Линейное электронное ска­нирование

При этом способе сканирования угловое направление УЗ- луча не меняется, а луч перемещается параллельно самому себе так, что нача­ло луча двигается вдоль рабочей по­верхности датчика по прямой линии. Зона обзора имеет вид прямоуголь­ника (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Линейное электронное сканирование

Линейное сканирование произво­дится путем переключения (коммута­ции) элементов в УЗ - преобразовате­ле, имеющем вид одномерной линейной решетки. Если в линейной решет­ке n элементов, то для формирования одного УЗ - луча каждый раз использу­ется только малая часть - m элемен­тов из общего количества. Подключе­ние m элементов осуществляется с помощью специального коммутатора «m из n», входы которого соединены электрически со всеми n элементами решетки, а выходные m каналов соединены с многоканальным приемопередающим трактом электронного блока прибора.

Типичные примеры комбинаций числа элементов n и числа каналов m, используемых в современных приборах:

● простые приборы: n = 80; m = 16;

● приборы среднего класса: n = 96 -128; m = 24 или 32;

● приборы высокого класса: n =144 - 512; m = 32, 48, 64 и более.

Датчики с большим числом кана­лов (более 96) иногда называются датчиками с высокой плотностью элементов (high density probes). Есте­ственно, такие датчики сложнее в из­готовлении и дороже обычных.

Теперь поясним, как реализуется линейное сканирование на примере решетки с л = 80 и m = 16. Для получе­ния информации в одном (предполо­жим, для определенности, в первом по порядку) направлении (акустичес­кой строке) коммутатор подключает к приемопередатчику элементы с 1-го по 16-й. На эти 16 элементов (они на­зываются подрешеткой) подаются возбуждающие электрические им­пульсные сигналы, и все 16 элементов излучают акустические (УЗ) импульсы. Излучаемые сигналы имеют одинако­вую форму, так что можно считать, что чaсть peшeтки дeйтвyeт кaк один излучатель, формирующий У3 - луч, ось которого перпендикулярна рабочей поверхности линейки и проходит через центр подрешетки (между 8-м и 9-м элементами). На рис. 3.2 показан луч 1 (заштрихован), сформированный подрешеткой. Сразу же после излучения зондирующего импульса подрешетка переходит в режим приема эхо-сигна­лов, так как эти же m элементов под­ключены к приемным каналам. Прием производится в том же луче 1. Иногда приемный луч может формироваться иначе: количество элементов может быть меньше или приемная подре­шетка может быть несколько сдвинута относительно передающей, о резуль­тате приема в луче 1 в прибор посту­пает информация об эхо-сигналах в 1-м луче, и на мониторе прибора отоб­ражается первая акустическая строка. В следующем зондировании коммута­тор подключает к приемопередатчику элементы со 2-го по 17-й, образуя новую подрешетку сдвинутую относи­тельно первой на один элемент, и все повторяется, как в случае луча 1, при этом формируется луч 2, такой же по форме, как первый, но сдвинутый на ширину одного элемента (шаг решет­ки). Аналогично формируются лучи 3, 4 и т.д. Если длина рабочей поверхно­сти (апертуры) решетки L, то шаг решетки определится в результате деле­ния L на п. Например, при L = 96 мм и п = 80 шаг решетки L/n = 1,2 мм.

Нетрудно заметить, что количество лучей (акустических строк), которое

может быть в результате получено, равно: k = n - m. Так, в случае п = 80 и m = 16 число строк k = 64 и расстояние между ними ≈1,2 мм (при L = 96 мм).

В приведенном примере расстоя­ние между строками слишком велико, так как ширина луча в зоне фокуса мо­жет быть меньше этого интервала, что приводит к ухудшению качества изоб­ражения. Поэтому предпринимаются специальные меры по увеличению ко­личества акустических строк (напри­мер с 64 до 128) и соответственно уменьшению расстояния между стро­ками. Это можно сделать, если, как уже было сказано, немного сдвигать относительно друг друга лучи на пе­редачу и на прием. В датчиках с высо­кой плотностью та же задача решает­ся естественным образом за счет уве­личения числа элементов.

Разновидностью линейного скани­рования является так называемое трапецеидальное сканирование, при котором, в отличие от обычного ли­нейного

сканирования, направления лучей не перпендикулярны рабочей поверхности датчика, а ориентирова­ны под некоторым углом. В двух со­седних кадрах эти углы могут быть различны, так что при суммировании кадров получается изображение в ви­де трапеции. Этот вид сканирования используется редко.

Основные преимущества линейного сканирования:

● широкая зона на малых глубинах, что делает линейное сканирова­ние более предпочтительным, чем секторное, при исследовании структур, расположенных близко к поверхности, например щитовид­ной и молочной желез, а также при наблюдении плода в акушерстве;

● одинаково высокая плотность акустических строк на больших и на малых глубинах, что позволяет получать на больших глубинах не­сколько более высокое качество изображения, чем при секторном сканировании.

Ограничения и недостатки линей­ного сканирования:

● ширина зоны обзора ограничена размером апертуры датчика, что иногда недостаточно для иссле­дования структур на больших глу­бинах;

● большой размер апертуры дат­чика затрудняет использование линейного сканирования в ряде областей медицинского приме­нения.

Дата добавления: 2014-11-29