Артефакты при эхографическом исследовании


В. МАЙ

Эхографическое изображение — это визуализация исследуемого объекта в виде среза; ее интерпретация требует не только хорошего знания анатомии, но и солидного опыта в понимании формирования изображения, куда включаются иногда очень сложные физические феномены.

Качество эхографического (ультразвукового, сонографического) исследования основано на специализации клинициста в данной области и на хорошем навыке осуществления электронной регулировки.

Эхографическое изображение часто сопровождается множеством артефактов, создающих визуальную картину, не совпадающую с реальностью отображаемого объекта.

Некоторые артефакты нарушают качество эхографической картины и тем самым осложняют интерпретацию. Они часто являются следствием некорректной электронной регулировки, неумения манипулировать зондом или недостаточной подготовки пациента. Также имеют место другие артефакты, возникающие при специфическом взаимодействии ультразвуковых волн с исследуемой материей, распознавание которых основано на информации изучаемых структур (их появление не зависит от регулировки аппарата или метода эхографического исследования).

В эхографии артефакты вызывают следующие явления:

—     отсутствие изображения исследуемого объекта,

— отсутствие реального изображения,

—     ошибочная пространственная локализация объекта,

— неправильная форма объекта,

— неправильный размер объекта.

АРТЕФАКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С РЕВЕРБЕРАЦИЕЙ

Определение

Реверберация возникает при появлении на пути ультразвукового пучка границы (поверхности) раздела двух сред, обладающей сильной степенью отражения. При этом происходит отражение большинства ультразвуковых пучков, падающих на границу раздела двух сред. Например, это происходит на границе мягкой ткани и воздуха, как правило, при обследовании пищеварительного тракта, заполненного воздухом или при попадании последнего между зондом и кожным покровом животного в связи с недостаточным количеством используемого геля. В первом случае мы говорим об артефакте внутренней реверберации, а во втором — об артефакте наружной реверберации.

Механизм

Механизм формирования этого артефакта связан с многократным отправлением и возвратом ультразвуковых волн между зондом и эхогенной границей (поверхностью) раздела двух сред, генерирующей тем самым первое эхо, реально отображающее анатомическую поверхность самой границы раздела. Следующие — 2,3,4,… эхо появляются значительно позже и создают такую же форму изображения в виде линий 2, 3, 4, …. располагающихся значительно глубже, чем первое; в связи с этим, визуальное изображение представлено серией параллельных и находящихся на одинаковом расстоянии по отношению друг к другу линий с убывающей эхогенностью (фото 1, рис.1). Этот артефакт часто встречается при эхографическом исследовании грудной клетки по причине наличия границы раздела двух сред на уровне легких, а также в абдоминальной области в связи с присутствием воздуха в пищеварительном тракте (очень часто это отмечают в ободочной кишке и желудке).

АРТЕФАКТ В ВИДЕ ХВОСТА КОМЕТЫ

Артефакт в виде хвоста кометы — это частное проявление реверберации, связанное с наличием исследуемой структуры малого размера, обладающей высокой степенью отражаемости (в основном речь идет о маленьких пузырьках газа, например, застрявших между складками слизистой желудка). Этот артефакт имеет картину полоски, представленной регулярными по интенсивности эхо в виде близко расположенных по отношению друг к другу линий, с постепенно ослабевающим блеском по мере их распространения вглубь (откуда и само название, связанное со сходством с хвостом кометы) (фото 2).

ТЕНЕВОЙ АКУСТИЧЕСКИЙ КОНУС

Теневой акустический конус представлен в виде гипо- или анэхогенного изображения, располагающегося на противоположной стороне структур, ослабляющих большое количество ультразвуковых волн. Этот артефакт, в частности, формируется на границе раздела двух сред, сильно отличающихся между собою по акустическому импедансу (торможению), например, на границе раздела мягкой ткани и воздуха или мягкой и костной тканей. Эта граница раздела двух сред ассоциируется с выраженным процентом отражений, и, следовательно, слабой ультразвуковой трансмиссией. Таким образом, структура, располагающаяся по другую сторону границы раздела двух сред, почти не получает ультразвуковых волн, и, следовательно, генерирует слабое эхо.

Когда очень высокий процент отражения имеет место на границе раздела мягкой ткани и воздуха (отражается 99% падающего пучка ультразвуковых волн), то формирующийся теневой конус имеет гетерогенную картину и содержит эхо, связанные с множественными реверберациями между зондом и границей раздела двух сред. В данном случае мы говорим о «грязном» теневом конусе (фото 3).

