Артефакты в ультразвуковой диагностике. Артефакты, визуализируемые в режиме серой шкалы Термины для описания расположения анатомических структур

Артефакт в ультразвуковой диагностике — это появление на изображении несуществующих структур, отсутствие существующих структур, неправильное расположение структур, неправильная яркость структур, неправильные очертания структур, неправильные размеры структур.

Реверберация

Один из наиболее часто встречающихся артефактов, наблюдается в том случае, если ультразвуковой импульс попадает между двумя или более отражающими поверхностями. При этом часть энергии ультразвукового импульса многократно отражается от этих поверхностей, каждый раз частично возвращаясь к датчику через равные промежутки времени (рис. 1).

Рис. 1. Реверберация.

Результатом этого будет появление на экране монитора несуществующих отражающих поверхностей, которые будут располагаться за вторым отражателем на расстоянии равном расстоянию между первым и вторым отражателями. Уменьшить реверберации иногда удается изменением положения датчика. Вариантом реверберации является артефакт, получивший название "хвост кометы". Он наблюдается в том случае, когда ультразвук вызывает собственные колебания объекта. Этот артефакт часто наблюдается позади мелких пузырьков газа или мелких металлических предметов. Ввиду того, что далеко не всегда весь отраженный сигнал возвращается к датчику (рис. 2), возникает артефакт эффективной отражательной поверхности, которая меньше реальной отражательной поверхности.

Рис. 2. Эффективная отражательная поверхность.

Из-за этого артефакта определяемые с помощью ультразвука размеры конкрементов обычно немного меньше, чем истинные. Преломление может вызывать неправильное положение объекта на полученном изображении (рис. 3).

Рис. 3. Эффективная отражательная поверхность.

В том случае, если путь ультразвука от датчика к отражающей структуре и назад не является одним и тем же, возникает неправильное положение объекта на полученном изображении. Зеркальные артефакты — это появление объекта, находящегоя по одну сторону сильного отражателя с его другой стороны (рис. 4).

Рис. 4. Зеркальный артефакт.

Зеркальные артефакты часто возникают около диафрагмы.

Артефакт акустической тени (рис. 5) возникает за сильно отражающими или сильно поглощающими ультразвук структурами. Механизм образования акустической тени аналогичен формированию оптической.

Рис. 5. Акустическая тень.

Артефакт дистального лсевдоусиления сигнала (рис. 6) возникает позади слабо поглощающих ультразвук структур (жидкостные, жидкостьсодержащие образования).

Рис. 6. Дистальное псевдоусиление эха.

Артефакт боковых теней связан с преломлением и, иногда, интерференцией ультразвуковых волн при падении ультразвукового луча по касательной на выпуклую поверхность (киста, шеечный отдел желчного пузыря) структуры, скорость прохождения ультразвука в которой существенно отличается от окружающих тканей (рис. 7).

Рис. 7. Боковые тени.

Артефакты, связанные с неправильным определением скорости ультразвука, возникают из-за того, что реальная скорость распространения ультразвука в той или иной ткани больше или меньше усредненной (1,54 м/с) скорости, на которую запрограммирован прибор (рис. 8).

Рис. 8. Искажения из-за различия в скорости проведения ультразвука (V1 и V2) различными средами.

Артефакты толщины ультразвукового луча — это появление, главным образом в жидкостьсодержащих органах, пристеночных отражений, обусловленных тем, что ультразвуковой луч имеет конкретную толщину и часть этого луча может одновременно формировать изображение органа и изображение рядом расположенных структур (рис. 9).

Рис. 9. Артефакт толщины ультразвукового луча.

Эхоакустическое псевдоусиление

Этот артефакт возникает позади структур, слабо поглощающих ультразвук, т.е. позади содержащих жидкость объектов (мочевой пузырь, желчный пузырь, кисты и пр.). В некотором смысле он противоположен артефакту теней (1;4;5).

Знание этого феномена помогает в подтверждении жидкостной природы сканируемого объекта. Классическим примером является нормальное эхоакустическое псевдоусиление, появляющееся в паренхиме печени позади желчного пузыря. Эхоакустическое псевдоусиление имеет решающее значение при дифференциальной диагностике кист от новообразований с низкой эхогенностью.

Рис. 10. Артефакт периферического эхоакустического усиления. Звуковая волна слева практически не ослабляется, проходя через наполненный жидкостью пузырь, поэтому область позади него остаётся яркой. Звуковая волна справа, проходящая через паренхиму, ослабляется и затухает.

Рис. 11. Артефакт периферического усиления, возникший позади желчного пузыря.

Рис. 12. Тени, испускаемые объектом.

На этом рисунке изображено три объекта. Объект А испускает истинную эхоакустическую тень, расположенную под объектом. Объект Б тень не испускает. Тени, исходящие от объекта В, являются режущими и направлены по касательной к его поверхности.

Рефракция.

С детства мы знакомы с примером рефракции - карандаш в стакане с водой оптически преломляется. Подобное явление мы можем наблюдать и при прохождении ультразвуковым лучом неоднородных биологических структур - различные объекты могут изменять свою форму и «преломляться» (4).

Чаще всего этот артефакт нам приходится наблюдать при прохождении ультразвукового луча через диафрагму. При этом можно сделать ошибочное заключение о нарушении целостности диафрагмы.

Устранить этот артефакт мы можем, изменив положение датчика и угол сканирования. При перпендикулярном положении датчика к границе раздела двух сред, искажение становится минимальным.

В слоистых тканях артефакт рефракции может привести к расфокусировке луча, что, в свою очередь приводит к ухудшению поперечной разрешающей способности, и в конечном счёте, к потере качества изображения.

Спектл-шум

Этот специфический артефакт, обусловленный высокочастотным характером ультразвуковых сигналов (4), наблюдается на каждом акустическом изображении. Излучаемый датчиком сигнал распространяется вглубь и сохраняет постоянные фазовые соотношения в каждый момент времени в отдельных точках сечения. Это свойство постоянства фаз называется пространственной когерентностью ультразвукового луча. При покачивании или перемещении датчика появляется характерная картинка переливающихся пятен, мешающая адекватной интерпретации изображения. Спектл-шум может имитировать осадок в жидкостных структурах.

Таким образом, наиболее информативными артефактами являются те из них, которые обусловлены физикой ультразвукового луча. Наибольшую диагностическую ценность представляют артефакт истинной эхоакустической тени, артефакт зеркального отражения, артефакт эхоакустического псевдоусиления и артефакт реверберации. Знание этих артефактов поможет врачу поставить правильный диагноз и оказать своевременную и адекватную помощь пациенту.

http://www.ultrasound.net.ua/page/text/name=494/print=1
http://xray.com.ua/animals.php?act=uzd&acti=1318693063&sid=
http://www.invetbio.spb.ru/public/UZI2.htm

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.

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.

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 .

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.