1. Siêu âm là gì?
Siêu âm (Ultrasound/Sonography) – là một kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh không xâm lấn, áp dụng phổ biến trong y tế, phương pháp tạo ảnh là sử dụng sóng siêu âm (sóng âm tần số cao) để xây dựng và tái tạo hình ảnh về cấu trúc bên trong cơ thể. Những hình ảnh này cung cấp thông tin có giá trị trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh. Do hình ảnh siêu âm được ghi nhận theo thời gian thực nên nó có thể cho thấy hình ảnh cấu trúc và sự chuyển động của các bộ phận bên trong cơ thể kể cả hình ảnh dòng máu đang chảy trong các mạch máu.
Siêu âm sử dụng để làm gì? 
Siêu âm thường được sử dụng để :
- Khảo sát các bộ phận, cơ quan trong cơ thể : Ổ bụng tổng quát, Sản khoa, Tim mạch, Phụ khoa, Tiết niệu, Tiền liệt tuyến, Tuyến giáp, Tuyến vú, Các bộ phận nhỏ, Cơ xương khớp, Tinh hoàn …
- Siêu âm dẫn đường cho sinh thiết và hỗ trợ các kỹ thuật y học khác.
Nguyên lý hoạt động của siêu âm.
Siêu âm dựa trên nền tảng là nguyên lý định vị bằng sóng siêu âm (sonar)-một kỹ thuật dùng để phát hiện các vật thể dưới nước. Trong khi siêu âm, bác sỹ sử dụng đầu dò (transducer) tỳ sát lên da, đầu dò có chức năng vừa phát vừa thu sóng siêu âm.
Khi siêu âm, các tinh thể bên trong đầu dò phát ra các sóng siêu âm truyền vào bên trong cơ thể. Các mô, xương và chất lỏng trong cơ thể - một phần hấp thụ hoặc truyền qua - một phần phản xạ lại sóng âm và quay ngược trở lại đầu dò. Đầu dò thu nhận sóng âm phản hồi, gửi các thông tin này tới bộ xử lý, sau khi phân tích các tín hiệu phản hồi bằng các phần mềm và thuật toán xử lý ảnh, kết hợp các thông tin để xây dựng và tái tạo thành hình ảnh siêu âm mà chúng ta nhìn thấy trên màn hình.
2. Cơ sở vật lý của siêu âm
Cơ chế phát sóng âm: Sóng âm được tạo ra do chuyển đổi năng lượng từ điện thành các sóng phát ra từ các đầu dò, có cấu trúc cơ bản là gốm áp điện (piezo-electric). Sóng âm thanh chỉ truyền qua vật chất mà không truyền qua được chân không, vì không có hiện tượng rung.
Một trong những đặc điểm cơ bản nhất là tần số sóng âm phụ thuộc vào bản chất của vật có độ rung khác nhau. Đơn vị đo tần số là Hertz, tức là số chu kỳ dao động trong một giây.
- Bản chất của Siêu âm : là các sóng âm dao động có tần số > 20.000Hz (20kHz). Trong lĩnh vực Y tế người ta dùng sóng âm với tần số từ 2 MHz đến 20 MHz (1 MHz = 10^9Hz) tùy theo yêu cầu thăm khám.
Tính chất của Siêu âm:
+ Sự suy giảm và hấp thu:
Trong môi trường có cấu trúc đồng nhất, sóng âm lan truyền theo đường thẳng, và bị mất năng lượng dần gọi là suy giảm. Sự suy giảm theo luật nghịch đạo của bình phương khoảng cách. Sự hấp thu quan trọng của năng lượng âm gặp vật chất tạo nhiệt. Tuy nhiên sự mất năng lượng trong siêu âm không giống bức xạ tia X, vì ở đây còn có hiệu ứng quang từ hoặc hiệu ứng Compton. Vận tốc truyền sóng âm phụ thuộc vào độ cứng và tỷ trọng của môi trường vật chất xuyên qua, trong cơ thể người: mỡ 1450; nước 1480; mô mềm 1540; xương 4100 m/s.
+ Sự phản xạ hay phản hồi:
Trong môi trường có cấu trúc không đồng nhất, một phần sóng âm sẽ phản hồi ở mặt phẳng thẳng góc với chùm sóng âm tạo nên âm dội hay âm vang (echo), phần còn lại sẽ lan truyền theo hướng của chùm sóng âm phát ra. Như vậy, ở đường ranh giới giữa hai môi trường có trở kháng âm (acoustic impedance), ký hiệu là Z, Z khác nhau tùy thuộc cấu trúc của vật chất đặc biệt là số nguyên tử. Sóng phản hồi sẽ thu nhận bởi đầu dò, sau đó được xử lý trong máy và truyền ảnh lên màn hình (display), hoặc ghi lại trên phim, giấy in hoặc trên băng đĩa từ. Tất nhiên các sóng phản hồi không được thu nhận bởi đầu dò sẽ bị biến mất theo luật suy giảm.
