Практические рекомен­дации по работе в режи­мах В и М

Специалист УЗ - диагностики в сво­ей практической работе постоянно сталкивается с проблемами правиль­ного выбора параметров и режимов функционирования УЗ - прибора, с помощью которого проводится исследование.

В этом разделе даются некото­рые практические рекомендации до­полнительно к тем, которые уже были даны в предыдущих разделах. Поль­зуясь этими рекомендациями, необ­ходимо иметь в виду, что модели при­боров могут сильно отличаться друг от друга, поэтому способы выбора па­раметров и режимов работы в прибо­рах могут быть существенно различ­ными в зависимости от фирмы - про­изводителя и класса прибора. В ос­новном будут иметься в виду приборы среднего класса, но в от­дельных случаях будет говориться и о более простых приборах, а также о приборах высокого класса. Внимание! Перед тем, как начать работу, необходимо изучить инструкцию по эксплуатации при­бора, на котором он проводит УЗ - ис­следования.

Предварительная настройка изо­бражения. Настройка изображения производится после подключения вы­бранного датчика и включения режима В. На мониторе прибора имеются руч­ки управления «яркость» (brightness) и «контрастность» (contrast), с помощью которых следует наилучшим образом настроить изображение. Эти регули­ровки не представляют особых трудно­стей, так как они аналогичны тем, кото­рые имеются в домашних телевизорах. Если на экране в режиме В отобража­ется так называемая «серая шкала», то с ее помощью настройка существенно облегчается, так как можно контроли­ровать правильность настройки, доби­ваясь, чтобы все градации серого, на­чиная от самой темной и до самой светлой, были видны и мягко перехо­дили одна в другую по всей шкале.

Гамма-коррекция. Постпроцессинг. Во многих приборах существу­ют регулировки, которые позволяют изменять соотношение яркости отоб­ражения слабых и сильных сигналов. Это делается с помощью гамма-кор­рекции (view gamma) и постпроцессинга (postprocessing) амплитуд эхо-сигналов. Иногда обе функции регу­лировки объединены в одну, которая называется гамма-коррекцией, или регулировкой постпроцессинга.

Гамма-коррекция служит для со­гласования характеристик прибора, обеспечивающих отображение сигна­лов различной амплитуды на экране, с особенностями восприятия яркостных отметок человеческим глазом, чтобы обеспечить более равномер­ное наблюдение сигналов во всем ди­апазоне изменения их амплитуд.

Название «постпроцессинг» обус­ловлено тем, что имеется в виду воз­действие на амплитудные характерис­тики сигналов после их приема, усиле­ния, преобразования в цифровую форму и предварительной обработки в приборе. Назначение постпроцес­синга - изменять яркость отображе­ния с тем, чтобыподчеркнуть слабые, средние или сильные по амплитуде сигналы или, наоборот, заглушить оп­ределенные сигналы, оставив в основ­ном информацию о других сигналах.

При управлении гамма-коррекци­ей обычно используется регулировоч­ная характеристика, близкая к линей­ной (рис. 5.9,а). В абдоминальных исследова- ниях может использоваться характеристика типа изображенной на рис. 5.9,б, позволяющая лучше вы­делить слабые сигналы. При наблю­дении сердца и сосудов используется характеристика типа рис. (5.9,в), под­черкивающая контраст на границах сред «мягкие ткани-кровь» и поэтому позволяющая лучше наблюдать кон­туры структур сердца.

В некоторых приборах осуществля­ется специальная регулировка гамма-характеристики с целью наилучшего согласования с устройством регистрации (photo gamma). В зависимости от типа подключаемого устройства регистрации (видеомагнитофона, ви­деопринтера и т.д.) устанавливается та или иная гамма-характеристика.

