Φυσική της απεικόνισης στην ιατρική - Τεχνικές απεικόνισης ~ aktinologiaradiologia.blogspot.com

1. Τεχνικές Απεικόνισης

Για την ιατρική απεικόνιση του ανθρώπινου σώματος πρέπει να δαπανηθεί κάποια μορφή ενέργειας. Ειδικά για την απεικόνιση στην Ακτινολογία, η ενέργεια που θα καταναλωθεί για να παραχθεί η εικόνα, θα πρέπει να μπορεί να διεισδύει στους ιστούς, Το ορατό φως δεν είναι διεισδυτικό και έχει εφαρμογές στη δερματολογία, γαστρεντερολογία, γυναικολογία με την ενδοσκοπία και στην παθολογία με το μικροσκόπιο ορατού φωτός. Φυσικά σε όλες τις ιατρικές ειδικότητες γίνεται χρήση οπτικής παρατήρησης, αλλά κυρίως στο στάδιο της τελικής παρουσίασης.

Στη διαγνωστική ακτινολογία βρίσκουν εφαρμογή μέρη του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος εκτός της ορατής περιοχής. Η απεικόνιση με ακτίνες Χ εμπεριέχεται στην Ακτινογραφία, την Ακτινοσκόπηση, την Ακτινογράφηση, τη Μαστογραφία και την Υπολογιστική Τομογραφία. Η απεικόνιση του Μαγνητικού Συντονισμού εκμεταλλεύεται τις ιδιότητες άλλης περιοχής του Ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Ξεχωριστή περιοχή (ακτίνες γ) δουλεύεται και από την Πυρηνική Ιατρική (που παράλληλα χρησιμοποιεί και τις σωματιδιακές ακτινοβολίες α και β). Εκτός ηλεκτρομαγνητικού φάσματος βρίσκεται η απεικόνιση με υπέρηχους, η οποία χρησιμοποιεί τη μηχανική ενέργεια των ηχητικών κυμάτων υψηλής συχνότητας.

Με την εξαίρεση της Πυρηνικής Ιατρικής, η Ιατρική Απεικόνιση απαιτεί η χρησιμοποιούμενη ενέργεια να διεισδύει στους ιστούς του σώματος και να αλληλεπιδρά μαζί τους. Εάν η ενέργεια περνούσε μέσα από το σώμα χωρίς να αλληλεπιδράσει μαζί του (με απορρόφηση, εξασθένιση ή σκέδαση), τότε η ανιχνευόμενη – εξερχόμενη ενέργεια δεν θα περιείχε καμία χρήσιμη πληροφορία για τη διάγνωση και βεβαίως δεν θα ήταν δυνατή η δημιουργία εικόνας της εσωτερικής ανατομίας ή λειτουργικότητας. Το ίδιο ισχύει και στην Απεικόνιση της Πυρηνικής Ιατρικής, με τη διαφορά ότι τα ραδιοφάρμακα (οι ουσίες που εκπέμπουν την ενέργεια) τοποθετούνται μέσα στο σώμα (με ένεση ή με κατάποση) και μεταβολίζονται ακολουθώντας φυσιολογικές διεργασίες. Η εικόνα της Πυρηνικής Ιατρικής δίνει δηλαδή πληροφορίες για το μεταβολισμό συγκεκριμένων ουσιών, την πορεία τους και την εναπόθεσή τους στον ιστό-στόχο.

Η διαγνωστική αξία μιας ιατρικής απεικόνισης βασίζεται αφενός στην ποιότητα της εικόνας και αφετέρου στις συνθήκες δημιουργίας της. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι δύο αυτοί παράγοντες είναι αντικρουόμενοι. Πχ. Στην Ακτινολογία, όσο καθαρότερη είναι η εικόνα, τόσο περισσότερο ο ασθενής επιβαρύνεται με ακτινοβολία, στην απεικόνιση με Πυρηνικό Μαγνητικό Συντονισμό η διάρκεια της εξέτασης μεγαλώνει και στους Υπέρηχους απαιτείται μεγάλη ισχύς.

