Ключевые моменты:
• Артефакты представляют собой ложные изображения или детали изображений, которые не отражают реальных анатомических структур.
• Артефакты возникают при отклонении одного или нескольких положений о свойствах звуковой волны.
• При выполнении визуализации в различных плоскостях артефакты пропадают, а реальные анатомические структуры сохраняются на изображениях.

Артефакты представляют собой ложные изображения или детали изображений, которые не отражают реальных анатомических структур. Для совершенствования навыков в области формирования изображений и их интерпретации при проведении УЗИ у постели больного медицинские работники должны иметь базовое представление об артефактах в ультразвуковой диагностике. Помимо неисправности оборудования, артефакты могут возникать вследствие поступления ошибочных сигналов из-за отклонения одного или нескольких следующих предположений.

• Скорость звука постоянна во всех тканях человека (1540 м/с).

• Ультразвуковой луч представляет собой один однородный луч очень малой ширины и толщины.

• Ультразвуковые волны всегда распространяются по прямой траектории, отраженные ультразвуковые волны (эхо) возвращаются по той же траектории после отражения только от одного объекта.

• Затухание, или ослабление, энергии, ультразвуковых эхо происходит равномерно.

• Амплитуда возвращающегося эхосигнала зависит от свойств отражающего объекта, а расстояние до отражающего объекта пропорционально времени, за которое волна доходит до объекта и обратно.

• Продолжительность обработки и воссоздания изображения очень мала.

Наличие артефактов часто проливает свет на структуру тканей, а также облегчает диагностику некоторых патологий, например желчных камней или отека легких. Большинство артефактов можно классифицировать, опираясь на механизм их возникновения: артефакты, связанные с прохождением волн, характеристиками луча, ошибкой при измерении скорости или затуханием. В данной главе рассматриваются некоторые наиболее распространенные артефакты, с которыми можно столкнуться при проведении УЗИ у постели больного.

а) Артефакты, связанные с прохождением волн:

1. Реверберация. Звуковые волны отражаются на границе тканей, если скорость звука в этих двух тканях значительно разнится. Само сопротивление, препятствующее прохождению звуковых волн через ткань, называется акустическим импедансом. Количество звуковых волн, отраженных от границы тканей, прямо пропорционально разнице акустического импеданса двух прилегающих тканей. Если акустический импеданс тканей одинаков, отражения звуковых волн не происходит. Напротив, при наличии большой разницы величин акустического импеданса отражается значительная часть звуковых волн.

Артефакт реверберации возникает на границе тканей со значительным различием величин акустического импеданса, в том числе на границе с воздухом, металлом и кальцием. Артефакт реверберации возникает, если две или более двух структур, характеризующихся высокой отражающей способностью, располагаются параллельно друг другу, а траектория ультразвукового луча перпендикулярна этим структурам. Ультразвуковые импульсы многократно отражаются между структурами с высокой отражающей способностью.

УЗ-аппарат отображает это отражение в виде серии ярких параллельных линий на одинаковом расстоянии друг от друга по всей глубине до уровня одной или нескольких отражающих структур; яркость этих линий снижается по мере увеличения глубины (рис. 1). УЗ-аппарат определяет глубину залегания структур на основании задержки, с которой эхо возвращаются к датчику. Если эхо вернулось на датчик после однократного отражения, присвоенная структуре глубина соответствует фактической, но при многократном отражении эха УЗ-аппарат присваивает структуре глубину, которая значительно больше фактической.

Классический пример артефакта реверберации, A-линии, возникает в легких на поверхности плевры (рис. 2). Возникновение конкретно этого артефакта связано с многократным отражением звуковой волны между поверхностью плевры, характеризующейся высокой отражающей способностью, и границей контакта кожи и датчика. A-линии можно наблюдать как в здоровых легких, так и при пневмотораксе. Артефакты реверберации могут быть полезны для оценки характеристик ткани, однако они мешают визуализации более глубоких структур.

Отдельный тип артефакта реверберации, известный как артефакт «хвост кометы», образуется в том случае, если звуковые волны отражаются между двумя поверхностями, характеризующимися высокой отражающей способностью и расположенными очень близко друг к другу. «Сложение» близко расположенных ревербераций приводит к образованию ярких сужающихся вертикальных линий, которые называют «хвост кометы». После нескольких отражений наблюдается снижение амплитуды возвращающихся эхо, что часто отображается в виде сужения линий в сравнении с исходными эхо.

Артефакты «хвост кометы» можно наблюдать как в здоровых, так и в аномальных легких, более подробная информация о них содержится в отдельной статье на сайте - просим вас пользоваться формой поиска по сайту выше.

