Осипов Л.В. - Ультразвуковые диагностические приборы (1035679), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Таким образом„ информация получается прежде всего за счет отражения УЗ колебаний и образования эхо-сигналов — вторичных сигналов, распространяющихся в сторону, обратную направлению излучения. Величина (уровень) эхо-сигналов определяется отражающими свойствами границ раздела структур, что прежде всего связано с различием акустическиххарактеристик структур. Кроме того, на характеристики акустического изображения влияют такие физические эффекты, как: + преломление — изменение направления распространения УЗ сигналов при переходе из одной среды в другую; + рассеяние — мнопжратное переотражение УЗ сигналов на мелких неоднородностях; + поглощение УЗ сигналов вследствие вязкости среды.
В общем виде структурная схема получения акустического изображения представлена на рис. 1. Датчик (зонд) обеспечивает излучение УЗ сигналов в определенных направле- Разнообразный мир ультразвуковым диагностических приборов Электронный блок УЗ прибора Устройства регистрации Обспедуемый биологический объект ~ВЙ Р г Еия...'. г .т Рис. 1. Структурная схема получения двухмерного иэображения а УЭ прибора. Ультразвуковые диагностические приборы ниях и прием отраженных эхо-сигналов с этих же направлений.
Изменяя направление излучения — приема, датчик осуществляет сканирование, т.е. последовательный «просмотр» обспедуемой области. Для того чтобы избежать потерь мощности УЗ сигналов при прохождении через воздух, в котором затухание сигналов резко возрастает, между поверхностью обследуемого обьекта (тела пациента) и рабочей поверхностью датчика наносится слой специального геля, хорошо проводящего ультразвук. Излучение и прием УЗ сигналов в процессе сканирования осуществляется периодически, при этом каждый раз в ограниченной области пространства, которая называется УЗ лучам. На рис. 2 в укрупненном масштабе изображен луч 1, который ориентирован в соответствии с направлением своей оси (штрихпунктир). В режиме излучения границы луча (сплошная линия) определяют область, в которой в основном сосредоточена излучаемая мощность.
Конечно, это не означает, что за пределами границы мощность сразу спадает до нуля — это физически невозможно. Граница является условной и обычно проводится по точкам, в которых уровень мощности излучения уменьшается по сравнению с максимальным уровнем на данной глубине в определенное число раз, например в 4 раза (минус б децибелов, кратко -б дБ) или в 10 раз ( — 10дБ).
Максимальный уровень излучения на каждой глубине имеет место вдоль оси луча. Все сказанное относится к режиму излучения, и луч в этом случае мы называем передающим. В начале очередного цикла сканирования устройство управления сканированием (см. рис. 1) обеспечивает установку луча датчика в положение 1 (см. рис.
1, 2). Устройство передачи-приема сигналов формирует короткий передающий электрический импульс, который поступает на датчик. В датчике электрический импульс преобразуется в зондирующий акустический импульс, который излучается в направлении оси луча. Зондиру- Номера лучей Рис. 2. Датчик и УЗ лучи (крупно). Начало Рис. 3. Опрадаланиа расстояния до отра- жающих насднародностай.
1 1.,мм т дс Зондирующий (излучаемый) импульс '" Оа о-сигнал(б~ ющий импульс начинает движение внутрь биологического обьекта, распространяясь со скоростью, близкой к скорости звука в воде (С 1500 м/с). Напоминаем, что за пределами луча 1 зондирующий импульс быстро уменьшается по мощности, и только в пределах границ луча его уровень достаточно велик. По мере движения в и ределах луча зондирующий импульс уменьшается по мощности вследствие отражения, рассеяния и поглощения части его энергии.
Сразу же по окончании излучения зондирующего импульса датчик вместе с устройством передачи — приема переходит из режима передачи в режим приема сигналов. При атом можно говорить о приемном луче датчика, определяющем пространственную область, в которой датчик имеет максимальную чувствительность на прием. Луч на излучение (передачу) и приемный луч совпадают по направлению и близки по виду, но в общем случае не обязательно одинаковы по форме, что определенным образом влияет на акустическое изображение. Если на пути зондирующего импульса, который продолжает свое путешествие в границах передающего луча, встречаются акустические неоднородности (например, а, и б, на рис. 1 и 2), часть мощности зондирующего импульса в виде зхо-сигналов отражается в различных направлениях, в том числе и в направлении на датчик (рис.