Επειδή η άνεση και κυρίως η ασφάλεια του ασθενή είναι βασικοί παράγοντες, η ποιότητα της τελικής εικόνας δεν είναι βέλτιστη. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να αναζητείται η καλύτερη ισορροπία.

1.1 Ακτινογραφία (Radiography)

Η ακτινογραφία ήταν η πρώτη ιατρική απεικόνιση και βασίστηκε στην ανακάλυψη των ακτίνων Χ από τον Roentgen το 1895. Η ακτινογραφία ήταν επί χρόνια το μόνο αντικείμενο της ακτινολογίας και με αυτήν αναπτύχθηκε ο κλάδος των ακτινολόγων που ξεκίνησε ως ειδικότητα της παθολογίας με στόχο την “αποκωδικοποίηση” των ιατρικών εικόνων.

Η ακτινογραφία λαμβάνεται με τη συνεργασία δύο μηχανικών συγκροτημάτων. Το ένα είναι η πηγή-λυχνία των ακτίνων Χ και τοποθετείται στη μία πλευρά του εξεταζόμενου και το δεύτερο είναι η ανιχνευτική συσκευή που τοποθετείται στην πίσω πλευρά του εξεταζόμενου.

Η λυχνία εκπέμπει ένα σύντομο παλμό (συνήθως μισού δευτερολέπτου) ακτίνων Χ, μεγάλο μέρος των οποίων αλληλεπιδρά με το σώμα του εξεταζομένου. Όσες ακτίνες δεν απορροφηθούν, «συλλαμβάνονται» από το ανιχνευτικό σύστημα μετά την έξοδό τους από το σώμα του εξεταζόμενου.

Οι εξερχόμενες ακτίνες καταλήγουν στην ειδική επιφάνεια του ανιχνευτή, όπου και σχηματίζεται η εικόνα του εσωτερικού του σώματος του εξεταζομένου. Η αρχική ομοιογένεια των ακτίνων επηρεάζεται και διαμορφώνεται - καθώς οι ακτίνες διαπερνούν τους ιστούς και εξασθενίζουν (με απορρόφηση και σκεδασμό) - ανάλογα με το είδος και την πυκνότητα των ιστών που παρεμβλήθηκαν.

Η ικανότητα και το ποσοστό εξασθένισης της δέσμης από τα οστά είναι διαφορετικό από αυτό των μαλακών ιστών και ακόμη πιο διαφορετικό από αυτό των κοιλοτήτων με αέρα που τυχόν παρεμβάλλονται στην πορεία των ακτίνων. Η τελική εικόνα είναι ουσιαστικά η καταγραφή της διαμορφωμένης εξερχόμενης από το σώμα δέσμης ακτίνων Χ.

Ο ανιχνευτής της ακτινογραφίας μπορεί να είναι ένα ακτινογραφικό φιλμ ή μια ηλεκτρονική συσκευή (screen-film radiography) ή σύστημα ψηφιακής ακτινογραφίας.

Η απλή ακτινογραφία είναι μια απεικόνιση διέλευσης (transmission imaging), όπως και απεικόνιση προβολής (projection imaging), εφόσον κάθε ευθεία γραμμή (η πορεία των φωτονίων μέσα στο σώμα) αντιστοιχεί σε μία κουκίδα στην τελική εικόνα.

1.2 Ακτινοσκόπηση (Fluoroscopy)

Αναφέρεται σε συνεχή λήψη μιας σειράς ακτινογραφιών σε σχέση με το χρόνο. Ουσιαστικά είναι μια κινηματογράφηση του εξεταζόμενου με ακτίνες Χ. Όπως και η απλή ακτινογραφία, η ακτινοσκόπηση είναι επίσης απεικόνιση διέλευσης και προβολής, αλλά σε πραγματικό χρόνο. Ο ανιχνευτής της ακτινοσκόπησης πρέπει να μπορεί να δημιουργεί τις εικόνες με γρήγορο ρυθμό.

