Ультразвуковий датчик – невід'ємний атрибут УЗ-сканерів. Як правильно підібрати ультразвуковий датчик відповідно до поставлених завдань, щоб отримати максимально якісне зображення зони інтересу? Спробуємо розібратися.
Ми не будемо детально описувати, як генеруються ультразвукові хвилі і формується зображення, адже фізика ультразвуку – це основа знань кожного фахівця, що займається ультразвуковою діагностикою.
Почнемо з короткої класифікації. В першу чергу – це класифікація за конструктивними параметрами:
Конвексний датчик.
Використовує частоту 2,5-7,5 МГц. Має меншу довжину, тому домогтися рівномірності його прилягання до шкіри пацієнта простіше. Однак, при використанні конвексних датчиків виходить зображення по ширині на кілька сантиметрів більше розмірів самого датчика. Для уточнення анатомічних орієнтирів лікар зобов'язаний враховувати цю невідповідність. За рахунок меншої частоти глибина сканування досягає 20-25 см. Зазвичай використовується для дослідження глибоко розташованих органів – органів черевної порожнини і очеревинного простору, сечостатевої системи, тазостегнових суглобів.
Лінійний датчик.
Використовує частоту 5-15 МГц. Перевагою лінійного датчика є повна відповідність досліджуваному органу положенню самого датчика на поверхні тіла. Недоліком лінійних датчиків є складність забезпечення у всіх випадках рівномірного прилягання поверхні датчика до шкіри пацієнта, що призводить до спотворень одержуваного зображення по краях. Також лінійні датчики за рахунок більшої частоти дозволяють отримувати зображення досліджуваної зони з високою роздільною здатністю, проте глибина сканування досить мала (не більше 10 см, хоча часто виробники пишуть набагато більшу глибину – це не відповідає дійсності). Використовуються, в основному, для дослідження поверхнево розташованих структур – щитовидної залози, молочних залоз, невеликих суглобів і м'язів, а також для дослідження судин.
Фазований/секторний датчик.
Працює на частоті 1,5-5 МГц. Має ще більшу невідповідність між розмірами датчика і отриманим зображенням, тому використовується переважно в тих випадках, коли необхідно з маленької ділянки тіла отримати великий огляд на глибині. Найбільш переважно використання секторного сканування при дослідженні, наприклад, через міжреберні проміжки. Типовим застосуванням секторного датчика є ехокардіоскопія – дослідження серця, дослідження судин мозку (транскраніальне сканування), дослідження плевральних порожнин і легеневої тканини.
Біплановий датчик. Це поєднання двох видів випромінювачів (конвекс+конвекс або конвекс+лінійка), що дозволяє отримати зображення в поздовжньому і поперечному зрізі. Існують навіть трипланові датчики, проте широкої популярності в ультразвуковій діагностиці вони так і не набули. Біпланові датчики використовують в основному в урології для оцінки передміхурової залози.
Олівцевий датчик (сліпий CW).
Олівцеві доплерівські датчики застосовуються для дослідження магістральних судин кінцівок і шиї з частотою 2-8 МГц за допомогою постійно-хвильового доплера (CW-доплера). Датчики, що містять окремий випромінювач і приймач, можуть працювати в В-режимі і КДК. Однак, у зв'язку з тим, що використання CW-доплера в сучасних УЗ-сканерах можливе на всіх датчиках, доцільність використання олівцевих датчиків втратила актуальність. В даний час, з огляду на низьку ціну на ці датчики, вони досі виробляються виробниками і застосовуються в медичній практиці.
Внутрішньопорожнинний датчик.
У свою чергу поділяються на вагінальні, ректальні, вагінально-ректальні, трансуретральні. Скануюча поверхня може бути представлена конвексом, фазою або лінійкою. Кут огляду і частота таких датчиків досить різноманітні. Існує великий спектр внутрішньопорожнинних датчиків безпосередньо для біопсії, біопсійна голка проходить безпосередньо через тіло самого датчика. Найпопулярніший серед клініцистів внутрішньопорожнинний датчик – датчик з конвексним скануючим голівкою, з частотою сканування 5-9 МГц, кут огляду – від 90° до 180°.
