Najviac badatelských týmů působí ve vývoji diagnostických lékařských metod, které se proto neustále zdokonalují přístrojově i metodicky. Lékařská diagnostika V lékařské ultrazvukové diagnostice - ultrasonografii - jednoznačně převládají tzv. duplexní zobrazovací systémy, které spojují výhody ultrazvukové tomografie, tj. akustického zobrazení príčného řezu tkáněmi, s dopplerovským měřením parametrů toku krve. Ultrazvuková tomografie je dvojrozměrným zobrazením akustických rozhraní, od nichž se odráží ultrazvukové impulzy.
Základné princípy a moderná diagnostika
Při současném dopplerovském měření (“barevný doppler”) je relativní pohyb krve vůči sondě vysílající ultrazvuk zobrazován pomocí różnych barevných polí uvnitř řezov cévami či srdcem. V cévách lze pomocí tohoto barevného kódování rozlišit i laminární a v podstatě patologické turbulentní proudění krve. Vyšší rozlišovací schopnost moderních ultrazvukových přístrojů umožňuje ve stále větší míře provádět vedle běžných vyšetření též invazivní zákroky diagnostického či léčebného charakteru.
Invazívne a terapeutické postupy pod ultrazvukovým dohledem
Přibývá proto punkcí (např. tělních dutin a cyst ve tkáních), nástřiků různých léčiv do hluboce uložených tkání, zavádění cévek i cílených odběrů tkání, ktoré se provádějí za průběžné kontroly ultrazvukovým zobrazovacím přístrojem. Zvyšuje sa i prognostická funkce ultrazvukových vyšetření, a to zejména při posuzování stavu srdečno-cévního systému, např. aterosklerotických změn cévních stěn. Lze sledovat i hojení transplantátů či odmítavou reakci organismu na ně. Dopplerovská měření na krkavicích a dalších cévách v oblasti hlavy umožňují i nepřímo posoudit krevní zásobení centrálního nervového systému.
Vysokofrekvenčné sondy (10-20 MHz) s vysokou rozlišovací schopností se časteji uplatňují v očním lekárstve, při neinvazívnych histologických vyšetreniach a třeba pri koži alebo stěnách vnitřních orgánov, kde však nutné zavedenie sondy do jejich nitra. V oblasti porodnictví a gynekologie predstavuje ultrazvuk jedinou bezrizikovú zobrazovaciu metódu a poziční dôvera chirurgov rastie natolik, že výsledky ultrazvuku sa používajú aj pri sledovaní defektov a vývoja plodu.
Kontrastné prostriedky a bezpečnosť
Tzv. ultrazvukové kontrastné prostriedky predstavujú ďalší krok v zkvalitnení zobrazovania. Jde o farmaká na bázi stabilizovaných plynových mikrobublin alebo emulzí, ktoré sú injikované do cév či dutín počas vyšetrenia. Efektivita je zvýšená, no současne sa zvažujú riziká průchodu kontrastných prostriedkov kapilárami a potenciálny mikroembolizmus; tiež sa skúma riziko ultrazvukovej kavitačnej kavítácie. Prvé kontrastné prostriedky sú už komerčne dostupné, avšak dosiaľ nebolo prokázané poškodovanie vyšetrovaného objektu diagnostickým ultrazvukom.
Za extrémních experimentálnych podmienok sa môžu objaviť škody, najväčší záujem je však venovaný teplotnému poškodeniu tkanív. Fyzika a biofyzika aktivního ultrazvuku ukazuje, že základné účinky sú tepelný a kavitačný, pričom sa skúma ich vzájomný vplyv a potenciálne terapeutické aplikácie.
Terapeutické využitie ultrazvuku
Terapeutické aplikácie zahrnú rehabilitáciu pohybového ústrojenstva, uvoľňovanie liečiv z implantátov, zvyšovanie trombolytického účinku niektorých liekov a používanie vysokofrekvenčného fokusovaného ultrazvuku (HIFU) pre lokálne zničenie tumórnych ložísk alebo limít. Dve moderné cesty: 1) integrování sondy do diagnostického prístroje pre cieľový zákrok, a 2) využitie NMR-tomografie na zobrazenie tepelného hapáte v ohnisku ultrazvuku, čo umožňuje presné zacílenie nádoru. Klinické výsledky ukazujú, že fokusovaný ultrazvuk pri nižších intenzitách môže byť aplikovaný v prostatách alebo iných orgánoch, a tepelné ošetrenie môže doplňovať alebo súťažiť s konvenčnou terapiou.
