Ultraheliuuring

**Ultraheliuuring** ehk **ultrahelisonograafia** ehk **ehhograafia** ehk **sonograafia** (*ultrasonographia*, *echographia*) on ultraheli kasutav piltdiagnostika meetod 
kudede ja elundite uurimiseks meditsiinis ja veterinaarmeditsiinis ning ka tehniliste struktuuride uurimiseks.

Ultrahelipilti nimetatakse ka ultrahelisonogrammiks.

## Rakendused meditsiinis

### Rakendusalad

Ultraheliuuring oluline eelis meditsiinis samuti sageli kasutatava röntgeni ees on see, et kasutatavad helilained on kahjutud. Ka tundlikud koed, näiteks loote koed, jäävad kahjustamata ja uuring on valutu.

Lisaks loote südame töö jälgimisele tuhude ajal (kardiotokograafia) on ultraheliuuring standardmeetod raseduse jälgimisel. Spetsiifiline uuring sünnieelse diagnostika raames arenguhäirete ja kehaliste eripärade tuvastamiseks on peenultraheli.

Ultraheliuuring on tähtsaim meetod ägeda kõhuvalu diferentsiaaldiagnostika, sapikivide korral ning veresoonte seisundi ja läbilaskvuse hindamisel, eriti jalgades. Samuti kasutatakse seda standardmeetodina kilpnäärme, südame (siis nimetatakse seda ehhokardiograafiaks), neerude, kuseteede ja kusepõie uurimiseks. Kontrastainete kasutamine võimaldab diagnostikat veelgi täpsustada.

Günekoloogias kasutatakse vaginaalselt sisestatud sondi, et uurida munasarju ja emakat.

Ultraheliuuring on sobiv esmaseks hindamiseks ja ravivastuse jälgimiseks, eriti medikamentoosse või kiiritusravi korral pahaloomuliste haiguste korral.

Erakorralises meditsiinis on mobiilsete ultraheliaparaatide kasutamine osutunud eriti efektiivseks. Seal ei kasutata statsionaarseid aparaate, vaid kaasaskantavaid süsteeme, näiteks sülearvuti- või käsiaparaate. Need võimaldavad teha uuringut kohe kohapeal (Point of Care Ultrasound, POCUS) – EMO-s, kiirabiautos või sündmuskohal. Kiire kättesaadavus toetab eluohtlike seisundite (näiteks sisemine verejooks, vaba vedelik kõhuõõnes, südamepauna tamponaad) kohest diagnoosimist, mis parendab oluliselt otsustamist ajakriitilistes olukordades. Käeshoitav ultraheliaparaat võib meditsiinilist abi märgatavalt parandada, eriti maal: Brandenburgis mõjutas käeshoitav ultraheliaparaat 80,4% juhtudest raviotsust ja 49,5% juhtudest viis see ravi muutmiseni.

Ultraheliuuringuga saab tuvastada vähikahtlusega koldeid ja saada esimesi viiteid nende pahaloomulisusele. Peale selle saab ultraheli kontrolli all teha biopsiaid ja tsütoloogilisi uuringuid (koeproovide või vaba vedeliku võtmist).

Veresoonte ja verevarustuse hindamiseks kasutatakse ultraheli Doppleri ultraheli ja dupleks-ultraheliuuringu kujul.

Ultrahelipildijadade salvestamine, eriti koos kontrastainete kasutamisega, võimaldab hinnata elundite, näiteks maksa või aju verevarustust, visualiseerides kontrastaine taseme muutumist vereringes. See aitab kaasa näiteks isheemilise insuldi varajasele diagnoosimisele.

Üks uuem arengusuund on luumurdude diagnoosimine ja nende paranemise jälgimine. Eriti laste luumurdude korral saab teatud kehapiirkondades luumurde ultraheli abil nii täpselt, et röntgen ei ole vajalik. Praegu saab luumurru ultraheliuuringut kasutada randmelähedaste küünarvarreluumurdude ning küünarliigese- ja õlavarreluumurdude korral.

### Elundite ligipääsetavus
Kõiki veerikkaid ja hea verevarustusega elundeid saab ultraheli abil hästi uurida. Halvasti uuritavad on aga kõik gaasi sisaldavad või luudega kaetud elundid, näiteks soolestik gaaside (puhituse) korral, kopsud, aju ja luuüdi. Mõned elundid on normaalses olekus raskesti nähtavad, kuid haigusliku suurenemise korral hästi vaadeldavad (näiteks pimesool, kusejuhad, neerupealised).

Spetsiaalset tüüpi sondid, näiteks endoskoopsond, mis viiakse kehasse, võimaldavad siseelundite uurimist, mida nimetatakse endosonograafiaks. Näiteks sisestatakse sond tupe kaudu munasarjade uurimiseks, päraku kaudu eesnäärme sisemuse uurimiseks või suu kaudu mao või sagedamini südame vaatlemiseks (transösofageaalne ehhokardiograafia, TEE).