Артефакт «закрывающегося занавеса» похож на артефакт «хвост кометы», но имеет иное происхождение (рис. 3). Источником артефакта «закрывающегося занавеса» являются резонирующие вибрации в тетраэдре из пузырьков воздуха, содержащем жидкость в центральном кармане. Ультразвуковой луч контактирует с жидкостью в кармане, звуковые волны резонируют с жидкостью, и непрерывное эхо передается обратно на датчик. Резонирующие вибрации, зарегистрированные ультразвуковым датчиком, отображаются в виде вертикальной белой полосы, продолжающейся вглубь до уровня расположения скопления газов.

Артефакт «закрывающегося занавеса» может быть полезен для выявления аномальных скоплений воздуха в абсцессах, сосудах (например, скопления газа в воротной вене) или тканевых стенках (например, при гангренозном холецистите). Важно понимать, что к возникновению артефакта «закрывающегося занавеса» ведет наличие воздуха, а не чужеродных тел или кальция, которые вызывают артефакт акустической тени.

P.S. Ring-down artifact, от театрального термина Ring down the curtain — когда в конце представления на сцене закрываются шторы занавеса.

С использованием некоторых техник можно минимизировать влияние артефактов реверберации. Поскольку реверберации наиболее выражены в случае, когда ультразвуковой луч перпендикулярен структурам с высокой отражающей способностью, отклонение датчика для изменения угла инсонации или плоскости визуализации может способствовать их ослаблению. Аналогичным образом уменьшение расстояния между целевым объектом и ультразвуковым датчиком может уменьшить артефакт реверберации. Режим тканевой гармоники (ТГ) позволяет ослабить визуализацию артефактов путем фильтрации основных используемых частот и сужения ультразвукового луча. Использование ТГ позволяет ослабить артефакты реверберации, но улучшает визуализацию артефактов «хвост кометы».

При использовании метода пространственного составного сканирования несколько полученных изображений в различных плоскостях усредняются и ослабляют визуализацию артефактов «закрывающийся занавес» и «хвост кометы». Таким образом, включение режима ТГ позволяет усилить визуализацию «хвостов комет», а выключение режима пространственного составного сканирования дает возможность усилить визуализацию и «хвоста кометы», и «закрывающегося занавеса».

2. Зеркальное отражение. Артефакт зеркального отражения возникает в результате отражения звуковых волн между датчиком, линейным отражателем и целевой структурой, которое приводит к образованию ложного изображения позади отражателя. В сравнении со звуковыми волнами, отражающимися в направлении целевой структуры и от нее, при отражении звуковых волн от линейного отражателя до их возвращения на датчик возникает задержка. Возникновение этой задержки приводит к тому, что УЗ-аппарат демонстрирует структуру, идентичную целевой структуре, но расположенную на большей глубине.

Целевая структура отображается на глубине, соответствующей реальной глубине ее расположения, а зеркальное изображение отображается на большей глубине, на уровне мощного отражателя (рис. 4). Вид зеркального изображения определяется формой, проницаемостью для звуковых волн и гладкостью отражателя, а также углом инсонации ультразвукового луча. В отличие от артефактов реверберации, которые представляют собой многократное отражение от границ контакта тканей, артефакты зеркального отражения представляют собой отражение полных структур или органов. Зеркальное изображение может возникать при использовании любого линейного отражателя, чаще всего для диафрагмы, перикарда, аорты, мочевого пузыря и кишечника.

Зеркальные изображения печени или селезенки через диафрагму представляют собой норму, их не следует путать с консолидированной нижней долей легкого (рис. 5). Для устранения зеркального артефакта применяют такие техники, как изменение угла инсонации и снижение усиления.

б) Артефакты, связанные с ошибочным измерением скорости:

1. Рефракция. Рефракция (преломление) — это изменение направления звуковых волн под углом при их переходе от одной ткани к другой. Преломление обусловлено различием скоростей передачи звука в тканях с различными акустическими свойствами. Величина отклонения пропорциональна разнице скоростей распространения звука в тканях и углу, под которым падает ультразвуковой луч. По мере увеличения разницы в скоростях звука и угла инсонации увеличивается величина преломления. Поэтому из-за различий в скорости звука рефракция наиболее выражена на границах жировой клетчатки и мягких тканей, а также на наклонных границах контакта, например на боковых поверхностях изогнутых структур.