Рис. 5.9. Гамма-коррекция позволяет изме­нять соотношение яркостей

слабых, сред­них и сильных по интенсивности сигналов. J –

интенсивность эхо-сигналов, В - яркость отображения эхо-

сигналов

Типичные примеры характеристик постпроцессинга приведены на рис.5.10. Характер преобразования ин­тенсивности эхо-сигналов J в яркость В соответствующих отметок на экра­не здесь может изменяться более ра­дикальным образом, чем при гамма-коррекции. Помимо наиболее часто используемой линейной характерис­тики (рис. 5.10,а), можно использовать режекцию (отсечку) слабых и ограни­чение или режекцию сильных сигна­лов (рис. 5.10,б и 5.10,в), а также режек­цию слабых сигналов при линейной передаче средних и сильных сигналов (рис. 5.10,г). Основное назначение прак­тическивсех видов постпроцессинга - уменьшитьуровень шума на изображении, а иногда и устранить очень сильные сигналы и выделить таким об­разом сигналы средней интенсивнос­ти. При этом можно изменить порого­вые уровни режекции слабых и ограни­чения или режекции сильных сигналов так, как это показано на рис. 5.10,д -5.10,ж.

Рис. 5.10. Постпроцессинг (В - яркость, J - интенсивность эхо-сигналов):

а - линейная ха­рактеристика; б - режекция слабых и ограниче-

ние сильные сигналов, в - режекция слабых и режекция сильных

сигналов; г - режекция слабых, линейная передача средних и

сильных сигналов; д - управление порогом ограничения сильных

сигналов; е - управление порогом режекции слабых сигналов;

ж - смещение характеристики постпроцессинга

Постпроцессингредко использует­ся в простых приборах - в основном это принадлежность более сложных и дорогих приборов. Помимо приве­денных наиболее часто используемых характеристик могут применяться и другие, например режекция сигналов среднего уровня или снижение уров­ня (компрессия) слабых и сильных сигналов.

Достоинством постпроцессинга является то, что он позволяет улуч­шить восприятие тех сигналов, кото­рые в большей мере интересуют ис­следователя, и убрать мешающие шумы.

Однако пользоваться постпроцессингом следует с большой осторожнос­тью. Необходимо помнить, что любые виды амплитудного преобразования эхо-сигналов после их приема не могут добавить информации, а во многих слу­чаях, например при режекции, умень­шают объем информации. Поэтому ли­нейная характеристика, смягченная гамма-коррекцией для лучшего воспри­ятия, является наиболее подходящей в большинстве случаев.

Неизменность используемой ха­рактеристики постпроцессинга (ли­нейной или близкой к ней)дает воз­можность наблюдать акустические изображения в

одних и тех же услови­ях, что особенно важно при повторе­нии наблюдения пациента для оценки изменения наблюдаемой картины во времени.

Усиление. Управление усилением позволяет выбрать наилучший для на­блюдения уровень амплитуд наблю­даемых на экране эхо-сигналов. В ря­де инструкций по эксплуатации скане­ров говорится о том, что управление усилением служит для регулировки чувствительности. Это неправильно. Изменение усиления не влияет на чувствительность приема эхо-сигна­лов, т.е. не улучшает отношение сиг­нал/шум при увеличении усиления и не уменьшает это отношение при сни­жении усиления.

Увеличение усиления повышает яркость всех наблюдаемых сигналов; при этом, в силу ограниченности ди­намического диапазона прибора (см. ниже), сильные сигналы могут достиг­нуть максимальной (предельной) яр­кости, и различия между ними стано­вятся не видны, что затрудняет их на­блюдение. Слабые сигналы отобра­жаются на экране также более ярко, одновременно повышается и уровень случайных шумов (характерный мер­цающий фон на максимальных глуби­нах изображения).

Уменьшение усиления дает воз­можность лучше наблюдать и разли­чать сильные сигналы, однако при ма­лом усилении ухудшается наблюде­ние слабых сигналов.

Таким образом, оптимальный вы­бор уровня усиления есть всегда ком­промисс между противоречивыми ус­ловиями, необходимыми для хороше­го наблюдения сильных и слабых эхо-сигналов. На практике исследователь довольно быстро осваивает требуе­мый навык управления усилением.

Для управления усилением в каж­дом из режимов В или М использует­ся своя ручка регулировки.