**Hästi uuritavad elundid:**
*kõhuaort – arterid ja veenid (välja arvatud koljus), näiteks unearter ja alumine õõnesveen
*süda – maks – põrn – neerud – kõhunääre
*sapipõis – sapijuha
*soolestik (osaliselt)
*munandid
*rinnakelme
*kilpnääre – süljenäärmed
*lümfisõlmed
*luud (luumurru ultraheliuuringu raames)
*nahk
*ligipääsetavad lihased
*vahelihas (sõltuvalt uuringu eesmärgist)

**Ligipääsetavad piiratud ulatuses või endoskoopsondi abil, võib-olla ka täitunud kusepõie korral korral:

*[[pärasool]]
*[[kusejuhad]]
*[[eesnääre]]
*[[emakas]] – [[munasarjad]]
*[[neerupealised]]
*[[magu]] – [[söögitoru]]
*[[kõõlus]]ed

**Halvasti uuritavad**:

*[[peaaju]] (erand: imiku aju läbi avatud [[lõge]]me)
*[[närv]]id
*[[lülisammas]] ja [[seljaaj]]u
*[[luu]]de sisemus ja [[liiges]]te sisemus
*[[südame pärgarterid]] (välja arvatud [[intravaskulaarne ultraheli]])
*[[hingetoru]] ja [[kopsud]]

**Eripärad lastel ja lootel'''

Lastel saab uurida palju rohkem elundeid kui täiskasvanutel, sest luustumine ei ole veel lõppenud või vastsündinutel alles algab (näiteks on lõge alles avatud).

Seetõttu on lastel ultraheliga hästi uuritavad:

*aju ja ajuveresooned
*lülisammas ja seljaaju
*neerupealsed
*kasvueas kuni 12 aasta vanuseni luumurru ultraheliuuring

Loodet saab emakas peaaegu täielikult uurida, sest sooles puuduvad gaasid ja luude mineraliseerumine alles algab. Seetõttu on nähtavad ka kopsud, magu, 
jäsemete luud jne.

### Eelised
Ultrahelidiagnostikat kasutatakse tänapäeval peaaegu kõikidel meditsiini erialades. Selle põhjused on meetodi väike risk, mitteinvasiivsus, valutus ja kiirguskoormuse puudumine, hea kättesaadavus ja kiirus. Seadmete soetus- ja kasutuskulud on väiksemad kui teiste piltdiagnostika meetodite, nagu kompuutertomograafia ja magnetresonantstomograafia puhul. Ei ole tarvis keerukaid kiirguskaitsemeetmeid ja -vastavat instruktaaži. Anduri lõiketasandi vaba valik võimaldab soovitavat lõikekuva reaalajas kontrollida. Doppleri ultraheli on ainus väljatöötatud meetod vedelikuvoolu (eelkõige verevoolu) dünaamiliseks kuvamiseks.

Ultraheliuuringus kasutatavad kontrastained on ainsad, mis ei välju vereringest. See võimaldab täpset diagnostikat, eeskätt maksamuutuste korral. Vajalik kontrastaine kogus on 1–2 ml, mis on ligikaudu 100 korda väiksem kui kompuutertomograafia ja magnetresonantstomograafia puhul; seni teadaolevad kõrvaltoimed (allergia, stenokardiahoogude ja astmahoogude esilekutsumine) esinevad märksa harvem.

### Puudused
Meetodil on sügaval paiknevates kudedes väiksem lahutusvõime kui kompuutertomograafial ja magnetresonantstomograafial. Ka pehmete kudede kontrast võib olla kehvem kui magnetresonantstomograafia puhul. Gaas ja luu takistavad ultrahelilainete levikut. Seetõttu on ultraheliuuring raskendatud gaasiga täidetud elundite (kops, soolestik) ning luude all paiknevate struktuuride (peaaju, seljaaju) uurimisel. Erinevalt teistest piltdiagnostika meetoditest puudub standardiseeritud väljaõpe. Seetõttu on kasutajate diagnostikaoskustes suured kvalitatiivsed erinevused.

Doppleri ultraheli ei ole raseduse ajal täiesti riskivaba. See võib põhjustada bioloogiliselt olulist temperatuuri tõusu uuritavas koes. Eeskätt ajukahjustuse ohu tõttu kasutatakse Doppleri ultraheli ainult raseduse teises pooles ning üksnes kindlate näidustuste korral (näiteks loote väärarengu kahtlus või ebanormaalne südame löögisageduse muster). Doppleri ultraheli kasutamisel tuleb seetõttu hoolikalt kaaluda uuringu kasu ja riske.

## Kuvamine
### Ülevaade

Ultraheli on heli sagedusega, mis ületab inimesele kuuldavad sagedused, alates 20 kHz-st kuni 1 GHz-ni. Diagnostikas kasutatakse sagedusi vahemikus 1–40 MHz keskmise heliintensiivsusega umbes 100 mW/cm². Ultraheliaparaat sisaldab elektroonikat heli tekitamiseks ning signaalide töötlemiseks ja kuvamiseks, samuti liideseid kuvari ja printeri ning andmekandjate või videokaamerate jaoks. Ultraheliaparaadiga on kaabli kaudu ühendatud vahetatav ultraheliandur.

