سونوگرافی چیست و آیا انجام آن می‌تواند خطرناک باشد؟

سونوگرافی چیست، نحوه‌ی کار آن چگونه است و چه انواعی دارد؟ آیا انجام سونوگرافی ممکن است خطر داشته باشد؟ موارد استفاده از سونوگرافی چیست؟ سونوگرافی تشخیصی چیست و چه تفاوتی با سونوگرافی درمانی دارد؟

سونوگرافی یا اولتراسوند (ultrasound) شکلی از انرژی آکوستیک یا انرژی صوت است که فرکانس آن بالاتر از سطح شنوایی انسان است. امواج صوتی با فرکانس بالا می‌توانند به‌عنوان یک تکنیک تشخیص پزشکی، برای ارائه تصویربرداری پزشکی از داخل بدن استفاده شوند بدون اینکه نگران قرار گرفتن در معرض تابش اشعه‌ی یونیزه‌کننده* باشیم. (عباراتی که با علامت * مشخص شده‌اند در انتهای مقاله تعریف شده‌اند.)

امواج صوتی با فرکانس بالا همچنین می‌توانند به عنوان یک تکنیک درمانی هم در نظر گرفته شوند که در آن این امواج با بافت‌ها تعامل می‌کنند تا بافت‌های بیمار مانند تومورها را از بین ببرند، یا بافت‌ها را اصلاح کنند، یا داروها را به مکان‌های خاصی در بدن مورد هدف قرار دهند.

در این مقاله به‌طور مفصل درباره این موضوعات صحبت خواهیم کرد. ما برای کسب اطلاعات معتبر در این زمینه به سایت موسسه ملی تصویربرداری زیست‌پزشکی و مهندسی پزشکی (NIBIB) آمریکا مراجعه کرده و مقاله ی حاضر را تهیه نموده‌ایم. این مقاله اطلاعات علمی معتبر،دقیق و به‌روزی را ارائه خواهد داد. بنابراین تا پایان با ما همراه باشید و در انتها نظرات و تجربیات خود را در قسمت دیدگاه‌ها با ما و دیگران به اشتراک بگذارید. 🙂

فهرست مطالب ارائه‌شده به‌صورت زیر است:

• سونوگرافی پزشکی چیست؟
• سونوگرافی چگونه کار می‌کند؟
• موارد استفاده از سونوگرافی چیست؟
• آیا انجام سونوگرافی خطر دارد؟
• نمونه‌هایی از پروژه هایی با بودجه NIBIB درباره سونوگرافی چیست؟

سونوگرافی پزشکی چیست؟

سونوگرافی پزشکی به دو دسته مجزا تقسیم می شود: سونوگرافی تشخیصی و سونوگرافی درمانی.

سونوگرافی تشخیصی یک روش تشخیصی غیرتهاجمی است که برای تصویربرداری از داخل بدن استفاده می‌شود. پروب‌های سونوگرافی، که مبدل نامیده می‌شوند، امواج صوتی‌ای تولید می‌کنند که فرکانس آن‌ها بالاتر از آستانه شنوایی انسان است (بالاتر از ۲۰ کیلوهرتز)، اما در حال حاضر اکثر مبدل‌ها در فرکانس‌های بسیار بالاتر (در محدوده مگاهرتز (MHz)) کار می‌کنند.

بیشتر پروب‌های سونوگرافی تشخیصی روی پوست قرار می‌گیرند. با این حال، برای بهینه‌سازی کیفیت تصویر، ممکن است پروب‌ها از طریق دستگاه گوارش، واژن یا رگ‌های خونی نیز در داخل بدن قرار داده شوند. علاوه‌بر این، گاهی اوقات از سونوگرافی در حین جراحی با قرار دادن یک پروب استریل در ناحیه تحت عمل هم استفاده می‌شود.

سونوگرافی تشخیصی را می‌توان به سونوگرافی تشریحی و عملکردی تقسیم کرد. سونوگرافی تشریحی تصاویری از اندام‌های داخلی یا سایر ساختارهای بدن تولید می‌کند. سونوگرافی عملکردی اطلاعاتی مانند حرکت و سرعت بافت یا خون، نرمی یا سختی بافت و سایر مشخصات فیزیکی را با تصاویر تشریحی ترکیب می‌کند تا «نقشه‌های اطلاعاتی» ایجاد کند. این نقشه‌ها به پزشکان کمک می‌کنند تا تغییرات/تفاوت‌های عملکرد را در یک ساختار یا اندام بررسی کنند.