Динамический диапазон. Дина­мический диапазон (dynamic range) характеризует способность прибора отображать одновременно очень ма­лые и большие сигналы, передавая различие в их уровне. Чем больше ди­намический диапазон, обычно изме­ряемый в децибелах, тем лучше ука­занная способность. Как правило, на­блюдение в В-режиме целесообразно начинать при максимальном динами­ческом диапазоне - в этом случае можно получить наиболее полную ин­формацию о наблюдаемых структу­рахСпециальная регулировка динамического диапазона имеется только у приборов среднего и высокого клас­са, и то далеко не у всех. В отсутствие такой регулировки изменять динами­ческий диапазон можно с помощью усиления. Меняя усиление в большую или меньшую сторону, можно соот­ветственно улучшать наблюдение ма­лых или больших эхо-сигналов.

Уменьшение динамического диа­пазона повышает контрастность акус­тического изображения в некотором диапазоне амплитуд эхо-сигналов. Изменение усиления в этом случае дает возможность смещать диапазон повышенной контрастности наблюде­ния в область малых, средних или сильных сигналов.

Работа с малым динамическим диа­пазоном целесообразна при наблюде­нии сердца и сосудов и в ряде случаев позволяет точнее оценить геометриче­ские характеристики органов и струк­тур как в режиме В, так и в режиме М.

Усиление по зонам глубины. Уси­ление по зонам глубины (TGC, или DGC, или SТС - sensitivity time control) предназначено для компенсации зату­хания на различных глубинах в зависи­мости от свойств обследуемой облас­ти. Для регулировки по зонам обычно используются ползунковые регулято­ры, управлять которыми следует та­ким образом, чтобы обеспечить рав­номерный

средний уровень яркости отображения эхо-сигналов во всем диапазоне глубин, за исключением максимальных глубин, где уровень шу­мового фона сравним с уровнем сла­бых эхо-сигналов.

Количество регуляторов усиления по зонам глубины в простых приборахможет быть равно 2-4, достигая 10 в приборах среднего и высокого класса.

Общий уровень яркости можно при этом изменять с помощью регулиров­ки усиления.

Мощность излучения. Мощность излучения (acoustic power, или transmitting power) можно изменять в зависимости от глубины расположения области интереса и условий наблюдения. При этом изменяется уровень мощности излучаемого датчиком УЗ - импульса.

По соображениям безопасности мощность излучения следует по возможности снижать, если не требуется осуществлять наблюдения на больших глубинах или если затухание на пути распространения ультразвука невелико. Особенно важно снижать мощность при наблюдении плода и обследовании детей. Уменьшение мощности позволяет снизить уровень воздействия на биологические ткани и уменьшить возможный нежелательный эффект от этого воздействия.

Максимальную мощность излучения следует использовать при наблюдении больших глубин, характерных для выбранного датчика с данной рабочей частотой. Когда область интереса находится на меньших глубинах, то лучше всего в этом случае использовать датчик с большой рабочей частотой или, если датчик многочастотный, переключить его на большую частоту. При этом можно улучшить разрешающую способность и, следовательно, получить более высокое качество изображения.

Если при наблюдении на меньших глубинах нет возможности переключиться на более высокую частоту датчика, лучше снизить мощность излучения – это может дать некоторое улучшение качества изображения за счет снижения уровня максимальных сигналов. Того же результата можно добиться и за счет снижения общего усиления или регулировки усиления по зонам глубины, однако снижение мощности излучения предпочтительней, так как уменьшает уровень воздействия УЗ - мощности на пациента.

Многочастотные датчики, выбор рабочей частоты. При использовании многочастотного датчика надо выбрать необходимую рабочую частоту датчика в зависимости от задачи, которая ставится при исследовании. Если зона наблюдения находится не глубоко, то для получения хорошей разрешающей способности выбирается более высокая частота, Если требуется достижение максимальной глубины, следует снижать рабочую частоту.

Число переключаемых частот в многочастотных датчиках может быть в пределах от 2 до 5. В большинстве приборов частоты переключаются только в режиме приема. В некоторых приборах частота переключается одновременно и

на передачу, и на прием, что позволяет более эффективно реализовывать преимущества многочастотного метода.

