1 лекция УЗИ

1. Физико-технические основы УЗ исследования

Ультразвуковая
диагностическая аппаратура

2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УЛЬТРАЗВУКА

ТЕРМИНОЛОГИЯ

3. Физические свойства ультразвука

Звук – это механическая
продольная
волна, в которой колебания частиц
находятся в той же плоскости, что и
направление распространения энергии

4. Физические свойства ультразвука

Волна переносит энергию, но не
материю
Механическая волна, в отличие от
электромагнитных, не может
распространяться в вакууме, а только в
средах

5. Физические свойства ультразвука

1.
2.
3.
4.
5.
6.
Параметры ультразвука:
Частота
Длина волны
Скорость распространения в среде
Период
Амплитуда
Интенсивность
1, 4, 5 и 6 характеристики определяются
источником звука, 3 – характеристиками
среды , а 2 – и источником звука и
средой распространения

6. Физические свойства ультразвука

Частота – это число полных колебаний
(циклов) за единицу времени в 1 сек
Единица Гц – одно колебание в сек и МГц –
1000000 колебаний в сек
Ультразвук – колебания с частотой от 20000
Гц и выше

7. Физические свойства ультразвука

Период – это время, необходимое для
получения одного полного цикла
колебаний
Единица измерения сек и мкс
(1\1000000 сек)
Период (мкс) = 1\частота (МГц)

8. Физические свойства ультразвука

Длина волны – это длина, которую
занимает в пространстве одно колебание
Единицы м и мм

9. Физические свойства ультразвука

Скорость распространения ультразвука
– это скорость, с которой волна
перемещается в среде
Определяется плотностью и упругостью
среды; увеличивается с увеличением
упругости и уменьшением плотности
среды; усредненная скорость УЗ в
тканях 1540 м\сек

10. Физические свойства ультразвука

Ткань
Скорость в мм \ мкс
Мозг
Печень
1,51
1,55
Почки
Мышцы
1,56
1,58
Жировая ткань
Кости
1,45
4,08

11. Физические свойства ультразвука

Ткань
Скорость в мм \ сек
Кровь
Мягкие ткани
Вода (20˚)
1,57
1,54
1,48
Воздух
0,33

12. Физические свойства ультразвука

С -
скорость УЗ постоянная величина, f –
частота и λ – длина волны; С= f х λ – чем
выше частота, тем меньше длина волны,
тем меньшие объекты мы можем видеть и
наоборот
Z – акустическое сопротивление = Р
(плотность среды) х С - скорость
распространения

13. Физические свойства ультразвука

Используют в УЗ
диагностике
ультразвук, излучаемый
короткими импульсами
(импульсный); он
генерируется при
приложении к
пьезоэлементу
коротких электрических
импульсов

14. Физические свойства ультразвука

Для характеристики импульсного УЗ
используют дополнительные параметры
Частота повторения импульсов – это
число импульсов, излучаемых в единицу
времени (секунду); измеряется в Гц и
кГц

15. Физические свойства ультразвука

Продолжительность импульса – это
временная продолжительность одного
импульса; сек и мкс

16. Физические свойства ультразвука

Короткие импульсы имеют более
широкий спектр частот, а длинные –
узкий спектр
Короткие импульсы применяются для
получения акустического изображения,
а длинные – используются для
доплеровских исследований

17. Физические свойства ультразвука

Фактор занятости – это часть времени, в
которое происходит излучение (в форме
импульсов) УЗ
Пространственная протяженность импульса –
это длина пространства, в котором
размещается один ультразвуковой импульс;
уменьшения ППИ можно достичь за счет
уменьшения числа колебаний в импульсе или
увеличения частоты, а это важно для
достижения оптимальной осевой
разрешающей способности

18. Физические свойства ультразвука

Амплитуда УЗ волны – это максимальное
отклонение наблюдаемой физической
переменной от среднего значения

19. Физические свойства ультразвука

Интенсивность УЗ – это отношение мощности
волны к площади, по которой распределяется
УЗ поток; в Вт \ кв. см
При равной мощности излучения чем меньше
площадь, тем выше интенсивность;
интенсивность так же пропорциональна
квадрату амплитуды; так если амплитуда
удваивается, то интенсивность учетверяется;
интенсивность неоднородна как по площади
потока, так и, в случае импульсного УЗ, во
времени

