Sistem Ultrasound – Melihat Yang Ghaib dengan Gelombang Bunyi

Teknologi ultrasound moden telah mengubah pengimejan perubatan daripada gambar anatomi statik kepada penilaian fungsi dinamik, semuanya tanpa sinaran pengion. Artikel ini meneroka fizik, aplikasi klinikal dan inovasi canggih dalam ultrasound diagnostik.

Prinsip Fizikal
Ultrabunyi perubatan beroperasi pada frekuensi 2-18MHz. Kesan piezoelektrik menukarkan tenaga elektrik kepada getaran mekanikal dalam transduser. Pampasan penambahan masa (TGC) melaraskan untuk pelemahan yang bergantung kepada kedalaman (0.5-1 dB/cm/MHz). Resolusi paksi bergantung pada panjang gelombang (λ = c/f), manakala resolusi lateral berkaitan dengan lebar pancaran.

Garis Masa Evolusi

• 1942: Aplikasi perubatan pertama Karl Dussik (pengimejan otak)
• 1958: Ian Donald membangunkan ultrasound obstetrik
• 1976: Penukar imbasan analog membolehkan pengimejan skala kelabu
• 1983: Doppler Warna diperkenalkan oleh Namekawa dan Kasai
• 2012: FDA meluluskan peranti bersaiz poket pertama

Modaliti Klinikal

1. Mod-B
   Pengimejan skala kelabu asas dengan resolusi ruang sehingga 0.1mm
2. Teknik Doppler

• Doppler Warna: Pemetaan halaju (had Nyquist 0.5-2m/s)
• Power Doppler: 3-5x lebih sensitif terhadap aliran perlahan
• Doppler Spektral: Mengukur tahap keterukan stenosis (nisbah PSV >2 menunjukkan stenosis karotid >50%)

3. Teknik Lanjutan

• Elastografi (Kekakuan hati >7.1kPa menunjukkan fibrosis F2)
• Ultrabunyi yang dipertingkatkan kontras (gelembung mikro SonoVue)
• Pengimejan 3D/4D (Voluson E10 mencapai resolusi voxel 0.3mm)

Aplikasi Baru Muncul

• Ultrabunyi Berfokus (FUS)
  • Ablasi terma (85% kelangsungan hidup 3 tahun dalam gegaran penting)
  • Pembukaan penghalang darah-otak untuk rawatan Alzheimer
• Ultrabunyi Tempat Penjagaan (POCUS)
  • Pemeriksaan FAST (sensitiviti 98% untuk hemoperitoneum)
  • Garisan-B ultrasound paru-paru (ketepatan 93% untuk edema pulmonari)

Sempadan Inovasi

1. Teknologi CMUT
   Transduser ultrasonik mikromesin kapasitif membolehkan lebar jalur ultra lebar (3-18MHz) dengan lebar jalur pecahan 40%.
2. Integrasi AI

• Samsung S-Shearwave menyediakan pengukuran elastografi berpandukan AI
• Pengiraan EF automatik menunjukkan korelasi 0.92 dengan MRI jantung

3. Revolusi Genggam
   Butterfly iQ+ menggunakan 9000 elemen MEMS dalam reka bentuk cip tunggal, dengan berat hanya 205g.
4. Aplikasi Terapeutik
   Histotripsi secara tidak invasif mengablasi tumor dengan peronggaan akustik (ujian klinikal untuk kanser hati).

Cabaran Teknikal

• Pembetulan penyimpangan fasa pada pesakit obes
• Kedalaman penembusan terhad (15cm pada 3MHz)
• Algoritma pengurangan hingar bintik
• Halangan kawal selia untuk sistem diagnostik berasaskan AI

Pasaran ultrasound global ($8.5B pada tahun 2023) sedang dibentuk semula oleh sistem mudah alih, yang kini menyumbang 35% daripada jualan. Dengan teknologi baru muncul seperti pengimejan resolusi super (memvisualisasikan saluran 50μm) dan teknik pemaparan saraf, ultrasound terus mentakrifkan semula sempadan diagnostik bukan invasif.