
Как правило, множественные отражения возникают при сканировании через среды с незначительным поглощением энергии ультразвуковых волн ( , наполненный мочевой пузырь, печень), позади которых расположены плотные линейные или изогнутые поверхности; а также при исследовании органов, расположенных на большой глубине (при асцитах).
Артефакт боковых лепестков
Ширина ультразвукового луча неодинакова, после выхода луч сужается, и становиться самым узким в зоне фокуса, затем, проникая глубже, расширяется. Некоторые звуковые волны отклоняются от основного пути (их называют звуковыми лепестками). Они менее интенсивные, но иногда сильные отражатели внутри боковых лепестков дают отражение, которое может быть принято преобразователем. Сканер воспринимает его, как исходящее от основного луча, и воспроизводит на окончательном изображении как артефакт. Более узко сфокусированные лучи менее склонны к артефактам боковых лепестков и широкого луча.
Внешнее электромагнитное воздействие
Артефакты, вызванные внешним источником электромагнитных волн состоят из расходящихся линий и эхогенных полос, которые обычно располагаются по оси луча ультразвука.
Артефакты в виде нечетко изображения контуров органов и их размеров, неравномерность эхоструктуры возникают при сканировании труднодоступных участков тела, у пациентов с избыточной массой, при повышенном газообразовании. В этих случаях целесообразна замена линейных датчиков на секторные, которые обладают большей пространственной разрешающей способностью за счет минимальной контактной поверхности и наличия секторного пучка ультразвуковых волн. При изучении контуров различных органов или образований необходимо выбрать правильное фокусное расстояние и провести полипроекционное исследование.
Артефакт эхогенности зоны фокусирования
Исходя из того, что луч ультразвука самый узкий в фокальной зоне, относительная интенсивность звука на единицу площади у него больше, чем в другом месте. Сигналы, идущие из этой области, имеют большую интенсивность, чем от аналогичных тканевых поверхностей в другом месте ультразвукового луча.
Акустическое усиление
При прохождении ультразвукового луча через различные ткани, находящиеся на одной глубине, он может ослабляться в различной степени, и интенсивность луча, достигающего дистальные ткани, может меняться. Изображение будет более ярким в момент прохождения через жидкостные структуры из-за слабого, по сравнению с мягкими тканями, затухания. Большая интенсивность луча позади жидкостных структур вызывает более сильное отражение ультразвука в тканях, расположенных дистально. Поэтому эхосигналы, возникающие позади таких структур могут ярче или более усиленными по сравнению с соседними эхосигналами на же глубине. Также акустическое усиление может наблюдаться на позади однородных тканей.
Поверхность сканера, кожа, гели образуют акустические границы из датчика в тело, и отраженный сигнал могут многократно отражаться этими границами. Эти отражающиеся звуковые волны действуют как новые импульсы ультразвука. Если эти сигналы достаточно мощны для обнаружения сканером, то наблюдается эффект ревербации. Он проявляется в виде повторяющихся ярких полос обычно в ближнем поле экрана под углом 90° к оси луча. Ревербация может наблюдаться дистальнее поверхности с сильной отражающей способностью, например, позади задней стенки пузыря, заполненного жидкостью.
Для того, чтобы гарантировать возможную точность исследования, необходимо знать об управлении сканером и его датчиками, обращать внимание на усиление и обработку изображения, соблюдать методику обследования, помнить о возможных физических артефактах и диагностических ловушках. И, наконец, прежде чем уверять других в найденных патологических изменениях, врач по ультразвуковой диагностике должен вначале убедить в этом самого себя.
Использованная литература:
1. R.A.L.Bisset; A.N.Khan. Differential Diagnosis in Abdominal Ultrasound.
2. А.И.Дергачев. Ультразвуковая диагностика заболеваний внутренних органов.
Москва. 1995 г.
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.
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
- Артефакт дорзального псевдоусиления сигна ia
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.
- Реверберация
- Артефакт реверберации _
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
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.
Большое количество цветовых артефактов могут оказывать негативное влияние на интерпретацию результатов ЦДЭ либо искажать ее. Некоторые из них неизбежны и фактически могут использоваться для повышения точности и чувствительности диагностики.
Помехи : одной из причин может быть слишком высокое значение коэффициента усиления цвета. Помехи могут представлять значительную проблему, однако в некоторых случаях они вызываются преднамеренно и используются для обнаружения медленного кровотока.
Артефакты движения : артефакты движения (цвеювые вспышки) также затрудняют исследование. Их возможными причинами могут быть передающиеся пульсации сердца (например, при исследовании васкуляризованных новообразований в левой доле печени) и пульсации аорты.
Наложение : данный артефакт представляет проблему, когда в диагностических целях цветовая шкала прибора устанавливается на определенный диапазон скорости (ЧПИ), который не соответствует скорости кровотока во всех исследуемых сосудах. Это приводит к появлению нежелательных зон инверсии цвета.
Артефакт конфетти : имеет вид многочисленных мелких цветовых пикселей, является важным признаком постстенотического турбулентного потока.
Артефакт мерцания : имеет большое диагностическое значение. Он возникает, когда пиксели артефакта конфетти или цветовые полоски (красные и синие пиксели) создаются структурами с очень сильными звукоотражающи-ми свойствами (камень, холестериновый полип), располагающимися в акустической тени. Мерцание возникает вследствие вибрации отражающей поверхности, обусловленной падающими на нее звуковыми волнами. Данный артефакт может оказаться полезным при диагностике камней в почках и других образований.
Определение : в ультразвуковой диагностике артефактами являются акустические изображения, не соотносящиеся с анатомическими структурами. Их возникновение связано с тем, что в процессе визуализации учитываются не все физические явления.
Значение : при интерпретации ультразвуковых изображений артефакты могут иметь различное значение. Некоторые из них, такие как артефакт голщины ультразвукового луча, могут мешать интерпретации ультразвуковой картины, тогда как другие, в частности акустическая тень, имеют диагностическое значение.
Артефакт боковых лепестков
Неправильное отображение объекта
на экране вследствие эхо-сигналов, продуцируемых боковыми лепестками, сопровождающими ультразвуковой луч.
Артефакт боковых лепестков
имеет вид изогнутой линии в анэхогенной структуре.
Значение
: Эти артефакты могут быть ошибочно приняты за эхо-сигналы, отходящие от внутренних структур кистозных органов (перегородки, осадок).
Дифференцировка с настоящим объектом
: Изменение угла наклона датчика или плоскости сканирования легко приводит к исчезновению артефакта.