Осипов Л.В. - Ультразвуковые диагностические приборы (1035679), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Чем шире полоса частот, тем короче зондирующий импульс и тем лучше разрешающая способность. В обычных датчиках относительная ширина полосы рабочих частот равна а(/(О = 0,4 — 0,5, где Ь! — ширина полосы частот, а („ — центральная (номинальная) частота датчика, указываемая в маркировке или названии датчика. В широкополосных датчиках атносительная ширина полосы может превышать 1, что приводит к существенному улучшению разрешающей способности, особенно в ближней и средней зонах по глубине. Набольших глубинах расширение полосы сказывается меньше из-за более сильного попющения с глубиной высокочастотных составляющих сигнала.
В некоторых приборах применяется переключение частот работы широкополосного датчика — тогда датчик работает на различных переключаемых центральных частотах в зависимости от того, какая глубина интересует исследователя. Датчик в этом Глава 2 Я) Ультразвуковые диагностические приборы случае называется многочастотным, а относительная ширина полосы на каждой из частот такая же, как в обычном датчике.
Чаще всего применяются двухчастотные и трехчастотные датчики. Типичные примеры комбинаций частот в двухчастотных датчиках: 3-5, 4-7 или 5-10 МГц. 9. Допплероаские датчики. Датчики применяются только для получения информации о скорости или спектре скоростей кровотока в сосудах. Об этих датчиках рассказывается в разделах, посвященных допплеровским УЗ приборам.
10. Датчики для получения трехмерных изображений. Специальные датчики для получения 30 (трехмерных) изображений используются редко. Чаще применяются обычные датчики двухмерного изображения вместе со специальными приспособлениями, обеспечивающими сканирование по третьей координате (см. раздел 7.1). 2.6. Способы сканирования В режиме В (20-режиме) используется несколько видов сканирования, о которых уже говорилось. Здесь мы рассмотрим более подробно принципы реализации различных видов сканирования.
1. Секторное (механическое) сканирование. В этом виде сканирования ось УЗ луча (акустическая строка) перемещаешься по углу так, что зона изображения имеет вид сектора. В датчиках секторного механического сканирования угловое перемещение УЗ луча получается за счет вращения или качания вокруг некоторой оси УЗ преобразователя, излучающего и принимающего УЗ сигналы (рис. 23).
Датчики с вращением (роторного типа) и датчики с качанием преобразователя ранее применялись очень ши- рокс. В настоящее время области их применения сузились, однако и сейчас они распространены, так как имеют следующие преимущества. + Возможность использования УЗ преобразователей с высокой частотой (10 МГц и более) и малыми размерами для офтальмологии, уретральных и сосудистых исследований. + Единственный насегодняспособреализации секторного сканирования в диапазоне углов от 120" до 360 . + Возможность применять кольцевые (аннулярные) УЗ преобразователи с высокой поперечной разрешающей способностью не только в плоскости сканирования, но и в плоскости, ей перпендикулярной. Подробнее о свойствах кольцевых решеток и их достоинствах рассказано в разделе 3.3.
+ Малыйразмеррабочейповерхности датчика, контактирующей с поверхностью тела, что позволяет исследовать органы, труднодоступные для датчиков с большой рабочей поверхностью (например, наблюдать сердце через межреберный просвет груди). То же преимущество присуще микроконвексному и фазированному секторному сканированию. Ограничения и недостатки секторного механического сканирования + Малый размер зоны обзора возле рабочей поверхности при малых угловых размерах сектора сканирования (до 90').
Строго говоря, это скорее особенность секторного сканирования, которая не столько является недостатком, сколько просто должна быть учтена при определении области медицинского применения. Кроме того, в ряде случаев эта особенность преодолевается при использовании водных насадок. Разнообразный мир ультразвуковых диагностических приборов а; гатепь ехвнизм бразсвания ащения качание УЗ азсватель очая хность авлвние излучения Акустически прозрачная жидкость Защитный колпачок Двигатель Ввп устически разрачная жидкость Направле изпучен абачая ерхнссть рвзсввтель Рис. 23.
Способы механического секторного сканирования и соответствующие им В-эхс- граммы: а — с качанием в угловом секторе, б — с круговым вращением. Ультрвзву ксв~ «". диагностические срь~бср~ ~ 51 Наличие в датчике механически движущихся частей, что иногда может приводить к снижению надежности и вибрации датчика в руках оператора. Эти особенности в современных конструкциях датчиков практически преодолены— по уровню надежности они не уступают датчикам электронного сканирования, а вибрация в них существенно снижена. + Мертвая зона в ближней области сектора наблюдения, те.
