Ультразвук – это звуковые волны, частота которых превышает порог частот, воспринимаемых человеческим ухом, то есть ультразвуком называют звуковые волны, частота которых превышает 20 тысяч герц. Герц – это единица измерения частоты и соответствует одному колебанию в одну секунду.

В ультразвуковой диагностике используют, обычно, частоты порядка нескольких мегагерц (миллионов герц).

Генератором ультразвука в медицинских приборах являются пьезоэлектрические кристаллы (акустические преобразователи), которые могут быть, попеременно, излучателями и приемниками ультразвуковых волн.

Суть пьезоэлектрического эффекта заключается в том, что некоторые вещества (кварц, титанат бария и др.) образуют на поверхности своих кристаллов электрические заряды при механическом изменении формы, и, наоборот, меняют форму, если к кристаллам прикладывать переменное напряжение. При изменении формы кристаллы формируют череду сжатий и разряжений в воздухе или иной среде, в которую помещен кристалл, и эти волны сжатий и расширений распространяются в среде со скоростью звука. На границах двух сред происходит частичное поглощение волн второй средой, и частичное отражение ею звуковых волн. Эти отраженные волны воздействуют на кристаллы акустического преобразователя и формируют на нем электрические заряды, частота возникновения которых соответствует частоте воспринятого ультразвукового сигнала. Зная скорости распространения волн, можно определить расстояние до границы среды. Кроме того, по изменению скорости и угла распространения волны во второй среде можно построить изображение структуры второй среды. Разрешение ультразвукового изображения прямо пропорционально частоте – то есть, чем она выше, тем лучше разрешение. В современных аппаратах УЗИ разрешающая способность равна 1–2 мм.

Существует несколько режимов ультразвукового исследования с использованием разных частот. Эти режимы выбирают, в зависимости от исследуемого органа и от цели исследования.

В неврологии УЗИ применяют для локализации кровоизлияния в тканях мозга.

УЗИ позволяет исследовать, кроме того, морфологическую картину (картину внутреннего строения) щитовидной железы, органов брюшной полости (печени, желчного пузыря, селезенки), почек, мочевого пузыря и мочеточников, яичников и матки.

Важной разновидностью УЗИ является ультразвуковая допплерография (УЗДГ). Суть эффекта Допплера заключается в том, что при отражении акустического пучка от удаляющегося предмета, частота УЗ-излучения уменьшается, а при отражении от приближающегося предмета – увеличивается. (Вспомните, какой звук вы слышите, когда вас обгоняет несущаяся с сиреной машина скорой помощи или пожарной охраны – высота звука нарастает при приближении автомобиля, а затем – при удалении – снова смещается в басовую область). УЗДГ позволяет визуализировать движения сердечных клапанов, а также – и это самое важное – измерять скорость кровотока в сосудах. В этом случае ультразвуковые волны отражаются от эритроцитов (красных кровяных клеток), плывущих с током крови по сосудистому руслу. Понятно, что чем быстрее движутся с током крови эритроциты, тем более выраженным будет уменьшение частоты принимаемого датчиком ультразвукового излучения, отраженного от движущихся эритроцитов. Замедление кровотока говорит о наличии препятствия в сосуде. Чаще всего таким методом исследуют кровоток в сонных артериях и артериях нижних конечностей – подвздошных, бедренных и подколенных.

Если возникает вопрос об оперативном вмешательстве на сосудах, то для уточнения локализации (места расположения) сужения применяют ангиографию.

Метод УЗИ считается безвредным, информативным и недорогим, и, поэтому, завоевал широкую популярность. О воздействии ультразвука на плод известно мало, и, хотя, оно считается безвредным, к ультразвуковому исследованию плода лучше прибегать только по медицинским показаниям.