+ Sự khúc xạ, nhiễu âm:
Khi chùm sóng đi qua mặt phẳng phân cách với một góc nhỏ, chùm âm phát ra sẽ bị thụt lùi một khoảng so với chùm âm tới còn gọi là nhiễu âm. Chính điều này sẽ tạo ra ảnh giả.
3. Phân loại máy siêu âm.
Máy siêu âm được chia thành nhiều chủng loại khác nhau tùy vào hình dạng, công nghệ, phạm vi ứng dụng…
Theo hình dạng cấu trúc : máy siêu âm xe đẩy, máy siêu âm xách tay(để bàn), máy siêu âm cầm tay.
Theo công nghệ : Máy siêu âm đen trắng, máy siêu âm màu, máy siêu âm Doppler, máy siêu âm 3D/4D...
Theo phạm vi ứng dụng : Máy siêu âm tim mạch, máy siêu âm tổng quát, máy siêu âm sản/phụ khoa…
4 Cấu tạo máy siêu âm
Các bộ phận của máy siêu âm :
- Đầu dò : phát và thu nhận sóng siêu âm.
- Hệ thống xử lý tín hiệu (phần cứng + phần mềm) : xử lý các tín hiệu thu được từ đầu dò, tái tạo hình ảnh và hiển thị lên màn hình.
- Hệ thống nhập liệu, tương tác : bao gồm bàn phím chức năng và trackball (hoặc màn hình cảm ứng - nếu có), sử dụng để nhập liệu bệnh nhân, lựa chọn thông số, chuyển đổi đầu dò…
- Màn hình : hiển thị hình ảnh siêu âm sau khi xử lý (một số dòng siêu âm cao cấp có thêm màn hình cảm ứng để tăng tốc độ và khả năng tương tác trong quá trình siêu âm)
- Máy in : in kết quả siêu âm (sử dụng máy in nhiệt hoặc máy in thông thường qua máy tính).
Cấu tạo máy siêu âm bên ngoài (MÁY SIÊU ÂM BÀN ĐẨY 4D DOPPLER MÀU APOGEE 3300 - HÃNG SIUI)
|
|
|
|
Máy in ảnh siêu âm
|
Đầu dò siêu âm
|
Đầu dò siêu âm.
Đầu dò (Transducer - Probe): làm nhiệm vụ vừa phát vừa thu sóng âm phản hồi. Nó bao gồm một hoặc nhiều miếng gốm áp điện (piezo-eletric), khi có dòng điện xoay chiều tần số cao kích thích vào miếng gốm này làm cho nó co giãn và phát ra xung siêu âm. Ngược lại khi miếng áp điện rung lên do sóng siêu âm dội trở về sẽ tạo ra một xung động. Sóng siêu âm lan truyền vào các mô trong cơ thể, gặp các mặt phẳng sẽ gặp các sóng âm dội trở về. Mỗi âm dội mà đầu dò thu nhận được sẽ chuyển thành tín hiệu điện, từ tín hiệu này sẽ được xử lý và chuyển thành tín hiệu trên màn hình, và tất cả chùm sóng âm quét tạo nên hình ảnh siêu âm.
Tùy vào chức năng và tần số khảo sát, hãng sản xuất, các loại đầy dò có hình dạng và kích thước khác nhau. Các đầu dò quét được nhờ một hệ thống cơ khí hay điện tử, với chùm thăm dò theo hình chữ nhật hay rẽ quạt.
+ Đầu dò quét cơ học:
Trong đầu dò có bộ chuyển động được gắn với tinh thể gốm áp điện hoặc một tấm gương phản âm. Chức năng của bộ này giống như một bộ đèn pha quét ánh sáng chùm đơn, chuyển động nhờ một bánh xe hoặc một chuyển động kế. Các dao động sóng sẽ phản chiếu nhờ tấm gương.
+ Đầu dò quét điện tử:
Các tinh thể gốm áp điện được xếp thành một dãy theo chiều ngang (tuyến tính), được mở ra một cửa sổ (aperture) nhỏ lớn phụ thuộc vào số lượng tinh thể, chiều rộng của chùm sóng âm khi phát ra.