На рис. 5.11 показано, каким образом изменяется разрешающая способность (условно отображается размерами “зерна” изображения) и глубина получаемого изображения в зависимости от выбора рабочей частоты В-режима. Платой за увеличение глубины изображения при низкой частоте является ухудшение разрешающей способности на малых глубинах по сравнению со случаем использования высокой частоты.

Следует сказать, что одночастотный датчик, в принципе, может обеспечить более высокое качество изображения, чем работающий на той же частоте многочастотный датчик.

В ряде приборов управления выбором частот в многочастотных датчиках осуществляется с помощью специальной кнопки выбора режима изображения (image select) из следующих возможных вариантов:

- высокое разрешение;

- стандартное изображение;

- большая глубина наблюдения.

Фокусировка. Качество изображения на различных глубинах зависит от ширины УЗ - луча, которая определяет поперечную разрешающую способность.

Наименьшая ширина луча и, следовательно, наилучшее качество изображения имеют место в зоне фокуса. Следует напомнить, что процесс получения изображения включает в себя излучение УЗ - сигнала (при этом формируется передающий луч) и прием эхо-сигналов, при котором формируется приемный луч. Высокое качество изображения можно получить только в случае, когда зоны фокусировки приемного и передающего лучей совпадают.

Во всех современных приборах производится динамическая фокусировка на прием в реальном времени, когда по мере перемещения излученного УЗ -импульса вглубь фокус приемного луча дискретно перемещается на ту же глубину, чтобы обеспечить наилучшее качество приема. Этот процесс осуществляется автоматически.

В момент излучения фокусировка передающего луча производится только на одну глубину и не может перестраиваться по мере движения излученного импульса вглубь – это физически не возможно. Поэтому в каждом кадре изображения может быть установлен только один фокус на передачу. В зоне фокусировки на передачу можно получить высокое качество изображения (рис.

5.12,а). Для расширения этой зоны включаются несколько фокусов – 2, 3 или 4, а в некоторых моделях приборов и более (рис. 5.12,б). При этом в 2, 3 или 4 раза соответственно снижается частота кадров. Снижение частоты кадров объясняется тем, что изображение составляется из нескольких кадров, причем от каждого берется часть изображения в зоне фокусировке.

При исследовании движущихся органов и структур, например сердца и сосудов, когда требуется высокая частота кадров, целесообразно работать с одним фокусом, переключая его положение в зависимости от глубины зоны интереса.

Усреднение по кадрам. Усреднение по кадрам – эффективный метод улучшения наблюдения слабых сигналов, снижения уровня шумов и лучшей передачи полутонов изображения. Суть метода в том, что при последовательной смене кадров в процессе сканирования последний кадр не просто сменяет предыдущий, а накладывается на изображение предыдущего кадра, несколько ослабленное по яркости.

Основной недостаток метода усреднения по кадрам – снижение реальной частоты кадров, тем более заметное, чем выше уровень усреднения (уровень корреляции кадров). По­этому при исследовании движущихся структур, напри-

мер сердца, не следу­ет устанавливать высокий или средний уровень корреляции, а нужно ограни­читься низким уровнем корреляции или вообще отключить усреднение по кадрам.

Автоматическая регулировка усиления. Автоматическая регули­ровка усиления (automatic gain control) служит для повышения качества изображения сильныхэхо-сигналов, позволяя наблюдать их раздельно. Очень большие эхо-сигналы могут ограничиваться в приемном тракте прибора. При этом, если породившие их структуры расположены рядом друг с другом, соответствующие яркостные отметки могут практически сливаться. Автоматическая регули­ровка усиления позволяет снизить уровень яркости отметок от сильных сигналов и отображать их отдельно. Рис. 5.13 иллюстрирует принцип работы указанной регулировки и ее действие на амплитуды принимае­мых эхо-сигналов.

Недостатком введения повышенно­го уровня автоматической регулиров­ки усиления является снижение уровня яркости отметок, которые соответст­вуют слабым сигналам, расположен­ным рядом с сильными, и следова­тельно, ухудшение их наблюдаемости

.