Photo by MART PRODUCTION from Pexels

سونوگرافیِ درمانی نیز از امواج صوتی بالاتر از محدوده شنوایی انسان استفاده می‌کند اما تصویری تولید نمی‌کند. هدف سونوگرافی درمانی تعامل با بافت‌های بدن است به‌گونه ای که این بافت‌ها تغییر یافته یا از بین بروند. از جمله‌ی این تغییرات می‌توان به این موارد اشاره کرد:

• حرکت یا هل دادن بافت
• گرم کردن بافت
• حل کردن لخته‌های خون
• رساندن دارو به مکان‌های خاصی در بدن.

این عملکردهای تخربب‌کننده یا فرسایشی با استفاده از پرتوهای با شدت بسیار بالا امکان‌پذیر می‌شوند و می‌توانند بافت‌های دارای بیماری یا غیرطبیعی مانند تومورها را از بین ببرند. مزیت استفاده از روش‌های اولتراسوند (سونوگرافی) درمانی این است که در بیشتر موارد غیرتهاجمی هستند یعنی نیازی به ایجاد برش یا بریدگی روی پوست نیست و هیچ زخم یا جای زخمی نیز باقی نمی‌ماند.

سونوگرافی چگونه کار می کند؟

امواج اولتراسوند توسط یک مبدل تولید می‌شوند که هم می‌تواند امواج اولتراسوند را ساطع کند و هم پژواک اولتراسوند منعکس‌شده را تشخیص دهد. در بیشتر موارد، عناصر فعال در مبدل‌های اولتراسوند از مواد کریستالی سرامیکی خاصی به نام پیزوالکتریک (piezoelectrics) ساخته شده‌اند.

زمانی که روی این مواد میدان الکتریکی اعمال می‌شود، می‌توانند امواج صوتی تولید کنند. نکته‌ی جالب این است که این مواد می‌توانند روند معکوسی را نیز طی کنند یعنی زمانی که موج صوتی به آن‌ها برخورد می‌کند، میدان الکتریکی تولید می‌شود.

وقتی این مواد در یک اسکنر اولتراسوند استفاده می‌شود، مبدل، پرتویی از امواج صوتی را به بدن می‌فرستد. امواج صوتی توسط مرزهای بین بافت‌های در مسیر پرتو (به‌عنوان مثال مرز بین مایع و بافت نرم یا بافت و استخوان) به مبدل منعکس می‌شوند. هنگامی که این اکوها به مبدل برخورد می‌کنند، سیگنال‌های الکتریکی تولید می‌کنند که به اسکنر اولتراسوند ارسال می‌شود. با استفاده از سرعت صوت و زمان بازگشت هر اکو، اسکنر فاصله مبدل تا مرز بافت را محاسبه می‌کند. سپس از این فاصله‌ها برای تولید تصاویر دو بعدی از بافت‌ها و اندام‌ها استفاده می‌شود.

در طول معاینه اولتراسوند، تکنسین یک ژل را روی پوست قرار می‌دهد. این امر مانع از تشکیل حفره‌های هوا بین مبدل و پوست می‌شود. این حفره‌ها می‌توانند مانع از عبور امواج اولتراسوند به بدن شوند.

برای تماشای یک ویدیوی کوتاه درمورد نحوه عملکرد سونوگرافی اینجا را کلیک کنید.

موارد استفاده از سونوگرافی چیست؟

سونوگرافی تشخیصی: سونوگرافی تشخیصی قادر به تصویربرداری غیرتهاجمی از اندام‌های داخلی بدن است. با این حال، برای تصویربرداری از استخوان‌ها یا هر بافتی که حاوی هوا است، مانند ریه‌ها، خوب نیست. تحت برخی شرایط، سونوگرافی می‌تواند استخوان‌ها (مانند جنین یا نوزادان کوچک) یا ریه‌ها و پوشش اطراف ریه‌ها را زمانی که این بافت‌ها پر هستند یا تا حدی با مایع پر شده‌اند، تصویر کند.

