8.8. Испытания и оценка характеристик систем
Во многих ситуациях желательно иметь возможность объективно проверить, измерять диагностические характеристики эхо-импульсных систем, например, при проектировании и производстве новой аппаратуры, при оценке закупаемого оборудования, при текущем обслуживании и анализе результатов исследований. Разработка подобных методик измерения — поле деятельности многих исследователей и групп, в том числе Международной электротехнической комиссии [1, 6, 15].
Объем книги позволяет лишь кратко рассмотреть эту проблему, и для более полного ее обсуждения необходимо обратиться к указанным источникам. Эту тему лучше всего рассматривать, разделяя качества системы на несколько взаимосвязанных показателей, таких как эффективная мощность зондирующего излучения, способность обнаружения данного эхо-сигнала на фоне шума и интерференционных помех, пространственное разрешение и геометрическое подобие изображения.
Степень проникновения ультразвука с заданной начальной интенсивностью в какую-либо поглощающую среду зависит прежде всего от частоты. Поскольку все поглотители, в том числе и ткани, действуют как НЧ-фильтр, прохождение короткого (широкополосного) импульса зависит от формы его спектра и в особенности от распределения энергии по спектру для всей системы (в том числе и при усилении высокочастотного сигнала).
Способность к обнаружению эхо-сигнала — особый критерий, зависящий прежде всего от амплитуды передаваемого импульса, от
эффективности электроакустического преобразования, от уровня шума и интерференционных помех, на фоне которых необходимо обнаружить заданный сигнал, например от стандартного отражателя в виде стального шарика диаметром 5 мм [19]. Так как по техническим причинам и из соображений безопасности пациента амплитуда излучаемого импульса на практике ограничена достаточно узкими рамками, этот параметр действительно является мерой отношения сигнал/шум для системы.
Выше обсуждались меры пространственного разрешения для точечных и распределенных мишеней и проблемы, связанные с их точным определением. Измерения в продольном и поперечном по отношению к пучку направлениях требуют несколько отличных методик, но в обоих случаях их результаты лучше всего выражать через ширину огибающей импульса или профиль пучка, соответствующий эхо-сигналу от точечного объекта, например от маленького стального шарика. При этом уровни боковых лепестков и «звона» преобразователя могут быть существенными, и желательно определять значения ФРТ, например, на уровнях - 6 и - 20 дБ.
Геометрическое подобие — важный, притом весьма простой показатель качества. Он отражает способность системы визуализации, во-первых, давать изображение без пространственных искажений, а, во-вторых, при наблюдении объекта из нескольких точек регистрировать разные изображения одинаково. Оба этих фактора чрезвычайно важны в случае систем, работающих в режиме сложного сканирования. Для других систем некоторые искажения с учетом естественной деформируемости органов человека допустимы, но уже любое требование измерения размеров будет накладывать свое ограничение на величину искажений.
В указанной выше литературе описаны и другие критерии качества, в том числе и характеризующие систему отображения: способ преобразования шкалы амплитуд принятых эхо-сигналов в отображаемые величины (яркость экрана, вертикальное отклонение для А-эхограмм и т. д.). Критерием или группой критериев, весьма далеких от строгого определения, являются способность систем различать распределенные объекты, отличающиеся друг от друга заданным образом. Здесь могут пригодиться понятие ПМПФ (разд. 7.3.1), а также использование соответствующих испытательных «фантомов», имитирующих биологические ткани [25].