Артефакты рефракции включают в себя неправильное определение положения объекта (смещение структур), ореолы (удваивание структур) и краевую акустическую тень. Краевой артефакт, или боковая акустическая тень, — это вызванная рефракцией тень, появляющаяся по краям изогнутых зеркальных отражателей, таких как желчный пузырь, печень, почка, мочевой пузырь и кровеносные сосуды (рис. 6). Зеркальными отражателями являются поверхности, хорошо отражающие звуковые волны и передающие значительную долю звуковых волн обратно на ультразвуковой датчик. В точке изгиба зеркального отражателя наблюдается значительное изменение угла падения луча, в результате чего большая часть эхосигнала преломляется, а не отражается, создавая краевой артефакт — вызванную рефракцией тень, располагающуюся дистально относительно изгиба (рис. 7).

Визуализацию краевой тени можно ослабить посредством изменения угла инсонации, кроме того, краевую тень следует отличать от реальной тени, вызванной наличием камней.

в) Артефакты, связанные с характеристиками ультразвукового луча:

1. Артефакты боковых лепестков. Ультразвуковой луч состоит из основного лепестка и нескольких вторичных лепестков. Вторичными являются боковые и побочные лепестки, которые представляют собой проекции основного луча под различными углами (рис. 8). В боковых лепестках сосредоточен всего 1% ультразвуковой энергии основного луча, и обычно они не участвуют в создании изображений. Артефакты боковых лепестков возникают в том случае, если на пути лепестка луча располагается мощный отражатель. УЗ-аппарат интерпретирует отраженные звуковые волны как волны, приходящие от основного луча, и отображает структуру на пути основного луча. Артефакты боковых лепестков обычно появляются в ближнем поле анэхогенных структур с изогнутыми стенками, например желчного или мочевого пузыря либо сердца, или их возникновение связано с наличием границ контакта тканей, характеризующихся высокой отражающей способностью, например, при контакте с воздухом или костной тканью.

В случае если анэхогенные или гипоэхогенные структуры находятся не в ближнем поле, артефакты боковых лепестков могут не проявляться. При визуализации с использованием фазированных датчиков могут проявляться артефакты побочных лепестков.

Ослабить визуализацию артефактов вторичных лепестков для более точной регистрации изображений можно с использованием различных техник. Снижение усиления ведет к ослаблению низкоэнергетических вторичных лепестков, а использование ТГ позволит ослабить визуализацию артефактов боковых лепестков. Кроме того, для ослабления визуализации артефактов вторичных лепестков можно изменить положение пациента, угол инсонации, а также использовать другое окно для визуализации. Аподизация — часто встречающаяся встроенная функция современных портативных УЗ-аппаратов, позволяющая ослабить визуализацию артефакта боковых лепестков посредством снижения амплитуды импульсов и снижения усиления эха от внешних элементов датчика.

Еще два типа артефактов, связанных с характеристиками ультразвукового луча, — это артефакт ширины луча и артефакт толщины среза. Артефакт ширины луча появляется вследствие наличия ограничений бокового разрешения и чаще всего возникает дистально относительно фокальной зоны, где ширина ультразвукового луча превышает его ширину в проксимальной части. По мере качания луча из стороны в сторону во время сканирования дальнее поле выглядит линейным или вытянутым в горизонтальном направлении (рис. 9). Артефакт толщины среза обусловлен ограничениями сагиттального разрешения. По мере прохождения ультразвукового луча дистально относительно фокальной зоны толщина луча увеличивается, захватывая объекты, располагающиеся над и под лучом.

УЗ-аппарат усредняет полученные эхо, в результате чего объекты на дисплее аппарата могут выглядеть линейными или объединяться в вертикальном направлении (более подробная информация о разрешении изображений содержится в отдельной статье на сайте - просим вас пользоваться формой поиска по сайту выше). Для ослабления визуализации артефактов ширины луча и толщины среза применяют различные техники, включая сужение ультразвукового луча на уровне целевой структуры посредством коррекции глубины фокальной зоны (или нескольких зон) или использование гелевой подушки для визуализации поверхностных структур. Применение режима ТГ позволяет ослабить визуализацию данных артефактов посредством сужения плоскости визуализации, увеличения бокового разрешения и снижения толщины среза.