Артефакт, вызванный реверберацией

Рисунок 1. Артефакт, вызванный реверберацией

Поперечный срез поперечного отрезка ободочной кишки у собаки

Фото 1. Поперечный срез поперечного отрезка ободочной кишки у собаки. Следует обратить внимание на наличие артефакта в виде реверберации, возникшей по причине высокоэхогенной поверхности, формирующейся за счет воздуха в данном отрезке ободочной кишки.

Когда процент отражения менее выраженный (например, на границе раздела мягкой и костной тканей отражается 2/3 падающего ультразвукового пучка, тогда как остальная часть абсорбируется), то реверберация незначительна или совсем отсутствует и теневой конус при этом обретает гипоэхогенные и гомогенные свойства. В этом случае мы говорим о «чистом» теневом конусе. Это похоже на то, что происходит при наличии камней в мочевом или желчном пузырях (фото 4).

Тем не менее, эти общепринятые правила не всегда подтверждаются: гомогенный теневой конус может создаваться воздухом, а гетерогенный теневой конус за счет кости или камня. Это зависит от расположения отражающей структуры по отношению к фокусному расстоянию, а также от размера отражающей структуры по отношению к ширине и частоте падающего ультразвукового пучка.

АКУСТИЧЕСКАЯ КРАЕВАЯ ТЕНЬ

Акустическая краевая тень берет начало от боковой поверхности исследуемых структур округлой формы, в которых скорость ультразвуковых волн отличается от таковой в самом начале (разная среда акустического импеданса). Когда ультразвуковые лучи захватывают край округлой структуры тангенциально, то они подвергаются изменению (дифракции) на манер конвергенции или дивергенции (в зависимости от того, происходит ли их торможение или ускорение во второй среде).

Артефакт в виде хвоста кометы, вызванный присутствием пузырька воздуха в пищеварительном тракте

Фото 2. Артефакт в виде хвоста кометы, вызванный присутствием пузырька воздуха в пищеварительном тракте.

Акустический теневой конус, вызванный присутствием воздуха в ободочной кишке

Фото 3. Акустический теневой конус, вызванный присутствием воздуха в ободочной кишке, располагающейся дорсально по отношению к мочевому пузырю. В данном случае речь идет о «грязном» теневом конусе, не имеющем гомогенной структуры, вследствие присутствия артефактов реверберации внутри данного органа.

Следовательно, зона, располагающаяся ниже точки дифракции (край округлой структуры), больше не получает ультразвуковых волн и не генерирует эхо. Полученное изображение при этом представлено теневым конусом, который является частью края округлой структуры, встречающейся с ультразвуковым лучом. Например, эти артефакты мы наблюдаем как с одной и другой стороны желчного пузыря, так и на краниальной части поверхности мочевого пузыря, а также на месте соединения медуллярной части почки и вершине ее дивертикулов (рис. 2, фото 5).

Множественные акустические теневые конусы, возникающие по причине границы раздела

Фото 4. Множественные акустические теневые конусы, возникающие по причине границы раздела, создаются мягкой и костной (ребра) тканями. Следует отметить гомогенный анэхогенный характер этих конусов.

Теневой акустический конус с одного и другого края желчного пузыря

Фото 5. Теневой акустический конус с одного и другого края желчного пузыря. Также следует отметить наличие артефактов заднего усиления внизу желчного пузыря.

Схематическое изображение феноменов, включающихся в формирование артефактов в виде теневых краевых акустических конусов

Рисунок 2. Схематическое изображение феноменов, включающихся в формирование артефактов в виде теневых краевых акустических конусов. Ультразвуковые волны, тангенциально падающие на пузырь, обретают более низкую скорость в жидкостях, подвергаясь дифракции по типу конвергенции; таким образом, участок ткани печени, располагающийся на большей глубине, не получает ультразвуковых волн и, следовательно, не производит эхо, что и объясняет возникновение теневого конуса, который мы наблюдаем на экране. Область ткани, располагающаяся между двумя теневыми конусами, носит гиперэхогенный характер по отношению к оставшейся паренхиме печени. Речь идет о заднем усилении, связанном с нарушением ослабления за счет желчного пузыря.

ЗЕРКАЛЬНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ

Зеркальное изображение формируется на округлой границе раздела двух сред с повышенной отражательной способностью, например, как это свойственно диафрагме. Когда ультразвуковые волны проходят печень, то первая серия эхо формирует реальное изображение данного органа. Ультразвуковые волны иногда отражаются не перпендикулярно от границы раздела диафрагма/легкое в связи с её искривленной поверхностью, что исключает возможность их прямого возврата в зонд. При этом они попадают в паренхиму печени, где, генерируя вторую серию эхо, вновь направляются в противоположную сторону и, проходя через границу раздела двух сред, представленную поверхностью диафрагмы, вновь отражаются по направлению к зонду. Таким образом, это последнее эхо, которое регистрируется позже, представлено вторым графическим изображением печени, располагающимся значительно дальше, чем первое, то есть с противоположной стороны диафрагмы (рис. 3, фото 6).

Следовательно, этот артефакт часто путают с диафрагмальной грыжей или с уплотнением доли легкого. Его почти всегда удается выявить путем изменения позиции зонда.

АРТЕФАКТ, СВЯЗАННЫЙ С ТОЛЩИНОЙ СРЕЗА

Эхографическое изображение на срезе представлено последовательным сочетанием множества эхографических линий. Тем не менее, схема построения на самом деле не соответствует в целом математическим расчетам, так как толщина среза не постоянна. Таким образом, разные структуры, располагающиеся на одинаковой глубине, будут представлены на экране в одном и том же месте изображения.

Когда объект целиком вмещается в эхо- графический срез, то это не сказывается на качестве его визуализации. И наоборот, когда другие структуры, такие как фекалии, обладают способностью поместиться в объем среза, то на изображении возникают артефакты (так называемые «визуальные паразиты»). Что касается мочевого пузыря, когда эхографический срез затрагивает его край, то исходящее изображение в виде эхо вне мочевого пузыря, накладывается на визуальную картину проецируемого на экране органа, в норме анэхогенного.

При этом мы наблюдаем эхо слабой интенсивности, находящееся в дорсальной части просвета мочевого пузыря, которое мы можем спутать с седиментом (осадком) (фото 7).

Таким образом, мы часто говорим о «псевдоседименте» или, что касается желчного пузыря — о «псевдогрязи». На самом деле не представляет сложности распознать седимент, который смещается, когда мы меняем позицию животного, что является весьма характерным отличием от артефакта. Артефакт, связанный с утолщением эхографического среза мочевого пузыря также исчезает, когда проекцию визуального изображения данного органа в виде среза смещают близко к его сагиттальной плоскости.

ЛАТЕРАЛЬНЫЕ И СЕТЧАТЫЕ ДОЛИ

Латеральные и сетчатые доли — это вторичные ультразвуковые пучки, отличающиеся от основного пучка и распространяющиеся по отношению к последнему в другом направлении.

Эти вторичные доли могут генерировать эхо, которые возвращаются в трансдуктор и затем накладываться на эхо, производимое основным пучком. Во время построения изображения компьютер дает предположение о том, что в целом отражатель располагается по направлению основного пучка на глубине, соответствующей расстоянию между трансдуктором и самим отражателем (рис. 4).

Артефакт зеркального визуального изображения

Фото 6. Артефакт зеркального визуального изображения, конструирующий картину печени с противоположной стороны диафрагмы.

Артефакт зеркального отражения

Рисунок 3. Артефакт зеркального отражения (по Penninck, 1995г. ) Пример с печенью и диафрагмой. Некоторые падающие ультразвуковые волны, абсорбирующиеся диафрагмой не перпендикулярно, отражаются по направлению к печени (помечено красным цветом). Во время их поступления в печень они генерируют эхо (зеленый цвет), которые направляются обратно, в сторону границы раздела двух сред (поверхность диафрагмы) и возвращаются в трансдуктор за более поздний промежуток времени, формируя второе изображение печени, располагающееся значительно дальше, чем реальное (в результате запаздывания), то есть с другой стороны диафрагмы.

Латеральные доли присутствуют во всех типах зондов, тогда как сетчатые — это частное проявление линейных зондов, связанное с регулировкой пространства между трансдуктором и зондом. Они формируются вследствие интерференции между ультразвуковыми пучками разных элементов, присутствующих в зонде (рис. 4).

Следовательно, артефакты, связанные с вторичными долями, имеют наиболее важное значение для линейных зондов, так как в них образуется одновременно два типа долей (латеральные и сетчатые).

