의료 초음파

Medical ultrasound
이 기사는 초음파를 이용해 인체를 이미지화하는 것에 관한 것이다. 연구에서 동물을 이미징하려면 사전 임상 이미지를 참조하십시오. 초음파를 치료적으로 사용하는 방법은 고강도 집중 초음파를 참조하십시오.
"음파탐지"가 여기로 리디렉션된다. "음파탐지"라고 불리는 촉각 문자에 대해서는 "야간 쓰기"를 참조하십시오.
의료 초음파
Sonographer doing pediatric echocardiography.JPG
소아 초음파검사를 하는 소노그래퍼
ICD-10-PCSB?4
ICD-9-CM88.7
메슈D014463
OPS-301 코드3-03...3-05

의료용 초음파에는 초음파의 치료적 응용뿐만 아니라 영상 진단 기법도 포함된다. 진단 시 힘줄, 근육, 관절, 혈관, 내장 등 체내 구조의 이미지를 만드는 데 쓰인다. 그것의 목표는 보통 질병의 근원을 찾거나 병리학을 배제하는 것이다. 초음파를 이용해 임산부를 검사하는 관행을 산부성 초음파라고 하며, 임상 초음파의 초기 발달이었다.

경동맥 초음파

초음파는 사람의 청력 범위(>>2만 Hz)보다 상당히 높은 주파수를 가진 음파로 구성된다.[1] 초음파 영상(sonogram)으로도 알려진 초음파 영상은 초음파 펄스를 탐침을 이용해 조직으로 보내 생성된다. 초음파 펄스는 서로 다른 반사 성질을 가진 조직을 반향하고 이를 영상으로 기록하고 표시하는 프로브에 반환된다.

많은 다른 종류의 이미지들이 형성될 수 있다. 가장 흔히 볼 수 있는 것은 B-모드 이미지(밝기)로 조직 2차원 단면의 음향 임피던스를 보여준다. 다른 형태는 혈류, 시간의 경과에 따른 조직의 움직임, 혈액의 위치, 특정 분자의 존재, 조직의 경직성 또는 3차원 부위의 해부학적 구조를 나타낸다.

다른 의료 영상 촬영 양식에 비해 초음파는 몇 가지 장점이 있다. 실시간으로 이미지를 제공하고 휴대성이 뛰어나며, 결과적으로 침상으로 가져올 수 있다. 다른 영상 전략에 비해 비용이 현저히 낮고 유해한 전리방사선을 사용하지 않는다.[2] 단점은 시야의 다양한 한계, 환자 협동의 필요성, 환자 체격에 대한 의존성, 뼈, 공기 또는 가스로 가려진 난이도 영상 구조,[note 1] 숙련된 운영자의 필요성 등이며, 주로 전문적인 훈련을 받는다.

종이에 인쇄된 태아의 생체 측정법에 대한 초음파 결과.

소노그래피는 의학에서 널리 쓰인다. 초음파를 사용하여 진단과 치료 절차를 모두 수행할 수 있으며, 초음파를 사용하여 생체시술과 같은 중재적 절차를 안내하거나, 진단과 치료 모두 가능한 유체의 컬렉션을 드레인할 수 있다. 소노그래퍼는 방사선사가 전통적으로 해석한 스캔을 수행하는 의료 전문가, 의료 영상 양식의 적용과 해석을 전문으로 하는 의사 또는 심장초음파(심초음파)의 경우 심장전문의가 담당한다. 직접 환자 진료를 제공하는 의사 및 기타 의료 전문가들이 사무실 및 병원 업무(Point-of-Care 초음파)에서 초음파를 사용하는 사례가 늘고 있다.[3]

소노그래피는 신체의 부드러운 조직을 영상화하는 데 효과적이다. 근육, 힘줄, 고환, 유방, 갑상선, 부갑상선, 부갑상선 등의 피상적 구조와 신생아 뇌는 더 높은 주파수(7–18 MHz)에서 이미징되므로 선형(축) 및 수평(측측면) 분해능이 향상된다. 간, 신장 등의 심층 구조는 더 깊은 조직 침투의 대가로 낮은 주파수(1–6 MHz)에서 더 낮은 축 및 측면 분해능으로 이미징된다.

범용 초음파 변환기는 대부분의 영상 촬영 목적으로 사용될 수 있지만 일부 상황에서는 특수 변환기를 사용해야 할 수 있다. 초음파 검사는 대부분 몸 표면의 변환기를 이용해 이뤄지지만, 체내에 변환기를 배치할 수 있다면 개선된 시각화가 가능한 경우가 많다. 이러한 목적을 위해 내분자, 내분자 및 전분자 변환기를 포함한 특수 용도 변환기가 일반적으로 사용된다. 극단적으로 매우 작은 변환기를 작은 직경의 카테터에 장착하여 혈관 내에 배치하여 혈관 벽과 질병을 이미지화할 수 있다.

마취과

마취과에서 초음파는 초음파 영상(신경블록) 내에서 식별된 신경의 근접도에 국소 마취용액을 주입할 때 바늘 배치를 안내하는 데 흔히 사용된다. 또한 큰 중심 정맥의 식인 등 혈관 접근과 어려운 동맥식 식인에도 사용된다. 초자연 도플러(Transcranial Doppler)는 신경-항상과학자들이 기저 뇌혈관 내 유동속도에 대한 정보를 얻기 위해 자주 사용된다.

혈관학(혈관)

관상동맥의 혈관내 초음파 영상(왼쪽), 오른쪽에 색 코딩, 루멘(노란색), 외부 탄성막(파란색) 및 동맥경화판 부담(녹색)
추가 정보: 도플러초음파 및 혈관내 초음파

혈관학이나 혈관 의학에서는 이중 초음파(B 모드 영상과 도플러 흐름 측정을 결합한 영상)를 사용하여 동맥과 정맥 질환을 진단한다. 이것은 특히 잠재적 신경학적 문제에서 중요한데, 경동맥 초음파는 일반적으로 경동맥의 혈류 및 잠재성 또는 의심스러운 협착을 평가하는 데 사용되는 반면, 경동맥 도플러(transcranial Doppler)는 뇌내 동맥의 영상 흐름을 평가하는 데 사용된다.

혈관내 초음파(IVUS)는 원위부에 소형화된 초음파 탐침이 부착된 특수 설계된 카테터를 사용하며, 이 카테터는 혈관 내부에 실로 처리된다. 카테터의 근위부는 컴퓨터화된 초음파 장비에 부착되어 있으며 압전 변환기나 용량성 마이크로마찰 초음파 변환기와 같은 초음파 기술을 적용하여 살아있는 개인에서 혈관 내막을 시각화할 수 있다.[4]

흔히 볼 수 있고 잠재적으로 심각한 다리의 혈전 문제의 경우 초음파가 주요 진단 역할을 하는 반면, 만성 정맥 부족에 대한 초음파 검사는 증상을 완화하거나 화장품을 개선하기 위한 적절한 중재안을 계획하는 데 도움을 주기 위해 보다 표면적인 정맥에 초점을 맞춘다.

심장학(심장)

주요 기사: 심초음파
4개의 챔버와 승모판과 삼첨판 판막을 보여주는 인간 심장의 초음파.

심초음파검사는 심장내과에서 필수적인 도구로 협착이나 불충분, 심장근육수축의 강도, 그리고 본실의 비대증이나 팽창과 같은 심장판막 기능의 평가를 돕는다. (뇌실 및 심방)

응급의학

주요 기사: 응급 초음파

치료지점 초음파는 응급의학에서 많은 응용을 한다.[5] 여기에는 심장과 급성 호흡곤란을 일으키는 폐의 원인을 구분하는 것과 외상 후 심낭 압전 또는 심낭 압전에 대한 평가를 포함하도록 확장된 외상 소노그래피를 이용한 집중 평가(FAST) 검사가 포함된다. 다른 용도에는 담석이나 신장결석 같은 복통의 원인을 구분하는 것을 돕는 것이 포함된다. 응급의학 레지던트 프로그램은 의사 교육 중에 침대 옆 초음파 사용을 촉진한 상당한 이력이 있다.