Η ακτινοσκόπηση βοηθά τον επεμβατιστή ιατρό (α) να τοποθετεί καθετήρες στις αρτηρίες, (β) να απεικονίζει την ουσία αντίθεσης (contrast agents) που έχει χορηγηθεί π.χ. στο έντερο, (γ) να παρακολουθεί ανατομικές κινήσεις π.χ. της καρδιάς ή του οισοφάγου και (δ) σε εφαρμογές επεμβατικής θεραπείας, όπως η αγγειοπλαστική, όπου ο χειριστής πρέπει να έχει συνεχή εικόνα του αποτελέσματος των χειρισμών του.

1.3 Μαστογραφία (Mammography)

Η μαστογραφία είναι ακτινογραφία του μαστού, με κύριο χαρακτηριστικό την πολύ μικρότερη ενέργεια των χρησιμοποιούμενων ακτίνων Χ. Αυτός είναι ο λόγος που για τη μαστογραφία έχει σχεδιαστεί ειδικός εξοπλισμός και για τη λυχνία, αλλά κυρίως για τον ανιχνευτή. Η μαστογραφία συνιστάται είτε σε ασυμπτωματικές γυναίκες με στόχο την έγκαιρη ανίχνευση κακοήθων εστιών στο μαστό, είτε σε γυναίκες για διερεύνηση συμπτωμάτων που έχουν ήδη εμφανισθεί.

1.4 Υπολογιστική Τομογραφία (CT Computed Tomography)

Η κλινική Υπολογιστική Τομογραφία εφαρμόστηκε στην αρχή της δεκαετίας του 1970. Είναι η πρώτη μέθοδος ιατρικής απεικόνισης που έγινε δυνατή με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή. Η εικόνα της Υπολογιστικής Τομογραφίας (Υ.Τ.) παράγεται με ακτίνες Χ που διαπερνούν το σώμα του εξεταζόμενου υπό πολλές διαδοχικές γωνίες πρόσπτωσης και ξεκινούν από λυχνία που περιστρέφεται γύρω από τον άξονα του εξεταζόμενου. Μια ή περισσότερες σειρές ανιχνευτών βρίσκονται συνεχώς απέναντι από τη λυχνία και συγκεντρώνουν τα δεδομένα των εξερχόμενων ακτίνων. Ο υπολογιστής έχει προγραμματιστεί να συλλέγει και επεξεργάζεται μεγάλο πλήθος πληροφοριών και συνθέτει την εικόνα μιας τομής του εξεταζόμενου σώματος (κάθετης στον άξονα περιστροφής της λυχνίας) ανά περιστροφή. Η τομογραφική τεχνική διαφέρει από την τεχνική προβολής (διέλευσης) και πλεονεκτεί στη δυνατότητά της να απεικονίζει την ανατομία της τομής, αποφεύγοντας την «ενοχλητική» παρουσία της προβολής στην ίδια εικόνα των υπερ- ή/και υπο-κείμενων ιστών.

Η Υ.Τ. άλλαξε την πάγια τακτική της μέχρι τότε ιατρικής, μειώνοντας την ανάγκη “ανιχνευτικής” χειρουργικής. Δηλαδή η Υ.Τ. προσφέρει τη δυνατότητα εντοπισμού και απεικόνισης π.χ. εσωτερικού μορφώματος και, αν θεωρηθεί απαραίτητη, μπορεί να ακολουθήσει χειρουργική επέμβαση,. Οι σύγχρονοι CT σαρωτές μπορούν να απεικονίσουν συνεχείς διαδοχικές τομές πάχους π.χ. 5 mm, μιας περιοχής του σώματος μήκους π.χ. 30 cm (δηλαδή 60 εικόνες) σε 10 δευτερόλεπτα. Σε αυτές τις εικόνες θα φανεί (αν υπάρχει) η παρουσία καρκίνου, η μετάπτωση ενδοσπονδύλιου δίσκου, το αιμάτωμα, το ανεύρυσμα κ.α.