20. Физические свойства ультразвука

При прохождении через любую среду
будет наблюдаться уменьшение
амплитуды и интенсивности УЗ сигнала затухание – оно вызвано поглощением,
отражением и рассеиванием; дБ –
единица затухания
Коэффициент затухания – это ослабление
УЗ сигнала на единицу длины пути этого
сигнала (дБ \ см); возрастает с
увеличением частоты

21. Физические свойства ультразвука

Частота,
МГц
Уср. коэфф.
затухания для
мягких тканей,
дБ \ см
Уменьшение интенсивности
на глубине
1см (%) и 10см (%)
1
1
21
90
2
2
37
99
3
3
50
99,9
5
5
68
99,999
7
7
80
100
10
10
90
100

22. Отражение и рассеивание

При прохождении УЗ через ткани на
границе сред с разной акустическим
сопротивлением и скоростью проведения
УЗ возникают явления отражения,
преломления, рассеивания и поглощения
При перпендикулярном падении УЗ луча
он может быть полностью или частично
отражен, частично проведен через
границу двух сред; при этом направление
луча, прошедшего из одной среды в
другую, не изменяется

23. Отражение и рассеивание

24. Отражение и рассеивание

Интенсивность отраженного УЗ и УЗ,
прошедшего границу сред, зависит от
исходной интенсивности и разности
акустических сопротивлений сред
Отношение интенсивности отраженной
волны к интенсивности падающей волны
называется коэффициентом отражения
Отношение интенсивности УЗ волны,
прошедшей через границу сред, к
интенсивности падающей волны
называется коэффициентом проведения УЗ

25. Отражение и рассеивание

При большой разности акустических
сопротивлений сред интенсивность
отражения стремится к 100% и наоборот;
например воздух \ мягкие ткани
При наклонном падении УЗ луча
определяют угол падения, угол отражения
и угол преломления; угол отражения
равен углу падения

26. Отражение и рассеивание

27. Отражение и рассеивание

Преломление – это изменение
направления распространения УЗ при
пересечении им границы сред с разной
акустической плотностью
Преломление не наблюдается, если
скорости распространения УЗ в двух
средах равны и угол падения равен 0˚

28. Отражение и рассеивание

Если длина волны много больше размеров
неровностей отражающей поверхности,
имеет место зеркальное отражение
Если длина волны сопоставима с
неровностями отражающей поверхности
или имеется неоднородность самой среды,
происходит рассеивание УЗ

29. Отражение и рассеивание

30. Отражение и рассеивание

При обратном рассеивании УЗ отражается в
том направлении, откуда пришел исходный
луч
Интенсивность рассеянных сигналов
увеличивается с увеличением
неоднородности среды и увеличением
частоты (т.е. уменьшением длины волны) УЗ
Рассеивание относительно мало зависит от
направления падающего луча и,
следовательно, позволяет лучше
визуализировать отражающие поверхности,
не говоря уже о паренхиме органов

31. Отражение и эхогенность

Коэффициент
отражения
(отношение
интенсивности
отраженной волны к
интенсивности
падающей волны)
зависит только от
разности
акустического
сопротивления сред
Гипер-, изо-, гипо- и
анэхогенные
структуры

32. ДАТЧИКИ И УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ВОЛНА

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ И ТИПЫ
ДАТЧИКОВ

33. Датчики и УЗ волна

1.
2.
3.
4.
УЗ преобразователь:
Преобразует электрические
сигналы в механические –
УЗ
Принимает отраженные
механические колебания и
переводит их электрические
Обеспечивает форму УЗ
луча как на излучение, так и
на прием
Обеспечивает
передвижение УЗ луча при
помощи коммутаторов в
исследуемой зоне

34. Датчики и УЗ волна

Обратный пьезоэлектрический эффект –
изменение формы пьезоэлектриков под
воздействием переменного электрического
тока, производя УЗ волны определенной
частоты; цирконат или титанат свинца

35. Датчики и УЗ волна

Прямой пьезоэлектрический эффект –
обратный эффект, возникает при
возвращении отраженной волны в
датчик

36. Конфигурация пьзоэлементов в различных типах датчиков

37. Датчики и УЗ волна

1.
2.
Датчики
Медленного и быстрого сканирования
Механические и электронные
Назначение, рабочая частота и
конструктивные особенности

38. Датчики и УЗ волна

Развертка УЗ луча может достигаться за
счет качания элемента, вращения
элемента или качания акустического
зеркала – изображение на экране при этом
имеет форму сектора (секторные датчики)
или окружности (круговые датчики)
Для механических частота и угол
секторной или анулярной развертки –
например: 3,5МГц\90˚