Photo by Pavel Danilyuk from Pexels

یکی از رایج‌ترین کاربردهای سونوگرافی، در دوران بارداری و برای نظارت بر رشد و نمو جنین است، اما کاربردهای بسیار دیگری از جمله تصویربرداری از قلب، رگ‌های خونی، چشم‌ها، تیروئید، مغز، سینه، اندام‌های شکمی، پوست و ماهیچه‌ها است. تصاویر اولتراسوند به صورت دو بعدی، سه بعدی یا چهار بعدی (که سه بعدی در حرکت است) نمایش داده می‌شوند.

سونوگرافی عملکردی: کاربردهای سونوگرافی عملکردی شامل داپلر و سونوگرافی داپلر رنگی برای اندازه‌گیری و تصویرسازی جریان خون در عروق داخل بدن یا قلب است.. این نوع سونوگرافی همچنین می‌تواند سرعت جریان خون و جهت حرکت آن را اندازه‌گیری کند. این کار با استفاده از تصاویر رنگی به نام تصویربرداری داپلر رنگی انجام می‌شود. سونوگرافی داپلر معمولاً برای تعیین اینکه آیا تجمع پلاک در داخل شریان‌های کاروتید، جریان خون به مغز را مسدود می‌کند یا خیر استفاده می‌شود.

کاربرد دیگر سونوگرافی عملکردی الاستوگرافی* است، روشی برای اندازه‌گیری و نمایش سفتی نسبی بافت‌ها که می‌تواند برای تمایز تومورها از بافت سالم استفاده شود. این اطلاعات می‌تواند به‌عنوان تصاویر رنگی برای نمایش سفتی نسبی، تصاویر سیاه و سفید برای نمایش تصاویر با کنتراست بالا از تومورها (در مقایسه با تصاویر آناتومیک) یا برای نمایش تصاویر رنگی که روی تصویر آناتومیکی برهم‌گذاری (overlayed) شده‌اند استفاده شوند. از الاستوگرافی می‌توان برای آزمایش فیبروز کبدی استفاده کرد، وضعیتی که در آن به دلیل التهاب، در کبد بافت اسکار بیش‌ازحد ایجاد می‌شود.

سونوگرافی همچنین یک روش مهم برای مداخلات تصویربرداری در بدن است. به‌عنوان مثال، بیوپسی سوزنی با هدایت اولتراسوند به پزشکان کمک می‌کند تا موقعیت یک سوزن را در حالی که به سمت یک هدف انتخاب‌شده مانند توده یا تومور در سینه، هدایت می‌شود، ببینند. همچنین، اولتراسوند برای تصویربرداری همزمان از محل داخل شدن نوک یک کاتتر (catheter: لوله‌ی پزشکی) در یک رگ خونی و هدایت در طول رگ استفاده می‌شود. همچنین می‌توان از آن برای جراحی‌های کم‌تهاجمی* استفاده کرد تا جراح را با تصاویر همزمان از داخل بدن راهنمایی کند.

سونوگرافی درمانی یا مداخله‌ای. اولتراسوند درمانی سطوح بالایی از امواج صوتی را تولید می‌کند که به منظور گرم کردن، جدا کردن یا شکستن بافت می‌تواند روی اهداف خاصی متمرکز شود. یکی از انواع اولتراسوند درمانی از پرتوهای صوت با شدت بالا استفاده می‌کند که به شدت هدفمند هستند و به آن سونوگرافی متمرکز* با شدت بالا (HIFU: مخفف High-intensity focused ultrasound) می‌گویند.

HIFU روشی برای اصلاح یا تخریب بافت‌های دارای بیماری یا غیرطبیعی داخل بدن (مانند تومورها) است که بدون نیاز به باز کردن یا پاره شدن پوست یا آسیب رساندن به بافت اطراف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش برای شناسایی و هدف قرار دادن بافت مورد درمان، هدایت و کنترل درمان به‌صورت همزمان و تایید اثربخشی آن از سونوگرافی یا ام‌آرآی (MRI) استفاده می‌شود.

