КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основные режимы работы: режим В (2D), режим А и режим М
Классификация ультразвуковых приборов Количество моделей ультразвуковых приборов, выпускаемых различными фирмами, достаточно велико, и для того чтобы ориентироваться в этом многообразии, полезно ввести определенную классификацию приборов. Универсальные приборыможноразделить на три основных типа в зависимости от используемых в них режимов работы (табл. 2.3). 1. Ультразвуковые сканеры. Приборы, предназначенные прежде всего для получения двухмерного черно-белого акустического изображения. Основные режимы работы (modes): В (или 2D) - двухмерное изображение; М (или ТМ) - одномерная яркостная эхограмма с разверткой во времени. Дополнительные режимы: В + В, В + М. 2. Ультразвуковые сканеры со спектральным доплером. Иногда они называются дуплексными приборами. Отличаются от обычных ультразвуковых сканеров тем, что дополнительно имеют возможность оценивать спектр скоростей кровотока доплеровским методом. Основные режимы работы: В (2D); М (ТМ); D - спектральный анализ скоростей кровотока с использованием импульсно-волнового доплера (PW) и в ряде случаев непрерывно-волнового доплера (СW). Дополнительные режимы: В + В, В + М, В+D (дуплексный). 3. Ультразвуковые системы с цветовым доплеровским картированием. Иногда они называются приборами с цветовым доплером. Это приборы с максимальным количеством функций. Помимо режимов, которые имеются в сканерах со спектральным доплером, этот класс приборов имеет возможность отображения двухмерного распределения скоростей кровотока, выделяемых цветом на двухмерном серошкальном изображении тканей.
Таблица 2.3. Классификация универсальных ультразвуковых приборов по
наличию режимов
* Указанный режим используется не во всех приборах данного типа.
Основные режимы работы: В (2D); М (ТМ); D (PW и CW); СРМ - цветовое доплеровское картирование кровотока. Дополнительные режимы: В + В; В+М; В + D (дуплексный); В+D+СFМ (триплексный). Помимо перечисленныхмогутиспользоваться специальные режимы: РD - энергетический доплер; ТD - тканевый доплер; 3D - трехмерное изображение; тканевая (нативная) гармоника. В наиболее совершенных моделях отдельных фирм могут применяться и другие специальные режимы. К группе специализированных ультразвуковых диагностических приборов относятся приборы достаточно ограниченного медицинского применения. ● Офтальмологические ультразвуковые приборы (эхоофтальмометры). Это диагностические приборы для визуализации структур глаза, исполь- зующие двухмерное и (или) одномерное изображение. Основные режимы работы: В (2D); А - одномерная эхограмма с отображением амплитуд сигналов на различных глубинах. Основной режим работы: D (PW и CW). ● Фетальные мониторы. Ультразвуковые приборы, предназначенные для измерения частоты сердечных сокращений (ЧСС) плода доплеровским методом. Основной режим работы: измерение ЧСС плода и статистическая оценка параметров изменения ЧСС. ● Приборы для внутрисосудистых исследований. Редко выпускаемые приборы, в которых используются специальные датчики для инвазивного обследования сосудов, аналогичные тем, которые иногда входят в состав универсальных ультразвуковых сканеров. Основной режим работы: В (2D).
● Приборы для транскраниальных обследований (эхоэнцефалоскопы). Применяются для обследования мозга (обычно через височную область черепа). Основные режимы работы: А - одномерная амплитудная эхограмма; D (PW) - дополнительно к режиму А. ● Приборы для обследования носовых и лобных пазух (синускопы) Основной режим работы: А - одномерная амплитудная эхограмма. ● Приборы для ветеринарии. Специально для ветеринарии приборы выпускаются редко. Обычно используются универсальные приборы со специализированными датчиками для ветеринарии. Основные режимы работы: В (2D); М (ТМ). Иногда могут использоваться режимы D и СFМ. ● Приборы для литотрипсии. Это приборы, входящие в состав экст-ракорпоральных липтотрипторов и обеспечивающие наведение фокуса ударного воздействия на конкременты, а также контроль за процессом разрушения конкрементов. Основные режимы работы: В (2D); В+В (В/В). Области медицинского применения в основном определяются типом датчиков, работающих с ультразвуковым прибором и наличием специализированных режимов работы.
