F.Ü. SHMYO Tıbbi Görüntüleme Teknikleri 2014 Radyolojik Teknikler - I Ultrasonografi Selami SERHATLIOĞLU
İkinci Dünya Savaşı sırasında deniz altıların yerinin belirlenmesi amacıyla kullanılmış Daha sonra demiryolu raylarındaki çatlakları belirlemek maksadıyla kullanılmış
Ultrasonografinin hızla gelişimi 1970 li yıllardan sonra olmuş, günümüzde ise bilgisayar donanımı, yazılımı, elektronik ve elektromekanik teknolojideki gelişmelere paralel olarak ultrason cihazları günümüzde; Tıpta çok geniş bir uygulama alanı bularak vazgeçilmez bir yöntem olmuştur.
Tıpta US Kullanım alanları Fizik tedavi maksadıyla düşük frekanslı ses dalgalarıyla dokunun ısıtılması, Özellikle üst solunum yolu rahatsızlıklarında ihtiyaç duyulan soğuk buhar üretimi (nebülizatör), Cerrahide suyu titreştirmek suretiyle tıbbi cihazların mikro seviyede temizliğinde, En önemlisi; Tanı amaçlı diagnostik görüntülemelerde kullanımı.
Ultrason (Ultrasound) Nedir? İnsan kulağı 20 Hz ile 20 khz arasındaki sesleri duyabilir. İnsan kulağının işitebileceği ses frekansının üzerindeki akustik dalgalara ultrasonik dalgalar denir. Bir çok kaynakta ultrasonik dalgalar, 20 khz 100 khz arasında sınırlanmış olmasına rağmen, tıp elektroniğinde üst sınır 30 MHz e kadar uzanır. Ancak tanı amacıyla kullanılan ultrason dalgaları 2 ile 20 MHz arasındadır.
Ultrasonun temeli = pulse-echo prensibi Ultrasonun temelini darbe-yansıma (pulseecho) prensibi oluşturur. Yani bir ultrason darbesi gönderilir ve hedeften yansıyarak gelen eko geri alınır. Geri alınan ekodan, gözle görülmeyen hedefle ilgili istenen bilgiler çıkarılabilir.
Ses Dalgasının Genliği, Dalga Boyu, Periyot Genlik,(Basınç),dB T=1/f t,(zaman),s v=.f Bütün ses ve elektromanyetik dalgalar v = λƒ eşitliğine uygun olarak yayılırlar. Burada; v : Dalganın ortamdaki yayılım hızı (m/s) ƒ : Frekans (Hz) λ : Dalga boyu (m) dir.
ULTRASONOGRAFİ CİHAZININ BÖLÜMLERİ Transducer = Prob : Elektrik enerjisini sese ve yankılanan sesi de elektrik enerjisine çeviren ve elektrik enerjisine çevrilen ekoları görüntü haline dönüştüren alıcı Kumanda masası Bilgisayar ünitesi Enerji kaynağı : Şehir şebekesinden gelen 220 volt alternatif akım puls jeneratürüne ulaşır. Görüntünün oluşturulduğu monitör (katot ışın tüpü)
US : Ultrasound : Ultrason İnsan kulağının işitebileceği sesler; 16 20.000 Hz. US de kullanılan ultrasesin frekansı ; 2 20 MHz. Sesin şiddeti 1 40 miliwat Quartz doğal bir Piazoelektrik kristalidir. Quartz çok pahalı olduğundan yapay piazoelektrik kristalleri (kurşun zikronat titanat) kullanılır
ULTRASESİN ELDE EDİLMESİ Yüksek frekanslı ses elde etmek için Piezoelektrik olay dan yararlanılmaktadır. Piezo elektrik olayı quartz gibi kristallerin mekanik ve elektrik enerjilerinin birbirine çevrilmesi olayına dayanır. Enerjiyi birbirine çevirmek amacıyla transduserler kullanılır. Transduserlerin ön yüzüne yakın yerleştirilen kristale voltaj uygulanması, elektrik enerjinin kristalde genişleme ve daralma şeklinde mekanik enerjiye dönüşmesine neden olur. Bunun sonucunda ultrases dalgaları oluşur. Bu etki piezoelektrik (basınç elektrik) etkidir.
Piazoelektrik olayı: Elektriksel uyarımın özel olarak yapılmış kristalde meydana gelen mekanik kompresyon ultrases olarak çevreye yayılırken, kristale dışarıdan gelen ultrasesin mekanik basıncı kristali kompresyona uğrattığında elektriksel sinyaller ortaya çıkar.
Piazo - elektrik olayı Quartz gibi kristallerin mekanik ve elektrik enerjilerini birbirine çevirebilmeleridir. Frame = Birim zamanda elde dilen görüntü elementi sayısını ifade eder. US cihazlarında saniyede en az 16 frame görüntü elde edilir. Rutin uygulamalarda transducerler; real time = gerçek zamanlı kabul edilir.
Enerji çevirici = Trabsducer = Prob Yapay seramik disklerin yapısı kurşun zikronat titanat Quartz gibi kristallerin mekanik ve elektrik enerjilerini birbirine çevirebilmeleridir. Seramik disklerin kalınlığı ürettikleri ses frekansı ile ters orantılıdır. Ultrasesin frekansı artıkça dalga boyu kısalır. Ultrasesin frekansı görüntü rezolusyonu ile doğru orantılıdır.
Transducer = Problar USG aygıtlarında transduseri taşıyan başlığa prob adı verilir. Transduserlerde tiplerine göre üretilen ses demeti şekli değişmekte ve ekran üzerindeki görüntünün şekli böyle belirlenmektedir. Problar lineer, sektör ve konveks olarak adlandırılırlar. Her birinde kullanılan elemanların dizilimi farklılık gösterir. 1.Lineer Problar: Bu tip problarda elemanlar bir doğru boyunca dizilmişlerdir.ekranda oluşturduğu görüntü dikdörtgen şeklindedir. 2.Sektör Problar: Bu tip probların ekrandaki görüntüleri tepesi yukarıda, konik şeklindedir. Vücuda temas yüzeyleri küçük, görüntü alanı geniş olduğundan küçük alanlardan kolaylıkla görüntüleme avantajı sağlarlar.bu problar mekanik sektör,anüler ve faz ateşlemeli olmak üzere üç farklı şekilde imal edilirler. 3.Konveks Problar: Bu tip problarda transduser elemanları geniş bir yay çizecek şekilde dizilirlier ve görüntü tepesi kesik konik bir form oluşturur.konveks problar diğer tuüm probların avantajlarını kapsamaktadır.
Ultrasesin frekansı arttıkça rezolusyon artar, penetrasyon azalır. Ultrasonda kompresyonel longutidunal dalga söz konusudur. Ultrasesin dokuda yayılması dokunun elastisitesi ve dansitesi ile ilgilidir. Dokunun elastisitesi arttıkça sesin yayılım hızı artar. Yumuşak dokuda sesin yayılım hızı 1540 m/sn dir. Akustik Empedans: Sesin doku içerisindeki hızı ile doku dansitesi arasındaki bağıntılı ilişki, Atanüasyon: Ultrases dalgasının dokuda ilerleyişi sırasında absorbsiyona bağlı zayıflaması,
Sesin frekansı arttıkça dokuya penetrasyon yeteneği azalır Bunun yanında frekans arttıkça ses demeti kolime olur
Ultrasonografik Rezolüsyon - Aksiyal Rezolüsyon dokuya gönderilen ses demetine paralel iki objenin ayırt edilebilmesidir. - Lateral Rezolüsyon ses demetine dik durumda iki objenin ayırt edilebilmesidir. Sesin madde ile etkileşimi: 1.Absorbsiyon, 2.Kırılma, 3.Yansıma. Yansıma; akustik impedans, insidans açısı, yansıtıcı yüzey ile ilgili,
Transducerler Mekanik ve Elektronik olmak üzere iki çeşittir. Mekanik Transducerler: iki çeşittir: a= dönen diskli, b= osilasyon gösteren kristalli olanlar Osilasyon gösteren kristalli Transducerler de iki çeşittir, birincisinde; tek bir kristal belli açıda osilasyon yapar, İkincisinde; içi castor adı verilen bir yağ ile dolu kapta yer alan tek bir kristal bulunur. Elektronik Transducerler: Lineer dizilimli Elektronik Transducerler; bir çizgi gibi çok sayıda(64 200) lineer dizilmiş, Faz dizilimli Elektronik Transducerler; sektör şeklindedir (maksimum sektör açısı 900 ), lineer gibi dizilmekle beraber, minimal zaman aralıkları ile uyarılmakta görüntüleme alanı süpürülür tarzda taranmaktadır.
Ultrasnografik Gösterim (MODE) A (Amplitüde) Mode B (Brightness) Mode parlaklık, gri skala M (Montion) Mode hareketli yapılardan yansıyan ekolar, zaman/pozisyon grafiği
Ultrasonografi (US) : Gri Skala Doppler Ultrasonografi : Akım hızını ölçer (cm/sn) Color Doppler Ultrasonografi : Akım yönünü gösterir. Power Doppler Ultrasonografi : Akıma çok duyarlıdır. (akım yönünü ve hızını göstermez)
ELASTOGRAFİ Komprese ve non-komprese dokunun elastik özelliklerini (moleküler kompozisyonu: yağ, kollajen vs ve strüktürel organizasyonu) kullanarak görüntü sağlar. Genel Prensip: Konvansiyonel görüntüleme özelliklerini kullanarak eksternal uygulanan kompresyona dokunun cevabını saptamak.
US KONTRAST AJANLAR 1968 yılında Gramiak ve Shah tarafından ortaya atılmıştır. Günümüze kadar gerçekleştirilen çalışmalarla, zararsız, uniform, küçük ölçekli hava kabarcığı oluşturabilen ve yüksek ekojeniteye sahip ideal bir kontrast madde yaratılmaya çalışılmıştır. Bugün üzerinde çalışılan kontrast maddeler nontranspulmoner ve transpulmoner olmak üzere iki grup altında toplanmıştır.
NON-TRANSPULMONER AJANLAR Kapillerleri geçemeyecek ölçekli hava kabarcıklarından oluşmuş preparatlardır. Hava kabarcıkları galaktozdaki şeker matriksi içine hapsolmuş durumdadır. En yenisi SHU-454 olup, Echovist adıyla piyasada bulunmaktadır. Kabarcık boyutu 3-7 mikromilim, etki süresi 5 dakikadır. Kardiak çalışmalarda, jinekolojide, VUR saptanmasında, antegrad pyelosonografi uygulamalarında başarı ile kullanılmaktadır.
TRANSPULMONER AJANLAR Kapillerleri geçerek, dolaşımda en az bir kez sirküle olabilen, üniform, küçük ölçekli hava kabarcıklarıdır. İlk kullanılanı albümindir. Albunex, içerik olarak aynı, partikül çapı daha küçüktür. 1-8 mikromilim boyutunda, yarılanma ömrü 1 dakikadan azdır. SH508-A(Levovist) pulmoner dolaşımdan etkilenmeden geçebilen galaktozdaki şeker partikülleini içeren bir preparattır.
Ultrasonografi Artefaktları Reverberasyon Artefaktı Ayna (Mirror Image) Artefaktı Kuyruklu Yıldız (Comet Tail) Artefaktı Akustik Gölge (Acustic Shadow) Artefaktı Akustik Yankı Artımı (Birikimi) Artefaktı Kırılma (refraksiyon) Artefaktı Duplikasyon Artefaktı Kesit Kalınlığı Artefaktı
DOPPLER ULTRASONOGRAFİ Ses frekansının harekete bağlı olarak yaklaştıkça tiz (yüksek frekanslı), uzaklaştıkça pes (düşük frekanslı) gösterdiği değişikliğe Doppler kayması(şifti) denir. Bu temele dayanarak damarlarda akan kanın içindeki şekilli elemanlardan yansıyan sesin frekans değişiklikleri saptanarak akımın yönü ve hızı incelenebilmektedir.
Doppler kayması(şifti) Doppler kayması(şifti) = 2 x Fo x V x CosQ / c Fo = Transducerin frekansı, V = damar içindeki akım hızı, CosQ = Doppler açısı, C = Sesin dokudaki hızı (1540m/sn)
Doppler US de Gösterim Yöntemleri * Sürekli dalga(continuous Wave) * Spektral dalga(duplex Doppler) * Renkli Doppler * Power Doppler
ULTRASONOGRAFİ (US) o Başlangıçta anolog iken şu anda tamamen dijitaldir. o Görüntüler bilgisayar ortamında saklanabilir o Kesitsel görüntü elde edilir. o 3B ve 4B görüntüler elde edilebilir.
US Terimleri o Prob: US görüntüsü elde etmek için o kullanılan ses dalgasını gönderen ve alan alet, o Ekojenite: Sesi yansıtabilme derecesi, siyah-beyaz arasında görülür o İzoekojen: Sesi aynı derecede yansıtan oluşımlar çevre ile aynı gri tonda görülür o Hiperekojen: Karşılaştırılan dokuya göre daha çok yansıtan ve daha ekojen yani daha parlak veya beyaz o Hipoekojen: Karşılaştırılan dokuya göre daha az yansıtan ve daha az ekojen, yani daha koyu veye siyah o Doppler US: Kan akım hızı ve akım karakteristiklerini araştırmada kullanılan bir inceleme yöntemidir o Color Doppler US: Kan akım yönünü gösterir. Akım hızınıgöstermez. o PowerDoppler US: Küçük kan akımlarının varlığını en iyi gösterir. Akım hızını ve akım yönünü göstermez.
ULTRASONOGRAFİ (US) Yüksek frekanslı ses dalgası (2-10Mhz) kullanılır o Avantajları o Ucuz o Kolay uygulanır o Noniyonizan o Multiplanar görüntü o Portatif olması o Dezavantajları o Hava, kemik,yara, skatris vs. doğal bariyer (Akc, barsaklar) o Hekime ve cihaza bağımlı
RENKLİ DOPPLER ULTRASONOGRAFİ (RDUS) o Doppler frekans kayması: Ses dalgası hareketli bir yapı (eritrositler) ile karşılaştığında frekansı değişir o Kanın akım hızı ve yönü belirlenir o Bu bilgiler bir spektrum olarak, B-mod görüntü ile birlikte akımın yönüne göre renklendirilerek verilir (RDUS). o Noninvaziv vasküler tanı yöntemi o Dezavantajları: US ile aynı ve anatomik detay vermez
ULTRASONOGRAFİNİN AVANTAJLARI Düşük maliyet, Aygıtın taşınabilirliği, Hastayı sedyesinde ve yatağında inceleme imkanı, Yöntemin uygulamadaki kolaylığı, İncelemenin herhangi bir riski ve zararının olmayışı. (non-invaziv oluşu) Yöntemin dezavantajı ise uygulayan kişinin bilgi ve becerisi ile cihazın kaliteli olup olmaması ile ilgilidir.