39. Датчики и УЗ волна

Электронные датчики являются много
элементными и в зависимости от формы
получаемого изображения могут быть
секторными, линейными и конвексными
(выпуклыми) – длина апертуры,
например: 7,5МГц\42 мм (линейный)
или 3,5МГц\60˚\60мм(конвексный)

40. Типы датчиков по областям применения

Универсальные – конвексные
абдоминальные, 3,5 – 5,0МГц, реже 2,5
МГц; обычно 3,5Мгц\60˚\60мм
Для поверхностно расположенных
органов – линейные с частотой от 5 до
10 МГц с рабочей апертурой 29-50 мм
Кардиологические – секторные
механические и фазированные
электронные – 3,5-5 МГц и радиусом
кривизны 10-20 мм

41. Типы датчиков по областям применения

Датчики для педиатрии: конвексные
с частотой 5,0-7,5 МГц и для
исследования головного мозга 5,06,0 МГц секторные или
микроконвексные
Внутриполостные: внутрисосудистые,
трансвагинальные,
трансуретральные,
интраоперационные,
чрезпищеводные, трансректальные
механические секторные или
микроконвексные от 90˚ до 270˚ и
даже 360˚ и частотой от 5,0 до 13
МГц

42. Типы датчиков по областям применения

Биопсийные или пункционные – с
биопсийными адаптерами –
приспособлениями для наведения
биопсийных игл
Узкоспециализированные –
транскраниальные, офтальмологические,
ветеринарные
Широкополосные и многочастотные –
возможность переключения частот в одном
датчике в зависимости от глубины
сканирования

43. Типы датчиков по областям применения

Доплеровские датчики – часто
совмещены с другими типами датчиков
для получения двухмерного
изображения (дуплексные)
Для получения трехмерного
изображения

44. Датчики и УЗ волна

Развертка изображения в секторном
датчике достигается за счет качания УЗ
луча с его одновременной фокусировкой

45. Датчики и УЗ волна

В линейных и конвексных датчиках развертка
изображения достигается путем возбуждения
группы элементов с пошаговыми их
перемещением вдоль антенной решетки с
одновременной фокусировкой

46. Датчики и УЗ волна

Расстояние от элементов на длину
протяженности ближнего поля (зоны)
называется ближней зоной

47. Датчики и УЗ волна

Протяженность ближней зоны равна
отношению квадрата диаметра датчика к 4
длинам волны; в дальней зоне диаметр УЗ
поля увеличивается

48. Датчики и УЗ волна

Место наибольшего сужения УЗ луча
называется зоной фокуса, а расстояние
между зоной фокуса и датчиком –
фокусное расстояние
Изменение фокусного расстояния при
помощи акустической линзы,
акустического зеркала или электронная
фокусировка

49. Датчики и УЗ волна

50. Датчики и УЗ волна

Возможна фокусировка по всей глубине –
за счет того, что УЗ датчик на 99,9%
времени работает как приемник,
уменьшается частота кадров и
изображение становится менее
динамичным

51. Датчики и УЗ волна

Чем уже луч, тем больше боковая (латеральная)
разрешающая способность – это минимальное
расстояние между двумя объектами,
расположенными перпендикулярно
направлению распространения энергии,
которые представляются на экране в виде двух
раздельных структур
Боковая разрешающая способность равна
диаметру УЗ луча и является наилучшей в зоне
фокуса

52. Датчики и УЗ волна

53. Датчики и УЗ волна

Осевая разрешающая способность – это
минимальное расстояние между двумя
объектами, расположенными вдоль
направления распространения энергии,
которые представляются на экране
монитора в виде двух раздельных структур;
чем короче импульс, тем выше осевая
разрешающая способность
Для укорочения импульса используется как
механическое, так и электронное гашение
УЗ колебаний; как правило осевая
разрешающая способность лучше боковой

54. Датчики и УЗ волна

55. Ультразвуковые приборы

КЛАССИФИКАЦИЯ, ОСНОВНЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ И ФУНКЦИИ
УПРАВЛЕНИЯ

56. Ультразвуковые приборы

1.
2.
3.
Универсальные
Ультразвуковые сканеры
Ультразвуковые сканеры со
спектральным доплеровским
картированием
Ультразвуковые сканеры с цветным
доплеровским картированием
Специализированные

57. Ультразвуковые приборы

Простые приборы
Приборы среднего класса
Приборы повышенного класса
Приборы экспертного класса
Разнятся по числу каналов приема –
передачи т.к. от этого зависят основные
характеристики изображения –
чувствительность и разрешающая
способность

