Page 63 - IFM_201304_vB 150 dpi
Basic HTML Version
Inżynier i Fizyk Medyczny 4/2013 vol. 2
artykuł naukowy
/
scientific paper
223
ultrasonografia
/
ultrasound
Wstęp
Prace nad ultrasonograficznymobrazowaniemskóry trwają od ponad 50
lat. Jednak z powodu ograniczeń technologicznych, przez kilka ostatnich
dekad nie udawało się uzyskać obrazu, który pozwalałby na ocenę skóry.
Przełomem w tym zakresie okazało się skonstruowanie tzw. głowic wy-
sokich częstotliwości pracujących na częstotliwościach powyżej 20 MHz.
Jednym z pierwszych ultrasonografów wysokich częstotliwości było
urządzenie opracowane przez Yano i współpracowników, wyposażone
w przetwornik o częstotliwości 40 MHz [1]. Obecnie dzięki rozwojowi
technologicznemu produkuje się seryjnie kilka różnych ultrasonografów
do obrazowania skóry, które pracują w trybie tzw.
B mode
. Wizualizacja
w
B-mode
jestprezentacjąchwilowej jasności(
brightness
)poszczególnych
pikseli dwuwymiarowego obrazu na ekranie aparatu USG. W trakcie roz-
chodzenia się fal ultradźwiękowychw tkankach zachodzą zjawiska fizycz-
ne, takie jak tłumienie, rozpraszanie i odbicie. Powstawanie obrazu jest
związane ze zjawiskiem echa, czyli odbicia części energii wyemitowanej
przez głowicę fali od niejednorodności struktury tkanki. Zależy to od
impedancji akustycznej, która jest proporcjonalna do prędkości rozcho-
dzenia się fal (właściwość ośrodka) i jego gęstości masy. Powracająca do
głowicy część energii fal wpostaci echa jest opisana natężeniemfali i cza-
sem upływającym pomiędzy wysłaniem i zarejestrowaniem po odbiciu
od twardszych struktur tkanki. Jasność pikseli obrazu zależy odwielkości
echa. W ten sposób powstający obraz może odwzorować głębsze war-
stwy tkanki i jej właściwości odbijające – struktury echogeniczne.
Dostępne są aparaty pozwalające uzyskać obrazy skóry nawet przy
częstotliwości 75 MHz. Stosowane w ultrasonografach wysokich czę-
stotliwości głowice są zazwyczaj mechaniczne i jednoelementowe.
W ubiegłym roku kanadyjska firma wprowadziła na rynek pierwszą,
elektroniczną głowicę wysokich częstotliwości (40 MHz), która współ-
pracuje z klasycznym ultrasonografem.
Badania skóry znajdują zastosowanie w dermatologii, gdzie wykorzy-
stywane są przede wszystkim do oceny skóry objętej procesem choro-
bowymoraz monitorowania przebiegu leczenia np. twardziny [3]. Trwają
również badania nad ultrasonograficznym obrazowaniem zmian ogni-
skowych skóry i ich różnicowaniem [4], co wynika z potrzeb diagnostyki
dermatologicznej. Ultrasonografia wysokich częstotliwości znajduje tak-
że zastosowanie na gruncie medycyny estetycznej i kosmetologii, gdzie
pozwala na ocenę stanu skóry, monitorowanie zmian powstających pod
wpływem stosowania różnego typu terapii oraz jest narzędziem umożli-
wiającymocenę skuteczności stosowanych preparatów [5].
Ultrasonograficzny obraz skóry
w wysokich częstotliwościach
W przypadku zastosowania głowic wysokoczęstotliwościowych wraz
ze wzrostem częstotliwości fal akustycznych wzrasta tłumienie wiązki
ultradźwiękowej w tkankach, co skutkuje zmniejszeniem głębokości
penetracji ultradźwięków z jednoczesnym wzrostem rozdzielczości
obrazu [2]. Dlatego też użycie ultrasonografii wysokich częstotliwości
umożliwia otrzymanie obrazu ultrasonograficznego opartego na echu
od naskórka, od skóry właściwej oraz tylko od górnej części tkanki pod-
skórnej (Rys. 1).
Rys. 1 Ultrasonograficzny obraz skóry w aparatach wysokiej częstotliwości,
A) aparat µ-Scan z głowicą 35MHz (eksperymentalny ultrasonograf opraco-
wany przez zespół pod kierownictwem prof. A. Nowickiego z IPPF PAN), B)
aparat Episcan z głowicą 50 MHz, C) Derma View z głowicą 48 MHz
Na obrazach ultrasonograficznych skóry obserwuje się również
bezechowe pasmo (obszar) położone tuż pod naskórkiem tzw. SLEB
(
Subepidermal Low Echo Band
) oraz przydatki skóry. W zależności od za-
stosowanego aparatu i częstotliwości głowicy istnieje możliwość uzy-
skiwania obrazów o różnym stopniu zawartości szczegółów. Przykłado-
wo, na obrazach uzyskanych z głowicą 35 MHz mieszek włosowy jest
słabo widoczny, a na obrazach wykonanych głowicą o częstotliwości 50
MHz można go zobrazować wraz z włóknemwłosowym (Rys. 2).
Rys. 2
Mieszekwłosowy na obrazie ultrasonograficznymwysokich częstotli-
wości, A) µ-Scan z głowicą 35 MHz, B) Episcan z głowicą 50 MHz
Długość fali akustycznej, w zakresie której pracuje głowica 35 MHz,
jest równa 0,044 mm i zmniejsza się wraz ze wzrostem częstotliwo-
ści – dla 100 MHz wynosi 0,0154 mm. Dobór częstotliwości, dla której
powstaje obraz USG, jest zawsze kompromisem między głębokością
obrazowania a jego jakością wynikającą z rozdzielczości. Rozdzielczość
dla głowicy 50 MHz aparatu DermaScan C USB firmy Cortex Technolo-
gy (
) wynosi 25 x 60 µm (podłużna x poprzeczna)
przy głębokości 3 mm i głowicy 20 MHz głębokość jest równa 23 mm,
ale rozdzielczość spada odpowiednio do wartości 60 x 200 µm.
Analiza obrazów ultrasonograficznych,
parametry poddawane ocenie
Ultrasonograficzne obrazy wysokiej częstotliwości skóry jako wyni-
kowe dane obrazowe w procesie diagnozy wizualnej poddawane są
analizie o charakterze jakościowym i ilościowym. Analizy jakościo-
wej – opartej na wizualnej ocenie obrazów – dokonują niezależni
badacze. W trakcie analizy porównuje się obrazy ultrasonograficzne
w celu znalezienia zmian pomiędzy skórą zdrową a chorą. Wówczas
zdjęcia wykonuje się w jednoimiennej lokalizacji (np. badaniu pod-
daje się chorą skórę na lewej łydce, a uzyskany obraz porównuje się
z obrazem skóry zdrowej uzyskanym na łydce prawej). Innym rodza-
jem analizy jakościowej jest porównywanie i poszukiwanie zmian na
zdjęciach wykonanych w tej samej lokalizacji, ale w różnych okresach
