Осипов (Раздаточные материалы)

Работа с малый динамическим диапазоном целесообразна при наблюдении сердца и сосудов и в ряде случаев позволяет точнее оценить геометрические характеристики органов и структур как в режиме В, так и в режиме М.

СКАНКОНВЕРТЕР

Сканконвертер - это цифровое устройство, которое служит для преобразования информации, получаемой в процессе сканирования с выхода приемника, в форму, наиболее удобную для отображения на экране прибора. В процессе сканирований прием сигналов идет в области УЗ луча, т.е. вдоль акустических строк. При этом измеряются полярные координаты каждого сигнала - глубина и угол, а также амплитуда сигнала S.

Отображение на экране прибора осуществляется в декартовой (прямоугольной) системе координат обычно в соответствии с телевизионным стандартом. Поэтому координаты каждого полезного сигнала должны быть пересчитаны из координат (R, фи в координаты (х, у). Это и делает сканконвертер, сохраняя для отображения амплитуду сигнала (в цифровом виде).

Кроме того, сканконвертер заполняет пустые элементы изображения, т.е. те, в которых нет информации об амплитуде. Такие ситуации имеют место на средних и больших глубинах, когда оси лучей расходятся достаточно далеко друг от друга при конвексном и фазированном сканировании.

АРТЕФАКТЫ АКУСТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Артефактами акустического изображения называются наблюдаемые на экране прибора ложные объекты, аномалии и искажения, получаемые при УЗ исследовании. Артефакты можно разделить на две основные группы: аппаратурные артефакты, возникающие вследствие технических причин, в том числе из-за несовершенства прибора, и артефакты, связанные с физическими процессами Артефакты, порождаемые физическими причинами, не обязательно вредны, иногда они несут дополнительную полезную информацию.

Аппаратурные артефакты. Помехи и наводки. Помехи обычно вызываются электрическими приборами и оборудованием, работающими в непосредственной близости от УЗ прибора. Они имеют вид периодических или случайных быстро светлых полос и ярких точек на экране прибора, мешающих

воспринимать акустическое изображение. Иногда помехи возникают в самом приборе, что свидетельствует о его неисправности.

Основные меры по защите от помех предусматриваются при разработке УЗ приборов. Специальные меры должны приниматься и при эксплуатации приборов. Прежде всего, должно быть сделано хорошее заземление корпуса прибора и, кроме того, исключена установка рядом с ним источников электромагнитных излучений. При невозможности защитить УЗ прибор от источников помех простыми способами, может потребоваться такая дорогостоящая мера, как специальное экранирование помещения, в котором находится прибор.

Мертвая зона. О мертвой зоне уже говорилось в предыдущем разделе. Напоминаем, что причиной мертвой зоны являются особенности конструкции датчика и наличие переотражений УЗ в отдельных его элементах. например

в просветляющих слоях (в датчиках электронного сканирования) или в жидкости, заполняющей корпус (в датчиках механического сканирования). Мертвая зона в большей или меньшей степени имеет место при работе практически с любыми датчиками, хотя для датчиков электронного сканирования она существенно меньше. Артефакт, похожий на мертвую зону, может быть вызван сильными переотражениями от слоистых структур тела, расположенных в непосредственной близости от поверхности датчика.

Боковые лепестки. Акустическое изображение строится на основе эхо-сигналов, принимаемых УЗ лучом в каждом из его положений, меняющихся в процессе сканирования. Алгоритм построения изображения предполагает отсутствие эхо-сигналов в любых других направлениях, кроме области, занятой лучом в каждом его новом положении.

В действительности эхо-сигналы могут приниматься не только в узкой области УЗ луча, называемой основным лепестком, но и в других направлениях, которые принято называть боковыми лепестками. В силу относительно низкого энергетического уровня боковых лепестков по сравнению с основным принятые ими эхо-сигналы, отраженные структурами, находящимися вне основного лепестка, как правило, малы и в целом не сказываются на изображении. Однако, если в направлении бокового лепестка находится хорошо отражающая поверхность, эхо-сигналы от нее могут быть большой амплитуды и восприниматься как полезные: сигналы. Наибольший относительный уровень имеют боковые лепестки, ближние к основному, поэтому ложные изображения находятся обычно вблизи от истинного изображения отражающих структур и на той же глубине.