Модифікації традиційних датчиків:
Мікроконвексні датчики. Це конвексний датчик, який використовується в педіатрії та нейросонографії.
Черезстравохідні датчики. Використовуються для ехокардіографії. Є педіатричні та дорослі з різною довжиною і діаметром. Робоча частота 4-9 МГц, кут – близько 90°. Сучасні варіації передбачають біпланову будову, але найчастіше це секторні та мікроконвексні датчики.
Лапароскопічні/інтраопераційні датчики. Використовуються при лапароскопічних втручаннях. Їх особливістю є можливість керування джойстиком. Інтраопераційні датчики УЗД апарату призначені для візуалізації дій хірурга в операційному полі.
Об'ємний (3D/4D) конвексний або лінійний датчик. Сканування здійснюється за допомогою скануючої головки, яку приводить у рух мотор, розташований у самому датчику. Для отримання тривимірних зображень. Використовується найширше в акушерстві.
Наступним важливим параметром ультразвукових датчиків є розробка виробництва. За технологіями, що використовуються в ультразвукових датчиках, виділяють:
П'єзокристалічні (стандартні) датчики.
Найпопулярніші у використанні в клінічній практиці через відносно низьку вартість і поширене виробництво. Чим щільніше розташовані елементи, тим більшу роздільну здатність ми можемо отримати. Наприклад, конвексні та лінійні датчики стандартної щільності містять 128 елементів, аналогічні випромінювачі високої щільності – 192 елементи. Однак важлива не сама кількість елементів. Вирішальне значення має щільність ліній, що залежить від геометричних параметрів датчиків (апертури, кута огляду, радіуса).
Монокристалічні датчики.
Відмінність за технологічним процесом полягає в тому, що стандартні – п'єзокристалічні датчики збираються з окремих п'єзоелементів. Вони, хоч і незначно, але різні, це негативно впливає на якість отриманого зображення. У монокристалічних датчиках п'єзоелементи «нарізаються» з одного кристала. Отримане на таких датчиках зображення – менш «зашумлене» (чистіше), ще до будь-якої комп'ютерної обробки сигналу.
Матричні датчики.
У класичних УЗ-випромінювачах п'єзоелементи (128-256) розташовані в один ряд. Матричні датчики мають від 3 до 10 таких рядів – матрицю. Кілька рядів п'єзоелементів формують промінь, більш тонкий і рівномірний по товщині. Чим вужчий промінь, тим вище розширення зображення. Такий ефект дають високощільні датчики, але тільки на певній глибині (у фокусі). Матричні датчики однаково добре візуалізують ближню, середню і дальню зону сканування. Такі випромінювачі в 2 рази дорожчі за класичні. Залежно від кількості рядів виділяють 1.5D і 2D (коли кількість елементів практично однакова з обох сторін і можна отримати об'ємне зображення).
Заключним кроком, вибираючи ультразвуковий датчик, слід звернути увагу на геометричні та акустичні параметри – апертура (робоча поверхня), радіус кривизни та кут огляду – відповідно.
Якщо умовно розділити ультразвукові сканери всіх наявних виробників на 3 групи: базові (апарати низького класу), середнього класу та експертні УЗ-сканери, слід зазначити, що кількість підтримуваних датчиків прямо пропорційно зростає з класом апарату. Так, базові апарати обмежені 1-2 стандартними датчиками для основних видів обстеження. Апарати середнього класу мають досить широкий вибір датчиків з різною частотою, підтримку монокристальної технології. Експерти, як правило, в своєму арсеналі мають не один десяток датчиків, що задовольнить навіть найвибагливішого клініциста, матричні датчики виготовляють виключно для «експертів». З огляду на ці особливості, при виборі датчика намагайтеся вичавити максимум з ультразвукової машини і отримати максимально якісне і чітке зображення, що не дасть шансів лікарю на діагностичну помилку.
