Особенности ультразвуковой визуализации

Сканирование в эхо-импульсном режиме. Регистрируемый отраженный сигнал представляет собой свертку волнового поля, падающего на визуализируемую тканевую структуру, и импульсной характеристики, определяемой рассеивающими свойствами ткани. Ради простоты будем рассматривать двумерную свертку, хотя в действительности как структура ткани, так и акустический пучок существуют в трех измерениях. Таким образом,

g (x, у) = h₁ (y) h ₂(х) f (x, у), (1.17)

где g (х, у) — функция изображения до детектирования огибаю­щей; h ₁(у) — аксиальная компонента импульсной характеристики системы в эхо-импульсном режиме (форма высокочастотного им­пульса); h ₂(х) — поперечная компонента импульсной характеристи­ки системы (профиль пучка); f (x, у) — импульсная характеристи­ка ткани при обратном рассеянии.

Прежде чем функция g (x, у) будет отображена, она может пре­терпеть значительную обработку сигнала, с тем чтобы функция рассеяния точки (ФРТ) представляла собой четырехмерную импульсную характеристику системы ви-

зуа­лизации (частично эта характеристика определяется импульсной ха­рактеристикой преобразователя по давлению). Основные отличия этого метода ультразвуковой визуализации от других методов по­строения изображений заключаются в следующем:

а) обработка сигналов является нелинейной;

б) ФРТ зависит от пространственных координат (распределение поля излучения);

в) ФРТ определяется свойствами объекта (скоростью, затухани­ем и рассеянием звука в нем);

г) ультразвуковое излучение когерентно, и приемник является фазочувствительным элементом (это приводит к интерференции между различными участками изображения);

д) ФРТ может принимать отрицательные значения, что приво­дит к отрицательным вкладам в функцию изображения;

е) ФРТ не обладает круговой симметрией;

ж) ФРТ не разделяется по переменным (особенно в ближнем по­ле), хотя такое допущение обычно используется.

Выражение (1.17) справедливо при целом ряде условий. К ним, в частности, относятся постоянство скорости звука, отсутствие зату­хания и многократного рассеяния, отсутствие собственных шумов си­стемы, пространственная инвариантность ФРТ и возможность ее раз­деления по переменным в аксиальном и поперечном направлениях.

Если функция f (x, у) является импульсной (т. е. рассматривает­ся одиночный точечный рассеиватель), то функция изображения представляет собой ФРТ системы. Такой случай полезно рассмот­реть, чтобы показать, каким образом различные этапы операции свертки с последующим детектированием огибающей приводят к построению изображения точки. Однако, как правило, приходится иметь дело с распределенными или протяженными объ­ектами. Если число рассеивателей увеличивается, то при повторе­нии той же самой процедуры легко видеть, как проявляется интер­ференция и каким образом возникает спекл-структура.

Реальные трудности использования этой модели формирования ультра- звукового изображения связаны с тем, что точно не известно, какой должна быть импульсная характеристика биологической ткани при обратном рассеянии. Хотя разработаны различные модели рассеяния звука в биотканях, ни одна из них не имеет универсального характера.

Контрольные вопросы.

1. Какие соотношения связывают объект и изображение?

2. Какие существуют модели систем визуализации?

Дата добавления: 2014-11-29