위내과/성형외과

추가 정보: 복부 초음파 및 내시경 검사

복부 초음파와 내분비 초음파 모두 위장술과 대장수술에 많이 쓰인다. 복부 소노그래피에서는 췌장, 대동맥, 하대정맥, 간, 담낭, 담관, 신장, 비장 등 복부의 주요 장기가 이미징될 수 있다. 그러나 음파는 장내 가스에 의해 차단되고 지방으로 인해 다른 정도로 감쇠될 수 있으며, 때로는 진단 능력이 제한되는 경우도 있다. 충수는 염증이 있을 때(예: 맹장염) 가끔 볼 수 있으며 초음파는 CT와 같은 다른 영상 방법을 자주 따라야 하지만 가능하면 방사선을 피하여 초기 영상 선택이다. 내분비 초음파는 특히 변실금이나 배변 방해와 같은 무뇨증상의 조사에 사용된다.[citation needed] 즉시 근막 해부학을 영상화하고 항문 괄약근의 찢김과 같은 오컬트 결함을 감지할 수 있다. 간종양의 초음파 검사는 검출과 특성화를 모두 가능하게 한다.[6]

산부인과

태아 두개골 부피 추정을 위한 가로 및 관상 측정이 가능한 3차원 소노그래피 부피의 직교 평면.[7][8]
주요기사 : 산부인과 초음파 및 산부인과 초음파

부인과 초음파 검사는 여성 골반기관(특히 자궁, 난소, 나팔관)은 물론 방광, 애드넥사, 더글러스 파우치 등을 검사한다. 하부 복벽, 곡선 및 섹터를 통한 접근을 위해 설계된 변환기와 내복부 등 특수 변환기를 사용한다.

산부인과 소노그래피는 이안 도널드[9][10] 경이 1950년대 후반과 1960년대에 처음 개발한 것으로 임신 중 태아의 발달과 발현을 확인하는 데 흔히 사용된다. 이것은 소노그래피가 없을 때 산모나 아기에게 잠재적으로 해로울 수 있는 많은 조건을 식별하는 데 사용될 수 있다. 현재 진단 지연의 위험이 초음파 검사 진행과 관련된 작은 위험(있을 경우)보다 크다고 생각된다. 그러나 태아 "키프세이크" 비디오와 사진 같은 비의료 목적으로는 사용이 금지된다.[11]

산부인과 초음파는 주로 다음을 위해 사용된다.

  • 임신 날짜(정위 연령)
  • 태아의 생존 가능성 확인
  • 태아의 위치 결정, 자궁내 대 자궁외 위치 결정
  • 자궁경부에 대한 태반 위치 확인
  • 태아 수 확인(복수 임신)
  • 중대한 신체적 이상 유무를 확인한다.
  • 태아 성장 평가(중수소 내 성장 제한(IUGR)의 증거)
  • 태아의 움직임과 심장 박동을 체크한다.
  • 아기의 성별을 결정한다.

유럽 의료 초음파 안전 위원회(ECMUS)[12]에 따르면

초음파 검사는 안전 문제에 대한 교육을 받고 갱신된 유능한 인력에 의해서만 수행되어야 한다. 초음파는 조직에서 가열, 압력 변화, 기계적 장애를 일으킨다. 초음파의 진단 수준은 민감한 장기와 배아/페투스에 위험한 온도 상승을 발생시킬 수 있다. 비열 기원의 생물학적 영향은 동물에서 보고되었지만, 현재까지 미세 버블 조영제가 존재하는 경우를 제외하고는 인간에서 그러한 영향은 입증되지 않았다.

그럼에도 불구하고, 높은 위험 임신에 특별히 명시되지 않은 한 낮은 전력 설정을 사용하고 태아 뇌의 펄스 파동 스캔을 피하도록 주의해야 한다.

영국 정부(보건부)가 2005~2006년 기간 동안 발표한 수치에 따르면 비외부 초음파 검사가 전체 초음파 스캔 수의 65% 이상을 차지했다.

혈류역학(혈액순환)

중뇌동맥이나 하행 대동맥과 같은 다양한 혈관에서 휴대용 모니터에 부착된 비교적 저렴하고 낮은 위험도의 초음파 도플러 탐침을 통해 혈류를 측정할 수 있다.[13] 이것들은 비침습적 또는 경피적(비침습적) 최소침습적 혈류 평가를 제공한다. 일반적인 예로는 초자연 도플러, Esophogeal 도플러, 수프라소외부 도플러 등이 있다.

이비인후학(머리와 목)

목 초음파.

갑상선과 부갑상선,[14] 림프절, 침샘 등 목의 구조는 대부분 해부학적 디테일이 뛰어난 고주파 초음파로 잘 보인다. 초음파는 갑상선 종양과 병변에 선호되는 영상 촬영양식으로, 갑상선암 환자의 평가, 수술 전 계획, 수술 후 감시 등에 활용이 중요하다. 머리와 목의 많은 다른 양성 및 악성 질환은 진단 초음파 및 초음파 유도 절차의 도움을 받아 구별, 평가 및 관리할 수 있다.

신생아학

신생아학에서는 뇌내 구조이상, 의심출혈, 심실신경실조영술 또는 수두증, 음산성 모욕(심실백혈연화증)의 기초적인 평가에 초상 도플러를 사용할 수 있다. 신생아(폰타넬) 두개골의 부드러운 지점을 통해 1세쯤 되면 완전히 닫힐 때까지 수행될 수 있으며, 이때까지 초음파에는 사실상 뚫릴 수 없는 음향 장벽을 형성하게 된다.[15] 두개골 초음파의 가장 흔한 부위는 앞쪽 폰타넬이다. 폰타넬이 작을수록 이미지가 손상된다.

안과(Andex)눈)

안과와 안과에서는 초음파를 이용한 안과 검사의 두 가지 주요 형태가 있다.

  • A-스캔 초음파 생체 측정은 일반적으로 A-스캔(진도 스캔)으로 불린다. A-모드는 특히 백내장 추출 후 안구 내 수정체의 힘을 결정하기 위해 일반적인 시력 장애의 주요 결정 요인인 눈의 길이에 대한 데이터를 제공한다.
  • B-scan 초음파, 즉 B-scan은 눈과 궤도를 횡단적으로 보는 B-모드 스캔이다. 그것은 망막 또는 유리 분리와 [16]같은 상태, 망막 및 유리 출혈, 그리고 관내 이물질 등의[17] 상태를 적시에 진단하기 위해 응급 부서에서 사용하는 것이 일반적이고 중요하다.

풀몬학(폐색)

초음파는 일반의학뿐만 아니라 중환자 치료, 응급의학, 외상수술 등 다양한 환경에서 폐를 평가하는 데 사용된다. 이 영상 촬영 모달리티는 침상이나 검사 테이블에서 여러 가지 다른 폐 이상을 평가하고 흉수, 흉수(허혈), 바늘 흡인 조직 검사 및 카테터 배치와 같은 절차를 안내하는 데 사용된다.[18] 폐에 존재하는 공기가 초음파 침투가 잘 되지 않지만 폐 표면에 생성된 특정 유물의 해석은 이상을 감지하는 데 활용할 수 있다.[19]

폐 초음파 기초

  • 일반 폐 표면: 폐 표면은 내장과 두정막으로 구성되어 있다. 이 두 표면은 일반적으로 서로 밀어서 폐(또는 흉막) 초음파의 기초가 되는 흉막을 형성한다. 이 선은 대부분의 성인의 늑골선 아래 1센티미터도 안 되는 곳에서 볼 수 있다. 초음파에서는 초음파 탐침을 피부에 수직으로 도포하면 극초음파(밝은 흰색) 수평선으로 시각화한다.
  • 아티팩트: 폐 초음파는 인공물에 의존하고, 그렇지 않으면 영상촬영에 방해가 되는 것으로 간주될 수 있다. 공기는 초음파 빔을 차단하기 때문에 이러한 영상 방식으로 건강한 폐 조직 자체를 시각화하는 것은 실용적이지 않다. 그 결과, 의사와 소노그래퍼는 건강한 폐 조직과 병든 폐 조직을 영상화할 때 초음파 빔이 생성하는 패턴을 인식하는 법을 배웠다. 폐 초음파에서 흔히 볼 수 있고 활용되는 공예품으로는 폐슬라이딩, A라인, B라인 등이 있다.[20]
    • § 폐 슬라이딩: 호흡('행진하는 개'라고 표현되기도 함)으로 본능과 두정 늑막의 움직임으로 인해 발생하는 흉막의 섬광을 나타내는 폐 슬라이딩의 존재는 정상적인 공기식 폐에서 가장 중요한 발견이다.[21] 폐 슬라이딩은 폐가 흉벽에 존재하며 폐가 기능하고 있음을 나타낸다.[20]
    • § A-라인: 초음파 빔이 흉선과 접촉하면 뒤로 반사되어 밝은 흰색 수평선을 만든다. 평탄한 간격의 수평선으로 보이는 후속 반향 아티팩트는 A라인이다. 궁극적으로 A선은 두정골과 피부 표면 사이의 거리에 해당하는 A선 사이의 공간을 가진 늑골의 초음파 빔을 반사하는 것이다.[20] A-선은 공기의 존재를 나타내며, 이는 이러한 유물이 정상적인 건강한 폐(그리고 기흉을 가진 환자들에게도 존재할 수 있다는 것을 의미한다.[21]
    • § B-라인: B-라인도 반향 공예품이다. 그것들은 흉막에서 초음파 스크린의 가장자리까지 확장되는 초고속 수직선으로 시각화된다. 이러한 선들은 선명하게 정의되고 레이저와 같으며 일반적으로 스크린 아래로 내려갈 때 사라지지 않는다.[20] 물과 공기의 음향 임피던스 차이 때문에 슬라이딩 플루라와 함께 움직이는 몇 개의 B라인을 일반 폐에서 볼 수 있다. 그러나 과도한 B라인(3개 이상)은 비정상적이며 전형적으로 기저 폐병리학을 나타낸다.[21]

