Осипов Л.В. - Ультразвуковые диагностические приборы (1035679), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Видно, что в определенном масштабе форма спектра частот допплеровского сдвига повторяет форму спектра скоростей кровотока. Поэтому, зная коэффициент (г в соотношении (2) и оценив угол а, можно по измеренному спектру допплеровскаго сдвига частот однозначно определить спектр скоростей кровотока. 0 0,5 1,0 им/с 0 0,5 1,0 им/с — 0,5 0 0,5 1,0им/с Рис.
В. Отектр скоростей в сосудах а — малая ширина спектра в широком сосуде. б — увели- чение максимальной скорости и расширение спектра в зоне стеноза. в — значительное расши- рение спектра и появление состааляюная с обратной скоростью в зоне сильного стеноза. Глава 4 Датчик 1ЯВ Улвтрвзвуновыеднегностнческие понбооы рость которых замедляется. По этим причинам спектр скоростей в зоне стеноза более широкий, чем в нормальном сосуде. В зоне сильного стеноза (рис. 9в) максимальная скорость кровотока в систолической фазе еще больше увеличивается по сравнению с сосудом в норме.
Количество составляющих с малыми скоростями также увеличивается, что приводит к дальнейшему расширению спектра. Кроме того, в области непосредственно после сужения сосуда, когда сосуд опять начинает расширяться, возникают завихрения кровотока, т.е. нарушение равномерности (ламинарности) кровотока: кровоток из ламинарного становится турбулентным. В спектре скоростей при этом могут появляться составляющие с противоположной (в данном случае отрицательной) скоростью. Приведенные примеры показывают, что возможность получения информации о форме спектра скоростей кровотока в различных сечениях сосуда является исключительно полезной для диагностики сосудистых заболеваний. Очевидно, более полную информацию о состоянии сосудов может дать анализ изменения спектра скоростей в различных фазах сердечного цикла.
На спектр скоростей кровотока влияют не только аномалии сосуда, но и геометрия сосуда и физические особенности процесса получения информации о кровотоке. Так, в зоне бифуркации обязательно имеет место расширение спектра скоростей и возможно появление составляющих с обратной скоростью вследствие нарушения ламинарного течения крови в месте разветвления сосуда. В зоне изгиба сосуда наблюдаемый спектр скоростей расширяется, что в основном обусловлено изменением направления скоростей в месте изгиба и, следовательно, наличием составляющих скорости, направленных относительно оси датчика под разными углами. Наблюдаемый спектр скоростей может расширяться вследствие того, что в пределах ширины УЗ луча находится участок сосуда, на протяжении которого условия оценки скорости кровотока меняются(рис. 10).
Вблизи левой границы луча угол а, между вектором скорости и и направлением на датчик отличается от угла а, вблизи правой границы луча. Поэтому проекции скорости усова в левой и правой точках наблюдаемого участка сосуда также будут различными. В результате это воспринимается как расширение спектра скоростей. Спектр скоростей может искажаться вследствие наличия преломления УЗ луча в сосуде, о чем говорилось выше (см. рис. 5г). При допплеровских углах а, больших 40, эти искажения не очень значительны.
На процесс получения данных о скоростях кровотока в области малых скоростей оказывает заметное влияние пульсация стенок сердца и стенок сосудов, возникающая в процессе смены систолической и диастоличес- рис. тр. Изменение величины проекции скорости в пределах ширины УЗ луча. Ультразвуковые сканеры со спектральным дапплером 139 кой фаз сердечного цикла. Движения стенок сосудов в процессе их периодического расширения и сужения дают дополнительные составляющие в спектр скоростей юаавотока, и приходится принимать специальные меры для исключения этих составляющих, используя фильтры, не пропускающие низкие частоты соответствующего допплеровского сдвига.
Рассмотрим более подробно методы спектральной допплеровской эхографии и способы реализации измерения допплеровского сдвига частоты и оценки спектра скоростей кровотока. 4.4. Непрерывноволновой допплер Непрерывноволновой допплер (соп1!пцоиз ччаче Оорр!ег — Суу) был первым и на ранней стадии развития УЗ дапплеровских систем единственным использовавшимся методом допплеровской эхографии. В режиме СЧ/ излучаются и принимаются синусочдальные сигналы большой длительности, которые поэтому называются непрерывными. На самом деле длительность эхо-сигналов, обрабатываемых в системе, ограничена во времени, что связано, в частности, с необходимостью измерения допплеровского сдвига частоты на интервалах, не превышающих 5 — 10 мс.