58. Ультразвуковые приборы

59. Приборы медленного сканирования

В настоящее время представляют лишь
исторический интерес
Их основные компоненты сохраняются и в
современных приборах (с использованием
современной элементной базы)
Сердцем является главный генератор импульсов
(в современных – мощный процессор), который
управляет всеми системами УЗ аппарата
Генератор посылает электрические импульсы к
датчику, который генерирует и принимает
отраженную волну, переводя ее энергию снова в
электрические импульсы

60. Приборы медленного сканирования

Они направляются на радиочастотный
усилитель, к которому обычно подключен
временно-амплитудный регулятор
усиления (ВАРУ, регулятор компенсации
тканевого поглощения на глубине)
УЗ сигнал усиливается пропорционально
времени задержки его возвращения – чем
позже вернулся отраженный луч, тем
сильнее усиление ВАРУ позволяет
получить на экране изображение
одинаковой яркости по глубине

61. Приборы медленного сканирования

Усиленный сигнал поступает на демодулятор,
где он выпрямляется и фильтруется и еще раз
усиленный на видео усилителе подается на
экран монитора
Для сохранения изображения на экране
монитора необходима видео память – сейчас
используется только цифровая – цифровые
изображения в УЗ установках формируются на
больших матрицах с большим числом градаций
серого цвета
Это позволяет использовать дисплеи с большой
диагональю экрана без потери качества
изображения на периферии

62. Приборы медленного сканирования

63. Приборы медленного сканирования

Электронно-лучевая трубка УЗ прибора
использует остро сфокусированный пучок
электронов для получения яркого пятна
на экране, покрытом специальным
люминесцентным составом
С помощью отклоняющих пластин это
пятно можно перемещать по экрану
При А-типе развертки по одной оси
откладывается расстояние от датчика, по
другой интенсивность отраженного
сигнала

64. Приборы медленного сканирования

65. Приборы медленного сканирования

Сейчас этот тип развертки уже не
используется
В-тип развертки позволяет вдоль линии
сканирования получить информацию об
интенсивности отраженных сигналов в виде
различия яркости отдельных точек,
составляющих эту линию
М-тип – позволяет регистрировать
движение (перемещение) отражающих
структур во времени

66. В - режим

67. Приборы медленного сканирования

При этом по вертикали регистрируется
перемещение отражающих структур в виде точек
различной яркости, а по горизонтали – смещение
положения этих точек во времени
Для получения двумерного томографического
изображения необходимо тем или иным образом
произвести перемещение линии сканирования
вдоль плоскости сканирования
В приборах медленного сканирования это
достигалось перемещением датчика вдоль
поверхности тела пациента вручную

68. М – р е ж и м

М–режим

69. Приборы быстрого сканирования

Работают в реальном масштабе времени –
дают возможность оценивать движение
органов и структур в момент исследования;
резкое уменьшение временных затрат на
исследование; возможность проводить
исследования через небольшие
акустические окна
Приборы быстрого сканирования – это по
сути кино, где неподвижные изображения
(кадры) с большой частотой сменяют друг
друга, создавая впечатления движения

70. Приборы быстрого сканирования

При сканировании УЗ лучом результат
каждого полного прохода луча называется
кадром
Кадр формируется из большого числа
вертикальных линий; каждая линия это как
минимум один ультразвуковой импульс
Частота повторения импульсов в
современных приборах от 1000 в сек;
частота повторения импульсов = число
линий х частота кадров

71. Приборы быстрого сканирования

72. Приборы быстрого сканирования

73. Приборы быстрого сканирования

На экране монитора качество получаемого
изображения будет определяться и
плотностью линий
Для линейного датчика плотность линий
(линий \ см) является отношением числа
линий, формирующих кадр, к ширине части
монитора , на котором формируется
изображение
Для датчика секторного типа плотность
линий (линий \ градус) – отношение числа
линий формирующих кадр, к углу сектора

74. Приборы быстрого сканирования

Чем выше частота кадров, установленная в
приборе, тем (при заданной частоте
повторения импульсов) меньше число линий
формирующих кадр
Тем меньше плотность линий на экране
монитора, тем ниже качество изображения
При высокой частоте кадров мы имеем
высокое временное разрешение, что очень
важно, например, в эхокардиоскопии

75. Приборы для доплерографии

Позволяет получать информацию о
движущихся объектах
Эффект Доплера – изменение частоты
принимаемого звука при движении
относительно среды источника или
приемника звука или тела, рассеивающего
звук
Он наблюдается из-за того, что скорость
распространения УЗ в любой однородной
среде является постоянной

