4.4.1.3. Измерения in vivo
Мы уже отмечали, что метод нестационарного нагрева, основанный на использовании термоэлектрических датчиков, позволяет провести точные измерения поглощения звука в биологических тканях in vivo. Измерения коэффициента затухания в живых тканях также возможны, однако приемлемая точность таких измерений может быть достигнута только при определенных условиях. Так, например, в случае молочной железы in vivo [67] эти условия сводятся к возможности реализации трансмиссионного режима, т. е. к установке излучающего и приемного преобразователей на противоположных поверхностях данного органа с целью измерения коэффициента затухания а, усредненного по пути прохождения ультразвука. Вообще говоря, для тех анатомических структур, которые допускают возможность подобных измерений в трансмиссионном режиме in vivo, с помощью методов реконструктивной томографии [91] можно получить количественные оценки локальных значений а.
Все другие методы измерений in vivo, разработанные к настоящему времени, дают по существу статистические оценки а. В основе этих методов лежит одно или несколько допущений относительно характера распространения и рассеяния акустических волн в исследуемой ткани. Если эти характеристики приблизительно
постоянны и одинаковы в пределах исследуемой области ткани и если эта область сравнительно велика (как, например, в случае цирроза печени), то достаточно хорошие оценки среднего коэффициента затухания акустического импульса можно получить на основе обработки результатов измерения амплитуд эхо-сигналов по методу экспоненциальной регрессии [156, 157].
В работе [176] проведен дальнейший обстоятельный анализ этого метода. Он был применен для обработки первичных данных измерений, полученных с помощью системы ультразвукового В-ска-нирования. Эти данные корректировались с учетом нелинейной характеристики устройства обработки сигналов. В результате была получена частотная зависимость коэффициента затухания звука.
Для оценки углового наклона кривой зависимости а от частоты можно применить метод спектрального анализа последовательности эхо-импульсов. Такой подход становится возможным в тех случаях, когда частотная зависимость затухания звука постоянна в исследуемом диапазоне частот, излучаемый акустический импульс имеет гауссову форму и рассеивающие свойства биологической ткани на макроскопическом уровне одинаковы по всему исследуемому объему ткани [123]. Зависимость коэффициента затухания от частоты приводит к понижению центральной частоты в спектре акустического импульса по мере его распространения в среде. При этом, если указанные выше допущения справедливы, такое смещение зависит линейно от пройденного пути. За последние годы эта идея получила дальнейшее развитие, что привело к обобщению теории на те случаи, когда форма зондирующих импульсов отличается от гауссовой, а зависимость а от частоты нелинейна [159, 170, 192]. Достигнутые успехи позволили упростить метод определения частотного смещения в спектре импульса [66], скомпенсировать влияние дифракционного поля преобразователя (см. разд. 4.4.2.2) и провести клиническую апробацию спектрального метода на серийной аппаратуре. В работе [141] приводятся предварительные результаты клинических испытаний in vivo. Лиман и. др. [129] провели сравнительный анализ большинства предложенных методов измерения затухания звука in vivo.
Лицци и др. [135] применили пространственное усреднение спектров эхо-сигналов по направлению распространения ультразвукового пучка и перпендикулярно к нему для расчета зависимости а от частоты (см. гл. 10). Отметим, что выдвигались также идеи о возможности раздельного измерения in vivo пространственных распределений коэффициента затухания и сечения обратного
рассеяния единичного объема ткани. Такая возможность открывается на основе применения цифровой реконструкции обратного рассеяния [41] (см. также гл. 9) без учета дифракционных явлений и в предположении об изотропности обратного рассеяния и других характеристик распространения ультразвука. Этот метод подразумевает также использование набора частиц [100, 132]. Он представляет собой по существу метод реконструкции, в рамках которого для описания частотных зависимостей затухания и рассеяния используются достаточно простые функции.