Ultrahelilained tekitatakse ja võetakse uuesti vastu ultrahelianduris paiknevate kristallide abil piesoelektrilist efekti kasutades. Heli leviku seisukohast mingis materjalis on oluline akustiline impedants, st vastupanu, mis takistab lainete levikut. Kahe väga erineva akustilise impedantsiga aine piiril peegeldub heli tugevalt tagasi. See erinevus on eriti suur õhu ja näiteks vee vahel (vt #Füüsikalised alused), mistõttu tuleb ultraheliandur kehaga ühendada  suure veesisaldusega geeli abil, et vältida heli peegeldumist anduri pea ja naha pinna vahele jäävatelt õhumullidelt.

Ultraheliandur saadab välja lühikesi suunatud helilainete impulsse, mis kudede piirpindadel ja ebaühtlase ehitusega kudedes erineva tugevusega peegelduvad ja hajuvad. Seda tugevust nimetatakse ehhogeensuseks. Peegeldunud signaalide levimise aja põhjal saab määrata peegeldava struktuuri sügavuse. Peegelduse tugevust kuvab ultraheliaparaat kuvaril halltooni heledusena. Vähese ehhogeensusega struktuurid on pildil tumedad või mustad, suure ehhogeensusega struktuurid heledad või valged. Vähese ehhogeensusega on eeskätt vedelikud, nagu kusepõie sisu ja veri. Suure ehhogeensusega on luud, gaasid ja teised heli tugevalt  peegeldavad materjalide piirpinnad. Ehhogeensust elundi sees või haiguskolde piirkonnas nimetatakse siseehhogeensuseks.

Dokumenteerimiseks tehakse monitorikuvadest väljatrükke, nn sonogramme, või vahel ka videosalvestusi. Rasedatele antakse sageli kaasa ka pilt lootest.

Ultraheliuuringuga sarnane uurimismeetod on optiline koherentstomograafia, mille puhul kasutatakse heli asemel valgust, mistõttu ei tungita nii sügavale kudedesse. Seal ei mõõdeta signaali liikumise aega, vaid hinnatakse optilise teepikkuse erinevusi interferentsi abil.

## Ajalugu
Idee, et struktuure saab heli abil nähtavaks teha, ulatub tagasi juba 1880. aastast tuntud piesoelektrilise efekti sõjalistesse rakendustesse, mille abil tekitati piesoelektrilisi helilaineid. Esimese maailmasõja ajal suunas prantslane Paul Langevin kvartsikristallide abil tekitatud ultrahelilained vette ning töötas niiviisi välja allveelaevade avastamise meetodi (kajalood). Meditsiinis kasutamiseks see meetod ei sobinud, sest helilainete intensiivsus oli nii suur, et kalad, keda need tabasid, lõhkesid. Seda rakendust arendati edasi Teise maailmasõja ajal, kui ameeriklased ja britid töötasid välja ASDICu ja sonari.

Esimese ja Teise maailmasõja vahelisel ajal töötasid venelane S. J. Sokoloff ja ameeriklane Floyd A. Firestone välja ultrahelil põhinevad meetodid materjalide defektide avastamiseks. Esimene meditsiinilise rakenduse leiutas 1942. aastal neuroloog Karl Dussik (1908–1968), kes esitas A-režiimis mõõtmise abil ajukülgvatsakest. Ta nimetas oma meetodit hüperfonograafiaks.

Alates 1940ndate lõpust arenes sonograafia paralleelselt mitmes meditsiinivaldkonnas. Esimesed kardioloogilised uuringud A-režiimis tegi Wolf-Dieter Keidel; esimesed M-režiimilaadsed mõõtmised (ajas järjestatud amplituudikõverad) tegid Inge Edler ja Carl Helmut Hertz Lundi ülikoolis. Umbes samal ajal tegid inglane John Julian Wild (1914–2009; emigreerus pärast Teist maailmasõda USA-sse) ning ameeriklased Douglass H. Howry (1920–1969) ja Joseph H. Holmes (1902–1982) esimesed B-režiimilaadsed lõikepildid (liikuv kiir, heleduse kujutamine sarnaselt impulssradariga) kaela- ja kõhupiirkonnast. Selleks kasutati liitpildimeetodit, mille puhul uuritav istus veega täidetud tünnis ja ultraheliandur liikus tema ümber ringjoonekujulisel trajektooril.

Samal perioodil leiutati esimesed rakendused ka oftalmoloogias (G. H. Mundt ja W. F. Hughes, 1956) ning günekoloogias (Ian Donald). Doppleri ultraheli (liikumise tuvastamine Doppleri efekti põhjal) rakendas esimesena jaapanlane Shigeo Satomura (1919–1960) 1959. aastal ning see leidis kiiresti koha angioloogias ja kardioloogias. Värvikodeeritud Doppleri kujutised (värviline voolu kuvamine) said võimalikuks alles alates 1980ndatest koos suure jõudlusega arvutite kättesaadavusega.

## Viited