11.4. Импульсно-доплеровский измеритель скорости кровотока
Наиболее существенное ограничение ДПНИ - отсутствие пространственного разрешения, т. е. возможности разделить доплеровские сигналы из различных точек в пределах пучка. Если на пути пучка находятся два сосуда, то доплеровский сигнал представляет собой смесь сигналов от обоих сосудов. Невозможно также разделить и скорости в различных точках одного сосуда, т. е. измерять профиль скоростей.
Для решения этой задачи был создан импульсный измеритель скорости кровотока [5, 31], блок-схема которого представлена на
Рис. 11.5. Одноканальный импульсно-доплеровский прибор.
рис. 11.5. Пространственное разрешение достигается благодаря периодическому излучению короткого (несколько колебаний) импульса ультразвука (частота повторения импульсов задается синхронизатором, а канал излучения открывается на время импульса) и использованию смесителя, в котором опорным сигналом служит задержанный во времени излученный сигнал (или эквивалентная «выборка» из принятого сигнала). Так как излучение и прием разнесены во времени, в зонде можно использовать один преобразователь. Такое устройство чувствительно к кровотоку лишь внутри некоторой области в пучке (в измерительном объеме). При этом время распространения излученного импульса до этого объема и обратно равно задержке между выборками излученного и принимаемого сигналов.
Таким образом, простым изменением задержки измерительный объем можно перемещать вдоль оси пучка и использовать это для раздельного наблюдения кровотока на различных глубинах или в различных точках по сечению сосуда. Ширина измерительного объема определяется шириной пучка, а длина — длительностью излучаемого импульса, длительностью опорного импульса и временными характеристиками схемы смесителя. Следует отметить, что понятие «измерительный объем» довольно расплывчато. Поперек
пучка и вдоль его оси чувствительность меняется постепенно, поэтому нельзя установить четкие границы измерительного объема, вне которого прибор полностью нечувствителен к кровотоку, а внутри чувствительность постоянна. Границы измерительного объема, показанные на рисунках, больше соответствуют линиям равной чувствительности. Для описания зависимости мощности сигнала точечного рассеивателя от его положения в измерительном объеме будем использовать понятие «функция чувствительности измерительного объема», а более простым понятием «измерительный объем» будем пользоваться там, где распределение чувствительности несущественно для понимания материала.
Средняя частота, измеренная импульсно-доплеровским прибором, — это среднее взвешенное значение по скоростям на линиях тока, проходящих через измерительный объем. Вклад от линии тока, как и для ДПНИ, пропорционален интегралу от функции чувствительности измерительного объема вдоль линии тока.
Как будет показано ниже, стробированный и демодулированный принятый сигнал кроме собственно доплеровского сигнала содержит также и его гармоники, сдвинутые по частоте на частоту следования импульсов. Эти паразитные сигналы убираются фильтром нижних частот.
Описанный выше прибор — одноканальный, т. е. с одним измерительным объемом. Профиль скоростей в таком приборе измеряют, последовательно перемещая измерительный объем вдоль оси пучка и поперек кровеносного сосуда. Чтобы ускорить процесс съема информации, можно разработать прибор с несколькими одновременно выставляемыми измерительными объемами; каждый из них будет иметь свою задержку опорного сигнала, смеситель и НЧ-усилитель, причем положение измерительных объемов будет определяться задержкой.
Определение направления кровотока чаще всего достигается путем применения синфазного и квадратурного опорных сигналов (см. разд. 11.3 — случай ДПНИ).