Основной способ выявления и устранения артефактов боковых лепестков -смешение положения датчика иди некоторое изменение ракурса наблюдения. При этом ложные изображения как бы сдвигаются или ослабляются относительно более стабильного реального изображения.

В приборах высокого класса артефакты боковых лепестков, как правило, не наблюдаются, поскольку в таких приборах применяется так называемая аподизация, снижающая уровень боковых лепестков.

Артефакт, аналогичный артефакту боковых лепестков, возникает вследствие того, что в процессе сканирования излучают и принимают ультразвуковые сигналы не только элементы электронного датчика, которые в данное время формируют ультразвуковой луч, но и другие элементы датчика, В случае сильных отражателей на фоне среды с малой эхогенностью это может приводит к появлению на изображении боковых "усов" возле яркой истинной отметки от отражателя.

Артефакты, связанные с шириной ультразвукового луча. Поперечный (латеральный) размер элемента изображения определяется шириной основного лепестка ультразвукового луча. Чем тоньше основной луч, тем меньше элемент изображениям, стало быть, лучше качество изображения. Наименьшая ширина луча - в зоне фокусировки. За пределами этой зоны луч становится шире, особенно на больших глубинах. Это хорошо видно при проверке качества работы прибора на тканеэквивалентном фантоме. В области за пределами зоны фокусировки труднее оценить истинные размеры отражающих структур, особенно ширину стенок, так как помимо увеличения их ширины по сравнению с реальной иногда возникает ошибочное представление о наличии в исследуемом образовании дополнительных пристеночных включений. Сказанное относится не только к ширине луча в плоскости сканирования, но и к его толщине, т.е. к размеру в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования. Артефакты, связанные с шириной и толщиной луча, могут усиливаться за счет влияния боковых лепестков.

С помощью правильного выбора положения фокуса на передачу можно уменьшить влияние артефакта. Артефакты, связанные с шириной луча и недостаточно хорошей фокусировкой, в основном могут иметь место в простых и Недорогих приборах.

Решетка на изобретении. Решетка на изображении может возникать при недостаточно хорошей работе системы формировании луча (чаще в простых лриборах) и имеет вид частой сетки, располагаемой вдоль осей УЗ лучей. Решетке остается неподвижной на изображении в процессе перемещения датчика по телу и изменения вида изображения.

При конвексном и секторном сканировании на краях изображения слева и справа, особенно на средних и больших глубинах, в некоторых приборах можно наблюдать изрезанность отдельных ярких элементов изображения. Это происходит следствие работы сканконвертера и системы интерполяции. При изменении положения датчика таким образом, чтобы указанные элементы наблюдались ближе к центральной оси сектора изображения, изрезанность элементов пропадает.

Артефакты, вызванные физическими причинами

Искажение фермы. Артефакты искажения формы возникают из-за того, что скорость звука в различных тканях может изменяться в определенных пределах, в то время как при формировании акустического изображения в приборе она принимается фиксированной (обычно - 1540 м/с). В мягких тканях отклонение реальной скорости от принятой может достигать 10%, поэтому на такую же относительную величину наблюдаемые на экране размеры могут отличаться от истинных .Структуры с малой плотностью, например содержащие жидкость (скорость звука в них меньше принятой), имеют на экране размеры больше реальных, а структуры с большей плотностью (скорость звука больше принятой) имеют на экране размеры меньше реальных.

Устранить влияние артефакта искажения формы практически невозможно так как нет способа определения и учета истинной скорости распространения ультразвука в тканях в процессе практических наблюдений.

При наблюдении через жидкостную структуру (например, кисту) может появляться артефакт искажения формы структур, расположенных на большей глубине.

Образование теней (shadowing). Эти артефакты появляются в случае сильных отражении на границе сред со значительно отличающимися акустическими свойствами, например на границах мягкие ткани-воздух, мягкие ткани-камни (в почках, печени).

Вследствие того, что большая часть энергии УЗ импульса, излучаемого датчиком, на таких границах отражается, только меньшая часть энергии может пройти далее вглубь, и поэтому очень мал уровень эхо-сигналов, порождаемых неоднородностями тканей, находящихся дальше указанных границ. На экране прибора при этом наблюдаются тени.

