6.7. Заключение
При анализе рассеяния основная проблема заключается в том, чтобы с помощью какой-либо подходящей теории однозначно связать информацию, получаемую при экспериментальном исследовании рассеяния, с акустическими параметрами среды. Хотя в настоящее время разработан целый ряд простых теоретических моделей, позволяющих получить аналитические выражения для сечения рассеяния, они не дают исчерпывающего описания процесса рассеяния. На основе этих моделей удается сделать определенные качественные оценки характеристик рассеянного поля, однако очень трудно получить количественные данные, что в первую очередь связано с отсутствием сведений о многих параметрах. В результате трудно доказать корректность той или иной гипотетической модели, основываясь на имеющихся экспериментальных данных.
Определенные перспективы в плане более глубокого понимания процессов рассеяния звука в биологических тканях открываются в двух направлениях дальнейших исследований. Первое из них связано с развитием акустической микроскопии (гл. 9), которая в принципе позволяет проводить измерения скорости звука и акустического импеданса на образцах ткани in vitro в масштабе, значительно меньшем длин волн, характерных для диагностических применений ультразвука. На этой основе можно было бы получить реалистические модели характеристик ткани на микроскопическом уровне, исходя из результатов измерения соответствующих параметров рассеяния. Так, например, основываясь на результатах проведенных измерений, можно показать, что наличие в ткани определенной компоненты, такой как жир, коррелирует с усредненной величиной полного сечения обратного рассеяния. Акустическая микроскопия позволяет получить пространственное распределение такой рассеивающей компоненты и детально проанализировать ее роль в полном процессе рассеяния.
Второй путь, который мог бы привести к углублению нашего понимания рассеяния в тканях, заключается в реконструкции акустических параметров ткани (гл. 9). Цель методов реконструкции — получить пространственные распределения затухания, скорости звука и коэффициента обратного рассеяния, применяя ультразвуковое зондирование исследуемой области по ряду различных направлений и используя методику реконструкции, аналогичную рентгеновской компьютерной томографии. Помимо возможности получения количественных данных, подобные методы реконструкции характеризуются более высоким пространственным разрешением по сравнению со стандартным методом В-сканирования. Существует большое разнообразие методов реконструкции — от методов, в которых используется лучевое приближение и алгоритм итерационной реконструкции для разделения рассеяния и затухания [19], до методов синтезированной апертуры, позволяющих реконструировать величину сечения рассеяния по результатам измерения фазы сигнала в плоскости апертуры. В последнем случае может быть применена операция реконструкции, аналогичная операции свертки и обратной проекции в компьютерной томографии [45], или же численный метод решения волнового уравнения с использованием последовательных приближений. Подобный численный метод называется методом экстраполяции волнового поля, и первоначально он был разработан для сейсмологии [11, 48]. Для всех перечисленных методов характерным является тот факт, что реконструкция сечения рассеяния осуществляется независимо от затухания звука и конкретной схемы измерения. Поэтому есть надежда, что использование этих методов будет способствовать развитию наших представлений о тех структурах, которые ответственны за рассеяние. Следует также отметить, что все эти методы работают в приближении изотропного рассеяния, и успех или неудача их использования как раз и позволят установить, насколько справедливо допущение об изотропности рассеяния в случае биологических тканей. Кроме того, использование результатов теории рассеяния и проведение измерений углового распределения рассеяния также может помочь при выявлении принципиальных ограничений соответствующих методов и установлении тех изменений, которые необходимы для повышения их действенности.
Более глубокое понимание механизмов рассеяния в биологических тканях позволило бы определить принципиальные ограничения различных методов ультразвуковой диагностики, включая
эхографический метод В-сканирования и количественные методы характеризации тканей (гл. 10). Так, например, по мере повышения разрешающей способности аппаратуры для В-сканирования все больший вклад в формирование изображения будут давать процессы рассеяния. Однако неизвестно, насколько при этом возрастет полезная информация в сравнении с генерацией спекл-шума. Необходимо найти оптимальное соотношение между спекл-шумом изображения и разрешающей способностью, и такая оптимизация может стать возможной только при наличии более полной информации о соответствующих параметрах рассеяния. Можно надеяться, что по мере углубления наших представлений о процессах рассеяния в биологических тканях нам удастся максимально повысить диагностическую информативность акустических изображений. В этом состоит основная причина необходимости проведения дальнейших исследований в этой области.
Литература
(см. скан)