76. Приборы для доплерографии

Следовательно если источник звука
движется с постоянной скоростью,
звуковые волны, излучаемые в
направлении движения как бы
сжимаются, увеличивая частоту звука
Волны, излучаемые в обратном
направлении, как бы растягиваются,
вызывая снижение частоты звука

77. Приборы для доплерографии

При сопоставлении исходной частоты
УЗ с измененной возможно определить
доплеровский сдвиг частот и рассчитать
направление и скорость движения

78. Приборы для доплерографии

Неважно, излучается ли звук движущимся
объектом или этот объект отражает звуки
Доплеровский сдвиг может быть
положительным (если отражатель
движется к источнику), так и
отрицательным (если отражатель
движется от источника излучения)

79. Приборы для доплерографии

Если направление движения звука и
объекта не параллельно, а под углом,
то необходимо скорректировать
доплеровский сдвиг на косинус угла
падения

80. Приборы для доплерографии

Постоянно волновые и импульсные
излучатели
При постоянно волновом способе два
трансдьюсера в датчике: на излучение и на
прием
Постоянно волновые приборы детектируют
кровоток почти по всему ходу УЗ луча или
имеют большой контрольный объем
Это может вызвать получение неадекватной
информации при попадании в контрольный
объем нескольких сосудов

81. Приборы для доплерографии

Однако большой контрольный объем бывает
полезен при расчете давления при стенозе
клапанов сердца
При импульсном способе есть возможность
разместить контрольный объем в
исследуемой области (например в просвете
исследуемого сосуда) и оценить кровоток в
строго конкретной точке сосуда

82. Приборы для доплерографии

Верхний предел доплеровского сдвига,
который может быть детектирован
импульсными приборами называется
предел Найквиста

83. Приборы для доплерографии

Он составляет примерно 1\2 частоты повторения
импульсов
При его превышении происходит искажение
доплеровского эффекта – aliasing
Чем выше частота повторения импульсов, тем
больший доплеровский сдвиг может быть
определен без искажений, однако, тем ниже
чувствительность прибора к низкоскоростным
потокам
Из-за того, что скорости в отдельных участках
потоков разные, отраженный импульс состоит из
большого количества различных частот

84. Приборы для доплерографии

Частотный состав импульса может быть
представлен в виде спектра, который может
быть отражен на экране монитора в виде
кривой, где по горизонтали откладываются
частоты доплеровского сигнала, а по
вертикали – амплитуда каждой
составляющей – спектральный доплер

85. Приборы для доплерографии

По доплеровскому спектру возможно
определять большое количество
скоростных показателей – но они
крайне углозависимы
Поэтому предложены ряд индексов,
которые практически не зависимы от
угла инсонации

86. Приборы для доплерографии

Цветное доплеровское картирование
позволяет получать двумерную информацию
о кровотоках в реальном времени в
дополнение к обычной серошкальной
визуализации
Обычно направление движения к датчику
кодируется красным цветом, а от датчика
синим цветом
Яркость цвета определяется скоростью
потока

87. Приборы для доплерографии

88. ВОЗМОЖНОСТИ ЦДК

Позволяет визуализировать мелкие сосуды в В - режиме
Улучшает визуализацию сосудов традиционно трудных для
сканирования, например, почечных артерий, артерий вен и
голени
Улучшает дифференцировку между сосудистыми и не
сосудистыми структурами
Увеличивает возможности в установлении небольших
изъязвлений и геморрагий в атеросклеротических бляшках
Благодаря чувствительности к медленным потокам, улучшает
дифференцировку между выраженным стенозом и
окклюзией; позволяет выявить реканализацию при венозных
тромбах
Обеспечивает визуальное определение направления потока,
что облегчает выявление недостаточности клапанов вен
нижних конечностей или стил-синдрома

89. Приборы для доплерографии

Энергетическое доплеровское картирование
– определяется не значение доплеровского
сдвига, а его плотность, энергия
Более чувствителен к низким скоростям,
практически углонезависим
Невозможно определять направление
потока, менее чувствителен в определении
абсолютных показателей скорости
Аудиальный компонент в регистрации
доплеровского сдвига частот
Триплекс - доплер и дуплекс - доплер

90. Преимущества и ограничения ЭД

Независимость окрашивания от угла
сканирования
Отсутствие элайзинг - эффекта
Улучшение визуализации медленных
кровотоков
Более высокая помехоустойчивость
Более высокая чувствительность
Лучшее различие внутренних слоев
сосудов