초음파로 평가된 폐병리학

  • 폐부종: 폐 초음파는 폐부종 검출에 매우 민감한 것으로 나타났다. 특히 심초음파검사와 함께 사용할 경우 중환자 진단 및 관리를 개선할 수 있다. 폐부종에서 나타나는 소노그래픽 특징은 다중 B라인이다. B선은 건강한 폐에서 발생할 수 있지만, 전측 또는 측면 폐 부위에 3개 이상의 존재는 항상 비정상적이다. 폐부종에서 B선은 폐정맥 바깥쪽에 있는 폐에 포함된 물의 양이 증가함을 나타낸다. B선은 폐렴, 폐색, 폐경색을 포함한 여러 가지 다른 조건에서도 존재할 수 있다.[22] 또한 흉막 표면과 초음파 사이에는 B선과 어느 정도 유사하지만 병리학적 유의성이 없는 인공물을 생성할 수 있는 여러 가지 유형의 상호작용이 있다는 점에 유의해야 한다.[23]
  • 기흉: 기흉이 의심될 때 임상 환경에서 폐 초음파는 진단에 도움을 줄 수 있다.[24] 기흉에서는 흉막의 두 층 사이에 공기가 존재하며 초음파상 폐 슬라이딩은 따라서 없다. 초음파상 폐 미끄럼에 대한 부정적 예측 값은 99.2–100%로 보고되며, 간단히 말해서 폐 미끄럼이 존재한다면 기흉은 효과적으로 배제된다.[21] 그러나 급성 호흡곤란증후군, 폐결절, 흉막유착증, 폐섬유화증 등 이 발견을 유발하는 다른 조건들이 있기 때문에 폐슬라이딩의 부재가 반드시 기흉에 특정한 것은 아니다.[21]
  • 흉막유출: 폐 초음파는 늑막유출의 신속한 시각화와 진단을 도울 수 있는 비용 효율적이고 안전하며 비침습적인 영상촬영법이다. 삼출은 신체검사, 타악기, 가슴의 오우시컬레이션의 조합으로 진단할 수 있다. 그러나 이러한 시험 기법은 신체검사의 민감도를 떨어뜨리는 기계적 인공호흡, 비만, 환자 위치 지정 등 다양한 요인에 의해 복잡해질 수 있다. 따라서 폐 초음파는 일반 흉부 Xray와 흉부 CT를 증가시키는 추가 도구가 될 수 있다.[25] 초음파의 흉막유출은 인공물이 아닌 흉부 내 구조적인 이미지로 나타난다. 그들은 일반적으로 흉선, 두 개의 늑골 그림자, 그리고 깊은 경계를 포함한 네 개의 뚜렷한 경계를 가질 것이다.[20] 흉막유출이 있는 위중환자의 경우 초음파는 바늘 삽입, 흉곽 삽입, 흉관 삽입 등의 절차를 안내할 수 있다.[25]
  • 폐암 단계: 맥동학에서는 내측두 초음파(EBUS) 탐침을 표준 유연한 내시경 탐침에 적용하고, 심전두 바늘 흡인 전에 내측두 병변과 림프절을 직접 시각화할 수 있도록 펄스몬학자가 사용한다. EBUS는 여러 용도 중 큰 수술 없이도 림프절 샘플링을 가능하게 하여 폐암을 발생시키는 데 도움을 준다.[26]
  • COVID-19: 폐 초음파는 COVID-19의 진단에 유용하다는 것이 입증되었으며, 특히 다른 조사를 이용할 수 없는 경우 더욱 그러하다.[27]

요로

주요 기사: 요로 초음파
의료소노그래픽 기법으로 시각화한 요로 방광(검은 나비 모양)과 과대성 전립선(BPH)

초음파는 환자의 방광에 남아 있는 액체의 양을 결정하기 위해 비뇨기과에서 일상적으로 사용된다. 골반 소노그램에서 이미지는 자궁과 난소 또는 여성의 비뇨기 방광을 포함한다. 남성의 경우 소노그램은 방광, 전립선 또는 고환에 대한 정보를 제공할 것이다(예를 들어, 경막외막염과 고환외막을 긴급히 구별하기 위한 것). 젊은 남성의 경우 양성 고환질량(Varicocele 또는 수체)을 고환암과 더 구별하기 위해 사용되는데, 고환암은 완치가 가능하지만 건강과 다산을 보존하기 위해 치료해야 한다. 골반 소노그래피를 수행하는 방법에는 외부 또는 내부 두 가지가 있다. 내부 골반 초음파 검사는 전이(여성) 또는 전이(남성)로 수행된다. 골반 바닥의 소노그래픽 영상은 다른 골반 기관과의 이상 구조물의 정확한 관계에 관한 중요한 진단 정보를 생성할 수 있으며, 골반탈출증, 이중실금, 장해된 배변과 관련된 증상을 가진 환자를 치료하는 데 유용한 힌트를 제공한다.[citation needed] 또한 신장결석이나 신장결정(신장결정)을 진단하고 고주파수에서 치료(파열)하는데도 쓰인다.[28]

음경과 음낭

주요 기사: Scrotal 초음파 및 Penile 초음파 검사

Scrotal 초음파 검사는 고환 통증 평가에 사용되며 고체의 질량을 확인하는 데 도움이 될 수 있다.[29]

초음파는 외상, 전치증, 발기부전, 페이로니병 의심증 등 성기 연구에 탁월한 방법이다.[30]

근골격계

근골격계 초음파는 힘줄, 근육, 신경, 인대, 연조직질량, 뼈 표면 등을 검사하는데 사용된다.[31] 인대 염좌, 근육의 변종, 관절 병리학 진단에 도움이 된다. 최대 12년까지[32] 환자의 손목, 팔꿈치, 어깨의 골절을 검출하는 데 있어 X선 영상 촬영의 대안이나 보충제(Fracture Sonography)이다.

정량적 초음파 검사는 어린이의 근골격계 질환에 대한 부차적인 근골격계 검사로,[33][34] 성인의 날씬한 신체 질량 추정치,[35] 근육질(조직구성)[36]의 대리 측정치(관절염증[37][38])가 있다.

초음파는 또한 초음파 유도 고관절 주사와 같이 근육이나 관절 주사의 바늘 안내에도 사용될 수 있다.