1.5 Απεικόνιση Πυρηνικής Ιατρικής

Η Πυρηνική Ιατρική χρησιμοποιεί τα ραδιοϊσότοπα, με τη μορφή ραδιοφαρμάκων, που χορηγούνται στον εξεταζόμενο με κατάποση, με ένεση ή με εισπνοή. Το ραδιοφάρμακο διαχέεται στο σώμα σύμφωνα με την κατάσταση του οργανισμού εκείνη τη στιγμή, αλλά και σύμφωνα με τους νόμους του μεταβολισμού. Κατάλληλα τοποθετημένος εξωτερικός ανιχνευτής (γ camera) συλλέγει την εκπεμπόμενη ακτινοβολία (που παράγεται κατά την αποδιέγερση του ραδιοϊσοτόπου) που διαπερνά το σώμα του εξεταζόμενου και δημιουργεί εικόνες προβολής (ημι-διέλευσης).

Η απεικόνιση της Πυρηνικής Ιατρικής είναι εκπομπής (emission) και όχι διέλευσης, εφόσον το ραδιοφάρμακο εκπέμπει την ενέργεια του μέσα από το εσωτερικό του σώματος του εξεταζόμενου.

Η απεικόνιση της Πυρηνικής Ιατρικής είναι μορφή λειτουργικής απεικόνισης, επειδή παρέχει πληροφορίες της λειτουργικής κατάστασης του εξεταζόμενου. Π.χ. το χημικό στοιχείο θάλλιο έχει την τάση να συγκεντρώνεται στο μυοκάρδιο, αλλά δεν συγκεντρώνεται σε ισχαιμικές ή εμφραγματικές περιοχές του μυοκαρδίου. Έτσι αυτές οι περιοχές εμφανίζονται στην τελική εικόνα (μετά τη χορήγηση ραδιενεργού θαλλίου) ως ψυχρές και είναι ενδεικτικές της λειτουργικής κατάστασης του μυοκαρδίου. Το χημικό στοιχείο ιώδιο, επιλέγει και συγκεντρώνεται στον ιστό του θυρεοειδούς, επομένως το ραδιενεργό ιώδιο είναι κατάλληλο για να παραχθεί εικόνα εκπομπής του ίδιου του θυρεοειδούς, όπως και περιοχών του σώματος με τυχόν μετάσταση του καρκίνου του θυρεοειδούς.

Η απεικόνιση της Πυρηνικής Ιατρικής μπορεί να είναι είτε επίπεδη είτε τομογραφική. Η επίπεδη είναι εικόνα προβολής και ουσιαστικά πρόκειται για “χαρτογράφηση” δύο διαστάσεων της κατανομής του ραδιοφαρμάκου. Η τομογραφική (single photon emission computed tomography – SPECT) απεικονίζει τις πληροφορίες που εμπεριέχονται στις ακτίνες γ (συνήθως) που πηγάζουν από το σώμα του εξεταζόμενου (στις περιοχές που είναι συγκεντρωμένο το ραδιοφάρμακο) και πορεύονται προς όλες τις κατευθύνσεις. Οι ανιχνευτές της SPECT δημιουργούν (ανακατασκευάζουν) εικόνες τομών του σώματος με τη λογική της υπολογιστικής τομογραφίας και δίνουν τρισδιάστατη απεικόνιση της κατανομής του ραδιοφαρμάκου στο εσωτερικό του, προσφέροντας στον ιατρό πληροφορίες για τη λειτουργία οργάνων και ιστών.

