Figur 1: 3D ultralydskanner for medisin, GE Vivid 7 Dimension (Used with permission by GE Healthcare).
I Norge er det et stort miljø for teknisk og klinisk utvikling av medisinsk ultralydavbildning. Firmaet GE Vingmed Ultrasound i Horten, utvikler, produserer og selger ultralydinstrumenter til hele verden og er ’Center of Excellence’ for ultralyd i kardiologi i GE Healthcare. Det er 130-140 ansatte i Norge og mange utenfor Norge. Figur 1 viser den nye generasjonen ultralydskannere. Vingmed ble startet av personer fra det teknisk-medisinske forskningsmiljøet i Trondheim. Det var utviklingen av Doppler-baserte teknikker på 70- og 80- tallet som ga grunnlaget for Vingmeds suksess. Dette er blitt fulgt opp med utviklingen av digitale scannere med fasestyrte arrayer på 90-tallet og nye moder som tøyning og sanntids 3D de senere årene. Andre firmaer er Medistim som lager ultralydutstyr for kvalitetskontroll og dokumentasjon under hjertekirurgi og Sonowand som lager 3D ultralydbasert utstyr for navigasjon ved operasjoner i hodet.
Figur 1: 3D ultralydskanner for medisin, GE Vivid 7 Dimension (Used with permission by GE Healthcare).
Bruk av ultralyd, og forskning på kliniske aspekter ved ultralyd, foregår ved mange sykehus i Norge. Forskning på fysiske og tekniske sider foregår ved flere universiteter. Dessuten hadde GE Healthcare (tidligere Nycomed Amersham Imaging) i Oslo en gruppe som arbeidet med utvikling av ultralydkontrastmidler, men dette arbeidet ble avsluttet i 2003.
I Danmark er det også et aktivt miljø innen ultralydforskning, spesielt ved Danmarks Tekniske Universitet. De har et nært samarbeid med B-K Medical som lager avbildningssystemer spesielt for urologi og kirurgi, og som har ca 300 personer ansatt over hele verden.
Et typisk ultralydhjertebilde ser ut som vist i figur 2. Dette er et todimensjonalt romlig bilde som viser et snitt gjennom hjertet. I dette bildet øker lysstyrke med ekkostyrke. Figuren viser hjertet sett fra siden (se figur 3), og en ser venstre hjertekammer til venstre (dybde 3,5 - 7,5 cm), den lukkede aortaklaffen og hovedpulsåren øverst til høyre (dybde 4 - 7 cm), og den åpne mitralklaffen mellom venstre forkammer og hjertekammer midt i bildet, og venstre forkammer under til høyre (dybde 8 - 11 cm). Hjerteveggene vises som hvitt, da disse gir kraftigere ultralydekko enn blodet i kamrene.
Figur 2 (til venstre): 2-dimensjonalt B-mode bilde fra en person med god bildekvalitet tatt på tvers av hjertet (parasternalt langeaksesnitt).
Figur 3 (til høyre): Anatomisk bilde av hjerte. Ultralydbildet i Fig.
2 er tatt opp i sektoren som er avmerket.
Disse bildene er som regel enklere å forstå når de vises som en tidssekvens enn bare som stillbilder. Det en umiddelbart kan legge merke til er at det ikke overalt er et klart skille mellom hjerteveggen og blodvolumet i hjertekammeret, noe som vanskeliggjør f.eks automatisk kantdeteksjon. Dette illustrerer noen av de utfordringer en står overfor ved bruk av signalog bildebehandling i ultralydinstrumentering.
På disse websidene vil de viktigste fysiske prinsippene for ultralyd behandles. Dessuten vil de viktigste måtene dette utnyttes i skannere på presenteres. Artikkelen er skrevet både for medisinere som ønsker bakgrunnsstoff for å få bedre forståelse av ultralydavbildning, og for fysikere som ønsker å se hvordan prinsipper i akustikk utnyttes til avbildning. Formler er samlet i egne faktabokser slik at interesserte kan lese dem som en utdypning av hovedteksten.
Artikkelen starter med en gjennomgang av de viktigste fysiske prinsipper som bestemmer oppløsning og evne til å avbilde i dybden, deretter nevnes Dopplereffekten og effekten av ikke-lineær akustikk. De forskjellige operasjonsmåter og bildetyper som brukes for avbildning av vev og måling av blodhastighet blir så behandlet. De viktigste deler av et ultralydinstrument blir så behandlet. Det er utviklet mange probetyper og bildeformater, og deres tilpassing til begrensninger i størrelse og adgang som forskjellige deler av kroppen setter, blir gjennomgått. Til slutt diskuteres sikkerhet ved ultralydavbildning.
Professor Sverre Holm, Institutt for informatikk