Осипов Л.В. - Ультразвуковые диагностические приборы (1035679), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Метод получения двухмерного изображения (В, или 20) принято называть томографическим, поэтому иногда УЗ сканеры называют эхотомоскопа ми. Подобный метод используется в компьютерном рентгеновском томографе и магнитно-резонансном томографе, где в процессе диагностики обычно получают изображения нескольких слоев, которые в совокупности дают обьемную, трехмерную информацию об исследуемых структурах. Такую же трехмерную информацию можно получить и в УЗ диагностическом приборе, если использовать специальные технические средства. Указанный метод принято называть режимом трехмерного изображения (30). По поводу визуализации получаемой трехмерной информации необходимо сделать ряд уточнений.
Отображение трехмерной информации осуществляется с помощью мониторов двухмерного изображения, поэто- му исследователь анализирует плоское изображение объемного обьекта (рис. 1а), на которое могут наноситься светотени, как если бы обьект освещался источником света с некоторого ракурса (рис. 1б). Возможным вариантом является отображение на экране плоских изображений нескольких отдельных слоев (срезов) объемного объекта. Появившиеся сравнительно недавно специализированные устройства стереоскопическогоизображения,которое можно наблюдать через специальные очки, позволяют использовать бинокулярный эффект зрения для более эффективного представления трехмерной информации.
Такие устройства действительно дают возможность наблюдать трехмерное изображение объемных объектов, привычное для глаз. Способы объемного сканирования Для трехмерного иэображения необходимо получить информацию об исследуемых тканях по трем пространственным координатам. Естественно для этого применить хорошо освоенную технологию В-сканирования с целью получения двухмерного Перспективные направления развития УЗ методов исследования Рис.
1. трехмерное иэображение нв экране монитора. в — сечения трехмерного массива рвзличнымн плоскостями. б — изображение поверхностей органов н сгрукгур с нанесением светотеней (получены в РНЦХ РЛМН Ю Р. Квмвловым). Датчик ~б ' Пьезопрв- образоватвль Матрица льезо- преобразователей Слои (плоскости) изображения ° 321 Рис. 2. Параллельный слособ получения трехмерного изображения, в - с линейным датчи- ком электронного сквннроввння. б — с секторным датчиком механического сканирования. Ультразвуковые днвпчосгнчвгкне приборы 185 изображения плоского слоя и обеспечить возможность перемещения плоскости сканирования по третьей пространственной координате. Можно перечислить следующие возможные способы перемещения по третьей координате для реализации объемного сканирования и получения трехмерного изображения (2).
Параллельный. При этом способе датчик, получающий двухмерное изображение, перемещается по тре- тьей координате таким образом, что плоскости двухмерных изображений параллельны и находятся на одинаковых интервалах друг от друга (рис.
2). Типичные значения интервала между плоскостями — 0,5 — 1,0 мм. В случае применения датчика линейного электронного сканирования датчик перемещается по линии, перпендикулярной плоскости сканирования, формируя в каждом из положений двухмерное изображение (рис. 2а). Гпава 7 Датчик Зо низ плоти сло Рис. 3. Г)ояучеиие трехмерного изображения путем ерещеиия датчика. При использовании датчика секторного сканирования, например эндоректального, перемещение может осуществляться вдоль оси датчика (рис. 26). Аналогичным образом может быть получена информация для трехмерного изображения в случае применения эзофагеального (чреспищеводного) датчика.
Способ параллельного сканирования применяется при внутрисосудистых исследованиях. Объемный массив данных получается с помощью катетерного датчика в процессе кругавого сканирования и линейного перемещения датчика вдоль оси так же, как и при использовании эндоректальнога датчика (рис. 26). Для перемещения датчика по третьей координате может использоваться специальный привод, работа которого синхронизирована с процессом двухмерного сканирования каждого слоя.
Таким образом, общее время, необходимое для получения данных для трехмерного изображения, увеличивается по сравнению со временем получения одного двухмерного кадра в число раз, по крайней мере равное числу обследуемых слоев. Вращательный. Этот способ предполагает использование датчика секторного сканирования. Перемещение по третьей координате осуществляется с помощью вращения секторного датчика вокруг его центральной оси в диапазоне углов от О' до 130' (рис. 3). Угловые интервалы между положениями соседних плоскостей двухмерного сканирования выбираются в диапазоне от 0,5' до 3'.
Возможно использование датчика секторного механического сканирования, конвексного (или микроконвексного) датчика электронного сканирования, а также фазированного электрон ного секторного датчика. Достоинства вращательного способа: простота реализации, компактность и возможность получения трехмерной информации через ограниченную зону контакта с телом пациента, например при наблюдении сердца через межреберье. Недостаток — избыточная информация в зоне, прилегающей к оси вращения, и существенно меньшая информация в зоне, удаленной от этой оси, вследствие увеличения расстояния между плоскостями сканирования ближе к периферии.