Η τομογραφική απεικόνιση της Πυρηνικής Ιατρικής, εκτός από SPECT, μπορεί να είναι και PET (positron emission tomography – ποζιτρονιακή απεικόνιση). Η PET εκμεταλλεύεται το φαινόμενο της εκπομπής ποζιτρονίων, ενός από τους τρόπους ραδιενεργού διάσπασης, που συνοδεύεται αναπόφευκτα από το φαινόμενο της εξαϋλωσης, δηλαδή της ταυτόχρονης εκπομπής ενός ζεύγους φωτονίων γ, πορευομένων προς ακριβώς αντίθετες κατευθύνσεις. Ραδιοφάρμακα όπως το FDG (¹⁸F-fluorodeoxyglucose) εκπέμπουν καταρχήν τα ποζιτρόνια και τα 2 φωτόνια που αμέσως μετά δημιουργούνται, καταγράφονται από ειδικούς ανιχνευτές που εν είδει δακτυλίου περιβάλλουν το ανθρώπινο σώμα. Η πληροφορία κάθε κρούσης στον ανιχνευτή αξιολογείται μόνον όταν η κρούση αυτή είναι ταυτόχρονη σε δύο ανιχνευτές του δακτυλίου, εκ διαμέτρου αντίθετους.

Το ΡΕΤ με τη βοήθεια ισχυρού υπολογιστή, δίνει επομένως τρισδιάστατη εικόνα (σε τομές) της κατανομής του ραδιοφαρμάκου στο εσωτερικό του σώματος, με πολύ λιγότερο “ηλεκτρονικό θόρυβο” από τις άλλες τομογραφικές τεχνικές, επειδή είναι «επιλεκτική» μέθοδος. Όμως είναι ένα πολύπλοκο εργαλείο υψηλής δαπάνης, όχι μόνον εξαιτίας του πιο περίπλοκου ανιχνευτικού συστήματος, αλλά και επειδή συνοδεύεται αναγκαστικά από συστήματα παραγωγής των συγκεκριμένων βραχύβιων ραδιοϊσοτόπων εκπομπής ποζιτρονίων, όπως άνθρακα, οξυγόνου ή φθορίου, τα οποία ενδιαφέρουν πολύ από την άποψη της φυσιολογίας, καθώς εμπλέκονται άμεσα σε μεγάλο αριθμό βιοχημικών διεργασιών του ανθρώπινου σώματος. Π.χ. το ¹⁸FDG εναποτίθεται σε ιστούς με υψηλό ρυθμό μεταβολισμού της γλυκόζης, όπως ο καρκίνος και οι μεταστάσεις του.

1.6 Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού (MRI Magnetic Resonance Imaging)

Οι σαρωτές Μαγνητικού Συντονισμού χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία 10-60 χιλιάδες φορές ισχυρότερα από το μαγνητικό πεδίο της γης. Οι περισσότερες συσκευές MRI βασίζονται στις ιδιότητες του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού του πρωτονίου (δηλ. του πυρήνα του ατόμου του υδρογόνου), το οποίο υπάρχει σε μεγάλη αφθονία στους βιολογικούς ιστούς (κάθε κυβικό χιλιοστόμετρο ιστού περιέχει περίπου 10¹⁸ πρωτόνια). Το πρωτόνιο έχει μια μαγνητική ροπή και όταν τοποθετείται σε μαγνητικό πεδίο 1,5 tesla (T) θα απορροφήσει επιλεκτικά ενέργεια ραδιοφωνικής συχνότητας 63 megahertz (MHz) περίπου.