신장

주요 기사: 신장초음파

신장학에서는 신장 관련 질환의 진단과 관리에 신장의 초음파 검사가 필수적이다. 신장은 쉽게 검사되며, 대부분의 병리학적 변화는 초음파로 구별할 수 있다. 그것은 신장 증상이 있는 환자의 의사 결정과 신장 개입에 대한 지침을 위한 접근 가능하고, 다용도적이며, 비교적 경제적이며, 빠른 보조 수단이다.[39] B-모드 이미징을 사용하면 신장 해부학의 평가가 쉽게 수행되며, 미국에서는 신장 개입을 위한 이미지 지침으로 자주 사용된다. 게다가, 신장 미국의 새로운 애플리케이션들은 대조 강화 초음파, 탄성검사, 융합 영상촬영과 함께 도입되었다. 다만 신장질환을 평가할 때 신장질환을 평가할 때는 신장질환을 진단할 때 CT(CECT), MRI 등 다른 촬영장비를 고려해야 한다.[39]

정맥 액세스

혈액 배양균을 포함한 진단이나 실험실 조사에 도움이 되는 혈액 샘플 채취 또는 환자에 대한 대체 또는 수혈의 유체 유지를 위한 정맥내 액 투여는 일반적인 의료 절차다. 정맥내 접근의 필요성은 외래환자 실험실, 입원환자 병원 시설, 그리고 가장 중요한 것은 응급실과 중환자실에서 발생한다. 많은 상황에서 정맥주사 액세스는 반복적으로 또는 상당한 기간에 걸쳐 필요할 수 있다. 이러한 후자의 상황에서는 카테터를 씌운 바늘이 정맥에 유입되어 바늘을 빼는 동안 카테터를 정맥에 단단히 삽입한다. 선택된 정맥은 팔에서 가장 많이 선택되지만 도전적인 상황에서는 목(외경정맥)이나 상팔(하경맥)에서 더 깊은 정맥이 사용되어야 할 수도 있다. 적절한 혈맥의 선정이 문제가 될 수 있는 이유는 여러 가지가 있다. 여기에는 비만, 염증 반응에서 이전의 '혈액 끌기'에 의한 혈관의 이전의 부상, 레크리에이션 약물 사용으로 인한 이전의 혈관 부상이 포함되며 이에 국한되지는 않는다.

이러한 도전적인 상황에서 카테터를 정맥에 삽입하는 것은 초음파 사용으로 큰 도움이 되었다. 초음파 장치는 주파수가 10~15MHz인 선형 변환기를 사용하여 '카트 기반' 또는 '핸드헬드'할 수 있다. 대부분의 경우 정맥 선택은 정맥이 피부 표면에서 1.5 cms 이내에 있어야 한다는 요건에 의해 제한될 것이다. 변환기는 선택한 정맥 위에 세로 또는 가로로 배치할 수 있다. 정맥내 식인종을 위한 초음파 훈련은 대부분의 초음파 훈련 프로그램에서 제공된다.

사운드에서 이미지로

소리로부터 이미지를 만드는 것은 음파를 송신하고, 메아리를 수신하고, 그 메아리를 해석하는 세 가지 단계를 가지고 있다.

음파 생성

의료용 초음파 스캐너

음파는 일반적으로 플라스틱 하우징에 내장된 압전 변환기에 의해 생성된다. 초음파 기계의 강력하고 짧은 전기 펄스가 원하는 주파수로 변환기를 구동한다. 주파수는 1 ~ 18 MHz 사이에서 다양할 수 있지만, 50–100 MHz까지의 주파수는 눈의 앞쪽 챔버와 같은 특수 영역에서 생체역학이라고 알려진 기법에서 실험적으로 사용되어 왔다.[40]

구형 기술 변환기는 물리적 렌즈로 빔을 집중시켰다.[citation needed] 현대의 기술 변환기는 디지털 안테나 배열 기법(변환기의 피조 소자는 서로 다른 시간에 에초(echo)를 생성함)을 사용하여 초음파 기계가 초점 방향과 깊이를 변경할 수 있도록 한다.[41] 전술한 바와 같이, 소리는 변환기의 형태, 변환기 앞의 렌즈 또는 초음파 스캐너의 복잡한 제어 펄스의 집합에 의해 빔포밍 또는 공간 필터링 기법에서 집중된다. 이 초점은 변환기의 얼굴에서 원호 모양의 음파를 생성한다. 파도는 몸 속으로 이동하여 원하는 깊이에서 초점이 맞춰진다.

변환기의 표면에 있는 물질은 소리를 효과적으로 몸 안으로 전달하도록 한다(흔히 임피던스 매칭의 한 형태인 고무 코팅이 있다).[citation needed] 또 환자의 피부와 탐침 사이에 수성 젤을 넣어 초음파가 체내로 전달이 용이하도록 한다. 왜냐하면 공기는 초음파의 총반사를 유발하기 때문에 초음파가 몸속으로 전달되는 것을 방해하기 때문이다.[42]

음파는 서로 다른 조직 사이의 층에서 부분적으로 반사되거나 작은 구조에서 산란된다. 구체적으로, 음은 혈장의 혈구, 장기의 작은 구조 등 신체에 음향 임피던스 변화가 있는 곳이면 어디든 반영된다. 반사의 일부는 변환기로 되돌아간다.

에코 수신

음파를 변환기로 되돌리면 음파를 역방향으로 보내는 것과 같은 과정이 발생한다. 되돌아온 음파는 변환기를 진동시키고 변환기는 진동을 초음파 스캐너로 이동하는 전기 펄스로 변환하여 처리하고 디지털 이미지로 변환한다.

이미지 구성

이미지를 만들려면 초음파 스캐너가 수신한 각 에코에서 다음 두 가지 특성을 결정해야 한다.

  1. 소리가 전달될 때부터 메아리를 받는 데 얼마나 오래 걸렸는지. (시간과 거리는 등가)
  2. 메아리가 얼마나 강했는지.

초음파 스캐너가 이 두 픽셀을 결정하면 이미지에서 어떤 픽셀을 비추는지, 어떤 강도로 비추는지 찾아낼 수 있다.

수신된 신호를 디지털 이미지로 변환하는 것은 빈 스프레드시트를 유추하여 설명할 수 있다. 먼저 시트 상단에 길고 평평한 변환기를 그려라. 스프레드시트의 '색상'으로 펄스를 전송하십시오(A, B, C 등). 각 컬럼에서 리턴 에코를 청취하십시오. 메아리가 들리면 메아리가 돌아오는 데 얼마나 걸렸는지 주목한다. 기다림이 길수록 행의 깊이가 깊다(1,2,3 등). 메아리의 강도는 해당 셀의 밝기 설정(강한 메아리의 경우 흰색, 약한 메아리의 경우 검은색, 그리고 그 사이의 모든 것에 대해 다양한 회색 음영)을 결정한다. 모든 메아리가 시트에 기록되면 그리스케일 이미지가 완성된다.

이미지 표시

초음파 스캐너의 영상은 DICOM 표준을 사용하여 전송 및 표시된다. 보통 사후처리는 거의 적용되지 않는다.

몸 안의 소리

선형 배열 변환기

초음파(음파)는 여러 개의 음향 변환기가 들어 있는 탐침을 사용하여 소리의 펄스를 물질로 보낸다. 음파가 밀도가 다른 물질(음향 임피던스)과 마주칠 때마다 음파의 일부는 흩어지지만 일부는 프로브에 다시 반사되어 메아리로 감지된다. 메아리가 탐침으로 다시 이동하는 데 걸리는 시간을 측정하여 에코를 유발하는 조직 인터페이스의 깊이를 계산하는 데 사용한다. 음향 임피던스 차이가 클수록 에코도 커진다. 맥박이 가스나 고형물에 닿으면 밀도 차이가 커 음향에너지의 대부분이 반사돼 더 이상 진행하기가 불가능해진다.

의료 영상 촬영에 사용되는 주파수는 일반적으로 1 ~ 18 MHz 범위에 있다. 고주파수는 그에 상응하여 파장이 작으며, 보다 상세한 소노그램을 만드는 데 사용될 수 있다. 그러나 음파의 감쇠는 높은 주파수에서 증가하므로 더 깊은 조직의 침투는 더 낮은 주파수(3–5 MHz)가 필요하다.

초음파로 몸속 깊숙이 침투하는 것은 어렵다. 메아리가 형성될 때마다 일부 음향 에너지는 손실되지만 그 대부분은 (0. depth 0)는 음향 흡수로 손실된다. (음향 감쇠 및 흡수 모델링에 대한 자세한 내용은 음향 감쇠를 참조하십시오.)

음속은 소재에 따라 다르며 소재의 음향 임피던스에 따라 달라진다. 단, 소노그래프 계측기는 음향 속도가 1540m/s로 일정하다고 가정한다. 이 가정의 효과는 균일하지 않은 조직을 가진 실제 신체에서 빔이 다소 초점이 없어지고 이미지 해상도가 감소한다는 것이다.

