Осипов Л.В. - Ультразвуковые диагностические приборы (1035679), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Так, в случае и = 80 и т = 16 число строк )г = 64 и расстояние между ними =1,2 мм (при (. = 96 мм). В приведенном примере расстояние между строками слишком велико, так как ширина луча в зоне фокуса может быть меньше этого интервала, что приводит к ухудшению качества изображения. Поэтому предпринимаются специальные меры по увеличению количества акустических строк (например, с 64 до 128) и, соответственно, уменьшению расстояния между строками. Это можно сделать, если, как уже было сказано, немного сдвигать относительно друг друга лучи на передачу и на прием. В датчиках с высокой плотностью та же задача решается естественным образом за счет увеличения числа элементов. Разновидностью линейного сканирования является так называемое трапецеидальное сканирование, при котором, в отличие от обычного линейного сканирования, направления )лава 2 ,/~ Номера лучей Рис. 2б.

Кснввкснов электронное сканирование (а). Конвексная В-эхсграмма (б). 54 «ти" р «-"вуксэсив лиэп 'рс! ичхч кив приборы лучей не перпендикулярны рабочей поверхности датчика, а ориентированы под некоторым углом. В двух соседних кадрах эти углы могут быть различны, так что при суммировании кадров получается изображение в виде трапеции. Этот вид сканирования используется редко. Основные преимущества линейного сканирования + Широкая зона на малых глубинах, что делает линейное сканирование более предпочтительным, чем секторное, при исследовании структур, расположенных близко к поверхности, например щитовидной и молочной желез, а также при наблюдении плода в акушерстве.

+ Одинаково высокая плотность акустических строк на больших и на малых глубинах, что позволяет получать на больших глубинах несколько более высокое качество изображения, чем при секторном сканировании. Ограничения и недостатки линейного сканирования + Ширина зоны обзора ограничена размером апертуры датчика, что иногда недостаточно для исследования структур на больших глубинах. + Большой размер апертуры датчика затрудняет использование линейного сканирования в ряде областей медицинского применения. 3. Конвексное (выпуклое) электронное сканирование.

Этот метод отличается от линейного сканирования тем, что использует УЗ преобразователь в виде конвексной одномерной решетки. Управление сканированием аналогично управлению при линейном сканировании, для чего применяется такой же коммутатор «гп из и». В силу геометрии решетки, отличной от линейной, лучи не параллельны друг другу, а расходятся веером в некотором угловом секторе (рис. 25).

Кон вексное сканирование сочетает преимущества линейного и секторного сканирования. + Широкая зона обзора возле поверхности датчика и еще более широкая зона обзора на средней и большой глубинах. + Расходимость осей из лучей с глубиной при конвексном сканировании меньше, чем при секторном, поэтому плотность акустических строк на больших глубинах выше и, следовательно, несколько лучше поперечная разрешающая способность, чем при секторном сканировании. Недостатки конвексного сканирования + Выпуклая рабочая поверхность датчика при контакте с телом пациента деформирует структуры, Разнообразный мир ультразвуковых диагностических приборов )а1 1 2З Номера лучей Рис.

26. Микроконаексное электронное сканирование (а). Микроконаексная В-эхограмма (6). Улргразкукльънг д~.агнаспчческие приборы 55 лежащие близко к поверхности, что иногда нежелательно и вынуждает применять датчик с линейным сканированием. + Большой размер рабочей поверхности затрудняет использование в кардиологии, где более целесообразно применять секторные датчики. Несмотря на указанные недостатки, конвексное сканирование является самым распространенным в настоящее время видом сканирования. 4.

Микроконвексное электронное сканирование. Этот вид сканирования принципиально аналогичен конвексному. Отличие состоит лишь в величине радиуса кривизны рабочей поверхности(апертуры) датчика †д микроконвексного сканирования радиус не превышает 20 — 25 мм. Зона обзора при микроконвексном сканировании имеет такой же вид, как при секторном механическом сканировании, поэтому микроконвексное сканирование можно считать одним из видов секторного.

Способ формирования лучей тот же„ что при конвексном сканировании (рис. 26), хотя приходится преодолевать дополнительные сложности, возникающие из-за малого радиуса апертуры. Преимущества микроконвексного сканирования те же, что и у других видов секторного сканирования. Недостатки при микроконвексном сканировании такие же, как у всех видов секторного сканирования, и основным из них является снижение качества изображения на больших глубинах.

Поперечная разрешающая способность у микроконвексных датчиков может быть несколько хуже, чем у секгорных механических и секторных фазирован ных датчиков. 5. Фазированное секторное электронное сканирование. Фазированное сканирование появилось в результате совершенствования линейного сканирования. При фазированном сканировании в отличие от линейного в каждом зондировании при излучении используются все элементы решетки. Число элементов обычно от 32 до 64. В наиболее совершенных системах число одновременно задействованных элементов может достигать 128.

К каждому из элементов постоянно подключены соответствующие каналы передающего и приемного трактов (рис. 27). Для осуществления сканирования генераторы импульсов возбуждения формируют одинаковые по форме импульсы, отличающиеся сдвигом во времени, причем сдвиг этот имеет вполне определенную закономерность в зависимости от номера канала (элемента), например, как Глава 2 Га) омера аналое лементов) центр вше тки ронт ны луча Рис. 27. Фаэированнсе секторное электронное сканирование(а).