Nízkofrekvenčný ultrazvuk (20-30 kHz) vyžaduje nižšiu kavitačnú prahovú hodnotu a sú využívané efekty kombinované s tepelnými javmi; kavitačné javy môžu vpriehľadniť a zlepšiť distribúciu liekov alebo uľahčiť odstránenie nekrotických ložísk. V praxi sa používajú ultrazvukové aspirátory, endo-ultrazvukové aplikácie a rôzne protizápalové či regeneračné účinky na tkanivá, pričom mechanické pôsobenie ultrazvuku zmäkčuje tkanivá a zvyšuje penetráciu.
História a vývoj ultrazvukového zobrazovania
Prvá písomná správa o použití zvukových vĺn na priestorové určovanie polohy sa datuje do roku 1794. Postupne nasledoval vývoj piezoelektrických materiálov a inverzný piezoelektrický efekt; vzniklo echolokovanie a ultrazvuková diagnostika. V roku 1942 bol prvý major prínos v diagnostike ľudského mozgu a objavil sa koncept zobrazovania. Priemerná rýchlosť šírenia ultrazvuku v ľudských mäkkých tkanivách bola stanovená ako 1540 m/s. Priebeh vývoja vedie cez 2D skenery, 3D zobrazovanie a Dopplerovské vyšetrenia, až po moderné vysokofrekvenčné a vysokovýkonné techniky.
V chirurgii sú ultrazvukové prístroje používané na odstraňovanie nádorov, tkanív a kavitácie; stomatológia a gynekológia tiež využívajú ultrazvukové zariadenia pre zubnú starostlivosť a tehotenský monitoring. Slovenská abdominálna ultrasonografia má dlhú históriu, s prvými publikáciami v roku 1981 a systematickým rozvojom do 90. rokov. Tabuľkové zobrazenie ukazuje rozloženie prác podľa oblastí a časových období s významnými autormi a pracoviskami.
Bezpečnosť a riziká
Hoci ultrazvuková diagnostika je považovaná za relatívne bezpečnú procedúru, treba dodržiavať zásadu ALARA - as low as reasonably achievable. Terapeutická ultrazvuková terapia však nesie určité riziká; výskum sa sústreďuje na lokalizáciu ohniská a minimalizáciu poškodenia okolitého tkaniva. Väčšina štúdií ešte nepreukázala trvalé škody spôsobené diagnostickým ultrazvukom; toxické účinky sa skúmajú len v extrémnych podmienkach.
Rozdiel medzi duplexom a Dopplerom
Praktické prepojenie a budúcnosť
Vo vzťahu k praxi je výber zobrazovacej metódy vždy viazaný na klinickú otázku. Ultrazvukové zobrazovanie sa postupne dopĺňa umeleckou inteligenciou, ktorá zlepšuje kvalitu obrazu a automatizuje analýzu patologických štruktúr. Vítaný trend smeruje k minimalizácii invazívnych zákrokov a k rýchlejšiemu, presnejšiemu rozhodovaniu v zdravotníctve.
- Duplexné zobrazovanie a Doppler prectivenie krvného toku
- Kontrastné ultrazvukové prostriedky a ich riziká
- HIFU a termálne terapie v onkológii
- NMR-tomografia spolu s ultrazvukom pre tepelné mapovanie
| Oblasť | Hlavné použitie | Prínos |
|---|---|---|
| Abdominálna ultrasonografia | Vyšetrenie pečene, žlčníka, obličiek | Rýchla diagnostika, monitorovanie |
| Gynekologicko-pôrodnícke | Monitorovanie tehotenstva, plynom okolia | Nepretržitá bezpečnosť |
| Kardiológia | Echo kardiografia, Doppler | Posúdenie srdcových funkcií |
| Urologia | Vyšetrenie prostaty, semenníkov | Diagnostika nádorov a infekcií |