г) Артефакты, связанные с затуханием волн:

1. Акустическая тень. Акустическая тень может наблюдаться дистально относительно структур, которые сильно гасят поступающие ультразвуковые волны и могут отражать, рассеивать или поглощать большинство волн (рис. 10). Акустическое затенение приводит к отклонению предположения о том, что звук равномерно проникает и затухает во всех структурах тела. Дистально относительно структур, которые сильно гасят поступающие ультразвуковые волны, амплитуда звуковых волн снижается, к датчику возвращается только несколько эхо, что ведет к образованию зоны гипоэхогенности, или затенения (рис. 11). Наличие акустической тени может облегчать диагностику желчных или почечных камней, однако препятствует визуализации глубинных органов. Использование более высоких частот и ТГ позволяет усилить затенение. Применение режима пространственного составного сканирования, избыточная ширина луча и неправильное расположение фокальной зоны ослабляют затенение.

2. Акустическое усиление. Акустическое усиление, или заднее акустическое усиление, часто наблюдается позади структур, заполненных жидкостью. Звук беспрепятственно проходит через заполненные жидкостью структуры, которые не гасят звуковые волны. Таким образом, после прохождения структуры, заполненной жидкостью, интенсивность звуковой волны сохраняется, и от тканей, располагающихся глубже заполненной жидкостью структуры, на датчик отражаются эхосигналы с высокой амплитудой. Возвращающиеся к датчику высокоэнергетические ультразвуковые волны создают яркое гиперэхогенное изображение более глубоких тканей (рис. 12). Акустическое усиление обычно возникает позади структур, заполненных жидкостью, включая мочевой пузырь (рис. 13), желчный пузырь и крупные кровеносные сосуды. Снижение усиления в дальнем поле ведет к ослаблению акустического усиления, а применение режима ТГ, напротив, делает акустическое усиление более выраженным.

д) Тонкости и ловушки:

• Необходимо визуализировать структуры не менее чем в двух плоскостях. Если при визуализации в различных плоскостях структура не сохраняется, скорее всего, это артефакт.

• Реверберация может облегчать диагностику, если это A-линии в легких. Для минимизации артефакта реверберации скорректируйте угол инсонации датчиком или уменьшите расстояние между датчиком и целевой структурой.

• Режим ТГ позволяет усилить визуализацию «хвостов комет», а режим пространственного составного сканирования ослабляет визуализацию артефактов «хвост кометы» и «занавеса».

• Краевой артефакт вызван преломлением волн и отображается в виде вертикальных теней вдоль изогнутой поверхности структур, таких как желчный пузырь. Изменяя угол инсонации, можно отличить краевой артефакт от акустической тени, вызванной наличием камней.

• Артефакты ширины луча и толщины среза можно максимально минимизировать посредством изменения глубины фокальной зоны до уровня целевой структуры.

• Зеркальное отражение печени или селезенки через диафрагму должно отличаться от слияния нижней доли легкого при изменении угла инсонации перемещением датчика в направлении головы для прямой визуализации нижней доли.

• Акустическая тень возникает позади структур, эффективно глушащих звуковые волны, включая камни, кости, чужеродные тела и воздух. Камни и кости создают четкие тени, а воздух — размытые.

• Акустическое усиление возникает позади любых структур, заполненных жидкостью, данный артефакт можно минимизировать, снизив усиление в дальнем поле, чтобы уменьшить эхогенность более глубоких структур.

е) Контрольные вопросы. В вопросах 1 и 2 укажите типы артефактов, продемонстрированных на изображении ниже (рис. 14).
A. Артефакт реверберации.
Б. Артефакт бокового лепестка.
B. Акустическое усиление.
Г. Артефакт ширины луча.
Д. Артефакт «хвост кометы».
Е. Краевой артефакт.
Ж. Зеркальный артефакт.
З. Акустическая тень.
И. Артефакт «занавес».

1. Какой вид артефакта обозначен цифрой 1 на рис. 14?
Ответ: В. Акустическое усиление возникает в результате беспрепятственного проникновения звуковых волн через структуры, заполненные жидкостью (мочевой пузырь, желчный пузырь, кисты, сердце и крупные сосуды), что ведет к отображению структур, располагающихся за структурами, содержащими жидкость, в виде гиперэхогенных.

2. Какой вид артефакта обозначен цифрой 2 на рис. 14?
Ответ: Е. Краевой артефакт представляет собой рефракционную тень, возникающую по краям изогнутых структур, таких как желчный пузырь, почка, мочевой пузырь и кровеносные сосуды.

В вопросах 3 и 4 укажите типы артефактов, продемонстрированных на изображении ниже (рис. 15).
A. Артефакт реверберации.
Б. Артефакт бокового лепестка.
B. Акустическое усиление.
Г. Артефакт ширины луча.
Д. Артефакт «хвост кометы».
Е. Краевой артефакт.
Ж. Зеркальный артефакт.
З. Акустическая тень.
И. Артефакт «занавес».

