8.2. Режимы представления эхо-импульсной информации
В эхо-импульсных методах А-сканирование — простейший и исторически первый режим отображения. В таком режиме амплитуда радио- или видеосигнала (т. е. сигнала выпрямленного и зачастую профильтрованного), полученного из принятой последовательности эхо-сигналов, отображается на ЭЛТ как вертикальное отклонение; горизонтальную (временную) развертку можно преобразовать в шкалу расстояний, если скорость звука известна. В условиях почти всеобщей доступности устройств для двумерной визуализации А-ре-жим, за исключением некоторых специальных областей применения, сейчас довольно редко используется самостоятельно. Там, где анатомия достаточно проста (или считается таковой) и не требуется двумерное изображение, A-режим продолжает применяться и важен
(особенно в радиочастотной форме) при точных измерениях размеров, например, в офтальмологии.
Сохранение фазовой информации в радиочастотной эхограмме типа А имеет большую потенциальную ценность в некоторых существующих и предлагаемых методах характеризации тканей (гл. 10).
Развитием A-режима является режим отображения движущихся органов (тип ТМ, или М), разработанный в основном для исследования сокращений сердца на интервале времени, соответствующем нескольким кардиоциклам. При этом координаты по дальности А-эхограммы считываются по вертикальной оси, амплитуда видеосигнала модулирует яркость строки и все получаемые строки с течением времени медленно разворачиваются вдоль горизонтальной оси. Таким способом можно исследовать движения различных структур сердца в норме и патологии. Характерная М-эхокардио-грамма приведена на рис. 8.8. М-режим до некоторых пор очень широко использовался независимо от режима двумерной визуализации, однако благодаря развитию эхографии в реальном масштабе времени в настоящее время есть тенденция к объединению этих двух режимов. Соответствующее устройство должно иметь возможность работы в очень узком акустически прозрачном окне для доступа к сердцу и обеспечивать достаточно высокую частоту коммутации выборок в М-режиме (порядка 100 Гц), чтобы регистрировать быстрые движения клапанов сердца.
Принцип В-сканирования хорошо известен, так как он является основой почти всех современных практических средств ультразвуковой визуализации. Его можно рассматривать как тот же А-режим, но в котором последовательность импульсов видеосигнала используется для модуляции яркости в плоскости изображения вдоль линии, соответствующей положению оси ультразвукового пучка в сечении объекта в данный момент времени. Сканирование сечения объекта пучком позволяет построить изображение, модулированное по яркости. Следует, однако, иметь в виду, что, несмотря на большую практическую ценность, эта процедура в каком-то смысле произвольна и ее использование определяется удобством, а не какими-либо соображениями научного характера. Из материала, изложенного в других главах, видно, что в принципе могут существовать методы визуализации иных параметров, нежели распределение амплитуды эхо-сигнала. Эти методы труднее реализовать, но они более чувствительны к патологии и анатомическим изменениям в организме и отражают эти изменения точнее, чем карта
Рис. 8.2. Принципы ультразвукового сканирования, отклонения и фокусировки пучка с помощью многоэлементной решетки преобразователей. Показаны характерные положения волновых фронтов (WF).
распределения амплитуд эхо-сигнала, которая к тому же неизвестным образом искажена за счет затухания в тканях.
Процесс сканирования — движение оси пучка в плоскости сканирования — может быть выполнен двумя основными способами: либо механическим перемещением преобразователя при неподвижной оси пучка, либо, при электронном управлении, перемещением оси пучка относительно преобразователя, неподвижного в пространстве. Устройства первого типа, включающие как ручные секторные сканеры, так и автоматические сканеры, приводимые в движение электромоторами, требуют применения механического сканирования, например с помощью движущегося кронштейна или ротора, что обеспечивает непрерывный контроль за пространственными координатами преобразователя. Устройства второго типа, в которых информацию о положении несут электронные управляющие
сигналы, включают линейные и фазированные решетки, показанные на рис. 8.2. Как будет подробно описано далее, все приборы этого типа (а иногда и первого) могут вырабатывать последовательность изображений с частотой кадров, исключающей мелькание (больше 10 Гц; гл. 7).
Рис. 8.3. Ряд изображений мочевого пузыря, полученных в режиме С (с постоянной глубиной), при указанных постоянных значениях глубины, отсчитываемых от поверхности кожи.
Визуализация в В-режиме — основная тема этой главы; различные приложения метода рассмотрены в разд. 8.9, а некоторые примеры применения приведены на рис. 8.5-8.8.
Несколько иная процедура — сканирование с постоянной глубиной (С-режим). При этом сканируется плоскость объекта, параллельная плоскости перемещения зонда и нормальная к оси пучка, а фиксированное расстояние между плоскостями устанавливается путем стробирования эхо-сигнала по времени. Амплитуда стробированного сигнала модулирует яркость в плоскости изображения. Как станет ясно из дальнейшего обсуждения, перед В-сканировани-ем эта процедура обладает тем интересным преимуществом, что визуализацию можно осуществлять в фокальной области сильно сфокусированного пучка; кроме того, модуляционная передаточная функция (МПФ) при этом однородна и изотропна (не зависит от координат и направления). Эта процедура сравнительно редко используется (отчасти из-за низкой скорости сканирования), но этот недостаток можно значительно скомпенсировать применением линейной решетки преобразователей для обеспечения быстрого движения по одной из координат. В качестве иллюстрации на рис. 8.3 показаны несколько изображений, полученных при С-сканировании ([13]).
