Методы получения изображения

Аппаратура для ультразвуковой диагностики в своём составе имеют следующие основные части (рис. 24):

Рис. 24

1 - генератор электрических колебаний,

2 - источник УЗ (датчик),

3 - приёмник УЗ (датчик),

4 - усилитель,

5 - преобразователь,

6 - видеомонитор,

7 - устройство хранения и записи изображений,

8 - блок управления,

9 - блок питания.

Генератор генерирует электрические сигналы с заданными параметрами (формой, частотой, длительностью, амплитудой, фазой) и подаёт их на излучатель (датчик).

Получаемые датчиком отражённые от исследуемого объекта УЗ волны преобразуются в электрические импульсы, поступающие через усилитель на преобразователь.

Преобразователь обрабатывает полученные сигналы, создавая образы для получения изображений на мониторе и регистрации на различных носителях информации.

Блок управления служит для задания необходимых параметров УЗ исследования.

Блок питания обеспечивает электропитанием всех элементов входящих в состав прибора.

В зависимости от способа получения и воспроизведения информации, приборы для эхографической диагностики делятся на три группы:

приборы с одномерной регистрацией типа А, В, и М;

приборы с двумерной регистрацией типа В и М;

приборы с трехмерной регистрацией(3D).

Одномерная регистрация. А-метод

Регистрация ультразвуковых волн, отразившихся от исследуемых структур. Их изображение в виде вертикальных всплесков носит название одномерного, или А-метода (от англ. amplitude).

В А -методе изображение на мониторе (эхограмма) содержит лишь одну пространственную координату вдоль пучка. По оси Х регистрируется время, а по оси У - амплитуда эхосигналов отраженных от всех границ раздела двух сред различной плотности по пути следования луча.

При этом отраженный сигнал образует на экране фигуру в виде пика на прямой линии (рис. 25). Высота пика соответствует акустической плотности среды, а расстояние между пиками – глубине расположения границы раздела между средами.

Рис.25. Эхограмма, полученная при А-методе ультразвукового исследования.: Н – зависит от плотности ткани, D – зависит от глубины расположения объекта.

При этом амплитуда УЗ импульсов зависит как от степени поглощения УЗ волны с ростом пройденного расстояния, так и от разности плотностей граничащих сред, в то время как временной промежуток между соседними импульсами всегда прямо пропорционален расстоянию между двумя соседними границами раздела сред.

Эхограммы тканей различного типа различаются количеством импульсов, их расположением и амплитудой. Анализ эхограмм дает информацию о координатах и размерах объекта, но не дает их изображения.

А-метод имеет два варианта: В (от "brightness" - яркость) и М (от "time motion", движение во времени).

Приварианте В отраженные импульсы регистрируются не в виде всплесков, а в виде светящихся точек, яркость которых прямо пропорциональна интенсивности эхосигнала (Рис.26).

Рис.26

Вариант М позволяет получить информацию о движущихся структурах.

В М методе на экране осциллоскопа по вертикальной оси высвечиваются точки, находящиеся на различных расстояниях от датчика до различных структур объекта, а по горизонтальной оси - время.

Датчик при М способе может посылать импульсы с частотой 1 кГц. Это обеспечивает очень высокую частоту смены изображений. Исследование М способом дает представление о движении различных структур объекта, которые пересекаются одним УЗ пучком. Главный недостаток М метода - одномерность.

Описанный метод используется, преимущественно в кардиологии, для анализа динамики движущихся структур сердца

Приборы с индикацией типа А (используются короткие - длительностью порядка 10^-6с УЗ импульсы) применяются в неврологии, нейрохирургии, онкологии, акушерстве, офтальмологии.

Метод одномерной ультразвуковой биолокации применяется в медицине уже более сорока лет, однако в настоящее время он переживает второе рождение. Новый этап развития этого диагностического метода связан с применением современных цифровых технологий получения дополнительных диагностических данных, которые не могли быть получены приборами первого поколения.

Современные диагностические системы, основанные на использовании компьютера, позволяет получать результаты исследования в реальном времени, хранить и обрабатывать данные таким образом, что позволяет увеличить точность и объективность исследований. Появились новые диагностические параметры и методики.

Развитие технологии одномерной ультразвуковой биолокации способствовало появлению новых ультразвуковых методик в эндокринологии (УЗ - остеоденситометрия), офтальмологии (УЗ - офтальмоскопия), отоларингологии (УЗ - синускопия), а появление компьютерных УЗ приборов - эхоэнцефалографов значительно облегчило и повысило точность диагностики многих неврологических заболеваний.

Двумерная регистрация. В-метод

Режим двумерного изображения(2D), иначе называемый режимом визуализации в реальном масштабе времени, является развитием В-метода. Этот режим используется наиболее часто. Для получения двумерного изображения в реальном времени УЗ луч сканируется в заданной плоскости (в секторе 60-90°) (Рис.27).

Рис.27

Получаемая совокупность эхо-сигналов преобразуется далее в электрические сигналы, которые обрабатывается ЭВМ и формируется изображение на экране монитора. Определяются границы объекта и его размер. На экране с памятью получается сечение, состоящее из множества светящихся точек (пикселей), соответствующих эхограммам при различных направлениях луча. Яркостная модуляция точек на экране передает информацию об амплитуде принятых сигналов и позволяет сформировать полутоновое (в серой шкале) изображение.

Весь набор анализируемых интенсивностей эхосигналов соответствует в современных системах 256-ти оттенкам серого цвета. Белый цвет отражает максимальную интенсивность, а черный – минимальную.

Длительность импульсов, частота повторения и формат изображения взаимозависимы. Частота смены кадров при двумерном исследовании в реальном масштабе времени ограничена снизу не менее чем 20 кадрами в секунду.

На рис.28 приведена схема получения изображение быстро движущихся объектов, например элементов сердца в реальном масштабе времени. Наличие в данной схеме многих датчиков увеличивает скорость получения информации о движущимся объекте.

Рис.28