2-D 영상을 생성하기 위해 초음파 빔을 스윕한다. 변환기는 회전하거나 흔들어서 기계적으로 쓸 수도 있고 빔을 전자적으로 쓸 때 1-D 단계 배열 변환기를 사용할 수도 있다. 수신된 데이터를 처리하여 이미지를 생성하는데 사용한다. 그런 다음 이미지는 슬라이스를 몸 안으로 2-D로 표현한다.

3-D 영상은 인접한 2-D 영상 시리즈를 획득하여 생성할 수 있다. 일반적으로 기존의 2-D 영상 변환기를 기계적으로 스캔하는 전문 프로브가 사용된다. 그러나 기계적 스캐닝이 느리기 때문에 움직이는 조직의 3D 영상을 만드는 것은 어렵다. 최근에는 3D로 빔을 쓸 수 있는 2D 단계 어레이 변환기가 개발됐다. 이것들은 더 빨리 이미지를 찍을 수 있고 심지어 뛰는 심장의 3-D 이미지를 만드는 데 사용될 수도 있다.

도플러초음파검사는 혈류 및 근육 운동을 연구하는 데 사용된다. 다른 감지된 속도는 쉽게 해석할 수 있도록 색상으로 표현된다. 예를 들어 누출된 심장 밸브는 독특한 색의 섬광으로 나타난다. 색상은 수신된 메아리의 진폭을 나타내기 위해 대신 사용될 수 있다.

모드

의료 영상 촬영에는 여러 가지 형태의 초음파가 사용된다.[43][44] 다음은 다음과 같다.

  • A-모드: A-모드(진폭모드)가 가장 간단하다. 단일 변환기는 깊이의 함수로 화면에 표시된 메아리로 몸체를 통과하는 선을 스캔한다. 특정 종양이나 미적분을 목표로 하는 치료용 초음파는 A-모드로 파괴파 에너지의 정확한 초점을 정확하게 맞출 수 있다.[45]
  • B 모드 또는 2D 모드: B-모드(밝기 모드)에서는 선형 변환기가 화면에서 2차원 영상으로 볼 수 있는 본체를 통해 평면을 동시에 스캔한다. 지금은 2D 모드로 더 많이 알려져 있다.
정맥 역류의 B-흐름 영상.
비디오 사용 가능
  • B-flow는 움직이는 반사체(주로 적혈구)를 디지털로 강조하면서 주변 정지조직의 신호를 억제하는 모드다. 흐르는 혈액과 주변의 정지된 조직을 동시에 시각화할 수 있다.[46] 따라서 혈류를 시각화하는 데 있어서 도플러초음파검사의 대안이나 보완물이다.[47]
  • C-모드: C-모드 이미지는 B-모드 이미지와 정상적인 평면에서 형성된다. A 모드 라인에서 특정 깊이에서 데이터를 선택하는 게이트를 사용한 다음, 변환기를 2D 평면으로 이동하여 이 고정 깊이에서 전체 영역을 샘플링한다. 변환기가 나선형으로 영역을 가로지르면 약 10초2 안에 100cm의 면적을 스캔할 수 있다.[44]
  • M-모드: M-모드(모션 모드)에서는 맥박이 연속적으로 빠른 속도로 방출된다 – 매번 A-모드 또는 B-모드 이미지를 촬영한다. 시간이 지나면서 이것은 초음파로 비디오를 녹화하는 것과 유사하다. 반사를 생성하는 기관 경계가 탐침에 따라 이동하므로, 이것은 특정 기관 구조의 속도를 결정하는 데 사용될 수 있다.
  • 도플러 모드: 이 모드는 혈류를 측정하고 시각화하는 데 도플러 효과를 사용한다.
    • 컬러 도플러: 속도 정보는 B 모드 이미지 위에 컬러 코딩 오버레이로 표시됨
    • 연속파(CW) 도플러: 도플러 정보는 본체를 통과하는 선을 따라 샘플링되며, 각 시점에서 검출된 모든 속도가 표시된다(시간 선에 표시).
    • 펄스파(PW) 도플러: 도플러 정보는 작은 샘플 볼륨(2D 영상에 정의됨)에서만 샘플링되고 타임라인에 표시됨
    • 듀플렉스: 2D 및 (일반적으로) PW 도플러 정보를 동시에 표시하기 위한 공통 이름. (현대식 초음파 기계를 사용하는 경우 거의 항상 색상 도플러도 사용된다. 따라서 대체 명칭인 트리플렉스(Triplex도 사용된다.
  • 펄스 반전 모드: 반대 기호를 가진 연속적인 두 개의 펄스가 방출된 다음 서로에서 차감된다. 이것은 비선형 압축성을 가진 기체가 눈에 띄는 동안 어떤 선형 반응 구성 요소도 사라질 것임을 암시한다. 펄스 반전도 고조파 모드에서와 유사한 방식으로 사용할 수 있다. 아래를 참조하십시오.
  • 고조파 모드: 심층 침투성 기본 주파수가 체내로 방출되고 고조파 오버톤이 검출된다. 반향과 일탈로 인한 소음과 공예품이 크게 줄어든다. 일부 사람들은 또한 향상된 측면 분해능으로 침투 깊이를 얻을 수 있다고 믿지만, 이것은 잘 설명되어 있지 않다.

팽창

초음파의 추가 확장은 2차원 초음파인데, 이 초음파는 프로브가 서로 수직으로 2D 평면을 가지고 있어 보다 효율적인 국소화 및 검출이 가능하다.[48] 또한 전면 프로브는 180° 회전하여 여러 개의 영상을 얻을 수 있다.[48] 3D 초음파에서는 많은 2D 평면이 디지털로 함께 추가되어 물체의 3차원 영상을 만들어 낸다.

도플러초음파검사

주요 기사: 도플러초음파검사
공통 경동맥의 이중 스캔

도플러 초음파 검사는 도플러 효과를 이용하여 구조체(일반적으로 혈액)[49]가 탐침을 향해 이동하는지 여부와 이들의 상대 속도를 평가한다. 특정 샘플 용적, 동맥 내 흐름 또는 심장 판막 위의 혈류 제트기의 주파수 이동을 계산함으로써, 그 속도와 방향을 결정하고 예를 들어 시각화할 수 있다. 컬러 도플러(Color Doppler)는 컬러 스케일에 의한 속도 측정이다. Color Doppler 영상은 일반적으로 그레이 스케일(B-Mode) 영상과 결합되어 이중 초음파 영상을 표시한다.[50] 용도는 다음을 포함한다.

  • 도플러 초음파 검사는 도플러 초음파 검사를 통해 심장을 검사하는 것이다.[51] 초음파상자는 일정한 한계 내에서 도플러 효과를 이용하여 임의의 임의의 지점에서 혈류 방향과 혈액 및 심장 조직의 속도를 정확하게 평가할 수 있다. 속도 측정은 심장판막 부위와 기능, 심장의 좌우간 비정상적인 통신, 밸브를 통한 혈액 누출(밸브 역류), 심박출량 및 E/A[52] 비율 계산(돌기 역기능 측정)을 가능하게 한다. 가스를 채운 마이크로 버블 콘트라스트 매체를 사용한 대조 강화 초음파는 속도나 기타 관심 유량 관련 측정을 향상시키는 데 사용할 수 있다.
  • TCD(Transcranial Doppler)와 TCCD(Transcranial color Doppler)는 뇌 혈관을 통과하는 혈류 속도를 측정한다. 그것들은 색전, 협착증, 동맥류 파열로 인한 출혈로 인한 혈관 공간 및 다른 문제들의 진단에 유용하다.
  • 도플러 태아 모니터는 태교 시 태아의 심장박동을 감지하기 위해 도플러 효과를 이용한다. 이것들은 휴대용이며, 일부 모델들은 분당 박동수로 심박수를 표시하기도 한다. 이 모니터를 사용하는 것은 때때로 도플러 배양이라고 알려져 있다. 도플러 태아 모니터는 흔히 도플러 또는 태아 도플러라고 하며 태아 청진기에 의해 제공되는 정보와 유사한 정보를 제공한다.

조영초음파(초음파 조영 영상)

주요 기사: 조영증진 초음파

의료용 초음파용 조영제는 혈액의 고유성을 높이기 위해 캡슐화된 기체 미세분비체의[53] 공식으로 1968년[54] 레이몬드 그라미크 박사가 발견해 명명한 조영증강 초음파다. 이 대조 의료 영상 촬영 모달리티는 특히 미국의 심장 초음파 촬영과 유럽과 아시아의 초음파 방사선 치료에 [55]전 세계적으로 사용된다.

