Факторы и артефакты, определяющие интенсивность принимаемого уз. Артефакты в ультразвуковой диагностике - Васильев А.Ю Артефакты узи

Бурмистров СЮ. ООО КВМ "ЮНИОР"

Специалистам, работающим в области ультразвуковой диагностики, необходимо помнить о большом количестве артефактов, которые встречаются во время сканирования.

Ошибки и трудности при эхографии в основном обусловлены следующими факторами:

Принципиальными ограничениями диагностических возможностей метода;
различными акустическими эффектами во время прохождения ультразвуковых волн через ткани организма;
методическими погрешностями в процессе исследования;
неправильной интерпретацией полученных данных.

Акустическая тень

Граница разделения тканей хорошо отражает ультразвук, в результате, прохождение луча может полностью прерываться, и дистальнее образуется тень.

Для затухания ультразвукового луча размер отражающей поверхности должен быть равным ширине ультразвукового луча или больше. Если объект меньше ширины ультразвукового луча, то волны огибают его, и на экране проецируются ткани, находящиеся дистальнее.

Акустическая тень, формируется не только от конкрементов, костной ткани и пузырьков воздуха, но и от плотных, чаще всего соединительнотканных, образований. Важно отметить, что отсутствие акустической тени не исключает диагноза мелкого конкремента, где конкременты могут выглядеть как очаги повышенной эхогенности.

В зоне фокусировки ультразвуковой луч имеет наименьшую ширину. При исследовании важно, чтобы интересующий объект находился в этой зоне. Это увеличивает шансы увидеть тень дистальнее мелких конкрементов и гарантирует, что область исследуется с маиболее возможной разрешающей способностью сканера.

Артефакт широкого луча или краевые эффекты

При линейном сканировании возникают краевые эффекты, вызванные попаданием в срез и отображением на экран исследуемого объекта (например, желчного пузыря, кисты) и рядом расположенных органов или образований (например, кишечника). В этом случае в полостных образованиях визуализуется плотный "осадок", ложные перегородки, появляется двойной контур.

Этот недостаток совершенных ультразвуковых датчиков обусловлен их техническим устройством и, прежде всего, величиной пьезоэлектрического кристалла. Луч ультразвука имеет определенную ширину, и при формировании изображения предполагается, что он абсолютно плоский. Это может вызвать искажения, когда исследуемый объект и окружающие ткани одновременно находятся внутри ультразвукового луча.

Чтобы уменьшить вероятность ошибок, исследование должно проводиться не менее чем в двух проекциях, оптимально под углом в 90°; а также можно менять положение пациента, при этом происходит смена позиции внутренних органов относительно друг друта.

Этот прием может оказаться очень ценным, если возникает подозрение на артефакт широкого луча.
Подобно артефакту широкого луча, изогнутые контуры смежных органов могут также вызывать ложные тканевые проявления. Так наполненная толстая кишка может оттеснять мочевой пузырь, вызывая изменения его контуров. Чтобы исключить ошибки такого рода, все области должны быть исследованы в нескольких плоскостях, и пациент должен находиться в разных позициях.
Артефакт "хвост кометы".

При прохождении ультразвуковых волн через образования с сильно отражающими криволинейными поверхностями наблюдается феномен "хвоста кометы", имеющий определенное клиническое и диагностическое значение. Он проявляется в виде эхопозитивной линейной или конусообразной полосы и ориентирован по ходу ультразвукового луча.

Основная причина его возникновения - схождение акустических пучков и суммация их энергии после прохождения через небольшие по размеру объекты при отражении ультразвуковых волн в одном направлении.

Чаще всего этот феномен наблюдается при сканировании небольших кальцинатов, мелких желчных камней, пузырьков газа, металлических тел (дробь), реже -при эхографии через ребра, наличии остаточного воздуха между датчиком и кожей вследствие неполного прилегания или прижатия, недостаточного количества геля.

Скоростной артефакт

При обработке изображения считается, что скорость звука внутри тканей постоянна и равна 1540 м/с. Это допущение необходимо для того, чтобы по времени возвращения эхосигнала к преобразователю вычислять расстояние до объекта.

Различная скорость распространения ультразвуковых волн в жидкостях и плотных тканях приводит к формированию искаженного изображения объектов или места их расположения до 5% и более.
Зеркальное отражение.