Một số loại đầu dò phổ biến như đầu dò Convex (dò tổng quát), đầu dò Linear (khảo sát phần nông), đầu dò tim (khảo sát tim mạch), đầu dò âm đạo (sản phụ khoa)… Đa số các siêu âm được thực hiện với đầu dò bên ngoài da, một số loại siêu âm thực hiện bên trong cơ thể (invasive ultrasound). Trong trường hợp này,đầu dò được gắn vào một que đo và được đưa vào bên trong bằng các con đường mở tự nhiên. Một số siêu âm thuộc loại này bao gồm :
– Transesophageal echocardiogram (siêu âm tim qua thực quản): đầu dò được đưa vào bên trong thực quản để thu các hình ảnh của tim.
– Transrectal ultrasound (siêu âm qua trực tràng): đầu dò được đưa vào bên trong hậu môn để quan sát trực tràng, tuyến tiền liệt.
– Transvaginal ultrasound (siêu âm qua âm đạo): đầu dò được đưa vào bên trong âm đạo để quan sát tử cung & buồng trứng.
5. Các loại kỹ thuật siêu âm (mode siêu âm).
Siêu âm kiểu A (Amplitude): Ghi lại sóng phản hồi bằng những xung nhọn, mà vị trí tương ứng với chiều sâu và biên đô tỷ lệ thuận với cường độ của âm vang (echo). Kiểu A ít có giá trị về chẩn đoán mà thường dùng để kiểm tra sự chính xác của máy siêu âm.
Siêu âm kiểu B hay 2 chiều (2D): Mỗi sóng xung kiểu A đều được ghi lại bằng một chấm sáng nhiều hay ít tùy theo cường độ của âm dội. Sự di chuyển của đầu dò trên da bệnh nhân cho phép ghi lại cấu trúc âm của các mô trong cơ thể nằm trên mặt phẳng quét của chùm tia, đây là phương pháp siêu âm cắt lớp (Echotomography). Hình thu được từ các âm vang này sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ và chuyển thành tín hiệu trên màn truyền bằng các chấm trắng đen, xám.
+ Siêu âm kiểu Động (Dynamic): Là một kiểu hai chiều với tốc độ quét nhanh, tạo nên hình ảnh theo thời gian thực (real time). Kiểu Động so với kiểu B tựa như điện ảnh so với chụp ảnh.
Siêu âm kiểu M (TM - Time Motion): Trong kiểu siêu âm này âm vang sẽ ghi lại theo kiểu A, nhưng chuyển động theo thời gian nhờ màn hình quét ngang thường xuyên. Do đó những cấu trúc đứng yên trên màn hình là một đường thẳng, còn những cấu trúc chuyển động là một đường cong ngoằn nghèo tùy theo sự chuyển động của cơ quan thăm khám. Siêu âm kiểu này thường dùng để khám tim.
Siêu âm kiểu Doppler (Động): Dùng hiệu ứng Doppler của siêu âm để đo tốc độ tuần hoàn, xác định hướng của dòng máu và đánh giá lưu lượng máu. Có 3 loại Doppler: Doppler liên tục, Doppler xung, Doppler màu, người ta thường phối hợp hệ thống Doppler với siêu âm cắt lớp theo thời gian thật gọi là siêu âm DUPLEX. Ngày nay người ta còn mã hóa các dòng chảy của siêu âm chính là siêu âm Động-màu, siêu âm Doppler năng lượng (Power Doppler), siêu âm tổ chức (tissue doppler) và siêu âm chiều rất tiện cho việc thăm khám Tim-Mạch, sản khoa.
Siêu âm kiểu 3D. Trong những năm gần đây siêu âm 3D đã được ứng dụng rất rộng rãi, chủ yếu ở lĩnh vực sản khoa. Hiện nay có 2 loại siêu âm 3D, đó là loại tái tạo lại hình ảnh nhờ các phương pháp dựng hình máy tính và một loại được gọi là 3D thực sự (Live 3D, 3D real time, 4D). Siêu âm 3D do một đầu dò có cấu trúc khá lớn, mà trong đó người ta bố trí các chấn tử nhiều hơn theo hình ma trận, phối hợp với phương pháp quét hình theo chiều không gian nhiều mặt cắt, các mặt cắt theo kiểu 2D này được máy tính lưu giữ lại và dựng thành hình theo không gian 3 chiều. Ngày nay có một số máy siêu âm thế hệ mới đã có siêu âm 3 chiều cho cả tim mạch, tuy nhiên ứng dụng của chúng còn hạn chế do kỹ thuật tương đối phức tạp và đặc biệt là giá thành cao.
6. Quá trình siêu âm trên bệnh nhân
Cần chuẩn bị gì khi siêu âm?
