Det strålingsfrie valg: Anvendelser af ultralyd i moderne medicin

Ultralyd er en billedteknologi, der faktisk er ældre end traditionel røntgenbilleddannelse. Den blev dog tilpasset til brug inden for det medicinske felt meget senere. Dens første registrerede brug er inden for obstetrik i 1950'erne. Siden da har brugen af ultralyd udvidet sig til at dække andre områder af medicin, og teknologien inden for medicinsk ultralydsscanning har gjort adskillige fremskridt gennem årene. Denne artikel diskuterer ultralydens udvikling over tid, og hvordan den bruges i sundhedsvæsenet i dag.

Hvordan fungerer ultralydsscanneren?

Som navnet antyder, fungerer den ved at anvende lydbølger. Ultralydsscannere genererer højfrekvente lydbølger, typisk mellem 1 og 5 MHz. Disse lydbølger sendes ind i kroppen ved hjælp af en håndholdt sonde (transducer). Lydbølgerne rejser uafbrudt inde i kroppen, indtil de rammer grænsefladen mellem to væv (for eksempel mellem muskel og knogle eller mellem væske og blødt væv). Afhængigt af hvilken type væv der er til stede, kan lydbølgerne enten blive reflekteret tilbage eller fortsætte med at rejse videre. De bølger, der reflekteres tilbage (kaldet ekkoer), sendes tilbage til ultralydsscanneren. Baseret på tidspunktet for hvert ekkos returnering og lydens hastighed i vævet, beregner den medicinske ultralydsscanner afstanden mellem sonden og hver struktur. Afstanden og intensiteten af alle ekkoerne omdannes til et todimensionelt billede, som vises på ultralydsskærmen.

Hvordan sammenlignes ultralyd med andre medicinske billeddannende modaliteter?

Den største fordel ved ultralyd er, at den modsat de fleste andre billedteknikker ikke bruger ioniserende stråling. Den er derfor sikker for patientgrupper, der er modtagelige for virkningerne af strålingseksponering, såsom gravide kvinder og børn. Den fanger blødt væv meget bedre end røntgen og CT-scanninger og er ideel til visning af indre organer. I samme session kan flere billedplaner opnås uden at ændre patientens position; det er tilstrækkeligt blot at bevæge den håndholdte sonde. Ud over det faktum, at den ikke bruger stråling, er en anden nøglefordel ved brug af ultralyd i medicinske opsætninger de lave omkostninger. Det er langt billigere end CT-scanninger og MR-scanninger.

På den anden side kan traditionel ultralyd ikke levere den detaljerede billednøjagtighed, der er tilgængelig med avancerede teknikker som f.eks. CT-scanning. Den kan ikke tilstrækkeligt visualisere knogler og hårdt væv. En ultralydsscanning tager længere tid end andre billeddannende modaliteter. Mens en CT-scanning kan opnås på 30 sekunder, vil en ultralyd tage 15 til 30 minutter.

Hvordan bruges ultralyd i medicinsk billeddannelse?

Et medicinsk ultralydssystem kan bruges til at visualisere strukturen af alle kroppens indre organer i realtid. Ved at anvende Doppler-effekten (som er en ændring i lydens frekvens, når objektet bevæger sig mod/væk fra kilden), kan blodstrømmen gennem kar også spores. Et par anvendelser af medicinsk ultralydsscanning er anført nedenfor:

• Obstetrik/Gynækologi: Ultralyd kan bruges til at evaluere det kvindelige forplantningssystem samt det udviklende foster i livmoderen. Dette er meget nyttigt til at opdage mulige føtale abnormiteter før fødslen.

• Abdominal og bækken-sonogram: Faste organer, såsom leveren og bugspytkirtlen i maven eller blæren og livmoderen i bækkenet, kan visualiseres. Det er vanskeligt at se på tarmen, da abdominal luft ofte blokerer lydbølger.

• Neurosonografi: Det hjælper med at visualisere hjernen og opdage uregelmæssigheder i blodstrømmen til hjernen.

• Vaskulær ultralyd: Dette bruges til at vurdere mængden og hastigheden af blodstrømmen i kar og til at opdage tilstedeværelsen af indsnævringer eller stenoser.

• Ekkokardiografi: Denne ultralyd er specifikt til hjertet og dets store blodkar, herunder aorta og lungearterien.

• Terapeutiske anvendelser: Ved at bruge ultralyd til at opnå billeder af organer i realtid kan guidede indgreb udføres. For eksempel involverer ultralydsvejledt finnålsaspiration at bruge ultralyd til at guide nålen ind i en dyb byld eller cyste for at aspirere dens indhold. Doppler-ultralyd kan også bruges til at finde vener før venepunktur eller til at finde blodkar før man løfter en kirurgisk lap til rekonstruktion.