Στο MRI, ο εξεταζόμενος τοποθετείται σε μαγνητικό πεδίο και ένας παλμός ραδιοκυμάτων παράγεται με κεραίες (πηνία) τοποθετημένες γύρω από το σώμα του. Τα πρωτόνια του σώματος του εξεταζόμενου απορροφούν τα ραδιοκύματα και επανεκπέμπουν την ενέργειά τους μετά από μικρό χρονικό διάστημα, που εξαρτάται από τις πολύ συγκεκριμένες στο χώρο, μαγνητικές ιδιότητες των γύρω ιστών. Τα επανεκπεμπόμενα κύματα ανιχνεύονται από τις κεραίες που περιβάλλουν το σώμα (πηγές και δέκτες ταυτόχρονα). Μεταβάλλοντας δε ελαφρά την ένταση του μαγνητικού πεδίου ως συνάρτηση της θέσης στον εξεταζόμενο (με βάθμωση μαγνητικού πεδίου) η συχνότητα συντονισμού των πρωτονίων θα μεταβάλλεται και αυτή ως συνάρτηση της θέσης (η συχνότητα είναι ανάλογη της έντασης του πεδίου). Το σύστημα MRI χρησιμοποιεί τη συχνότητα (και τη φάση) των επανεκπεμπομένων ραδιοκυμάτων για να καθορίσει τη θέση εκκίνησης κάθε σήματος από τον εξεταζόμενο. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας (του συστήματος MRI) καλείται απεικόνιση spin echo.

Το MRI παράγει ένα πακέτο τομογραφιών του εξεταζόμενου και κάθε σημείο κάθε εικόνας-τομής έχει απόχρωση (επίπεδο του γκρι) που εξαρτάται από τις μικρο-μαγνητικές ιδιότητες του αντίστοιχου σημείου στον ιστό. Η αντίθεση στην απεικόνιση MRI είναι πολύ καλής ποιότητας (high contrast), επειδή κάθε περιοχή του εσωτερικού του σώματος αποτελείται από διαφορετική ποσοστιαία αναλογία διαφόρων ιστών και κάθε είδος ιστού (λίπος, φαιά ουσία, εγκεφαλονωτιαίο υγρό, καρκινικά κύτταρα) έχει διαφορετικές μικρο-μαγνητικές ιδιότητες. Δηλαδή το σύστημα MRI απεικονίζει με μεγάλη ευαισθησία (high sensitivity) τις ανατομικές μικρο-διαφοροποιήσεις.

Το MRI έχει “ειδικότητα” σε απεικονίσεις του νευρολογικού συστήματος (εγκέφαλος, νωτιαίος μυελός), αλλά και του μυοσκελετικού, όπως π.χ. το γόνατο μετά από κάκωση.

Η τομογραφία MRI “ανταγωνίζεται” την τομογραφία ακτίνων Χ σε πολλές ιατρικές εφαρμογές. Σημαντική διαφορά τους είναι ο χρόνος λήψης: μια απεικόνιση MRI καλής ποιότητας απαιτεί δεκάδες λεπτών, ενώ η απεικόνιση εγκεφάλου στο CT ολοκληρώνεται σε περίπου 10 δευτερόλεπτα. Επομένως για ασθενείς των οποίων η ακινησία δεν είναι εύκολο να εξασφαλισθεί (π.χ. παιδιά) ή για εξετάσεις όπου παρεμβαίνουν αυτοκινούμενες περιοχές (π.χ. καρδιά, πνεύμονες ή δραστήριο έντερο) προτιμάται το CT. Το CT προτιμάται και σε περιπτώσεις απεικόνισης τραυματιών, καθόσον στο ισχυρό μαγνητικό πεδίο του MRI δεν μπορούν να λειτουργήσουν ηλεκτρονικές συσκευές συνεχούς παρακολούθησης της κατάστασης του εξεταζόμενου. Επίσης η λειτουργία MRI δεν είναι συμβατή με βηματοδότες ή εσωτερικά σιδηρομαγνητικά προσθετικά (κλιπάκια ανευρύσματος, μεταλλικά εμφυτεύματα).

Βέβαια η τεχνολογία βελτιώνεται κάθε μέρα και ο χρόνος λήψης των σημάτων MRI έχει ήδη περιοριστεί με ειδικά πηνία, ώστε να είναι ήδη εφικτή η απεικόνιση του θώρακος και της κοιλίας, παρόλη την κίνηση των εσωτερικών οργάνων. Μάλιστα θεωρείται πλεονέκτημα των σαρωτών MRI το γεγονός πως μπορούν να ανιχνεύσουν την παρουσία κίνησης, π.χ. ροής του αίματος στις αρτηρίες (αγγειογραφία πυρηνικού συντονισμού).

