Budowa aparatu USG – co musisz wiedzieć?

Specjalista wykonujący badania ultrasonograficzne z reguły zna bardzo dobrze technikę przeprowadzania, ustawienia oraz to w jaki sposób dobrać głowicę podczas diagnozy pacjenta. Technikalia związane z odbieraniem, przetwarzaniem i generowaniem obrazu na ekranie nie są kluczowe w codziennej diagnostyce ale czy warto znać przynajmniej podstawy i to jak zbudowany jest aparat USG?

Kluczowe komponenty aparatu USG

Aparaty ultrasonograficzne należą do jednych z najbardziej zaawansowanych urządzeń do przetwarzania sygnałów stosowanych w medycynie i jest niemal identyczny w koncepcji z systemami radarowymi samolotów i okrętów wojskowych. Budowa ultrasonografu jest podobna do komputera personalnego (oczywiście tych o mocniejszych komponentach) i jest to dobra analogia, aby zrozumieć jego budowę.

Sygnał, który jest emitowany i odbierany przy pomocy głowicy ultrasonograficznej jest przetwarzany przez procesor o dużej mocy obliczeniowej, a zintegrowany system graficzny odpowiada za jego wizualne przedstawienie na monitorze.

Jednostka diagnostyczna – serce ultrasonografu

Transduktor, czyli głowica ultrasonograficzna jest kluczowa w kontekście jakości obrazu wyświetlanego na ekranie. Oczywiście, inne komponenty biorą udział w procesie jego generowania, natomiast to technologia samej głowicy wnosi najwięcej do czystości i struktury wygenerowanych fal ultradźwiękowych. Podczas rozważań w kontekście wymiany aparatu w placówce medycznej, pod uwagę brana jest opcja zmiany podzespołów. Należy zaznaczyć, że nie jest to rozwiązanie, które znacząco podniesie jakość obrazu i w celu wykonywania bardziej precyzyjnych badań, konieczna jest wymiana sond lub samego aparatu.

Monitor

Kolejnym istotnym elementem w kontekście badań ultrasonograficznych jest monitor. Możemy odnieść wrażenie, że jest to nieistotna składowa ale przecież bez niego, badanie byłoby niemożliwe.

Najważniejsze aspekty na które ma wpływ odpowiedni monitor:

• jakość generowanego obrazu np. rozdzielczość ekranu, częstotliwość odświeżania, kolory,
• komfort użytkownika podczas długich godzin użytkowania (zwłaszcza oczu),
• płynność badania, co może wpłynąć na poprawną diagnozę.

Głowice USG

Może nie dotyczy to bezpośrednio tego jak zbudowany jest aparat USG, natomiast budowa głowicy jest niezwykle ważna podczas diagnostyki. Określa jakość obrazu, co odgrywa kluczową rolę w poprawnym wykrywaniu zmian patologicznych. Kluczowym elementem są kryształy piezoelektryczne, które przy zastosowaniu odpowiedniej jakości surowca oraz samej ich ilości generują obraz o wysokiej rozdzielczości.

Równie ważnym elementem jest materiał z którego jest wykonana głowica. Wpływa to bezpośrednio na jakość obrazu oraz jej żywotność.

Oprogramowanie aparatu USG

W aparacie ultrasonograficznym znajduje się bardzo wiele funkcji, które pomagają specjalistom w codziennej diagnostyce. Ilość i skala rozbudowania oprogramowania zależy od indywidualnych potrzeb placówki medycznej. Zaawansowane funkcje nie zawsze będą niezbędne we wszystkich specjalizacjach, natomiast możemy wyróżnić najbardziej podstawowe funkcje, których używa większość specjalistów.

1. Obraz 2D
2. Color Doppler
3. Power Doppler
4. PW Doppler
5. Pomiary
6. Presety

Zasada działania aparatu USG

Badania USG przeprowadzane są na skórze pacjenta do której przykładana jest głowica. Aby obraz był czytelny i zawierał prawidłową strukturę narządów, stosowany jest żel, który eliminuje pęcherzyki powietrza i tym samym umożliwia poprawne obrazowanie.

Uproszczona zasada działania ultrasonografu w czterech krokach:

1. Lekarz przykłada głowicę do skóry pacjenta pokrytej żelem
2. Głowica ultrasonograficzna wysyła fale ultradźwiękowe
3. Odbite od tkanek pacjenta ultradźwięki są odbierane i przetwarzane przez głowicę
4. Ultrasonograf przetwarza dane i wyświetla obraz na ekranie.

Bezpieczeństwo i ograniczenia badania USG – co warto wiedzieć?

Tak jak w przypadku każdej technologii tak i tutaj występują pewne ograniczenia.

Najczęstsze przyczyny ograniczeń w badaniach ultrasonograficznych:

1. Złe przygotowanie pacjenta do badania
2. Zbyt głębokie położenie badanych struktur
3. Bariery fizyczne np. badanie gęstości kości, ocena złamania kości

Podsumowanie

Budowa ultrasonografu nie jest skomplikowana i technicznie jest zbliżona do komputera personalnego. Kluczowym elementem w tym jak zbudowany jest aparat usg jest głowica ultrasonograficzna, która jest nadajnikiem i odbiornikiem sygnał fal ultradźwiękowych. Należy jednak pamiętać, że gdy zabraknie choć jednego komponentu, który składa się na jego budowę, specjalista nie będzie w stanie wykonać USG. Budowa aparatu jest związana również z oprogramowaniem (hardware i software), które pozwala na podstawowe i bardziej zaawansowane badania. To jak bardzo ultrasonograf jest rozbudowany zależy od indywidualnych potrzeb placówki medycznej. Zasada działania usg, od strony użytkowej jest bardzo prosta i osoba nie zaawansowana techniczne, spokojnie poradzi sobie z jego obsługą. Warto pamiętać, że każda technologia ma swoje ograniczenia i należy jej używać zgodnie z przeznaczeniem.

Bibliografia:

• E. Brunner „How Ultrasound System Considerations Influence Front-End Component Choice”, Analog Devices