Ультразвуковые преобразователи. Методы УЗИ исследования
Преобразователи характеризуются рабочей частотой, эффективным размером (апертурой) и возможностями фокусировки. Чаще всего для ультразвуковой диагностики используются частоты от 3,5 до 10,0 МГц. Интервалы фокусировки по глубине - от 1 до 4 см (ближняя зона), от 4 до 8 см (средняя зона) и от 6 до 12 см (дальняя зона). Фокусировка достигается или путем придания преобразователю специальной формы, или с помощью акустической линзы, или электронным способом в многоэлементных преобразователях, или комбинацией перечисленных способов. Размер зоны фокусировки (френелевской зоны) изменяется в зависимости от размера апертуры и частоты преобразователя. При выборе преобразователя с оптимальным сочетанием частоты размером апертуры и фокальной зоны для определенного типа исследований необходимо учитывать некоторые закономерности.
1. Увеличение частоты преобразователя улучшает продольную разрешающую способность, но влечет за собой уменьшение глубины проникновения. Рекомендуется выбирать максимальную частоту, при которой будет обеспечиваться требуемая рабочая глубина.
2. При данной частоте преобразователя уменьшение размера его апертуры улучшает поперечную разрешающую способность в ближней зоне. Однако за пределами ближней зоны поперечная разрешающая способность ухудшается вследствие большей ширины ультразвукового луча. Уменьшение апертуры ведет к снижению чувствительности. В современных сканерах применяется метод динамической апертуры, который обеспечивает изменение размера эффективной апертуры многоэлементного преобразователя в зависимости от глубины требуемой фокальной зоны.
3. Преобразователи с более низкой рабочей частотой должны иметь больший размер апертуры для того, чтобы обеспечить хорошую поперечную разрешающую способность, сохраняющуюся с увеличением глубины. У преобразователей с более высокой частотой величина апертуры может быть меньше, так как они работают на малых глубинах.
4. Сфокусированные преобразователи имеют улучшенную поперечную разрешающую способность и более высокую чувствительность в зоне фокуса (френелевской зоне). Выбор глубины зоны зависит от расположения исследуемых структур.
Методы УЗИ исследования
В процессе развития сканеров «реального времени» были разработаны различные их конфигурации. Практически невозможно создать конструкцию, которая бы обеспечивала наилучшие характеристики изображения во всех случаях и применениях. Чаще оптимизация одних параметров реализуется за счет других. Приведем типичные примеры:
- увеличение продольной разрешающей способности с увеличением рабочей частоты приводит к снижению глубины проникновения;
- достижение улучшенной поперечной разрешающей способности в зоне фокусировки достигается за счет ее ухудшения за пределами этой зоны;
- электронное сканирование обеспечивает больше возможностей, чем механическое, но зато более дорогой ценой;
- высокая скорость сканирования в многоэлементных решетках по сравнению с одноэлементными механическими преобразователями достигается ценой снижения контрастной разрешающей способности.
Многочисленные типы сканеров можно разделить на группы в соответствии с тем, каким образом в них формируется (фокусируется) ультразвуковой луч и как осуществляется сканирование при получении изображения. Каждая из этих задач может быть решена механическим или электронным способом.
Механической фокусировкой часто называют использование акустических линз. В одноэлементных преобразователях применяется только механическая фокусировка с помощью линз, в то время как в многоэлементных преобразователях применяется электронный метод фокусировки в плоскости сканирования и механический - в «толщинной» плоскости, которая проходит через ось луча перпендикулярно плоскости сканирования.
Сканирование может выполняться или механически за счет движения преобразователя, или электронным способом посредством введения соответствующего сдвига по задержке импульсов в каждом элементе многоэлементного преобразователя. Могут использоваться и гибридные системы, в которых фокусировка осуществляется электронным способом, а сканирование - механическим.
Как уже говорилось, новые достижения в ультразвуковых диагностических системах являются результатом все более полного использования высокоинтегрированных компьютерных технологий. Термин «компьютерная эхография» используется обычно для того, чтобы подчеркнуть эту увеличивающуюся зависимость ультразвуковых систем получения изображений от уровня развития компьютерной техники.