Многократное отражение ультразвуковых волн при прохождении через объекты с плотными поверхностями (диафрагма, капсула печени, стенки сосудов) приводит к формированию ложных "структур" или "образований", расположенных дистальнее или проксимальное объекта исследования. Для мягких тканей акустический импеданс в большей мере зависит от количества коллагена и соединительной ткани.
В результате возникает ложное зеркальное отображение объекта дорсальнее истинного или ложные конкременты, например, в печени и селезенке.

Как правило, множественные отражения возникают при сканировании через среды с незначительным поглощением энергии ультразвуковых волн ( , наполненный мочевой пузырь, печень), позади которых расположены плотные линейные или изогнутые поверхности; а также при исследовании органов, расположенных на большой глубине (при асцитах).

Артефакт боковых лепестков

Ширина ультразвукового луча неодинакова, после выхода луч сужается, и становиться самым узким в зоне фокуса, затем, проникая глубже, расширяется. Некоторые звуковые волны отклоняются от основного пути (их называют звуковыми лепестками). Они менее интенсивные, но иногда сильные отражатели внутри боковых лепестков дают отражение, которое может быть принято преобразователем. Сканер воспринимает его, как исходящее от основного луча, и воспроизводит на окончательном изображении как артефакт. Более узко сфокусированные лучи менее склонны к артефактам боковых лепестков и широкого луча.

Внешнее электромагнитное воздействие

Артефакты, вызванные внешним источником электромагнитных волн состоят из расходящихся линий и эхогенных полос, которые обычно располагаются по оси луча ультразвука.

Артефакты в виде нечетко изображения контуров органов и их размеров, неравномерность эхоструктуры возникают при сканировании труднодоступных участков тела, у пациентов с избыточной массой, при повышенном газообразовании. В этих случаях целесообразна замена линейных датчиков на секторные, которые обладают большей пространственной разрешающей способностью за счет минимальной контактной поверхности и наличия секторного пучка ультразвуковых волн. При изучении контуров различных органов или образований необходимо выбрать правильное фокусное расстояние и провести полипроекционное исследование.

Артефакт эхогенности зоны фокусирования

Исходя из того, что луч ультразвука самый узкий в фокальной зоне, относительная интенсивность звука на единицу площади у него больше, чем в другом месте. Сигналы, идущие из этой области, имеют большую интенсивность, чем от аналогичных тканевых поверхностей в другом месте ультразвукового луча.

Акустическое усиление

При прохождении ультразвукового луча через различные ткани, находящиеся на одной глубине, он может ослабляться в различной степени, и интенсивность луча, достигающего дистальные ткани, может меняться. Изображение будет более ярким в момент прохождения через жидкостные структуры из-за слабого, по сравнению с мягкими тканями, затухания. Большая интенсивность луча позади жидкостных структур вызывает более сильное отражение ультразвука в тканях, расположенных дистально. Поэтому эхосигналы, возникающие позади таких структур могут ярче или более усиленными по сравнению с соседними эхосигналами на же глубине. Также акустическое усиление может наблюдаться на позади однородных тканей.

Поверхность сканера, кожа, гели образуют акустические границы из датчика в тело, и отраженный сигнал могут многократно отражаться этими границами. Эти отражающиеся звуковые волны действуют как новые импульсы ультразвука. Если эти сигналы достаточно мощны для обнаружения сканером, то наблюдается эффект ревербации. Он проявляется в виде повторяющихся ярких полос обычно в ближнем поле экрана под углом 90° к оси луча. Ревербация может наблюдаться дистальнее поверхности с сильной отражающей способностью, например, позади задней стенки пузыря, заполненного жидкостью.

Для того, чтобы гарантировать возможную точность исследования, необходимо знать об управлении сканером и его датчиками, обращать внимание на усиление и обработку изображения, соблюдать методику обследования, помнить о возможных физических артефактах и диагностических ловушках. И, наконец, прежде чем уверять других в найденных патологических изменениях, врач по ультразвуковой диагностике должен вначале убедить в этом самого себя.

Использованная литература:

1. R.A.L.Bisset; A.N.Khan. Differential Diagnosis in Abdominal Ultrasound.
2. А.И.Дергачев. Ультразвуковая диагностика заболеваний внутренних органов. Москва. 1995 г.

Родственным артефактом является так называемый зеркальный артефакт (mirror - image artifact), также создающий эффект псевдомасс. Данный феномен возникает в области структур, имеющих высокоотражаю- щую поверхность, таких как диафрагма, плевра, кишечник.

