Осипов Л.В. - Ультразвуковые диагностические приборы (1035679), страница 37
Текст из файла (страница 37)
На рис. 2бв правильно измеренный спектр показан сплошной линией, а ложные измерения — пунктиром. Опять поясним физический смысл полученного результата: в отличие от непрерывноволнового допплера, когда излучается практически одна частота 1,, при импульсноволновом допплере излучаются„кроме нее, составляющие с частотами 1, + Е, 1„— Е, 1, + + 2Е, 1, — 2Е и т.д. Каждая из этих частот порождает свой спектр частот допплеровского сдвига в соответствии с вышеприведенными соотношениями. Возвращаясь к аналогии с рисунком фломастером, можно сказать, что в режиме импульсноволнового допплера мы имеем ~ ~есколько то~ ~ких фломастеров, жестко связанных между собой (гребенку фломастеров).
Рисуя центральным из них истинный спектр, мы вынужденно повторяем другими фломастерами ту же картину, но со сдвигом по оси частот вправо и влево. Интервал однозначного измерения истинного спектра частот допплеровского сдвига ограничен диапазоном (-Е/2, +Е/2) относительно несущей частоты 1, излучаемого сигнала. Поэтому в режиме РЧЧ очень важен правильный выбор Е- частоты повторения импульсов излучаемой пачки. Действительно, в примере, приведенном на рис.
26, при малой ширине истинного спектра, в интервале измерения (-Е/2, +Е/2) спектр измеряется правильно. Если же ширина истинного спектра выходит за пределы интервала измерения, можно получить совершенно неправильную оценку истинного спектра. На рис. 27 изображен такой случай. Видно, что при ширине спектра, большей, чем частота повторения Е, спектр на выходе приемника сильно искажен, так как на истинный спектр накладываются сдвинутые ложные картины того же спектра. В результате определить ис- Ультразвуковые сканеры со спектральным допплером 0„„(г) га та+ ек (б) В„я(Г) Интервал измерения е О О,„(г) га Интервал измерения Ультразвукояысдизгностн сскнс приборы 155 тинный спектр невозможно. Это происходит вследствие малой частоты повторения Е по сравнению с шириной оцениваемого спектра частот допплеровского сдвига.
Появление ложных изображений спектра вследствие неоднозначности измерения спектра частот допплеровского сдвига в англоязычной литературе называется а)(ав1пя. В отечественной технической литературе по обработке сигналов и изображений используются различные синонимы для названия етого явления: неоднозначность измерения (определения) спектра, ложный спектр, наложение спектров, стробоскопический аффект, подмена частот. Среди врачей-специалистов, использующих диагностические приборы (в особенности в области УЗ диагностики), как уже говорилось, широкое распространение получил англо- американский жаргон, в рамках которого рассматриваемое явление в литературе просто называют а((аз(по-аффектом либо используют неочевидные транслитерации. В частности, автору приходилось читать и слышать такие варианты, как «злайзингяч «алиасинг», «алазингач Ситуация усугубляется тем, что в специальных словарях, в которых только и можно найти перевод термина а1)ав(по, не дается произношение.
Насколько нам известно, носители языка произносят а1)аз(по как «злизсингяч что достаточно трудно правильно выговорить русскоязычному специалисту. Поэтому в дальнейшем мы будем использовать наиболее с нашей точки зрения корректный и уместный в контексте данной книги термин «неоднозначность измерения спектра», иногда для напоминания о его происхождении подкрепляя в скобках оригинальным английским термином.
Неоднозначность измерения спектра является серьезным недостатком, присущим импульсноволновому допплеру. Рис. 27. Неоднозначность измерения с~ ектра частот допплеровсхого сдвига в режиме РУУ с малой частотой повторения. а — истинный спектр с большой шириной полосы. б— спектр излучаемой пачки импульсов.
в— спектр на выходе приемника — имеет место искажение формы истинного спектра и неопределенность направления кровотока. Рис. 26. Неоднозначность измерения спектра частотдопллеровского сдвига в режиме Еуу со средней частотой повторения (истинный спектр показан на рис. 27а). а — спектр излучаемой пачки импульсов. б — спектр нз выходе приемника — форма спектра не искажена, имеет место неопределенность направления кровотока. Если увеличить частоту повторения Е, то можно избежать наложения ложных картинок спектра на истинную (рис.
28). При этом форма спектра не Глава 4 6,,1)) Е/2 Г Т > 21.,„.,„/С. Интервал измерения Е < С/(21,„). Е < С/(41. ). Е <Е/2, 1бЯ Ультразвуковые диа1 иостические п)тибооы 0 Го Е )я Гя+ Е Рис. 29. Измерение спектра частот долплеровского сдвига в режиме ЕУУ с высокой частотой повторения (истинный спектр показан на рис. 27а). а — спектр излучаемой пачки импульсов. б — спектр яв выходе приемника — форма спектра не искажена, в интервале измерения спектр и направление кровотока оцениваются однозначно (абаз/од отсутствует). искажена, однако имеет место неопределенность направления кровотока.
В самом деле, при анализе спектра невозможно определить, какой из спектров соответствует истинному — в интервале (1,, г, + Е) или в интервале (т„— — Е, У,). Обе кривые могут также соответствовать турбулентному кровотоку, т.е. случаю одновременного наблюдения прямого и обратного кровотоков. Для того чтобы решить задачу однозначной оценки истинного спектра, надо увеличить частоту Е, т.е, перейти к высокой частоте повторения импульсов (режим НРЯŠ— Ы9П ри!зе гереббоп 1гес)иепсу). В этом случае возможно практически однозначное измерение истинного спектра частот допплеровского сдвига (рис. 29). Приведенные примеры дают возможность пояснить условие однозначного измерения спектра частот допплеровского сдвига, известное как критерий Найквиста: которое означает, что максимальная частота допплеровскаго сдвига Е в спектре (рис.
