Фазированное секторное электронное сканирование

Микроконвексное электрон­ное сканирование

Этот вид сканирования принципиально аналогичен конвексному. Отличие состоит лишь в величине радиуса кривизны рабочей поверхности (апертуры) датчика - для микроконвексного сканирования ра­диус не превышает 20-25 мм. Зона обзора при микроконвексном скани­ровании имеет такой же вид, как при секторном механическом сканирова­нии, поэтому микроконвексное ска­нирование можно считать одним из видов секторного. Способ формиро­вания лучей тот же, что при конвекс­ном сканировании (рис. 3.4), хотя при­ходится преодолевать дополнитель­ные сложности, возникающие из-за малого радиуса апертуры.

Рис. 3.4. Микроконвексное электронное сканирование

Преимущества микроконвексного сканирования те же, что и у других ви­дов секторного сканирования. Недостатки при микроконвексном сканировании такие же, как у всех ви­дов секторного сканирования, и основ­ным из них является снижение качест­ва изображения на больших глубинах. Поперечная разрешающая способность у микроконвексных датчиков может быть несколько хуже, чем у секторных механических и секторных фазированных датчиков.

Фазированное сканирование появилось в результате совершенствования линейного сканирования. При фазированном сканировании в отличие от линейного в каждом зондировании при излучении используются все элементы решетки. Число элементов обычно от 32 до 64. В наиболее совершенных систе-мах число одновременно задействованных элементов может достигать 128. К каждому из элементов постоянно подключены соответствующие каналы передающего и приемного трактов (рис. 3.5). Для осуществления сканирования генераторы импульсов возбуждения формируют одинаковые по форме импульсы, отличающиеся сдвигом во времени, причем сдвиг этот имеет вполне определенную закономерность в зависимости от номера канала элемента, например, как это показано на рис. 3.5. В результате элементы решетки излучают

УЗ - сигналы с таким же взаимным сдвигом во времени и формируется фронт

Рис.3.5. Фазированное секторное электронное сканирование

волны, соответственно повернутый в плоскости сканирования. УЗ - луч, полу-

ча­ющийся в результате суммирования в пространстве всех излучаемых решеткой УЗ - сигналов, имеет направле­ние, перпендикулярное фронту волны.

По окончании излучения импульсов начинается прием эхо-сигналов элементами решетки. Эхо-сигналы, полученные в результате отражения от некоторой структуры, приходят на различные элементы решетки также со взаимным сдвигом во времени, обусловленным взаимным простран­ственным расположением элементов и отражающий структуры: к 1-му элементу эхо-сигнал придет раньше, чем ко 2-му и т.д. Позже всех эхо-сигнал придет к n -му элементу. Соответст­венно и в приемных каналах эха - сигналы преобразованные элементами решетки в электрические будут иметь сдвиг во времени (см. на рис. 3.5 сигналы на входе приемного тракта). Для того чтобы обеспечить прием этих сигналов, надо устранить их взаимный сдвиг. Это делается с помощью управ­ляемых линий задержки в приемных каналах, значения задержек в кото­рых устанавливаются такими, чтобы скомпенсировать сдвиг. На выходе линии задержки эхо-сигналов, принятые с данного направления, будут выровнены по задержке и фазе.

Рис. 3.6. Суммирование сигналов по фазе: а - сигналы имеют различные

задержки; б - сиг­налы выравнены по задержке и сфазированы

Попробуем пояснить принцип сум­мирования сигналов с помощью рис.3.6. Если взаимный сдвиг по за­держке сигналов не скомпенсирован, то в результате суммирования их в приемном тракте получаем протяженный во времени сигнал малого уровня почти такой же величины, как и каж­дый из сиг-

налов (рис. 3.6,а). Если же сигналы выровнены по задержке и фазе (сфазированы), то в результате суммирования получим узкий сигнал с большой амплитудой, в идеале в n раз больший по амплитуде, чем каждый из эхо-сигналов (рис. 3.6,б). Так, при числе каналов п = 64 получим суммарный сигнал, в 64 раза больший по амплиту­де. Таким образом, эхо-сигналы с вы­бранного направления после сумми­рования в приемном тракте будут су­щественно превышать уровень сигна­лов с других, ненужных, направлений, и таким образом реализуется на­правленный прием сигналов.

Как же осуществляется сканирование? В режиме излучения - посредством управления задержками (и фаза­ми) сигналов от генераторов импульсов. В режиме приема - с помощью управления задержками в приёмных каналах. При этом чем больше в данном канале задержка на излучение, тем она должна быть больше на прием, чтобы излучение и прием происходили в одном луче. Каждому направлению (УЗ- лучу) соответствует свой набор задержек на излучение и прием. Меняя этот набор, мы можем осуществлять сканирование, т.е. перемещение УЗ - луча. Вследствие того, что сканирование обеспечивается управлением задержками и фазами сигналов, секторное электронное сканирование получило название фазированного.

Из пояснения принципа фазированного сканирования становится понятно, что этот вид сканирования аппаратурно сложнее, чем все описанные выше. Его применение оправданно рядом преимуществ:

● малый размер датчика и небольшая рабочая поверхность, контактирующая с пациентом, что очень удобно в кардиообследованиях как взрослых, так и детей;

● высокая частота кадров, что важно для наблюдения быстродвижущихся структур;

● большие, чем у других видов секторного сканирования, возможности для одновременной работы в режимах В (2D), М (ТМ) и доплеровском.

Недостатки фазированного секторного сканирования:

● основной недостаток – некоторое ухудшение качества изображения на краях сектора сканирования, заметное на углах более 25°-30° от оси сектора в обе стороны. Это связанно с расширением луча, тем большим чем больше его отклонение от оси сектора, что объясняется уменьшением эффективной апертуры;

● малая ширина обзора на небольших глубинах – меньшая, чем при механическом и микроконвексном сканировании;

● возможность некоторого снижения качества изображения вследствие трудностей качественного выполнения решетки и точного управления задержками, что может приводить к росту боковых лепестков УЗ - луча.

Дата добавления: 2014-11-29