초음파 검사 중 마이크로버블 기반 조영제가 환자 혈류로 정맥주사된다. 그 크기 때문에, 미세 기포는 간액을 향한 여분의 변화 없이 혈관에 갇힌 채로 남아있다. 따라서 초음파 조영제는 순전히 혈관 내이므로 진단 목적으로 장기 미세혈관화를 영상화하는 데 이상적인 매개체가 된다. 조영초음파검사의 대표적인 임상적 용도는 종양을 둘러싸고 있는 건강한 생물조직보다 대조 흡수(혈액순환에서 미세분비체 농도의 키네틱스)를 더 빨리 보이는 고혈압 전이종양을 검출하는 것이다.[56] 심근경색 후 심장 근육의 수축성을 시각화하기 위한 좌심실의 디라인을 개선하기 위한 심초음파에서와 같이 대비를 이용한 다른 임상적 용도가 존재한다. 마지막으로 항암제 치료에 대한 초기 환자 반응 식별을 위한 정량적 관류[57](혈류량의[58] 상대적 측정) 응용 프로그램(2011년[59] Nathalie Lassau 박사의 치료법 및 임상 연구)이 등장하여 최상의 종양학적 치료 옵션을 결정할 수 있게 되었다.[60]

혈관 서명의 파라메트릭 이미지(다이아그램)

의학 조영 초음파 검사에서 임상의는 2010년 니콜라스 로긴 박사가 발명한 '혈관 서명의 모수 영상 촬영'[61]을 사용한다.[62] 이 방법은 장기에 있는 의심스러운 종양(악성 대 양성)의 특성화를 촉진하는 암 보조 진단 도구로 간주된다. 이 방법은 초음파 조영 영상의 시간 시퀀스를 분석하기 위한 의학 계산 과학에[63][64] 기반한 것으로, 환자 검사 중 실시간으로 기록되는 디지털 비디오다. 종양의 각 픽셀에 두 개의 연속적인 신호 처리 단계가 적용된다.

  1. 혈관 서명의 계산(종양을 둘러싸고 있는 건강한 조직에 대한 흡수 차이)
  2. 혈관 서명을 고유한 파라미터로 자동 분류하고, 후자는 다음 네 가지 색상 중 하나로 코드화한다.
    • 지속적인 과호흡에 대한 녹색(건강한 조직 1보다 더 높은 수준으로 흡수됨),
    • 지속적인 저자극(건강 조직 1보다 낮은 온도에서 섭취)을 위한 파란색,
    • 빨강색(건강한 조직보다 먼저 섭취) 또는
    • 노란색은 빠른 저자극이다.

각 픽셀의 신호 처리가 완료되면 파라메트릭 영상이라는 단일 영상에서 종양의 모든 혈관 정보를 요약한 파라미터의 컬러 공간 지도가 컴퓨터 모니터에 표시된다(임상 사례로 언론 기사의[65] 마지막 그림 참조). 이 파라메트릭 이미지는 종양의 주요 색상에 근거하여 임상전문가에 의해 해석된다: 빨간색은 악성(암 위험), 녹색 또는 노란색, 즉 양성의 높은 가능성을 나타낸다. 첫 번째 경우(악성종양 의심증)의 경우 임상의는 일반적으로 조직검사를 처방하여 진단이나 CT스캔 검사를 제2의견으로 확인한다. 두 번째 사례(양성종양 준확률)에서는 몇 달 후 대조초음파검사와 함께 사후관리만 하면 된다. 주요 임상적 이점은 양성 종양의 전신 조직검사(침습적 시술의 내재적 위험이 있음) 또는 환자를 X선 방사선에 노출시키는 CT 스캔 검사를 피하는 것이다. 혈관 서명 방법의 파라메트릭 이미징은 간에서 종양의 특성화에 사람에게 효과가 있는 것으로 입증되었다.[66] 암 검진 맥락에서 이 방법은 유방이나[67] 전립선과 같은 다른 장기에 잠재적으로 적용될 수 있다.

분자초음파(초음파 분자영상)

현재 조영초음파검사의 미래는 암 검사에 잠재적인 임상적 용도가 기대되는 분자 영상촬영에 있으며, 암 검사에 잠재적으로 적용되어 출현 초기 악성종양을 검출할 수 있다. 분자 초음파 검사(또는 초음파 분자 영상);[68][69]그런 목표 microbubbles 또는 종양의 microvessels에 생체 분자의 암 표현(특정한 biomolecules의 neo-angiogenesis는 동안에 종종 일어난다 overexpression는 경우에는 70을 목표로 하여 준수를 겨냥 microbubbles는 원래 박사 알렉산더 Klibanov이 1997년에 설계된를 사용한다.][71]또는 inflam악성 종양에서의 mation[72]). 그 결과, 혈액순환에서 주사를 맞은 지 몇 분 후, 대상 미세 기포가 악성 종양에 축적되어 독특한 초음파 대조영상으로 국소화를 촉진한다. 2013년 헤셀 비크스트라 박사에 의해 네덜란드 암스테르담에서 전립선암에 대한 인간 최초의 탐색적 임상시험이 완료되었다.[73]

분자초음파검사에서 대상 미세분자를 미세혈관벽 쪽으로 말 그대로 밀어내기 위해 음향방사선력(전단파 탄성술에도 사용됨)의 기술이 적용되는데, 1999년 폴 데이튼 박사가 처음 입증했다.[74] 이것은 악성 종양에 대한 결합을 극대화할 수 있다; 표적 미세 분자들은 종양 미세혈관 내면에서 발현된 암 생체 분자와 더 직접적으로 접촉한다. 과학적 사전 임상연구 단계에서 음향방사선력의 기술은 임상 초음파 시스템에서 프로토타입으로 구현되었고 2D[75] 및 3D[76][77] 영상모드에서 생체내 검증되었다.

엘라스토그래피(초음속 탄성 영상촬영)

주요 기사: 엘라스토그래피

초음파는 연조직의 탄성 성질을 지도화하는 비교적 새로운 영상 촬영 양식에도 사용된다.[78][79] 이 형식은 지난 20년 사이에 나타났다. 엘라스토그래피는 특정 장기/성장에 대해 건강하지 않은 조직과 건강하지 않은 조직을 구별할 수 있기 때문에 의학 진단에 유용하다. 예를 들어 암종양은 주위 조직보다 더 단단할 때가 많고, 병든 간은 건강한 간보다 더 딱딱하다.[78][79][80][81]

많은 초음파 신장술들이 있다.[79]

중재적 초음파 검사

중재적 초음파 검사는 조직검사, 체액 비우기, 자궁내 수혈(신생아의 용혈성 질환)을 포함한다.

  • 갑상선 낭종: 고주파 갑상선 초음파(HFUS)를 사용하여 여러 가지 글랜드 상태를 치료할 수 있다. 과거에 주로 수술로 치료했던 재발성 갑상선 낭종은 경피성 에탄올 주사, 즉 PEI라는 새로운 시술로 효과적으로 치료할 수 있다.[82][83] 낭종 내에 25 게이지 바늘을 초음파 유도 배치하고 낭종 액체를 배출한 후 바늘 끝의 엄격한 조작자 시각화 하에서 낭종 부피의 약 50%를 다시 공동으로 주입한다. 이 과정은 낭종을 분 크기로 줄이는 데 80% 성공적이다.
  • 전이성 갑상선암 목 림프절: HFUS는 수술을 거부하거나 더 이상 받을 수 없는 환자에게서 발생하는 전이성 갑상선암 목 림프절을 치료하는 데도 사용될 수 있다. 소량의 에탄올이 초음파 유도 바늘 배치로 주입된다. 파워 도플러 혈류 연구는 주입 전에 수행된다. 혈류를 파괴하고 노드가 비활성 상태로 렌더링할 수 있다. 파워도플러 시각화 혈류를 근절할 수 있으며, 노드가 비기능화되면서 암표지자 검사인 티로글로불린 TG에 감소가 있을 수 있다. HFUS에 대한 또 다른 중재적 용도는 수술 전에 암 노드를 표시하여 수술 시 노드 클러스터를 찾는 데 도움을 주는 것이다. 미세한 양의 메틸렌 염료가 주입되며, 바늘을 앞 표면에 조심스럽게 초음파 유도하여 배치하지만, 노드는 주입하지 않는다. 그 염료는 목을 열 때 갑상선 외과의에게 분명히 나타날 것이다. 메틸렌 블루와 유사한 국소화 절차를 통해 부갑상선 아데노마(parathyroid adenomas)를 찾을 수 있다.
초음파 유도 고관절 주사.[84]

압축초음파

압축초음파검사는 탐침을 피부에 눌렀을 때를 말한다. 이렇게 하면 대상 구조가 탐침에 더 가까워져 탐침의 공간 분해능이 높아질 수 있다. 압축 전·후 대상 구조물의 형상을 비교하는 것이 진단에 도움이 될 수 있다.