26а и 27а) должна быть не более половины частоты повторения. Стремление выполнить это требование для самого большого ожидаемого допплеровского сдвига частоты приводит к тому, что может не выполняться условие однозначного определения глубины, о котором говорилось выше, Имея в виду, что Т= 1/Е, можно переписать последнее неравенство Тогда условие одновременного однозначного измерения допплеровского спектра и глубины можно представить в виде одного неравенства Из этого неравенства следует, что чем большую ширину допплеровского спектра частот мы хотим однозначно измерить, тем в меньшем диапазоне глубин это можно сделать, чтобы выполнить требование однозначности апре- деления глубины отражаюших структур.
И наоборот, если мы хотим увеличить диапазон однозначно определяемых глубин, мы вынуждены пойти на уменьшение максимальной величины допплеровского сдвига частоты. Если использовать ранее приведенные соотношения, которые по величине допплеровского сдвига частоты позволяют определить проекцию скорости кровотока в направлении на датчик, то можно написать условие однозначного измерения скорости кровотока и глубины "В/в .. Ультразвуковые сканеры со спектральным допплером 2,0 1,5 1,2 0,8 0,4 утаят)мзвукоа~ 'е диагностические пр~еборт ~ 157 На рис. 30 зто условие показано графически для различных частот датчика 1,.
Для низкой частоты 1, = 2 МГц возможность однозначного измерения скоростей и глубин имее~- ся в очень широком диапазоне их практических значений. На рис. 30 это область, находящаяся ниже кривой 1. При частоте 1, = 4 МГц область однозначных измерений уменьшается (ниже кривой 2). Дополнительно она уменьшается еще и по причине ослабления чувствительности на этой частоте и, следовательно, снижения предельных глубин, на которых можно получать различимый допплеровский зхо-сигнал.
Для 1„= 4 МГц эти глубины обычно не более 120 мм. Граница области, определяемая необходимой чувствительностью, обозначена на рис. 30 пунктирной линией 2'. При частоте датчика 1„= 8 МГц область однозначности сужается еще более, и дополнительно уменьшается диапазон рабочих глубин до предельных значений 60 мм (пунктирная линия 3'). На рис. 30 область однозначных измерений для частоты 1, = 8 МГц заштрихована. За пределами области однозначного измерения появляются грубые ошибки оценки спектра скоростей кровотока (а1)аэ)п0) (рис. 31). Перечислим основные достоинства метода импульсноволнового допплера: — наличие разрешающей способности по глубине, что позволяет выделять отдельные малые участки для оценки скорости кровотока (малые контрольные объемы); — достаточно высокая чувствительность и точность оценки количественных диагностически значимых характеристик кровотока; — простое совмещение режима Руу с режимом В в УЗ сканерах.
0 50 100 150 200 Глубина с„„„, мм Рис. 30. Условие одное~меч>ото измерения одновременно глубины и скорости кровотока для различных частот датчиков при импульсноволноаом допплере (РУт). 1 — 1, .= 2 МГц, 2 — 1~= 4МГц,3-1в=ВМГц, 2, 3' — границыобласти однозначных измерений для 1„, = 4 МГц и 1„= 8 МГц. Рис. 31. Пример неоднозначности измерения спектра скоростей кровотока (а11ав1пд). Недостатки метода импульсноволнового допплера: — возможность неоднозначного измерения спектра скоростей и, вследствие этого, появления искажения спектра скоростей (а))аэ)п0); — неоднозначность определения глубины контрольного обьема при больших частотах повторения им- Глава 4 158 УльтРазвуков ~в днагног™чегкнв пРнбаРы пульсов (режим НРПР) и, как следствие, вероятность получения мешающей дополнительной информации; — зависимость оценки спектра скоростей от угла между осью УЗ луча и направлением кровотока (аналогично методу непрерывноволнового допплера).
4.7. Практические рекомендации,измерения и вычисления а режиме спектрального допплера Особенности проведения исследований в допплеровских режимах в существенной степе~ ~и определяются характеристиками используемого прибора. Конкретные указания на этот счет содержатся в инструкции по эксплуатации прибора (Орегабоп Маона)). Инструкция не может охватить все многообразие встречающихся на практике случаев, и здесь решающее значение имеет опыт врача, а также знание основных физических принципов работы в допплеровском режиме, о которых даются сведения в этой главе. В приборах слепого» допплера (где отсутствует В-режим) необходимо хорошее знание расположения сосудов для направления УЗ луча на интересующий сосуд и отстройки от всех других сосудов, находящихся рядом. В дуплексных системах, когда имеется вазможность наблюдать нужный сосуд на двухмерном изображении, работа существенно облегчается.
Однако и здесь могут возникать некоторые трудности. Так, если используются дуплексные датчики механического секторного сканирования, надо иметь в виду, что они не обеспечивают быстрый переход из режима В в допплеровский режим. Сначала поиск сосуда ведется по двухмерному изоб-::" ражению, и после установки курсорной линии в нужном направлении (вдоль сечения сосуда) включается ':. допплеровский режим (СЧ/ или РУУ) При этом режим В отключается, и требуется держать датчик в нужнов направлении, корректируя, если надо, его положение точно так же, как и в приборах «слепого» допплера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