Hvad er de seneste fremskridt inden for medicinsk ultralydsscanning?

Producenter af ultralydsudstyr har altid bestræbt sig på at overvinde begrænsningerne ved den traditionelle ultralyd. Dette har ført til flere innovationer. Der er sket en forbedring af selve ultralydssystemet, herunder bedre hardware og transducersystemer. Producenter af diagnostiske ultralydssystemer har arbejdet hårdt for at opnå forbedringer i erhvervelse, lagring og fortolkning af ultralydsbilleder. Nogle af de bemærkelsesværdige fremskridt inden for ultralydsscanning, der har ført til betydelige fremskridt i sundhedsvæsenet, diskuteres nedenfor:

• Digitalisering: Ligesom røntgenbilleder er ultralydserhvervelse flyttet ind i den digitale æra. Sammenlignet med konventionel analog ultralyd er digitale diagnostiske ultralydssystemer mere pålidelige og har tendens til at producere bedre billeder. Dette skyldes, at digital ultralyd har bedre funktioner, som inkluderer følgende:

• Digital stråleproduktion: Producenter af diagnostiske ultralydssystemer har introduceret enheder, hvor lydbølgestrålen kan styres digitalt. Styring af billedstrålen kan forbedre den rumlige opløsning og reducere artefakter. Dette forbedrer billedkontrasten.

• Forbedret signal-støj-forhold og signalopsamling: Disse giver mulighed for bedre transmission og modtagelse af lydbølgen. Dette fører til en bedre billedvisning.

• Bedre lagring og arkivering: Digitale billeder gemmes automatisk i ultralydssystemet. Arkivering af billeder gøres også lettere, fordi det kan gøres elektronisk. Det betyder, at der er mindre risiko for at forlægge patienters journaler.

• Bærbarhed: Evnen til at pakke store mængder information på små mikrochips har gjort det muligt for de engang klodsede ultralydsenheder at skrumpe i størrelse. Dette giver producenten af ultralydsudstyr mulighed for at tilbyde en vigtig fordel til sundhedspersonale—bærbarhed. Nye ultralydsenheder er håndholdte og kan nemt bæres af lægen til forskellige undersøgelsesrum og til operationsstuen. Håndholdte enheder indeholder ofte et multifunktionelt ultralydssystem, som kan bruges til ethvert formål. For eksempel kan screening for væskeansamling i maven, analyse af blodstrøm og detektion af føtale hjerteslag udføres med samme enhed.

• 3D- og 4D-ultralyd: Den største begrænsning ved traditionel ultralyd er dens todimensionelle natur. Lægen skal forstå de strukturelle og rumlige forhold mellem forskellige anatomiske strukturer og forsøge at 'samle' billederne i deres sind for korrekt orientering. I dag kan 3D-ultralydsbilleder dog opnås ved at rekonstruere en række todimensionelle billeder. Den største fordel ved denne teknik er, at den kan hjælpe med volumetriske målinger. For eksempel kan man med 3D-ekkokardiografi foretage kvantificering af atrie- og ventrikelvolumen. Tredimensionel visualisering af anatomi kan også hjælpe med at diagnosticere tilstande som hjerteklapsygdomme.
  
  4D-ultralyd er også blevet udviklet som en del af det medicinske ultralydssystem. Ved 4D-billeddannelse kan lægen visualisere de rekonstruerede billeder på samme måde som ved 3D-ultralydsbilleder, men de kan også evaluere funktionen i realtid. For eksempel er det ved brug af 4D-ultralyd i obstetrik muligt at visualisere fosteret, der åbner øjnene eller sutter på en tommelfinger.

• Metoder til at evaluere vævs fysiske egenskaber: Konventionelt tillader ultralyd og andre diagnostiske billedteknikker for væv inspektion, men ikke palpation. Så mens vi kan 'se' vævet eller organet under undersøgelse, kan vi ikke 'føle' det. Fremskridt inden for medicinske ultralydsmetoder har imidlertid gjort dette muligt:

• Elastografi: Visse sygdomme kan forårsage en ændring i vævets elasticitet. Graden af elasticitet eller stivhed i væv kan måles gennem elasticitetsmodulet (Youngs modul). Dette gøres ved at påføre kompression på vævet gennem transduceren og måle graden af forvrængning af vævet under denne kompressionskraft. Dette kan anvendes til forskellige tilstande. For eksempel kan det bruges til at opdage fibrose i leveren, analysere årsagen til forstørrede lymfeknuder og identificere thyroidea-knuder. Det kan også bruges til at screene for malignitet i væv.