91. Приборы для доплерографии

92. Качественные особенности УЗ приборов

Величина экрана монитора и величина
зерна люминисцентного покрытия
Количество одновременно
подключаемых датчиков
Базовая комплектация датчиками
Наличие многочастотных датчиков
Наличие специализированных программ
обработки результатов измерений в
базовой комплектации прибора

93. Качественные особенности УЗ приборов

Модульность прибора – возможность
наращивания его характеристик
Число элементов в датчике и число
приемо-передающих каналов в
электронном блоке прибора

94. Основные характеристики УЗ приборов

Пространственная
разрешающая
способность –
продольная и
поперечная
Зависят от частоты
колебаний в
импульсе

95. Основные характеристики УЗ приборов

96. Основные характеристики УЗ приборов

Зернистость изображения характеризуется
этими двумя величинами и величиной зерна
люминесцентного вещества монитора; чем
меньше размер элементов изображения, тем
более четким и менее зернистым
воспринимается изображение

97. Основные характеристики УЗ приборов

Чувствительность – способность
обнаруживать и наблюдать малые элементы
структуры на фоне помех и собственных
шумов системы
Особенно важна на больших глубинах, где
уровень полезных сигналов низкий
вследствие затухания УЗ в биологических
тканях
Чувствительность определяет максимальную
рабочую глубину работы прибора и зависит
прежде всего от качества работы датчиков

98. Основные характеристики УЗ приборов

Динамический диапазон – способность
УЗ системы отображать одновременно
большие и малые сигналы, передавая
различие в их уровне
Количественно динамический диапазон
определяется отношением
максимального сигнала к
минимальному, отображенному
системой

99. Основные характеристики УЗ приборов

Чем больше диапазон, тем больше
информации о различиях в структуре
органов
Контрастная разрешающая способность
– полутоновое изображение тканей с
максимальным количеством оттенков

100. Основные характеристики УЗ приборов

Временная разрешающая способность –
характеризует способность системы
воспринимать и отображать с
достаточной скоростью изменение
акустических характеристик объекта во
времени
Определяет возможность получать
информацию о движущихся структурах
в реальном времени

101. Основные функции управления

Gain – общее усиление эхо-сигналов в
приемнике электронного блока на 60100дБ
DGC или TGC – компенсация затухания
на различных глубинах – чем больше
глубина, тем больше усиление; в
современных машинах эта функция
автоматизирована

102. Основные функции управления

Freeze – «заморозка» изображения – стопкадр в памяти прибора
Cine loop – «кинопетля» - запоминание
большого числа кадров в памяти прибора
Focus – позволяет уменьшать ширину луча на
разных глубинах; современные машины
многофокусные – это приводит к уменьшению
частоты кадров и замедлению динамики
изображения – динамическая фокусировка –
сложение изображения из нескольких зон
сканирования по глубине

103. Основные функции управления

«Яркость» и «контрастность» монитора
– настраиваются по серой шкале
Гамма коррекция и Постпроцессинг –
изменять яркость изображения,
подчеркивая те или иные по яркости
сигналы или наоборот заглушая их т.е.
уменьшать уровень шумов на
изображении

104. Основные функции управления

Dynamic range – регулировка динамического
диапазона – начинать анализ изображения на
максимуме
Dynamic aperture – динамическая апертура –
ширина луча увеличивается пропорционально
глубине и соответственно поперечная
разрешающая способность в ближней зоне
существенно лучше, чем на глубине; чтобы
сделать ширину луча более равномерной на
малой глубине апертуру преобразователя
датчика можно сделать меньше

105. Основные функции управления

Acoustic power – акустическая мощность
должна быть минимальной или
необходимо выбирать датчики с другой
частотой излучения
Усреднение по кадрам – снижение
уровня шумов и лучшей передаче
полутонов; недостаток – снижение
частоты кадров, тем большее, чем выше
уровень усреднения

106. Основные функции управления

Подчеркнутость контуров (relief) – для
более четкого отображения границ
структур
Плотность линий (line density) –
регулирует количество строк, которое
формирует кадр изображения, чем
больше, тем лучше; но уменьшается
частота кадров
Сглаживание изображения (smooth) –
уменьшение зернистости на экране

107. Основные функции управления

Цветовое кодирование изображения
для В – режима
Предустановка (preset) – одним
нажатием кнопки настройка
комбинации большинства
перечисленных параметров; возможно
создания пользователем своих
параметров предустановки