Секторная В-эхограмма(б). По окончании излучения импульсов начинается прием эхо-сигналов элементами решетки. Эхо-сигналы, полученные в результате отражения от некоторой структуры, приходят на различные элементы решетки также со взаимным сдвигом во времени, обусловленным взаимным пространственным расположением элементов и отражающей структуры: к 1-му эле- 56 Ультразвуковые дттатнск гическтте срибсрь~ это показано на рис. 27. В результате элементы решетки излучают УЗ сигналы с таким же взаимным сдвигом во времени, и формируется фронт волны, соответственно повернутый в плоскости сканирования.

УЗ луч, получающийся в результате суммирования в пространстве всех излучаемых решеткой УЗ сигналов, имеет направление,перпендикулярноефронтуволны. Генераторы импульсов 1 мпульсы оэбужения со сдвигом во ремени Разнообразный мир ультразвуковых диагностических приборов ф .-$ Эхо-сигналы, принятые отдельными элементами решетки Рис. 28.

Суммирование сигналов по фазе: а — сигналы имеют рвзпичныв задержки, б — сиг- налы вьрввивны по задержке и сфазироваиы (в Одной фаза). Ультразвуковыедиагностические приборы 57 менту зхо-сигнал придет раньше, чем ко 2-му и тд. Позже всех зхо-сигнал придет к п-му элементу. Соответственно и в приемных каналах эхо-сигналы, преобразованные элементами решетки в электрические, будут иметь сдвиг во времени (см. на рис. 27 сигналы на входе приемного тракта). Для того чтобы обеспечить прием этих сигналов, надо устранить их взаимный сдвиг. Это делается с помощью управляемых линий задержки в приемных каналах, значения задержек в которых устанавливаются такими, чтобы скомпенсировать сдвиг.

На выходе линий задержки эхо-сигналы, принятые с данного направления, будут выравнены по задержке и фазе. Попробуем пояснить принцип суммирования сигналов с помощью рис. 28. Если взаимный сдвиг по задержке сигналов не скомпенсирован, то в результате суммирования их в приемном тракге получаем протяжен- ный во времени сигнал малого уровня почти такой же величины, как и каждый из сигналов (рис.

28а). Если же сигналы выравнены по задержке и фазе (сфазированы), то в результате суммирования получим узкий сигнал с большой амплитудой, в идеале в и раз больший по амплитуде, чем каждый из эхо-сигналов (рис. 28б). Так, при числе каналов и = 64 получим суммарный сигнал, в 64 раза больший по амплитуде. Таким образом, эхо-сигналы с выбранного направления после суммирования в приемном тракте будут существенно превышать уровень сигналов с других, ненужных направлений, и таким образом реализуется направленный приева сигналов. Как же осуществляется сканирование? В режиме излучения — посредством управления задержками (и фазами) сигналов от генераторов импульсов.

В режиме приема — с помощью управления задержками в приемных Глава 2 Реш элеме // ~ ~ Номера лучей Линейное сканирование екторное бЯ Улвг,нывуковыв дкнннсг,'нчвсгн и. прнбооы Рис. 29. Векторное электронное сканиро- вание: а — схема сканирования, б — зоны обзора при различных видах сканирования, в — эхограмма. каналах. При этом чем больше в данном канале задержка на излучение, тем она должна быть больше на прием, чтобы излучение и прием проис- ходили в одном луче. Каждому направлению (УЗ лучу) соответствует свой набор задержек на излучение и прием. Меняя этот набор, мы можем осуществлять сканирование, т.е. перемещение УЗ луча. Вследствие того, что сканирование обеспечиваешься управлением задержками и фазами сигналов, секторное электронное сканирование получило название фазированного. Из пояснения принципа фазированного сканирования становится понятно, что этот вид сканирования аппаратурно сложнее, чем все описанные выше.

Его применение оправдано рядом преимуществ. + Малый размер датчика и небольшая рабочая поверхность, контактирующая с пациентом, что очень удобно в кардиообследованиях как взрослых, так и де~ей. + Высокая час~о~а кадров, что важно для наблюдения быстро двигающихся структур. + Большие, чем у других видов секторного сканирования, возможности для одновременной работы в режимах В (20), М (ТМ) и допплеровском. Недостатки фазированного секторного сканирования + Основной недостаток — некоторое ухудшение качества изображения на краях сектора сканирования, заметное на углах более 25'--ЗО' от оси сектора в обе стороны.

Это связано с расширением луча, тем большим, чем больше его отклонение от оси сектора, что объясняется уменьшением эффективной апертуры. + Малая ширина зоны обзора на небольших глубинах — меньшая, чем при механическом и микроконвексном сканировании. + Возможность некоторого снижения качества изображения вследствие трудностей качественного разнообразный мир ультразвуковых диагностических приборов Ультразвуковые диагностические приборы выполнения решетки и точного управления задержками, что может приводить к росту боковых лепестков УЗ луча.

Характеристики

Список файлов книги