невозможность получать информацию на малых глубинах (5-15 мм в зави- симости от типа и частоты датчика). Это является следствием переотражений мощного сигнала излучения (в начале каждого зондирования) между поверхностью УЗ преобразователя и защитным колпачком. Недостаток этот можно частично преодолеть за счет лучшего акустического согласования материалов защитного колпачка, просветляющих слоев УЗ преобразователя и правильного подбора жидкости, заполняющей датчик. + Увеличение расстояния между лучами (акустическими строками) на Глава 2 К приемно-передающим каналам Рис.
24. Линейное электронное сканирование (а). Линейная тт-экограмма (б). 52 Хтютраэаукоат»еднатноспэ тесттнтт;~рнборт т больших глубинах, что приводит к некоторому снижению поперечной разрешающей способности на этих глубинах. Это является недостатком всех секторных способов сканирования. + Взаимное смещение направлений излучения и приема вследствие движения (вращения) УЗ преобразователя, особенно заметное на больших глубинах.
Зто приводит к некоторому снижению чувствительности и ухудшению поперечного разрешения, тем большему, чем больше угловая скорость сканирования. 2. Линейное электронное сканирование. При этом способе сканирования угловое направление УЗ луча не меняется, а луч перемещается па- раллельно самому себе так, что начало луча двигается вдоль рабочей поверхности датчика по прямой линии. Зона обзора имеет вид прямоугольника (рис. 24). Линейное сканирование производится путем переключения (коммутации) элементов в УЗ преобразователе, имеющем вид одномерной линейной решетки.
Если в линейной решетке и элементов, то для формирования одного УЗ луча каждый раз используется только малая часть — гп элементов из общего количества. Подключение гл элементов осуществляется с помощью специального коммутатора кгл из пкч входы которого соединены электрически со всеми и элементами решетки, а выходные тп каналов соединены с многоканальным приемно- разнообразный мир ультразвуковых диагностических приборов Ультразвуковые диагностические приборы передающим трактом электронного блока прибора.
Типичные примеры комбинаций числа элементов и и числа каналов гп, используемых в современных приборах: + простые приборы: и = 80; и = 16; + приборы среднего класса: и = 96 — 128; т = 24 или 32; + приборы высокого класса: п=144-512;гп= 32,48,64иболее. Датчики с большим числом каналов (более 96) иногда называются датчиками с высокой плотностью элементов (П(9Ь с(епз(Гу ргоЬез).
Естественно, такие датчики сложнее в изготовлении и дороже обычных. Теперь поясним, как реализуется линейное сканирование на примере решетки с и = 80 и гп = 16. Для получения информации в одном (предположим, для определенности, в первом по порядку) направлении (акустической строке) коммутатор подключает к приемопередатчику элементы с 1-го па 16-й. На эти 16 элементов (они называются подрешеткой) подаются возбуждающие электрические импульсные сигналы, и все 16 элементов излучают акустические (УЗ) импульсы. Излучаемые сигналы имеют одинаковую форму, так что можно считать, что часть решетки действует как один излучатель, формирующий УЗ луч 1, ось которого перпендикулярна рабочей поверхности линейки и проходит через центр подрешетки (между 8-м и 9-м элементами).
На рис. 24 показан луч 1 (заштрихован), сформированный подрешеткой. Сразу же после излучения зондирующего импульса подрешетка переходит в режим приема эхо-сигналов, так как эти же т элементов подключены к приемным каналам. Прием производится в том же луче 1. Иногда приемный луч может формироваться иначе: количество элементов может быть меньше или приемная подрешетка может быть несколько сдвинута относительно передающей. В результате приема в луче 1 в прибор поступает информация об эхо-сигналах в 1-м луче, и на мониторе прибора отображается первая акустическая строка. В следующем зондировании коммутатор подключает к приемопередатчику элементы со 2-го по 17-й, образуя новую подрешетку, сдвинутую относительно первой на один элемент, и все повторяется, как в случае луча 1, при этом формируется луч 2, такой же по форме, как первый, но сдвинутый на ширину одного элемента (шаг решетки).
Аналогично формируются лучи 3, 4 и т.д. Если длина рабочей поверхности (апертуры) решетки 1, то шаг решетки определится в результате деления (. на и. Например, при (. = 96 мм и и = 80 шаг решетки (./и = 1,2 мм. Нетрудно заметить, что количество лучей (акустических строк), которое может быть в результате получено, равно: )г= п — гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