108. На качество изображения влияют:

Число переключаемых фокусов на передачу
(focal point number) и число зон
динамической фокусировки на прием;
Величина динамического диапазона и
возможность его регулировки (variable
dynamic range);
Число зон регулировки усиления на
различных глубинах (time gain control);
Число градаций (уровней) серой шкалы
(grades of gray);
Возможность коррекции изображения и
процессорной обработки эхосигналов
(preprocessing, postprocessing);

109. На качество изображения влияют:

Наличие динамической апертуры (variable
aperture);
Возможность регулировки положения зоны
обзора по глубине;
Число степеней увеличения изображения, в
том числе возможность увеличения в
выбранной малой зоне (zoom);
Наличие управляемого режима усреднения по
кадрам;
Возможность режима выбора предварительно
установленных комбинаций регулировок
(factory preset), а также возможность для
пользователя самому программировать и
вводить такие комбинации (user preset);

110. На качество изображения влияют:

Номенклатура датчиков, в том числе
наличие широкополосных и
мультичастотных датчиков;
Число приемно-передающих каналов
прибора;
Число элементов в датчиках;
Качество и размер экрана монитора
прибора

111. Ультразвуковые приборы

ОТОБРАЖЕНИЕ,
АРХИВИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА
ИНФОРМАЦИИ

112. Отображение информации

Используют чаще телевизионные
мониторы, работающие в телевизионном
стандарте изображения
Разрешающая способность монитора
– это количество элементов изображения
по горизонтали и вертикали экрана –
пикселов
Динамический диапазон – диапазон
изменений градаций яркости от
максимального до минимального уровня,
которые можно увидеть на экране

113. Отображение информации

Разрешающая способность – это число
строк (525) и количество элементов в
строке (не более 700); общее число
пространственных элементов не более
400 тысяч
Количество элементов акустического
изображения 512 х 512 – т.е. без потерь
качества
В последнее время число строк и
количество элементов в строке
удваивается – мониторы высокой четкости

114. Отображение информации

Динамический диапазон – 30 – 40 дБ
Цветные RGB мониторы с широкой
палитрой не менее 65000 цветов с
частотой 50-60 Гц
Компьютерные VGA и SVGA мониторы от
14 дюймов и более с разрешением от
640х480 до 1920х1200 пикселов и
частотой смены кадров от 70 до 100 Гц

115. Регистрация изображения

Термовидеопринтер, т.е. принтер,
использующий принцип печати на
специальной термобумаге
Современные термовидеопринтеры
имеют высокую пространственную
разрешающую способность,
достигающую 16 точек на мм, и
позволяют регистрировать не только
черно-белое, но и цветное изображение

116. Регистрация изображения

Число градаций серого в каждой точке (“серая
шкала”) у высококачественного
термовидеопринтера достаточно велико, чтобы
обеспечить динамический диапазон полутонов
изображения, приближающийся к
динамическому диапазону яркостей на экране
монитора или компьютерного дисплея
Стандартный размер изображения,
получаемого на термовидеопринтере, – 95 ·70
мм или 129 ·95 мм.
Количество элементов в изображении может
достигать 1520 ·1120 и более
Время получения изображения на термобумаге
не превышает нескольких секунд

117. Регистрация изображения

Видеомагнитофон позволяет записывать и
воспроизводить изображения практически
без снижения качества по сравнению с
изображением, наблюдаемым на экране
ультразвукового прибора, только в случае
использования стандарта SVHS
При этом необходимо иметь в виду, что
видеомагнитофоны и кассеты, работающие в
этом стандарте, существенно дороже, чем
видеомагнитофоны и кассеты обычного
стандарта VHS

118. Регистрация изображения

Может использоваться регистрация
изображений на дискетах 3,5", жестких
магнитных дисках (“винчестерах”),
компакт дисках CD ROM, DVD и
оптических дисках
Объем регистрируемой информации на одном
диске может составлять тысячи и даже
десятки тысяч изображений в зависимости от
емкости диска
Так, жесткий магнитный диск емкостью 1,2 Гб
может хранить порядка 10 тыс. изображений

119. Регистрация изображения

Этот способ регистрации позволяет
реализовать быстрый поиск нужной
информации
Наблюдать эту информацию можно прямо на
экране прибора, проводя, если необходимо,
дополнительные измерения и запись
результатов анализа
Зарегистрированное на диске изображение
можно при необходимости распечатать на
обычной бумаге с помощью лазерного
принтера или термовидеопринтера