• Vibro-akustografi: Denne teknik involverer brugen af to ultralydsstråler til at fokusere på interesseområdet. Begge stråler har forskellige frekvenser og har tendens til at interferere med hinanden. Dette får det objekt, der er af interesse, til at vibrere ved en lav frekvens. Vibrationen opfanges af en mikrofon og konverteres til et billede. Dette er nyttigt til at opdage hårdere masser i blødt væv, såsom forkalkede masser. For eksempel kan spytsten eller mikrokalk i brystet opdages ved hjælp af denne teknik.

• Kontrast-ultralyd: Kontrastmidler er med succes blevet anvendt i andre billedteknikker, såsom CT-scanninger og MR-billeddannelse. Kontrastmidler er typisk radioaktive farvestoffer, der injiceres i blodkarrene for at hjælpe med at overvåge mønsteret af blodstrøm gennem dem. Kontrastmidler til ultralyd blev introduceret ganske nyligt. Disse er ikke radioaktive farvestoffer, men mikrobobler af gasser med høj molekylvægt indkapslet i en elastisk skal. I en normal ultralyd kan blodkar ikke let skelnes fra det omgivende normale væv. Men når mikrobobler introduceres i cirkulationen, oscillerer gasboblerne som reaktion på lydbølgerne. Derfor kan ekkoet modtaget fra blodkarrene skelnes fra det omgivende væv. I dag findes mikrobobler så små som 10 µm i diameter. På grund af deres mikroskopiske størrelse kan de endda krydse kapillærlejer, hvilket giver læger mulighed for at få et detaljeret billede af det vaskulære netværk. Denne teknik er især nyttig i ekkokardiografi og kan bruges til at vurdere venstre ventrikels funktion og blodstrøm gennem de store kar.

• Endoluminal ultralyd: Udviklingen af mindre ultralydstransducere har gjort det muligt at inkludere dem i endoskopiske enheder. Derfor er det muligt at opnå billeder af bedre kvalitet af indre organer med endoskoper. Endoluminal ultralyd er blevet brugt til guidede biopsier af læsioner placeret i områder som det trakeobronkiale træ, urogenitalkanalen eller galdevejene. Det er også blevet brugt i det intravaskulære område til at guide procedurer som angioplastik.

Hvad bringer fremtiden? "Ultralyd på en chip"

Den traditionelle transducer-sonde (som gør brug af piezoelektriske krystaller) kan være på vej ud. Forskere og iværksættere har fundet en måde at inkorporere kunstig intelligens på en mikrochip, som danner den nye transducer-sonde. Denne slanke, håndholdte sonde kan simpelthen tilsluttes brugerens smartphone, og billeder kan ses på enheden. "Ultralyd på en chip" nedbringer hardwareomkostninger og kan også bruges til at overvåge patienter i hjemmet.

Få det bedste ud af moderne ultralydsscanning med state-of-the-art DICOM-visningssoftware

Med nutidens moderne digitale diagnostiske ultralydssystemer har læger også brug for software til billedvisning af høj kvalitet, så ultralydsbillederne kan ses med høj opløsning og klarhed. Med fremkomsten af DICOM-standarden gemmes alle erhvervede digitale ultralydsbilleder i DICOM-formatet. Så softwaren skal være i stand til at læse og redigere billeder i dette format. En ideel software ville også give læger mulighed for at opnå information fra billederne gennem forskellige teknikker, såsom volumen-rendering og rekonstruktion. Softwaren ville muliggøre billedfusion. Det betyder, at ultralydsbilledet kan lægges oven på en anden billedmodalitet, såsom CT-scanningen. Dette giver medicinske eksperter mulighed for at få anatomisk orientering samt funktionel vurdering på samme tid.

Det er også vigtigt for billedvisningssoftwaren at være kombineret med et lige så effektivt lagringssystem. Dette skyldes, at digitale ultralydsbilleder kræver rigelig lagerplads, og du har brug for en server, der giver dig mulighed for at rumme adskillige billedfiler fra patienter. Et sådant lagringssystem giver dig mulighed for at hente disse filer fra arkivet, når det kræves.

PostDICOM online DICOM viewer: Overlegen visning af ultralydsbilleder – helt gratis

PostDICOM tilbyder en gratis multimodalitets online DICOM viewer, som tjener alle de formål, der er diskuteret ovenfor. Den kommer med avancerede funktioner såsom volumen-rendering, 3D-rekonstruktion samt længde-, densitets- og vinkelmålinger. Du kan gemme billeder for at hente eller se dem senere! Kompatibel med Windows, Mac OS, Linux og Android-systemer, kan du se dine ultralydsbilleder fra enhver enhed, når som helst. Det er problemfrit at oprette sig for at bruge PostDICOMs online viewer. Så få din gratis DICOM viewer i dag!