심혈관 혈전 초음파 검사에서 사용되는데, 정맥 압축성이 없으면 혈전증의 강한 지표가 된다.[85] 압축초음파검사는 증상 환자의 근위부 심맥 혈전증을 검출하기 위한 높은 민감도와 특수성을 모두 가지고 있다. 예를 들어 수술 후 고위험 정형외과 환자의 경우 증상이 없을 경우 결과를 신뢰할 수 없다.[86][87]

파노라마 초음파

근위부 이두근 힘줄 파열 파열 파노라마 초음파. 상단 이미지는 횡방향 정상면을 나타내고, 하단 이미지는 수축된 근육을 나타내며, 근위부 공간을 채우는 혈종이 있다.

파노라마 초음파 검사는 다중 초음파 영상을 보다 넓은 영상으로 디지털 스티칭하는 것이다.[89] 하나의 영상에 전체 이상을 표시하고 인근 구조물과의 관계를 보여줄 수 있다.[89]

특성

모든 영상 양식과 마찬가지로 초음파 검사에도 양성과 음성이 있다.

힘

  • 근육, 연조직, 뼈 표면은 고체 공간과 유체가 채워진 공간 사이의 인터페이스를 묘사하는 것을 포함하여 매우 잘 이미징된다.
  • "Live" 영상은 동적으로 선택할 수 있어 진단과 문서화가 종종 빠르게 가능하다. 실시간 영상도 초음파 유도 생체검사나 주사를 허용하는데, 이는 다른 영상 촬영 양식에 번거로울 수 있다.
  • 장기 구조를 증명할 수 있다.
  • 가이드라인에 따라 사용하면 알려진 장기적 부작용이 없고 불편함이 미미하다.
  • 연조직의 기계적 특성에서 국소적 변화를 영상화하는 기능.[90]
  • 장비는 널리 사용할 수 있고 비교적 유연하다.
  • 침대 머리맡 검사를 허용하는 작고 휴대하기 쉬운 스캐너를 이용할 수 있다.
  • 변환기는 계산된 X선 단층촬영, DEXA 또는 자기 공명 영상촬영과 같은 다른 조사 방식에 비해 상대적으로 저렴해졌다.
  • 고주파 초음파 변환기에서 공간 분해능은 대부분의 영상 촬영 양식에 비해 우수하다.
  • 초음파 연구 인터페이스를 사용하면 조직 특성화 및 새로운 영상 처리 기법의 개발이라는 특정 연구 목적에 필요한 데이터를 캡처하는 비교적 저렴하고 실시간적이며 유연한 방법을 제공할 수 있다.

약점

근육과 지방의 음파 속도 차이로 인한 초음파에서 이중 대동맥 공예품.
  • 초음파 장치는 뼈를 관통하는 데 문제가 있다. 예를 들어, 성인 뇌의 소노그래피는 현재 매우 제한적이다.
  • 소노그래피는 음향 임피던스의 극심한 차이로 인해 변환기와 관심 기관 사이에 가스가 있을 때 매우 저조한 성능을 발휘한다. 예를 들어, 위장관에 가스를 과다복용하는 것은 종종 췌장의 초음파 검사를 어렵게 만든다. 그러나 폐 영상촬영은 흉막유출, 심부전 및 폐렴을 감지하는 데 유용할 수 있다.[91]
  • 뼈나 공기가 없어도 이미지의 빈도에 따라 초음파의 깊이 침투가 제한될 수 있다. 결과적으로, 특히 비만 환자의 경우 신체 깊은 곳에 있는 영상 구조물에 어려움이 있을 수 있다.
  • 영상 화질과 진단 정확도는 비만 환자에서 제한되며 피하지방 과다로 인해 사운드 빔이 감쇠된다. 후속 낮은 분해능에서 낮은 주파수 변환기가 필요하다.
  • 그 방법은 운영자에 의존한다. 양질의 이미지를 획득하고 정확한 진단을 내리기 위해서는 기술과 경험이 필요하다.
  • CT와 MRI가 있는 것처럼 스카우트 이미지는 없다. 일단 이미지가 획득되면, 신체 어느 부분이 이미징되었는지 정확하게 알 수 있는 방법은 없다.
  • 소노그래퍼의 80%는 인체공학적 위치가 좋지 않아 반복적 긴장성 부상(RSI)이나 이른바 업무 관련 근골격계 장애(WMSD)로 고통받고 있다.

위험 및 부작용

초음파 검사는 일반적으로 안전한 이미지로 간주되며,[92] 세계보건기구는 다음과 같이 명시하고 있다.[93]

"진단용 초음파는 빠르고 비용 효율적인 방식으로 신체의 대부분 부분에 대한 임상적으로 관련 정보를 제공할 수 있는 안전하고 효과적이며 고도로 유연한 영상 촬영 양식으로 인정받고 있다."

태아의 진단 초음파 연구는 일반적으로 임신 중 안전한 것으로 간주된다. 단, 이 진단 절차는 유효한 의학 지표가 있는 경우에만 수행해야 하며, "합리적으로 가능한 한 낮게" 또는 ALARP 원칙에 따라 필요한 진단 정보를 얻기 위해 가능한 가장 낮은 초음파 노출 설정을 사용해야 한다.[94]

초음파가 태아에게 해로울 수 있다는 증거는 없지만, 의료 당국은 일반적으로 '태아 영상 유지'를 위한 초음파 장비의 홍보, 판매 또는 대여를 강하게 저지한다.[11][95]

초음파의 안전성에 관한 연구

  • 2000년에 발표된 여러 초음파 연구를 메타분석한 결과 초음파로부터 통계적으로 유의미한 유해성이 발견되지 않았다. 신경발달 등 장기실체적 결과에 대한 자료가 부족하다는 점에 주목했다.[96]
  • 2006년에 발표된 예일 의과대학의 연구는 초음파 장기 및 빈번한 사용과 생쥐의 비정상적인 뉴런 이동 사이에 작지만 중요한 상관관계를 발견했다.[97]
  • 2001년[98] 스웨덴에서 수행된 한 연구는 초음파와 관련된 신경학적 손상의 미묘한 영향이 남아의 왼손잡이 발생률 증가(유전이 아닌 경우 뇌 문제를 나타내는 표시)와 언어 지연에 의해 연관되었다는 것을 보여주었다.[99][100]
    • 그러나 위의 연구 결과는 후속 연구에서 확인되지 않았다.[101]
    • 그러나 나중에 8865명의 더 큰 표본에 대해 수행된 연구는 비록 초음파 노출의 약한 연관성이 있지만 통계적으로 유의미한 연관성을 확립하고 말년에 비우권적인 존재가 되었다.[102]

규정

진단 및 치료용 초음파 장비는 미국 식품의약국(FDA)에 의해, 그리고 전 세계 다른 국가 규제 기관에 의해 규제된다. FDA는 몇 가지 측정 기준을 사용하여 음향 출력을 제한한다. 일반적으로 다른 기관은 FDA가 정한 지침을 받아들인다.