Последнее обстоятельство может приводить к различию пространственной разрешающей способности в центре и на периферии (рис. 3). Веерный. При этом способе канвексный, линейный или секторный датчик перемещается по углу вокруг некоторой оси таким образом, что плоскости двухмерного сканирования образуют веер (рис. 4). В зависимости от величины радиуса вращения рабочей поверхности датчика вокруг аси этот способ может по качеству получаемой информации быть близок к параллельному способу (при большом РадиУсе) или к вращательному способу (при малом радиусе). Поворот плоскостей ска- Перспективные направления развития УЗ методов исследования ~ — - Ось поворота 1 2 Гб',, Пр2 о Пр1 о Прз о »п трззлукоя~ г д«атности ~яския п)~иберы 187 нирования осуществляется с угловым расстоянием 0,5' — 3'.
Недостатком является большая сложность реализации, чем при параллельном и вращательном способах. Ручной, с определением положения датчика. Способ позволяет использовать обычный датчик двухмерного сканирования„который в процессе исследования перемещается исследователем вручную по третьей координате (линейно или по кривой). Положение датчика при этом определяется с достаточно высокой точностью, и координаты его положения фиксируются в вычислительном устройстве, которое используется для реко~~струкции трехмерного изображения. Для определения положения датчика используются различные системы: электромеханическая (типа «механической руки», к которой крепится датчик), акустическая и электромагнитная. «Механическая рука> представляет собой сложное устройство с шарнирными сочленениями, в каждом из которых находится датчик углового положения. Считывая показания этих датчиков и зная геометрические длины каждого из сочленений, можно определить координаты положения УЗ датчика в каждый момент времени.
Акустическая или электромагнитная система позиционирования использует специальный миниатюрный датчик положения, который крепится на корпус УЗ датчика (рис. 5а). В датчике положения находится приемник сигналов, которые поступают от разнесенных излучателей. Другой возможный вариант — датчик положения является излучателем сигналов, которые принимаются разнесенными приемниками (рис. 5б). В каждом из вариантов координаты положения определяются путем сопоставления и анализа принимаемых сигналов. Рис. 4.
Веерный способ получения трехмер- ного изображения;  — радиус вращения. Рис. б. Получение трехмерного изображения с применением системы позиционирования (определения координат ультразвукового датчика). а — крепление датчика положения на корпусе ультразвукового датчика. б — определение положения с помощью разнесенных приемников (Пр(, Пр2, Прз). Глава 7 Устройство электронного сканирования Двухмерная матрица зозлементов й луч 188 Упьгрзззухозыз доз«но«тн моочо проборы Рнс. 6.
Получение трехмерных изображе- ний с помощью датчика с двухмерной мзт- риоей пьезоэлементов. Достоинство способа — универсальность: сравнительно недорогое дополнительное устройство позволяет получать на обычном сканере трехмерные изображения. Недостатки: зависимость качества получаемых изображений от способности исследователя перемещать датчик в нужном направлении с необходимой скоростью, громоздкость разнесенной системы измерения координат датчика. Общим недостатком перечисленных способов обьемного сканирования (кроме вращательного) является то, что при использовании датчиков электронного сканирования линейного, конвексного или фазированного с одномерной решеткой пьезоэлементов качество изображения в сечениях по третьей координате может значительно уступать качеству изображения в плоскости электронного сканирования датчика.
Действительно, информация по третьей координате получается в процессе механического сканирования или перемещения датчика в направлении, лежащем в толщинной плоскости. В то же время известно (см. раздел З.З), что фокусировка в толщин- ной плоскости осуществляешься с помощью акустической линзы датчика только в одну точку. Поэтому в ближней зоне датчика, а иногда и в дальней зоне за пределами фокальной области толщинная разрешающая способность плохая. Это обстоятельство и приводит на малых (а иногда и нз больших) глубинах к ухудшенному качеству изображения, получаемому в сечениях, перпендикулярных плоскости электронного сканирования.
Электронный, с фазированной двухмерной мвтрицей пьезоэлементов. теоретически это наилучший способ, так как он исключает необходимость механического перемещения датчика по третьей координате, кзк во всех других способах. Однако практическая реализация этого способа очень сложна, потому что требует изготовления двухмерной матрицы с большим числом пьезоэлементов (желательно, не менее 32 х 32) и сложного устройства электронного пространственного сканирования (рис. 6).
Принципиальным преимуществом электронного способа является возможность одновременного получения двухмерных изображений сразу в нескольких слоях, что существенно сокращает общее время получения трехмерного изображения. Другим очень важным достоинством способа с двухмерной матрицей является возможность фокусировки луча не только в плоскости двухмерного сканирования, но и в толщинной плоскости, те. вдоль третьей координаты, что обеспечивает равномерно высокое качество изображения во всех сечениях. В настоящее время разработаны и испытаны только лабораторные образцы таких устройств [2). Запись и реконструкция изображений В процессе объемного (30) сканирования по всем слоям информация Перспективные направления развития УЗ методов исследования Утл,тратахх -.а над»атнттгти асана приблрь: 189 об эхо-сигналах оцифровывается и записывается в память специального процессора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