Эхо, генерируемое вторичными долями, как правило, имеет слабую интенсивность и поэтому часто не визуализируется при обследовании эхогенного органа. Тем не менее, оно усиливает в глубине шум и снижает разрешающую контрастную способность. Артефакты вторичных долей значительно легче контролируются, когда мы обследуем анэхогенную структуру; примером для этого может служить мочевой пузырь, где они могут быть генерированы близко прилегающим к нему газом, находящимся в ободочной кишке, или границе раздела мочи и стенки мочевого пузыря. При этом артефакты формируют эхогенное изображение на дне мочевого пузыря, называемое «псевдоседиментом», что также наблюдают при исследовании желчного пузыря (равно как и артефакты, связанные с утолщением среза). Чтобы ограничить возможность проявления такого типа артефактов, возможно использование метода, позволяющего уменьшить замкнутое пространство.

ЗАДНЕЕ УСИЛЕНИЕ

Когда ультразвуковые волны проходят через незначительно ослабляющую их структуру, содержащую, как правило, жидкость (мочевой или желчный пузырь, киста и т.д.), то основное их количество поступает в ткани, находящиеся с противоположной стороны этой структуры и располагающиеся по отношению к периферическим тканям этой структуры на одинаковой глубине.

Следовательно, эхо, исходящие из первой среды, будут наиболее многочисленны по сравнению с таковыми, отражающимися от периферических тканей структуры. Тем не менее, ткани, расположенные позади жидкой структуры, являются гиперэхогенными по отношению к периферическим; такую разновидность артефакта называют задним усилением в связи с его изображением и локализацией (фото 8). Этот артефакт используют для дифференциации гипоэхогенных тканевых структур (без усиления) от жидких (с усилением).

Рисунок 4. Артефакт, вызванный вторичной долей. Корректное представление объекта визуального изображения, полученного, благодаря формирующимся эхо, через взаимодействие основных ультразвуковых пучков с объектом (голубой и красный цвет). Другое эхо образуется через взаимодействие вторичных долей с объектом (коричневый цвет), являющихся причиной формирования артефакта вследствие плохой позиции зонда по отношению к объекту исследования (по Bartez P.Y., Leveille R, Scrivani P.V.; 1997г.).

АРТЕФАКТ, СВЯЗАННЫЙ С НЕСТАБИЛЬНОСТЬЮ СКОРОСТИ

Во время реконструкции визуального изображения отражатели помещены на установленное расстояние с учетом времени прохождения, имея в виду, что ультразвуковые волны перемещаются с одинаковой скоростью — 1540 м/сек.

Однако, скорость ультразвуковых волн при прохождении в разных тканях не всегда одинакова, что не учтено в программе компьютера для реконструкции. Это может быть одной из причин нарушения визуального изображения, и в некоторых условиях, ошибки замера.

Например, чтобы произвести замер длины трубчатой кости у плода, находящегося в утробе беременной самки, очень важно, чтобы ее расположение по отношению к ультразвуковому пучку было перпендикулярным, а не продольным. В противном случае, ее длина может показаться в два раза меньше, что не соответствует действительности, потому что скорость ультразвуковых пучков в костной ткани в два раза выше по сравнению с мягкой.

Артефакт утолщения поперечного среза мочевого пузыря по причине псевдоосадка

Фото 1. Артефакт утолщения поперечного среза мочевого пузыря по причине псевдоосадка, изображаемого на дне просвета мочевого пузыря.

Артефакт заднего усиления, дающий гиперэхогенную картину паренхимы печени

Фото 8. Артефакт заднего усиления, дающий гиперэхогенную картину паренхимы печени, располагающейся по другую сторону желчного пузыря.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Артефактов при получении визуального эхографического изображения много. В данном случае мы представили наиболее часто встречающиеся. Они порождают сложные картины, которые при осуществлении анализа требуют понимания физических механизмов и природы их возникновения. Некоторые артефакты, такие как заднее усиление и теневой акустический конус, можно использовать для получения информации по их акустическим характеристикам, и, следовательно, по тканям органа. Другие наоборот, являются отрицательными, потому как они искажают эхографическое изображение, уничтожая тем самым интересующие нас элементы, как это, например, относится к реверберации, толщине среза и вторичным долям. Некоторые методы позволяют снизить значимость этих артефактов: хорошая подготовка животного (стрижка, ультразвуковой гель), умение манипулировать электронной регулировкой аппарата (например, специальное замкнутое пространство). Наконец, использование метода изменения позиции животного или проекция среза визуального изображения часто позволяют дифференцировать реальное изображение (оно остается стабильным) от артефакта (оно изменяется).

Оставить комментарий

avatar
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 
  Подписаться  
Уведомление о