Наиболее распространенный пример артефактов, связанных с образованием теней, - темные полосы, наблюдаемые за конкрементами в желчном пузыре и точках. Эти полосы могут служить дополнительным диагностическим признаком наличия камней в мягких тканях. Следует иметь в виду, что тень за конкрементом наблюдается только в случае, если его ширина больше ширины УЗ луча на глубине нахождения конкремента. Если ширина конкремента меньше (например, не более 2-3 мм), то тени практически не видно.

В случае границы мягкие ткани-воздух, например при наблюдении легких или кишечника с газовыми образованиями, тень за этой границей настолько сильна, что в ее области невозможно получать информацию. За пределами границы мягкие тками-кость наблюдение тоже затруднено, но в ряде случае возможно.

Области акустического псевдоусиления Этот артефакт в некотором смысле противоположен описанному выше. Он имеет место в тех случаях, когда наблюдение происходит через содержащие жидкость структуры с, очень малым затуханием ультразвука. Области, расположенные непосредственно за содержащими жидкость зонами, видны на экране прибора более ярко, так как уровень соответствующих им эхо-сигналов выше уровня эхо-сигналов от соседних областей, расположенных на тех же глубинах. Импульсы, излучаемые датчиком, приходят в соседние области более ослабленными вследствие большого поглощения и рассеяния, поэтому и порождаемые ими эхо-сигналы относительно ниже. Акустическое псевдоусиление иногда используется как диагностический признак при наблюдении жидкость-содержащих кист.

В гинекологии и акушерстве широко используется метод УЗ исследования через наполненный мочевой пузырь. При этом возникающий эффект акустического псевдоусиления следует учитывать при наблюдении структур, расположенных глубже мочевого пузыря. В подобных ситуациях необходимо использовать регулировку усиления по глубине, с помощью которой вводят дополнительное ослабление эхо-сигналов в зоне псевдоусиления. В этом случае структуры наблюдаемые в зоне псевдоусиления, будут отображаться с необходимым уровнем яркости.

Реверберация. Реверберация (многократные переотражения) возникает в случае, когда наблюдаются сильно отражающие границы сред, расположенные перпендикулярно оси УЗ луча (т.е. параллельно рабочей поверхности датчика). Эхо-сигналы, отраженные границей, достигая поверхности датчика, частично отражаются от нее и, направляясь обратно, вторично отражаются от границы. В результате на экране можно наблюдать еще одно, несколько ослабленное по сравнению с первым, изображение границы, причем на глубине, вдвое большей глубины расположения истинного отражения.

Другой пример реверберации - явления переотражения, возникающие при наблюдении объектов с высокой эхогенностью. В этом случае иногда можно видеть второе, ложное (ослабленное изображение объекта на расстоянии, равном удвоенному расстоянию объекта от датчика.

В ряде случаев, когда сильно отражающий объект находится близко к датчику, возможно получение и последующих (третьего, четвертого и т.д.) ложных

Одним из способов устранения реверберации от плоских границ является наклон датчика, изменяющий угол между осью УЗ луча и границей, чтобы он отличался от 90. Если в линейном датчике электронного сканирования есть возможность изменять направление параллельных лучей (steering), то можно избавиться от реверберации, не изменяя положение датчика.

В тех случаях, когда устранить ложные изображения с помощью изменения положения датчика невозможно, можно определить, где находятся ложные изображения сравнивая между собой картины, получаемые при различных положениях датчика. Изображения реальных структур при этом сохраняют взаимную ориентацию и форму, ложные же изображения перемещаются относительно истинной картины.

Зеркальное изображение. Этот артефакт имеет происхождение, обусловленное теми же физическими причинами, что и реверберация. Если имеется граница тканей, :существенно отличающихся между собой по акустическим характеристикам, то она порождает значительный эхо-сигнал, особенно сильный, когда граница практически плоская и ориентирована перпендикулярно оси УЗ луча.

В этом случае, если на пути к этой границе;находится объект, тоже хорошо отражающий ультразвук, например сосуд, то можно в результате переотражения получить дополнительное ложное -изображение этого объекта, которое находится позади зеркальной границы. Эффект зеркального изображения может появиться на таких структурах, как диафрагма или граница плевры.

Метод борьбы « зеркальным изображением тот же, что и при реверберации, -изменение, угла наклона датчика (или УЗ лучей) относительно границы. С помощью этого метода в процессе наблюдения можно исключить случаи появления на изображении ярких границ, параллельных рабочей поверхности датчика, - они могут порождать ложные зеркальные изображения.