Режим В. Из всех возможных способов получения диагностической информации о биологических структурах с помощью ультразвука наибольшее распространение имеет способ получения двухмерного изображения. При этом применяется периодическое излучение УЗ - импульсов во внутренние структуры организмами прием сигналов, отраженных акустическими неоднородностями структур. Совокупность принятых сигналов, называемых эхосигналами, позволяет построить акустическое изображение биологических тканей на специальном индикаторе (мониторе). 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 акустических характеристик структур. Кроме того, на характеристики акустического изображения влияют следующие физические эффекты: ● преломление – изменение направления распространения УЗ– сигналов при переходе из одной среды в другую;
● рассеяние - многократное переотражение УЗ - сигналов на мелких неод- нородностях; ● поглощение УЗ - сигналов, вследствие вязкости среды. Датчик (зонд) обеспечивает излучение УЗ - сигналов в определенных направлениях и прием отраженных эхо-сигналов с этих же направлений. Изменяя направление излучения-приема, датчик осуществляет сканирование, т.е. последовательный «просмотр» обследуемой области. Для того чтобы избежать потерь мощности УЗ - сигналов при прохождении через воздух, в котором затухание сигналов резко возрастает, между поверхностью обследуемого объекта (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 - лучом. На рис. 2.5 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, чтоза 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 6 децибелов, кратко -6 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 называемпередающим. В начале очередного цикла сканирования устройство управления сканированием обеспечивает установку луча датчика в положение 1 (рис. 2.5). 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. Зондирующий импульс начинает движение внутрь биологического объекта, 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 пределах 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 этом можно говорить о приемном луче датчика, определяющем пространственную область, в которой датчик имеет максимальную чувствительность на приём. 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, а1 и б1 на рис. 2.5), часть мощности зондирующего импульса в виде эхо-сигналов отражается в различных направлениях, в том числе и в направлении на датчик (рис. 2.6). Учитывая то обстоятельство, что зондирующий Рис. 2.5. Датчик и УЗ - лучи (крупно) импульс распространяется в пределах 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, это позволяет практически исключить прием эхо-сигналов из областизапределами общих границ лучей. Эхо-сигналы от неоднородностей (а1 и б1 на рис. 2.5) 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. 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. Точно так же, как и для луча 1, осуществляется излучение и прием сигналов в следующем зондировании в направлении луча 2. Ось луча 2 отстоит от оси луча 1 на расстоянии, соизмеримом с шириной луча. При этом принимаются эхо-сигналы от неоднородностей, находящихся в границах луча 2 (а2 и б2 на рис. 2.5). Таким же образом осуществляется зондирование в лучах 3, 4 и т.д. до последнего луча n. Оси всех лучей находятся в одной плоскости, которая назы - вается 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 brightness - яркость). Другое обозначение для В - режима - 2D-режим (от слова two-dimensional - двухмерный).
Рис. 2.6. Определение расстояния до отражающих неоднородностей 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.2.6). 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 L = tC/2, где L - расстояние отражателя до датчика; t - интервал времени между началом зондирования и моментом прихода эхо-сигнала; С - усредненная скорость ультразвука в мягких тканях (обычно принимается C = 1540 м/с). Деление на 2 учитывает, что за время t сначала расстояние L проходит зондирующий сигнал, а потом эхо-сигнал проходит тот же путь обратно. Время t может быть достаточно точно измерено, скорость С полагается известной, поэтому величина L. определяется в приборе для каждого эхо-сигнала, и в соответствии с результатом этого вычисления яркостная отметка отображается на акустической строке. М-режим. М-режим работы используется для регистрации изменения пространственного положения подвижных структур во времени. Отсюда и название режима - от слова motion - движение (иногда ТМ - от слов time motion – движение во времени). Наиболее часто режим используется для исследования движения структур сердца. В М-режиме зондирование периодически повторяется в одном и том же направлении акустического луча. При формировании М - эхограммы в каждом зондировании амплитудная информация об эхо-сигналах с различных глубин отображается в виде отметок различной яркости вдоль вертикальной линии на экране (акустической строки). Следующему зондированию соответствует своя линия, расположенная правее предыдущей, и в процессе перемещения столбца с каждым новым зондированием формируется двухмерная М - эхограмма (рис.2.7). Положение яркостных отметок по вертикали пропорционально глубине отражающей структуры (например сердечного клапана). На горизонтальной оси меняются моменты зондирования (t1, t2, и т.