1.7 Απεικόνιση με υπερήχους

Η Μηχανική Ενέργεια με τη μορφή υψηλής συχνότητας ήχων (υπέρηχοι) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει εικόνες της ανατομίας του εξεταζόμενου.

Αν ένας μετατροπέας ενέργειας που παράγει υπέρηχους, στείλει έναν βραχείας διάρκειας παλμό μέσα στο σώμα, μέρος των υπερηχητικών κυμάτων θα ανακλασθεί σε κάθε διαχωριστική επιφάνεια που θα συναντήσουν στην πορεία τους. Τα ανακλώμενα κύματα (ηχώ) επιστρέφουν, συλλαμβάνονται και αποθηκεύονται στον μετατροπέα (που είναι ταυτόχρονα πηγή και δέκτης), δημιουργώντας τη βάση για την απεικόνιση παλμικής ηχούς (pulse echo imaging).

Η ηχητική δέσμη σαρώνει μια περιοχή σε σχήμα κυκλικού τομέα, καθώς ο πομπός (σε επαφή με το σώμα) περιστρέφεται από το χειριστή κατά τη διάρκεια της εκπομπής, με άξονα περιστροφής στο σημείο επαφής πομπού-δέρματος και διεύθυνση παράλληλη με τον άξονα του σώματος (sector scanning).

Οι υπέρηχοι ανακλώνται σε μεγάλο ποσοστό σε διαχωριστικές επιφάνειες εσωτερικών δομών π.χ. στην κοιλιακή χώρα. Οι υπέρηχοι είναι απαλλαγμένοι από τον κίνδυνο που εμπεριέχεται στην ιοντίζουσα ακτινοβολία και συνεπώς είναι η απεικονιστική μέθοδος επιλογής στην εγκυμοσύνη. Οι υπέρηχοι ανακλώνται σχεδόν τελείως κατά την πρόσκρουσή τους σε κοιλότητες με αέρα, συνεπώς δεν συνιστώνται για την απεικόνιση της θωρακικής περιοχής. Το ίδιο συμβαίνει στην διαχωριστική επιφάνεια μαλακού ιστού με οστό, με συνέπεια οι υπέρηχοι να μην μπορούν να απεικονίσουν π.χ. τον εγκέφαλο.

Υπάρχει και μια δεύτερη μέθοδος απεικόνισης με βάση τους υπέρηχους, η απεικόνιση Doppler που εκμεταλλεύεται το φαινόμενο αλλαγής της συχνότητας, καθώς ένας πομπός πλησιάζει ή απομακρύνεται από τον παρατηρητή (ή τον ανιχνευτή).

Μέτρηση της διαφοράς της συχνότητας των ανακλώμενων υπερήχων σε κινούμενη διαχωριστική επιφάνεια μετατρέπεται, με τη βοήθεια του υπολογιστή, σε μέτρηση της ταχύτητας ροής του αίματος στις αρτηρίες ή της ταχύτητας κίνησης των τοιχωμάτων της καρδιάς.

Μετράται η ταχύτητα και ταυτόχρονα καταδεικνύεται και η διεύθυνση κίνησης, με τη χρήση της τεχνολογίας «ψευδο-χρωμίας». Στην έγχρωμη εικόνα Doppler συνήθως παρουσιάζεται ως κόκκινο το αίμα που κατευθύνεται προς την περιφέρεια (αρτηριακό) και ως μπλε το αίμα με κατεύθυνση προς την καρδιά (φλεβικό). Η ένταση του κόκκινου (ή αντίστοιχα του μπλε) χρώματος αντιστοιχεί σε ανάλογες περιοχές της τιμής της ταχύτητας κίνησης της ανακλώσας επιφάνειας (π.χ. επιφάνεια των ερυθρών αιμοσφαιρίων).