Подчеркивание контуров. Под­черкивание контуров (relief, или fast time constant) служит для более чет­кого отображения границ структур. С этой целью осуществляется диф­ференцирование фронтов эхо-сигна­лов. Это означает, что при резком из­менении уровня эхо-сигнала он отоб­ражается на экране в виде более яр­кой точки, чем в случае медленного изменения уровня сигнала (рис.5.14). Эта регулировка может быть полезна при наблюдении в В-режиме некото­рых органов, например области ки­шечника. Особенно полезна она в М-режиме, так как дает возможность точнее оценить величину смещения движущихся структур. При использо­вании подчеркивания контуров в В-режиме следует иметь в виду, что при этом несколько искажается при­вычная полутоновая картина акусти­ческого изображения.

Плотность линии. Плотность ли­ний (line density) в В-режиме определяетколичество акустических строк (положений УЗ - луча), которые форми­руют кадр изображения. Чем больше плотность линий, тем лучше качество изображения. При неизменном раз­мере изображения на экране во сколько раз увеличивается плотность линий, во столько же раз уменьшает­ся частота кадров. Это следует учиты­вать при исследовании движущихся структур, когда требуется высокая ча­стота кадров.

Сглаживание. В некоторых при­борах есть возможность включения и изменения функции сглаживания изо­бражения (smooth), которая реализу­ется за счет учета корреляции между значениями амплитуд эхо-сигналов на соседних акустических строках. В некоторых случаях, например при наблюдении сердца с использовани­ем фазированных секторных датчи­ков, эта функция может несколько улучшить качество изображения.

Цветовое кодирование изобра­жений. В ряде случаев вместо черно-белого отображения используется цветовое кодирование двухмерного изображения в В-режиме.

При наличии цветного монитора обычное серошкальное изображение может быть представлено окрашен­ным в один из цветов: светло-голу­бой, желтый, красный и т.д., а также в виде комбинации цветов (например голубого с желтым) в зависимости от уровня яркости. Конечно, такое кодирование не да­ет дополнительной информации, но иногда облегчает восприятие изобра­жения, подчеркивая контраст или создавая ощущение большей четкости.

Рис. 5.14. Подчеркивание контуров с помо­щью дифференцирования эхо-

сигналов: а - подчеркивание контуров отключено;

б - подчеркивание контуров включено

Скорость развертки. Скорость развертки (sweep speed) в М-режиме определяет быстроту обновления ин­формации на изображении и выбираетсяисходя из того, что важнее для исследователя – видеть на экране большое количество периодов рабо­ты сердца, например за 5-7 с, или бо­лее детально изучить геометрию дви­жения отдельных структур в одном периоде,для чего весь наблюдаемый интервал выбирается равным 1 с.

Предустановка. Выше были опи­саны функции, которые в различной мере влияют на режимы работы при­бора и позволяют изменять характер получаемой информации. Кроме ука­занных в современных приборах мо­гут применяться и другие функции уп­равления. Естественно, возникает проблема, как на практике справлять­ся с этим обилием регулировок. Для облегчения решения этой задачи ис­пользуется предустановка (preset).

Предустановка позволяет после­довательным нажатием одной кнопки или

поворотом одного переключателя выбрать нужную для пользователя комбинацию значений регулировок, таких как «контраст», «усреднение по кадрам», «гамма-коррекция», «плот­ность линий» и т.д. Ряд типовых ком­бинаций значений каждой из функций устанавливается в приборе на заво­де-изготовителе. Кроме того, пользо­вательсам может набрать и зафикси­ровать в приборе необходимые ком­бинации.

Контрольные вопросы.

1. От чего зависит качество изображения?

2. Какие технические характеристики влияют на качество изображения?

3. Как осуществляется оценка качества изображений с помощью УЗ –

тест – фантома?

4. Опишите конструкции УЗ – тест – фантома.

5. Что такое артефакты акустического изображения и борьба с ними?

6. Какие практические рекомендации существуют по работе в режиме

В и М?

Дата добавления: 2014-11-29