В противном случае невозможно оценивать изменение спектра скоростей кровотока во времени на различных фазах сердечного цикла, те. не реализуется принцип измерения «в реальном времени». Для режима СЧ/ используются специальные датчики, в которых излучение и прием обеспечивается отдельными УЗ преобразователями. На рис. 11а изображен двухэлементный Суч'-датчик так называемого ка- рандашного типа (репо)) ргобе).
Излучатель и приемник датчика имеют вид пьезокерамических полудисков,акустически и электрически отделенных друг от друга. Излучатель формирует передающий луч, приемный преобразователь — приемный луч. Оси лучей ориентированы таким образом, чтобы они пересекались на некоторой глубине, в районе которой датчик должен исследовать сосуды. На излучатель поступает непрерывный синусоидвльный электрический сигнал с частотой Г,. В пьезокерамическом излучателе электрический сигнал преобразуется в синусоидальный УЗ сигнал с той же частотой г,. Излучаемые УЗ колебания, распространяющиеся вглубь биологических тканей, в основном сконцентрированы в границах передающего луча (рис. 11а).
По мере распространения УЗ колебания претерпевают отражения ат акустических неоднородностей, и часть этих отражений в виде эхо-сигналов возвращается к датчику и может быть принята его приемным преобразователем. Наилучшим образом прием эхо-сигналов осуществляется в границах приемного луча. Очевидно, что наиболее благоприятные условия исследования имеют место в зоне пересечения передающего и приемного лучей (на рис. 11 эта зона заштрихована). Область пересечения передающего и приемного лучей, в которой анализируется допплеровский спектр эхо-сигналов, называется контрольным объемом (за~пр!е чо!игле).
Датчики карандашного типа используются в допплеровских приборах, в которых отсутствует В-режим, а также могут применяться как дополнительные датчики в УЗ сканерах, в которых В-режим является основным. В более совершенных УЗ системах используются дуплексные датчики, Глава 4 Па Излучате емник Передающий л иемный луч Зона пересечения лучей Сосуд ссуд онтрольный объем В-изображение Рис. 1 1. Датчики для нвпрерывноволновогодопплера. Заштрихована рабочая зона датчи- ка — контрольный объем. и — карандашный датчик, б — дуплексный датчик. 14О Ультразвуковыедиагностические приборы работающие в В-режиме и СУУ-режиме (рис.
11б). Эта могут быть канвексные„линейные или фазираванные датчики электронного сканирования. Приемный и передающий лучи в Суурежиме в этих датчиках Формируются так же, как они формируются в В-режиме, с той только разницей, чта для излучения и приема используются разные элементы матричного УЭ преобразователя. Это необходимо для уменьшения проникновения мощных излучаемых сигналов на вход приемника. В такого рода дуплексных датчиках можно уменьшить контрольный объем и, кроме того, не изменяя положения датчика на теле, менять направление луча (з(ееппд) для получения лучшего ракурса наблюдения кровотока.
При этом можно управлять направлением луча, наблюдая двухмерное В-изображение. Схема излучения и обработки сигналов в ОМ-режиме показана на рис. 12. Основной вклад в суммарный сигнал, принимаемый датчиком, работающим в СУУ-режиме, вносят зхо-сигналы от статичных (неподвижных) неоднородностей. Частота этих эхо-сигналов равна частоте излучаемого сигнала 1,. Если приемно-передающий луч датчика пересекает сосуд (рис.
11), в суммарном сигнале появляются составляющие с допплеравскими сдвигами частоты, пропорциональными проекциям скоростей элементов крови на направление к датчику. Таким образом, помимо эха-сигналов с частотой 1, в суммарном сигнале содержатся эхо-сигналы с частотами1= Гя+ Е. С выхода датчика принятый УЗ сигнал, преобразованный приемником датчика в электрический сигнал, падается в приемное устройство„в котором сигнал усиливается и преобразуется таким образом, что на выходе Ультразвуковые сканеры со спектральным допллером Датчик Излучатель Приемник Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