Рис. 11. Ультразвуковое исследование органов брюшной полости. Эхо- грамма печени. Стрелкой отмечено формирование зеркального артефакта с визуализацией артефактного изображения печени за диафрагмой (стрелка).
15

В результате реверберации, развивающейся между реальными массами и отражающей поверхностью, на противоположной стороне от рефлектора происходит формирование псевдомасс. Необходимо отметить, что ложное изображение визуализируется на том же расстоянии от отражающей поверхности, что и истинное.
Этот эффект часто регистрируется при исследовании в надключичной области и является зеркальным артефактом подключичной артерии. Его возникновение обусловлено прилеганием задней стенки подключичной артерии к верхушке легкого, в результате чего образуется граница раздела сред с различной акустической плотностью. Ультразвуковой луч, пройдя через сосуд, полностью отражается от плевральной поверхности, расположенной позади артерии. При возвращении через подключичную артерию эхосигналы рассеиваются частицами крови и мягкими тканями и повторно отражаются от поверхности плевры. Так как ультразвуковая система определяет глубину расположения объекта на основании времени, затраченного лучом на движение в обоих направлениях, и предполагает его распространение по прямой линии, сканером не учитываются многократные отражения (реверберация) ультразвука. Результатом является формирование артефакт- ного изображения, которое визуализируется на противоположной стороне от плевральной поверхности, накладываясь на верхушку легкого.


Рис. 12. Ультразвуковое исследование левой подключичной артерии. В-режим. Визуализация дополнительного» артефактного изображения сосуда, которое определяется на противоположной стороне от плевральной поверхности, накладываясь на верхушку легкого.

В В-режиме определяется дополнительный сосуд в зоне исследования. Отличительными признаками артефактного (ложного) изображения от истинного является большая эхогенность и размытость «стенки». Изменение настроек прибора, плоскости сканирования не позволяет уменьшить или исключить описанный эффект.
Необходимо отметить, что в этой зоне также формируется зеркальный артефакт венозных сосудов, однако он трудно диагностируется при надключичном доступе.
Крайне сложным для распознавания является визуализация зеркального артефакта в брюшной полости и в полости малого -газа, где в качестве рефлектора выступает кишечник. Возможна визуализация mirror-image феномена в абсцессе брюшной полости при условии формирования уровня между газом и жидкостью, представляющим собой высокоотражающую поверхность.

Большое количество цветовых артефактов могут оказывать негативное влияние на интерпретацию результатов ЦДЭ либо искажать ее. Некоторые из них неизбежны и фактически могут использоваться для повышения точности и чувствительности диагностики.

Помехи : одной из причин может быть слишком высокое значение коэффициента усиления цвета. Помехи могут представлять значительную проблему, однако в некоторых случаях они вызываются преднамеренно и используются для обнаружения медленного кровотока.

Артефакты движения : артефакты движения (цвеювые вспышки) также затрудняют исследование. Их возможными причинами могут быть передающиеся пульсации сердца (например, при исследовании васкуляризованных новообразований в левой доле печени) и пульсации аорты.

Наложение : данный артефакт представляет проблему, когда в диагностических целях цветовая шкала прибора устанавливается на определенный диапазон скорости (ЧПИ), который не соответствует скорости кровотока во всех исследуемых сосудах. Это приводит к появлению нежелательных зон инверсии цвета.

Артефакт конфетти : имеет вид многочисленных мелких цветовых пикселей, является важным признаком постстенотического турбулентного потока.

Артефакт мерцания : имеет большое диагностическое значение. Он возникает, когда пиксели артефакта конфетти или цветовые полоски (красные и синие пиксели) создаются структурами с очень сильными звукоотражающи-ми свойствами (камень, холестериновый полип), располагающимися в акустической тени. Мерцание возникает вследствие вибрации отражающей поверхности, обусловленной падающими на нее звуковыми волнами. Данный артефакт может оказаться полезным при диагностике камней в почках и других образований.

Определение : в ультразвуковой диагностике артефактами являются акустические изображения, не соотносящиеся с анатомическими структурами. Их возникновение связано с тем, что в процессе визуализации учитываются не все физические явления.

Значение : при интерпретации ультразвуковых изображений артефакты могут иметь различное значение. Некоторые из них, такие как артефакт голщины ультразвукового луча, могут мешать интерпретации ультразвуковой картины, тогда как другие, в частности акустическая тень, имеют диагностическое значение.