д.), каждому из которых соответствует новое положение подвижных структур. С помощью М-эхограммы можно количественно оценивать геометрическое смещение подвижных структур и измерять изменение взаимного положения различных структур (например, просвет в клапанах сердца, изменение размера желудочка и т.д.). М - режим широко используется в кардиологии, как правило вместе с В-режимом. В процессе сканирования в В - режиме исследователь выбирает необходимый ракурс наблюдения, потом с помощью курсорной линии на В-эхограмме выбирается направление зондирования (направление оси УЗ - луча) для М - режима, после чего положение датчика фиксируется рукой и включается режим М. Специальные датчики для М-режима в современных приборах не используются, и получение М-эхограмм обеспечивается датчиками, применяемыми для В - режима. Как правило, используются следующие режимы отображения М-эхограммы на экране прибора: М - режим отображения только М - эхограммы; В + М - режим одновременного отображения двухмерной В - эхограммы и М - эхограммы. Рис. 2.7. Получение М-эхограммы Одновременно с М – эхограммой могут отображаться синхронно с ней во времени доплеровский спектр кровотока в сосудах или сердце, а также электрокардиограмма по одному из отведений. Эти режимы отображения используются вэхокардиографах – специализированных ультразвуковых приборах для обследования сердца и сосудов. В заключение следует сказать о временных характеристиках получения М - эхограммы. Частота периодического зондирования составляет неменее 20 Гц. Длительность отображаемой М-эхограммы во времени - от 1 до 16 с (время развертки). В некоторых приборах вместо серошкального яркостного отображения амплитудных значений эхо-сигналов используется цветовое кодирование сигналов различного уровня (цветная М - эхограмма). А-режим. Это самый простой вид отображаемой информации, для получения которой не требуется сканирование. Зондирование осуществляется при неизменном направлении акустического луча, и на экране монитора отображается А - эхограмма в виде амплитудных значений эхо-сигналов от неоднородностей, находящихся на различных глубинах в пределах луча (рис.2.8). А - эхограмма и соответствующий ей А - режим работы получили свое обозначение от слова amplitude (амплитуда). Амплитуды фиксируются на экране как функции времени t или глубины L, что позволяет информировать исследователя не только о глубине расположения структур, но и об уровне эхо-сигналов от них. До недавнего времени А-режим использовался как дополнительный во всех приборах двухмерного изображения, представляя возможность анализа амплитудной информации в выбранном луче (акустической строке) помимо яркостной информации об эхо-сигналах. Сейчас в большинстве двухмерных сканеров А-режим не используется. Одной из причин этого является то, что динамический диапазон яркостных сигналов в В-режиме на экране современного прибора вполне достаточен для анализа уровня эхо-сигналов, что достигается за счет большого числа градаций яркости (градаций «серой шкалы»). А-режим применяется как самостоятельный в ряде специализированных диагностических приборов, используемых в офтальмологии, при транскраниальных исследованиях головного мозга, а также для обследования носовых и лобных пазух. Рис. 2.8. Получение А-эхограммы
В офтальмологии А - режим и специальные высокочастотные датчики с частотой УЗ - сигналов 10-20 МГц, а иногда и выше, используются для точной биометрии глазных структур, в частности для измерения толщины роговицы, хрусталика, определения факта отслоения сетчатки и глубины расположения инородных включений в стекловидном теле. При транскраниальных обследованиях А - режим наряду с доплеровским режимом является одним из способов получения информации о структурах головного мозга. Применение двухмерного режима (В - режима) для УЗ -исследования мозга через кости черепа затруднено, потому что УЗ - луч, проходя через кость, настолько деформируется (расфокусируется), что при сканировании не удается получить двухмерное изображение с хорошим качеством. В ряде медицинских применений, например в травматологии, А-режим дает возможность получать полезную для диагностики информацию. Прибор А-режима для транскраниальных обследований называется эхоэнцефалоскопом. Для диагностики при фронтитах, гайморитах и синуситах используются простые приборы А - режима с отображением информации не только на электронно-лучевом мониторе, но и на жидкокристаллическом или светодиодном дисплее.
Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 2676; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |