ულტრაბგერითი სისტემები – უხილავის დანახვა ბგერითი ტალღებით

თანამედროვე ულტრაბგერითი ტექნოლოგიების წყალობით, სამედიცინო ვიზუალიზაცია სტატიკური ანატომიური სურათებიდან დინამიურ ფუნქციურ შეფასებებად გარდაიქმნა, ყველაფერი ეს კი მაიონებელი გამოსხივების გარეშე. ეს სტატია იკვლევს დიაგნოსტიკური ულტრაბგერითი გამოკვლევის ფიზიკას, კლინიკურ გამოყენებას და უახლეს ინოვაციებს.

ფიზიკური პრინციპები
სამედიცინო ულტრაბგერითი გამოკვლევა მუშაობს 2-18 MHz სიხშირეებზე. პიეზოელექტრული ეფექტი გადამყვანში ელექტრო ენერგიას მექანიკურ ვიბრაციებად გარდაქმნის. დროის მოგების კომპენსაცია (TGC) არეგულირებს სიღრმეზე დამოკიდებულ შესუსტებას (0.5-1 dB/cm/MHz). ღერძული გარჩევადობა დამოკიდებულია ტალღის სიგრძეზე (λ = c/f), ხოლო გვერდითი გარჩევადობა დაკავშირებულია სხივის სიგანესთან.

ევოლუციის ქრონოლოგია

• 1942: კარლ დუსიკის პირველი სამედიცინო გამოყენება (ტვინის ვიზუალიზაცია)
• 1958: იან დონალდმა შეიმუშავა სამეანო ულტრაბგერითი გამოკვლევა.
• 1976: ანალოგური სკანირების გადამყვანები ნაცრისფერი მასშტაბის გამოსახულების მიღების საშუალებას იძლევა
• 1983: ნამეკავამ და კასაიმ ფერადი დოპლერი წარადგინეს
• 2012: FDA-მ დაამტკიცა პირველი ჯიბის ზომის მოწყობილობები

კლინიკური მეთოდები

1. B-რეჟიმი
   ფუნდამენტური ნაცრისფერი ტონების გამოსახულება 0.1 მმ-მდე სივრცითი გარჩევადობით
2. დოპლერის ტექნიკები

• ფერადი დოპლერი: სიჩქარის რუკა (ნაიკვისტის ზღვარი 0.5-2 მ/წმ)
• დოპლერი: 3-5-ჯერ უფრო მგრძნობიარეა ნელი ნაკადის მიმართ
• სპექტრული დოპლერი: სტენოზის სიმძიმის რაოდენობრივი შეფასება (PSV თანაფარდობა >2 მიუთითებს >50%-იან საძილე არტერიის სტენოზაზე)

3. მოწინავე ტექნიკები

• ელასტოგრაფია (ღვიძლის შებოჭილობა >7.1 კპა მიუთითებს F2 ფიბროზზე)
• კონტრასტული ულტრაბგერითი გამოკვლევა (SonoVue მიკრობუშტები)
• 3D/4D გამოსახულება (Voluson E10 აღწევს 0.3 მმ ვოქსელის გარჩევადობას)

ახალი აპლიკაციები

• ფოკუსირებული ულტრაბგერა (FUS)
  • თერმული აბლაცია (ესენციური ტრემორის დროს 3-წლიანი გადარჩენის 85%)
  • ჰემატოენცეფალური ბარიერის გახსნა ალცჰაიმერის სამკურნალოდ
• ადგილზე ულტრაბგერითი გამოკვლევა (POCUS)
  • სწრაფი გამოკვლევა (ჰემოპერიტონეუმის 98%-იანი მგრძნობელობა)
  • ფილტვის ულტრაბგერითი B-ხაზები (ფილტვის შეშუპების 93%-იანი სიზუსტით)

ინოვაციების საზღვრები

1. CMUT ტექნოლოგია
   ტევადობითი მიკროდამუშავებული ულტრაბგერითი გადამყვანები უზრუნველყოფენ ულტრაფართო გამტარუნარიანობას (3-18 MHz) 40%-იანი ფრაქციული გამტარუნარიანობით.
2. ხელოვნური ინტელექტის ინტეგრაცია

• Samsung S-Shearwave უზრუნველყოფს ხელოვნური ინტელექტით მართულ ელასტოგრაფიულ გაზომვებს
• ავტომატიზირებული განდევნის ღერძის (EF) გამოთვლა გულის მაგნიტურ-რეზონანსულ ტომოგრაფიასთან 0.92 კორელაციას აჩვენებს.

3. ხელის რევოლუცია
   Butterfly iQ+ იყენებს 9000 MEMS ელემენტს ერთჩიპიან დიზაინში და იწონის მხოლოდ 205 გრამს.
4. თერაპიული გამოყენება
   ჰისტოტრიფსია არაინვაზიურად ახდენს სიმსივნეების აბლაციას აკუსტიკური კავიტაციის გამოყენებით (კლინიკური კვლევები ღვიძლის კიბოს სამკურნალოდ).

ტექნიკური გამოწვევები

• ფაზური აბერაციის კორექცია სიმსუქნის მქონე პაციენტებში
• შეზღუდული შეღწევადობის სიღრმე (15 სმ 3 MHz-ზე)
• ლაქების ხმაურის შემცირების ალგორითმები
• ხელოვნურ ინტელექტზე დაფუძნებული დიაგნოსტიკური სისტემების მარეგულირებელი დაბრკოლებები

გლობალური ულტრაბგერითი ბაზარი (2023 წელს 8.5 მილიარდი აშშ დოლარი) გარდაიქმნება პორტატული სისტემებით, რომლებიც ამჟამად გაყიდვების 35%-ს შეადგენენ. ისეთი ახალი ტექნოლოგიების წყალობით, როგორიცაა სუპერგარჩევადობის ვიზუალიზაცია (50 მკმ სისხლძარღვების ვიზუალიზაცია) და ნეირონული რენდერინგის ტექნიკები, ულტრაბგერითი გამოკვლევა აგრძელებს არაინვაზიური დიაგნოსტიკის საზღვრების ხელახლა განსაზღვრას.