Артефакт боковых лепестков

Неправильное отображение объекта на экране вследствие эхо-сигналов, продуцируемых боковыми лепестками, сопровождающими ультразвуковой луч.
Артефакт боковых лепестков имеет вид изогнутой линии в анэхогенной структуре.

Значение : Эти артефакты могут быть ошибочно приняты за эхо-сигналы, отходящие от внутренних структур кистозных органов (перегородки, осадок).
Дифференцировка с настоящим объектом : Изменение угла наклона датчика или плоскости сканирования легко приводит к исчезновению артефакта.

Зеркальные артефакты образуются путем отражения ультразвуковых волн после того, как они распространяются через ткань и сталкиваются с интерфейсом, способным действовать как зеркало. Типичное отображение зеркального артефакта состоит из двух аналогичных структур, разделенных на одинаковых расстояниях от отражающего интерфейса. Мы сообщаем об обнаружении зеркального артефакта у пациентки с одноплодной беременностью на сроке гестации 18 недель. Обследование было проведено трансабдоминальным и трансвагинальным датчиком, однако, изображение было интерпретировано как двойня. Также дифференциальный диагноз проводился с брюшной гетеротопической беременностью.

Зеркальные артефакты образуются путем отражения ультразвуковых волн после того, как они распространяются через ткань и сталкиваются с интерфейсом, способным действовать как зеркало. Типичное отображение зеркального артефакта состоит из двух аналогичных структур, разделенных на одинаковых расстояниях от отражающего интерфейса. Мы сообщаем об обнаружении зеркального артефакта у пациентки с одноплодной беременностью на сроке гестации 18 недель. Обследование было проведено трансабдоминальным и трансвагинальным датчиком, однако, изображение было интерпретировано как двойня. Также дифференциальный диагноз проводился с брюшной гетеротопической беременностью. Наличие синхронизированных, но противоположных движений обоих плодов, и размытое изображение второго плода, навели на мысль о зеркальном артефакте. Отражающая поверхность была создана с помощью интерфейса, расположенного между раздутым газом ректосигмоидним отделом толстой кишки и задней стенкой матки. Зеркальные артефакты могут привести к диагностическим ошибкам. Этот случай показывает, как вздутие ректосигмоидного отдела толстого кишечника может генерировать изображение, которое имитирует наличие второго плода или брюшную гетеротопическую беременность.

Несмотря на значительные достижения в сфере ультразвуковой визуализации, диагностические проблемы продолжают возникать. Примером этого являются артефакты или ошибки в изображении, приводящие к появлению на мониторе аппарата структур, которые на самом деле отсутствуют или наблюдение ложной локализации структур с искаженной эхогенностью, разными размерами и формой.

Артефакты характерны для ультразвуковой визуализации и могут появляться независимо от опыта врача и / или технического оборудования. Примером такого артефакта является зеркальный артефакт, при котором изображение зеркальной структуры на экране глубже, чем в реальности и находится на таком же расстоянии от настоящего образования. Как правило, зеркальное изображение визуализируется более гипоэхогенным, размытым и искаженным по сравнению с изображением реальной структуры, которая была записана до поглощения и преломления ультразвуковых лучей.

Мы описываем случай появления “призрака” плода вследствие зеркального артефакта при рутинном пренатальном ультразвуковом исследовании. Артефакт был зафиксирован во время трансабдоминального и трансвагинального сканирования.

Клинический случай

Женщина 22 лет, беременность 3, обследуется на сроке гестации 18 недель. Предыдущие беременности были без осложнений и закончились рождением доношенных детей, путем вагинальных родов. При осмотре у пациентки не было никаких жалоб. Во время трансабдоминального ультразвукового исследования обнаружено внутриматочную беременность, с фетальной биометрией соответственно сроку гестации, рассчитанного по последней менструации. Диагностировано нормальную анатомию плода. При проведении ультразвукового обследования было обнаружено второе плодное яйцо, расположенное за первым плодом (Рис.1). Второе плодное яйцо примыкало к задней стенке матки, содержало плод и амниотическую жидкость, наблюдались движения плода. Учитывая местоположение второго плодного яйца вне полости матки, можно было заподозрить брюшную гетеротопическую беременность.

Рис.1. Трансабдоминальное ультразвуковое сканирование. Зеркальный артефакт наблюдается позади матки. Обратите внимание на гиперэхогенный участок между задней стенкой матки и кишечником. Зеркальный артефакт наблюдается тогда, когда ультразвуковая волна отражается перпендикулярно к сканирующей поверхности.