3). Учитывая то обстоятельство, что зондирующий импульс распространяется не только в пределах передающего луча. но и за его границами (хотя и существенно меньшего уровня), характеристики приемного луча чрезвычайно важны для получения качественного акустического изображения. Если приемный луч такой же ширины, как и передающий, зто позволяет практически исключить ' 34 Ультразвуковые диагностические приборы Разнообразный мир ультразвуковых диагностическик приборов ~ = (С/2, Ультразвуковые диагностические приборы прием зхо-сигналов из области за пределами общих границ лучей.
Эхо-сигналы от неоднородностей (а, и б, на рис. 2) в пределах границ лучей при достаточном уровне отражения принимаются датчиком, преобразуются в электрические импульсы и после усиления в устройстве передачи-приема поступают в устройство преобразования, обработки и запоминания сигналов (рис. 1). На выходе этого устройства формируются сигналы в виде, позволяющем отображать их на телевизионном мониторе. Эхо-сигналы отображаются в виде яркостных отметок на невидимой линии, соответствующей оси УЗ луча 1. На рис.
1, сде показан вид экрана монитора, оси лучей обозначены пунктиром. Информация в виде яркостных отметок вдоль осей называется акустическими строками. Яркость отметок на акустических строках соответствует амплитуде принятых эхо-сигналов. Точно так же, как и для луча 1, осуществляется излучение и прием сигналов в следующем зондировании в направлении луча 2. Ось луча 2 отстоит ат оси луча 1 на расстоянии, соизмеримом с шириной луча. При этом принимаются эхо-сигналы от неоднородностей, находящихся в границах луча 2 (ае и бе на рис. 2). Таким же образом осуществляется зондирование в лучах 3, 4 и т.д. до последнего луча и. Оси всех лучей находятся в одной плоскости, которая называется плоскостью сканирования.
Все эхо-сигналы, принятые и преобразованные прибором, отображаются на телевизионном мониторе на акустических строках, каждая из которых соответствует своему лучу. В результате образуется яркостное изображение, отсюда и название В-режим (от слова Ьпйп(пезз — яркость). Другое обозначение для В-режима — 2Р-режим (от слова Ьто-с((слепа(опа( — двухмерный). Акустическое изображение с достаточно высокой точностью воспроизводит геометрические формы внутренних структур. Каким образом? Прежде всего за счет того, что взаимное расположение акустических строк на экране монитора в определенном масштабе точно воспроизводит взаимное расположение осей соответствующих лучей, переключаемых в процессе сканирования.
Положение отражающих неоднородностей вдоль акустической строки может быть вычислено посредством измерения времени прихода эхо-сигналов от них относительно начала зондирования (рис. 3). Здесь используется то обстоятельство, что скорость распространения ультразвукового импульса в мягких тканях не сильно варьирует в зависимости от типа тканей (как правило, в пределах +5%) и близка к скорости ультразвука в воде.
Поэтому глубину расположения отражающего образования по оси луча (акустической строке) можно вычислить по формуле где (. — расстояние отражателя до датчика, г- интервал времени между началом зондирования и моментом прихода эхо-сигнала, С вЂ” усредненная скорость ультразвука в мягких тканях (обычно принимается С = 1540 м/с). Деление на 2 учитывает, что за время г сначала расстояние (. проходит зондирующий сигнал, а потом зхо-сигнал проходит тот же путь обратно.
Время г может быть достаточно точно измерено, скорость С полагается известной, поэтому величина (. определяется в приборе для каждого эхо-сигнала, и в соответствии с результатом этого вычисления яркостная отметка отображается на акустической строке. Глава 2 36 упе Пматтхсе: и" Лиатнот~ ' егх~ е:: рнгооры Рис.
4. В-акограммы, полученные в различ- ных режимах: а — В-режим, б — режим В+ В, в — режим В + В а сочетании с копет Типичный вид В-эхограмм дан на рис. 4. На рис. 4а показана эхограмма, полученная в В-режиме, а на рис. 4б одновременно две эхограммы в режиме В + В (или режиме В/В), который очень часто используется, чтобы сравнивать изображения, полученные в разное время, в разных ракурсах, или изображения парных органов.
В приборах высокого класса используется режим В + В, в котором второе изображение есть увеличенная в масштабе часть первого изображения, выделенная исследователем (рис. 4в). Режим увеличения в масштабе выделенной части изображения называется хоопт Для завершения рассмотрения структурной схемы УЗ сканера следует сказать, что входящее в его состав устройство управления с микропроцессорами и клавиатурой обеспечивает управление режимами работы, измерение и вывод необходимой служебной информации на экран монитора. В качестве устройств регистрации получаемых эхо-изображений, как правило, используется видеопринтер и видеомагнитофон.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