현재 미국 주 가운데 진단 의료 소노그래퍼를 규제하는 곳은 뉴멕시코, 오리건, 노스다코타 주뿐이다.[103] 소노그래퍼에 대한 인증 검사는 미국 진단 의료 소노그래피 등록부, 국제 심혈관계 자격증 등록부, 미국 방사선사 등록부 등 3개 기관에서 받을 수 있다.[104]

주요 규제 지표는 공동화 생물 효과와 관련된 지표인 기계 지수(MI)와 조직 가열 생물 효과와 관련된 지표인 열 지수(TI)이다. FDA는 진단 초음파를 안전한 영상 촬영 양식으로 유지하기 위한 노력의 일환으로 기계가 설정된 한계를 초과하지 않도록 요구하고 있다. 이를 위해서는 기계 교정의 관점에서 제조자 측의 자율규제가 필요하다.[105]

초음파 기반 산전관리와 성검진 기술은 1980년대 인도에서 시작됐다. 성 선택적 낙태를 위한 오용에 대한 우려와 함께 인도 정부는 1994년 초음파 장비의 법적·불법적 사용을 구분하고 규제하기 위해 산전진단기법(PNDT)을 통과시켰다.[106] 이 법은 태아 성 검사와 성 선택적 낙태를 저지하고 처벌하기 위해 2004년 임신 전 및 산전 진단 기법(PCPNDT)법으로 추가 개정됐다.[107] 초음파 장비를 이용해 태아의 성별을 결정하거나 공개하는 것은 현재 인도에서 불법이며 처벌 가능한 범죄다.[108]

역사

1880년 프랑스의 물리학자 피에르 퀴리의 압전 발견 이후, 초음파는 산업을 위해 의도적으로 생성될 수 있었다. 1940년 미국의 음향 물리학자 플로이드 파이어스톤은 금속 주조물의 내부 결함을 탐지하기 위해 최초의 초음파 에코 영상 장치인 초음속 반사경을 고안했다. 1941년 오스트리아의 신경학자 칼 테오 뒤식(Karl Teo Dussik)이 동생인 물리학자 프리드리히(Friedrich)와 협력하여 인간의 뇌를 초초음파적으로 그려낸 최초의 인물일 가능성이 높다.[109][110] 초음파 에너지는 1940년대 후반 메릴랜드 베데스다 해군 의학연구소의 조지 루트비히 박사에 의해 의학적인 목적으로 인체에 처음 적용되었다.[111][112] 영국 태생의 물리학자 존 와일드(1914~2009)는 1949년 초창기 대장 조직의 두께를 평가하기 위해 초음파를 처음 사용했다. 그는 "의료용 초음파의 아버지"[113]로 묘사되어 왔다. 그 이후의 발전은 여러 나라에서 동시에 이루어졌지만 1961년에야 호주 보건부에서 데이비드 로빈슨과 조지 코소프의 연구가 상업적으로 최초로 실용적인 물 목욕 초음파 스캐너를 만들어냈다.[114] 1963년에 Meyerdirk & Wright는 의료용으로 일반적으로 초음파를 사용할 수 있게 만든 최초의 상업용 핸드헬드 관절형 팔 복합 접촉 B-모드 스캐너의 생산을 시작했다.

프랑스.

Léandre Pourcelot, a researcher and teacher at INSA (Institut National des Sciences Appliquées), Lyon, co-published a report in 1965 at the Académie des sciences, "Effet Doppler et mesure du débit sanguin" ("Doppler effect and measure of the blood flow"), the basis of his design of a Doppler flow meter in 1967.

스코틀랜드

스코틀랜드 글래스고에서 이안 도날드 교수와 글래스고 왕립 산부인과 병원(GRMH)의 동료들에 의한 병렬 개발은 이 기술의 첫 번째 진단 응용으로 이어졌다.[115] 도날드는 '기계, 전자 등에 대한 어린애 같은 관심'을 가진 산부인과 의사로 회사 이사 중 한 명의 아내를 진료한 경험이 있는 그는 렌프루의 보일러 제조업체인 밥콕스 & 윌콕스 연구팀에 초대되었다. 그는 그들의 산업용 초음파 장비를 개조하여 다양한 병리학적 해부학적 표본에 대한 실험을 수행하고 초음파 특성을 평가하였다. 의학 물리학자 톰 브라운[위키다타][116]과 함께. 그리고 동료 산부인과 의사인 존 맥비카, 도날드는 살아있는 자원 봉사 환자들의 병리학 분화를 가능하게 하기 위해 장비를 다듬었다. 이러한 연구 결과는 1958년[117] 6월 7일 The Lancet에 "펄스 초음파에 의한 복부 질량 조사"로 보고되었다. 이는 아마도 진단 의료 영상 분야에 발표된 가장 중요한 논문 중 하나일 것이다.

그 후 GRMH에서 도널드 윌럭스 교수와 제임스 윌럭스 박사는 태아의 크기와 성장을 평가하기 위해 태아의 머리 측정을 포함한 산부인과 애플리케이션으로 기술을 다듬었다. 1964년 요크힐에 새로운 퀸 모병원이 개원하면서 이러한 방법들을 더욱 개선할 수 있게 되었다. 스튜어트 캠벨 박사의 태아 세팔로미터에 대한 선구적인 연구는 태아 성장에 대한 최종적인 연구 방법으로서 장기적 지위를 획득하도록 이끌었다. 스캔의 기술적 품질이 더욱 발전하면서 곧 처음부터 끝까지 임신을 연구하고 다발성 임신, 태아 이상, 태반 프리비아 등 여러 합병증을 진단할 수 있게 되었다. 그 이후로 진단 초음파는 사실상 다른 모든 의학 분야로 수입되었다.

스웨덴

의학초음파검사는 1953년 룬드대에서 심장전문의 잉게 에들러와 구스타프 루드비히 헤르츠의 아들 칼 헬무트 헤르츠가 사용했으며, 당시 이 대학 핵물리학과 대학원생이었다.

에들러는 헤르츠에게 시체를 조사하기 위해 레이더를 사용할 수 있는지 물어봤지만, 헤르츠는 이것이 불가능하다고 말했다. 그러나 그는 초음파 검사를 사용하는 것이 가능할 수도 있다고 말했다. 헤르츠는 미국의 음향물리학자 플로이드 파이어스톤의 발명품인 비파괴물질 시험에 초음파 반사경을 사용하는 것에 익숙했고, 에들러와 헤르츠는 함께 이 방법론을 의학에 적용하는 아이디어를 개발했다.

심장 활동의 첫 번째 성공적인 측정은 1953년 10월 29일 말뫼의 선박 건설 회사 코쿰스로부터 빌린 장치를 사용하여 이루어졌다. 같은 해 12월 16일에는 초음파 뇌파상(뇌의 초음파 탐침) 생성법을 적용했다. Edler와 Hertz는 1954년에 그들의 연구 결과를 발표했다.[118]

미국

1962년 약 2년간의 작업 끝에 조셉 홈즈, 윌리엄 라이트, 랄프 마이어디르크 등이 최초의 복합 접촉 B-모드 스캐너를 개발했다. 그들의 연구는 미국 공중 보건국과 콜로라도 대학의 지원을 받아왔다. 라이트앤마이어디크는 1963년 최초로 상업용 핸드헬드 관절형 암 복합 콘택트 B-모드 스캐너를 출시한 물리공학사를 설립하기 위해 대학을 떠났다. 이것이 초음파 스캐너 역사상 가장 인기 있는 디자인의 시작이었다.[119]

1960년대 후반, 워싱턴 대학의 생명공학 그룹인 Gene Strandness 박사와 함께 혈관 질환의 진단 도구로 도플러 초음파에 대한 연구를 실시했다. 결국, 그들은 혈류역학 정보도 제공하면서 실시간으로 혈관 구조를 볼 수 있도록 B-모드 스캐닝과 연계하여 Doppler, 즉 Doppler를 사용하는 기술을 개발했다.[120]

도플러 색의 첫 번째 시연은 제프 스티븐슨에 의해 이루어졌는데, 그는 도플러의 초기 개발 및 의학적 사용에 관여하여 초음파 에너지를 이동시켰다.[121]

제조자

초음파 장비의 선두 제조업체로는 캐논 메디컬, FUZIFILM 소노사이트, GE 헬스케어, 히타치, 필립스, 지멘스 헬스나이너스 등이 있다.[122] 우소노와 같은 회사들은 초음파 사용을 쉽게 하기 위해 액세서리를 디자인, 개발, 판매한다.[123]

참고 항목

메모들

  1. ^ 위, 장, 방광과 같이 공기나 기체의 양을 포함할 수 있는 장기의 초음파 대상자가 그 양을 줄이기 위해 고안된 식품 준비, 즉 장에 대한 특정 식이요법과 보충제, 방광을 채우기 위한 비탄산수 섭취, 때로는 방광을 채우기 위한 비탄산수 섭취를 따라야 하는 것도 이런 이유에서이다. 검사, 위에 비흡수수를 채우도록 요구할 수 있다.

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