Во время трансвагинального УЗИ диагностирован плод в полости матки, который биометрически соответствует гестационному возрасту, с нормальной двигательной активностью. Однако зафиксировано изображение плодного яйца, расположенного позади матки, в котором визуализируются части плода. Проведение полного анатомического обследования этого плода было затруднено, так как не удалось получить четкое изображение всего плода. Можно было оценить только два биометрических параметра: бедренную и плечевую кости. Их длина была аналогичной размеру костей плода, которой находился в полости матки (рис. 2).

Рис. 2. Трансвагинальное УЗИ, показывающее артефакт, который создает зеркальное изображение в правой части сонограммы, однако оно искажено и размыто.

Изображение второго плода было получено только тогда, когда проводилось сканирование под определенным углом (Рис.3). После тщательного осмотра и оценки движения второго плода оказались синхронными с теми, что и у плода, локализурующегося в полости матки, с участием той же конечности, но в противоположном направлении. Движения второго плода были одинаковые по амплитуде, но имели короткую задержку во времени. В совокупности эти данные вызвали подозрение на наличие зеркального артефакта. Когда ультразвуковое исследование повторяли, используя различные углы сканирования, наблюдались те же результаты. Адекватное изображение второго плода не удалось получить ни в одной из сканированных плоскостей.

После проведения очистки кишки, при повторном обследовании было обнаружено одноплодную маточную беременность, предыдущие признаки зеркального артефакта не обнаружены. Для подтверждения диагноза было проведено МРТ, установлено одноплодную маточную беременность.

Рис.3. Изображение зеркального артефакта, сканирование производится трансабдоминальным датчиком. На сонограмме наблюдаем искаженное зеркальное отражение головки плода, измененную форму и размеры, пониженную эхогенность.

Если во время ультразвукового обследования обнаруживаем артефакт, эксперт должен попытаться устранить его путем регулирования частоты ультразвукового датчика, а также настройки тканевой гармоники и / или изменения направления сканирования. Ультразвуковые артефакты, которые своевременно не диагностируются, приводят к диагностическим ошибкам, таким как: наличию внематочной беременности; ошибочной диагностике ангиомы во время ультразвукового исследования брюшной полости; искусственным образованиям трахеи вследствие наличия узла в щитовидной железе при УЗИ шеи. Для проведения исследований рекомендуем использовать аппарат от компании GE .

Артефактный шум (Artefactial Noise). Это артефактная наводка от близкорасположенных источников электромагнитного излучения (оборудование, электротранспорт и т.д.)

Артефакт-хлопок (Main Bang Artefact). Это довольно известный ультразвуковой эффект, который практически невозможно устранить. Он заключается в появлении высокоинтенсивного эхосигнала по причине сильного различия между акустическими свойствами трансдюссера и прилежащей к нему ткани.

Артефакты, связанные с взаимодействием эхо с тканью

Затемнение (Shadowing). Возникает при инсонации таких структур как газ, кость, кальцинированные атеромы и др., которые хорошо поглощают ультразвук и дают площадь затемнения по ходу эхо

Реверберация (Reverberation Artefact). При отражении ультразвука от структур, с существенно отличающимся от ближайших тканей импедансом (газ, кость), большая часть эхо возвращается к трансдьюсеру и это может быть причиной удвоения оригинальной структуры при визуализации. Часто реверберация наблюдается при сканировании сосудов. В результате переотражения ультразвука между стенками сосуда возникает артефактное заполнение просвета сосуда структурами повышенной эхогенности

Зеркальный артефакт (Mirror Artefact). Кривая анатомическая структура может фокусировать и отражать подобно зеркалу. При этом следует попробовать зондирование указанного участка из другой точки.

Повышающий эффект (Enhancement Effect). Возникает в случае, когда эхо проходит через заполненную жидкостью структуру и позади нее происходит увеличение амплитуды эхо. В этом случае необходимо уменьшить валовый гейн и привести в порядок DGC.

Эффект кометы (Comet Effect). Границы раздела с большой отражающей способностью (ткань, воздух и т.д.) создают плотную эхогенную линию на обратной поверхности.

Артефакт боковых теней. Затемнение по ходу УЗ-лучей (акустическая дорожка) при инсонации выпуклой поверхности. Например, тени от стенок артерии при поперечном сканировании. Возникает из-за интерференции УЗ-волн.