3. Какой вид артефакта обозначен цифрой 3 на рис. 15?
Ответ: А. Артефакт реверберации возникает, если две или более двух структур, характеризующихся высокой отражающей способностью, располагаются параллельно друг другу, а траектория ультразвукового луча перпендикулярна этим структурам. На данном изображении показаны A-линии; это специфический тип артефакта реверберации, возникающий в результате многократного отражения от плевры.

4. Какой вид артефакта обозначен цифрой 4 на рис. 15?
Ответ: 3. Акустическая тень. Данный артефакт вызван наличием структур, хорошо глушащих волны, которые отражают, рассеивают или поглощают большинство ультразвуковых волн. Ребро отбрасывает акустическую тень, продемонстрированную на этом изображении.

5. Какой вид артефакта в дальнем поле показан на рис. 16?
A. Акустическая тень.
Б. Артефакт «занавес».
B. Зеркальный артефакт.
Г. Рефракция.

Ответ: В. Артефакт зеркального изображения сердца, в частности митрального клапана, располагается вглубь к перикарду. Зеркальный артефакт — создаваемый отражением структуры от линейного отражателя, в результате позади отражателя образуется ложное изображение. Зеркальный артефакт похож на артефакт реверберации, за исключением того, что реверберация возникает в результате многократного отражения от границ контакта тканей, а зеркальный артефакт — это отражение полных структур или органов.

6. Каким видом артефакта являются А-линии, наблюдаемые в нормальных легких?
А. Артефакт реверберации.
Б. Артефакт лепестка.
В. Отзеркаливание.
Г. Преломление.

Ответ: А. А-линии — классический пример артефакта реверберации. Возникновение А-линий связано с многократным отражением между поверхностью плевры, характеризующейся высокой отражающей способностью, и поверхностью контакта кожи и датчика, однако данный артефакт проявляется только при наличии воздуха позади (в глубине) плевральной поверхности, будь то легкие, заполненные воздухом, или воздух в плевральном пространстве (пневмоторакс) (см. рис. 1 и 2).

7. Какой из следующих видов артефактов скорее усиливается, а не ослабляется при использовании режима тканевой гармоники?
A. Артефакт реверберации.
Б. Артефакт боковых лепестков.
B. Артефакт «хвост кометы».
Г. Все вышеперечисленное.

Ответ: В. Использование тканевой гармоники приводит к ослаблению большинства артефактов, в том числе артефактов реверберации, бокового лепестка, побочного лепестка, артефактов ширины луча и толщины среза. Однако применение тканевой гармоники может вести к усилению некоторых артефактов, включая акустическое усиление, акустическое затенение и артефактов «хвост кометы».

8. Какая из перечисленных техник подходит для максимального ослабления визуализации артефактов ширины луча?
A. Увеличение усиления в дальнем поле.
Б. Регулировка фокусирования луча для его расширения.
B. Выключение режима тканевой гармоники.
Г. Регулировка глубины фокальной зоны до уровня целевой структуры.

Ответ: Г. Оптимальный способ ослабить визуализацию артефактов ширины луча — сузить ультразвуковой луч на уровне целевой структуры посредством регулировки глубины фокальной зоны. Применение тканевой гармоники также способно ослабить визуализацию этих артефактов путем сужения плоскости изображения, что увеличивает боковое разрешение и снижает толщину среза. Увеличение усиления в дальнем поле или расширение ультразвукового луча ведет к ухудшению визуализации артефактов ширины луча.

9. Какое из следующих утверждений ВЕРНО?
А. Артефакты — это ложные изображения или части изображений, которые могут отражать реальные анатомические структуры.
Б. Было показано, что идентификация артефактов визуализации может способствовать диагностике некоторых патологических состояний.
В. Акустическая тень — это затенение вдоль боковых стенок изогнутых структур, таких как мочевой пузырь.
Г. При выполнении визуализации в нескольких плоскостях артефакты сохраняются.

Ответ: Б. Верно, что артефакты визуализации могут способствовать диагностике некоторых патологических состояний, таких как камни и отек легких. Артефакты — это ложные изображения или детали изображений, которые не отражают реальные анатомические структуры. Акустическая тень возникает позади (в глубине) относительно сильно заглушающих волны структур, например костей, а краевой артефакт — это вызванное преломлением затенение вдоль боковых стенок изогнутых структур, например мочевого пузыря. При визуализации в различных плоскостях артефакты не сохраняются, это помогает их отличить от реальных анатомических структур.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Показания, ограничения УЗИ легких и плевры"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 2.1.2024