در حال حاضر HIFU برای درمان فیبروم‌های رحمی، برای کاهش درد ناشی از متاستازهای استخوانی و اخیراً برای فرسایش بافت پروستات از طرف سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) تایید شده است. HIFU همچنین به‌عنوان راهی برای بستن زخم‌ها و توقف خونریزی، شکستن لخته‌ها در رگ‌های خونی و باز کردن موقت سد خونی مغزی به‌منظور عبور داروها، توسط دانشمندان در حال بررسی است.

آیا انجام سونوگرافی با خطراتی همراه است؟

سونوگرافی تشخیصی عموماً ایمن است و مانند اشعه ایکس پرتوهای یونیزه‌کننده ساطع نمی‌کند. با این حال، سونوگرافی می‌تواند تحت شرایط خاصی برخی از اثرات بیولوژیکی را در بدن ایجاد کند. به همین دلیل، سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) الزام می‌کند که دستگاه‌های سونوگرافی تشخیصی در محدوده‌ی حاصی کار کنند. FDA و بسیاری از جوامع حرفه‌ای، از استفاده معمولی از اولتراسوند (مثلاً برای فیلم‌های یادگاری) جلوگیری کرده و توصیه می‌کنند که فقط در صورت وجود نیاز پزشکی واقعی از آن استفاده شود.

نمونه‌هایی از پروژه‌های حمایت‌شده توسط NIBIB درباره‌ی سونوگرافی چیست؟

موارد زیر نمونه‌هایی از پروژه‌های تحقیقاتی فعلی هستند که توسط NIBIB تأمین مالی می‌شوند و در حال توسعه برنامه‌های کاربردی جدید اولتراسوند هستند که در حال حاضر استفاده می‌شوند یا در آینده مورد استفاده قرار خواهند گرفت:

تصویربرداری پالسی نیروی تشعشع صوتی* (ARFI مخفف Acoustic Radiation Force Impulse Imaging): ARFI تکنیک جدیدی است که با پشتیبانی NIBIB و توسط محققان دانشگاه دوک ایجاد شده است. این روش از الاستوگرافی اولتراسوند برای تمایز تومورهای کبد از بافت سالم و همچنین شناسایی وجود فیبروز استفاده می‌کند. این روش غیرتهاجمی می‌تواند بیوپسی‌های غیرضروری کبد را که می‌تواند دردناک و گاهی خطرناک باشد کاهش دهد. ARFI تأییدیه FDA را دریافت کرده است و اکنون به صورت تجاری در ایالات متحده در دسترس است.

Photo by MART PRODUCTION from Pexels

سونوگرافی مینیاتوری کم‌هزینه: در این روش درست مانند کامپیوترها، تصاویر سونوگرافی پزشکی کوچکتر و کوچکتر شده‌اند. یکی از بزرگترین چالش‌ها اتصال مبدل اولتراسوند موجود در نوک کاوشگر به سیستم کامپروتری بزرگ پردازش سیگنال است. این پروژه‌ی کوچک‌سازی زیاد منجر به ساخت یک “سیستم درون پروب” شد.

این نمونه‌ی تصویربرداری “سیستم درون پروب” متعاقباً به ساخت دستگاه GE Vscan منجر شد. Vscan یک اسکنر اولتراسوند در اندازه کف دست است که هم قابلیت تصویربرداری آناتومیک و هم قابلیت داپلر رنگی را دارد. این دستگاه در حال حاضر مورد استفاده بالینی قرار دارد و قیمت آن بسیار کمتر از یک اسکنر اولتراسوند با اندازه کامل است. اندازه کوچک و هزینه‌ی کم و همچنین طیف وسیعی از کاربردها، امکان استفاده از آن را در آمبولانس‌ها، اورژانس‌ها، بیمارستان‌های صحرایی یا موارد دیگر فراهم می‌کند.

این دستگاه در حال حاضر در بیش از ۶۰ کشور در سراسر جهان استفاده می‌شود. برای دیدن ویدئویی از این دستگاه اینجا را کلیک کنید

تکنیک هیستوتریپسی (Histotripsy) برای حل کردن لخته‌های خون: محققان دانشگاه میشیگان در حال بررسی روشی به نام هیستوتریپسی هستند که با استفاده از اولتراسوند با شدت بالا، قابلیت انحلال لخته در درمان‌های غیرتهاجمی ترومبوز ورید عمقی (DVT) را دارا است. در این روش از پالس‌های کوتاه و با شدت بالای اولتراسوند برای انحلال لخته استفاده می‌شود.