Chuẩn bị cho siêu âm như thế nào còn phụ thuộc vào vị trị cần kiểm tra trên người bạn. Một vài loại siêu âm không cần phải chuẩn bị. Một vài loại khác yêu cầu bạn phải kiêng một số loại thực phẩm hoặc phải uống nước, nhịn tiểu khoảng vài giờ trước khi thực hiện siêu âm. Khi bạn thực hiện siêu âm, bạn cần trao đổi với bác sĩ về tình trạng cụ thể của mình để được tư vấn và có kết quả chẩn đoán chính xác nhất.
Bạn có thể làm gì trong khi siêu âm?
Trong khi thực hiện siêu âm, bạn nằm trên một chiếc giường và được bôi một lượng gel nhỏ lên da. Gel này giúp bạn loại bỏ các bọt khí giữa đầu dò và cơ thể, để sóng siêu âm truyền tốt hơn. Đầu dò tạo ra một áp suất ép lên da tại các khu vực mà bạn được kiểm tra, di chuyển từ nơi này tới những nơi khác cần thiết.
Siêu âm thông thường không gây đau. Tuy nhiên, bạn có thể cảm thấy khó chịu khi thực hiện một số siêu âm mà đầu dò đi vào bên trong cơ thể, đặc biệt nếu bạn được yêu cầu phải nhịn tiểu,làm bọng đái bị đầy hoặc khi bác sỹ ép quá mạnh lên bề mặt da tại một số bộ phận khảo sát.. Một cuộc kiểm tra siêu âm thông thường diễn ra từ 20 phút tới 1 tiếng. Ở Việt Nam, do nhiều yếu tố liên quan nên đa số quy trình siêu âm thăm khám diễn ra không đủ tiểu chuẩn, siêu âm thông thường chỉ 3-10 phút.
Kết quả siêu âm.
Sau khi kết thúc siêu âm, bác sỹ sẽ phân tích các hình ảnh và trả kết quả cho bạn hoặc cho bác sỹ điều trị của bạn.
7. Những lợi ích và nguy cơ của siêu âm
Lợi ích
- Hầu hết các phương pháp siêu âm đều không xâm lấn (không dùng kim cũng như không cần phải tiêm thuốc) và thường không gây đau.
- Siêu âm được sử dụng rộng rãi, dễ dàng và ít tốn kém hơn những phương tiện hình ảnh khác.
- Siêu âm không ảnh hưởng tới sức khỏe do không dùng tia xạ ion hóa như X-quang hay CT.
- Siêu âm có thể cho thấy hình ảnh rõ ràng của các mô mềm vốn thể hiện không tốt trên hình X quang.
- Siêu âm không gây ra những vấn đề nào về sức khỏe và có thể thực hiện lập đi lập lại ở mức độ cần thiết.
- Siêu âm là phương pháp khảo sát hình ảnh ưa thích để chẩn đoán và theo dõi ở những phụ nữ mang thai và thai nhi.
- Siêu âm cung cấp hình ảnh theo thời gian thực nên trở thành một công cụ tốt để hướng dẫn cho các thủ thuật xâm lấn tối thiểu chẳng hạn như tiêm cortisone, sinh thiết bằng kim, dùng kim hút các dịch trong khớp hoặc ở những nơi khác trên cơ thể.
Nguy cơ
- Đối với siêu âm chẩn đoán cơ bản thì vẫn chưa tìm thấy những tác dụng có hại của nó trên con người.
8. Những giới hạn của siêu âm chẩn đoán
Sóng siêu âm bị cản trở bởi hơi hoặc không khí, do đó siêu âm không phải là phương tiện chẩn đoán hình ảnh lý tưởng cho ruột và những cơ quan bị ruột che khuất. Những khảo sát dạ dày, ruột non, và ruột già có thể bị hạn chế. Khí ở ruột non có thể ngăn không quan sát được những cấu trúc nằm sâu hơn như tụy và động mạch chủ. Những bệnh nhân có khổ người lớn (béo, dày) siêu âm khó khăn hơn do các mô làm suy giảm (làm yếu đi) sóng âm khi nó đi sâu hơn vào cơ thể. Trong hầu hết các trường hợp, khảo sát với X-quang (dùng chất cản quang), CT scan, và MRI là những phương pháp được lựa chon ở tình huống này.
Sóng âm khó xuyên thấu được xương và do đó chỉ có thể nhìn thấy được mặt ngoài của các cấu trúc xương chứ không nhìn được những gì nằm bên trong. Để quan sát được những cấu trúc bên trong của xương và một số khớp, các bác sĩ thường dùng một phương tiện chẩn đoán hình ảnh khác, chẳng hạn như MRI.