محققان با موفقیت اثربخشی این تکنیک را در خوک‌ها و قابلیت استفاده احتمالی آن در انسان را نشان داده‌اند. آن‌ها در حال حاضر روی روش‌های جدیدی کار می‌کنند تا از آسیب ناخواسته عروق در طول درمان لخته جلوگیری کنند و بازخورد تصویربرداری را برای نظارت بر روند درمان به‌صورت همزمان ارائه دهند.

این تحقیق می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی داشته باشد، زیرا درمان‌های مرسوم کنونی برای DVT شامل درمان دارویی و گاهی اوقات حذف تهاجمی لخته‌ها می‌شود که نیاز به اقامت چند روزه در بیمارستان دارد و ممکن است منجر به عوارض پس از درمان شود. در مقابل، روش غیرتهاجمی هیستوتریپسی ۵۰ برابر سریعتر از روش فعلی است، نیازی به دارو یا عوامل خارجی ندارد و در صورت موفقیت می‌تواند به عنوان یک روش سرپایی استفاده شود.

تعاریف و توضیحات*:

الاستوگرافی*: یک تکنیک تصویربرداری پزشکی است که خاصیت ارتجاعی یا سفتی بافت را اندازه‌گیری می‌کند. این تکنیک از امواج برشی (shear waves) که نوع خاصی از موج صوتی است، هنگام حرکت در بافت تصاویر لحظه‌ای می‌گیرد. سفتی بافت اطلاعاتی در مورد وجود احتمالی بیماری می‌دهد. به‌عنوان مثال تومورها سخت‌تر از بافت طبیعی اطراف هستند و بافت‌های کبدی بیمار سفت‌تر از بافت‌های سالم هستند.

جراحی‌ کم‌تهاجمی*: یک روش جراحی است که معمولاً با استفاده از یک یا چند برش کوچک انجام شده و از طریق این برش‌ها ابزار جراحی لاپاراسکوپی وارد بدن شده و توسط جراح مورد استفاده قرار می‌گیرد. جراحی کم‌تهاجمی می‌تواند آسیب به بافت‌های سالم اطراف را کاهش داده و همچنین نیاز به داروهای مسکن و زمان بهبودی بیمار را نیز کاهش دهد.

سونوگرافی متمرکز*: یک روش درمانی غیرتهاجمی که امواج اولتراسونیک را به یک مکان خاص هدایت می‌کند.

تابش یونیزه‌کننده*: نوعی تابش الکترومغناطیسی که می‌تواند الکترون‌ها را از یک اتم یا مولکول جدا کند.  فرآیندی که طی آن الکترون‌ها از اتو یا مولکول جدا می‌شوند یونیزاسیون (ionization) نامیده می‌شود. تابش یونیزه‌کننده دارای طول موج نسبتا کوتاهی در طیف الکترومغناطیسی است. نمونه‌هایی از پرتوهای یونیزه‌کننده شامل پرتوهای گاما و اشعه ایکس است. اشعه ماوراء‌بنفش، نور مرئی، مادون قرمز، امواج مایکروویو و امواج رادیویی با انرژی کم، پرتوهای غیریونیزه‌کننده محسوب می‌شوند.

تصویربرداری پالسی نیروی تشعشع صوتی*: یک تکنیک تصویربرداری است که پالس‌های کوتاه اولتراسوند را به بافت‌های هدف شلیک می‌کند و سپس پاسخ بافت را به شکل امواج برشی که می‌توان آن را اندازه‌گیری کرد و به‌عنوان تصاویر الاستوگرافی نمایش داد، رصد می‌کند. این اندازه‌گیری‌ها و تصاویر را می‌توان بر اساس ویژگی‌های سفتی اندازه‌گیری شده از بافت‌هایی مانند سینه یا کبد، که در آن مناطق افزایش سفتی ممکن است نشان‌دهنده وجود تومور، فیبروز، بافت اسکار و انواع دیگر بیماری یا آسیب باشد، برای تشخیص یا نظارت بر وجود احتمالی بافت‌های بیمار یا سرطانی استفاده کرد.

ترجمه اختصاصی توسط داروباکس

منبع:

National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) , Ultrasound, Reviewed July 2016