120. Архивирование и обработка информации

В современных ультразвуковых приборах
высокого уровнях хранение и передача
изображений все чаще осуществляется в
международном стандарте DICOM 3.0 (Digital
Imaging and Communications in Medicine
version 3.0)
Общепринятое обозначение для системы
архивирования и передачи изображений PACS (Picture Archiving and Communication
Systems)

121. Архивирование и обработка информации

Если имеется в виду компьютерная
система, подключенная к
ультразвуковому прибору и
предназначенная для архивирования,
анализа, обработки и передачи
получаемых от него изображений, то
такая система часто называется
автоматизированным рабочим
местом (АРМ) врача ультразвуковой
диагностики

122. А Р Т Е Ф А К Т Ы

АРТЕФАКТЫ

123. А р т е ф а к т ы

Артефакты
Артефактами акустического изображения
называются изображения любых ложных
объектов, аномалий и искажений
получаемые при ультразвуковом
исследовании
Артефакты можно отнести к одной из двух
основных групп: аппаратурные артефакты,
возникающие вследствие технических
причин, в том числе из-за несовершенства
прибора; артефакты, связанные с
физическими процессами прохождения
ультразвука в биологических тканях

124. Аппаратурные артефакты

Помехи и наводки : Помехи обычно вызываются
электрическими приборами и оборудованием,
работающими в непосредственной близости от
ультразвукового прибора; они имеют вид
периодических или случайных быстро
меняющихся светлых полос и ярких точек на
экране прибора, мешающих воспринимать
акустическое изображение
Иногда помехи возникают в самом приборе,
что свидетельствует о его неисправности

125. Аппаратурные артефакты

Основные меры по защите от помех
предусматриваются при разработке
ультразвуковых приборов
Специальные меры должны приниматься
и при эксплуатации приборов - прежде
всего, должно быть сделано хорошее
заземление корпуса прибора и, кроме
того, исключена установка рядом с ним
источников электромагнитных излучений

126. Аппаратурные артефакты

При невозможности защитить
ультразвуковой прибор от источников
помех простыми способами, может
потребоваться такая дорогостоящая
мера, как специальное экранирование
помещения, в котором находится
прибор

127. Аппаратурные артефакты

Мертвая зона : причиной мертвой зоны
являются особенности конструкции
датчика и наличие переотражений
ультразвукового сигнала в отдельных его
элементах, например в просветляющих
слоях – в датчиках электронного
сканирования или в жидкости,
заполняющей корпус, – в датчиках
механического сканирования

128. Аппаратурные артефакты

Мертвая зона в большей или меньшей
степени имеет место при работе
практически с любыми датчиками, хотя
для датчиков электронного
сканирования она существенно меньше

129. Аппаратурные артефакты

Боковые лепестки : Акустическое изображение
строится на основе эхосигналов, принимаемых
ультразвуковым лучом в каждом из его
положений, меняющихся в процессе
сканирования; при этом соответствующие
эхосигналам яркостные отметки располагаются
на экране монитора вдоль осей ультразвуковых
лучей
Алгоритм построения изображения
предполагает отсутствие эхо сигналов в любых
других направлениях, кроме области, занятой
лучом в каждом его новом положении

130. Аппаратурные артефакты

В действительности эхосигналы могут
приниматься не только в узкой области
ультразвукового луча, называемой основным
лепестком, но и в других направлениях,
которые принято называть боковыми
лепестками
В силу относительно низкого энергетического
уровня боковых лепестков по сравнению с
основным принятые ими эхосигналы,
отраженные структурами, находящимися вне
основного лепестка, как правило, малы и в
целом не сказываются на изображении

131. Аппаратурные артефакты

Однако, если в направлении бокового
лепестка находится хорошо отражающая
поверхность, эхосигналы от нее могут
быть большой амплитуды и отображаться
вдоль оси основного лепестка
Наибольший относительный уровень
имеют боковые лепестки, ближние к
основному, поэтому порожденные или
ложные изображения находятся вблизи
от истинного изображения отражающих
структур и на той же глубине

132. Аппаратурные артефакты

Артефакт бокового лепестка типа ложной перегородки;
слева схема образования; справа - сонограмма ложного
изображения по задней границе мочевого пузыря (стрелка)

133. Аппаратурные артефакты

Артефакт бокового лепестка – появление ложного
изображения хорошо отражающего объекта на фоне
структуры с малой эхогенностью; слева - схема образования;
справа– сонограмма, иллюстрирующая артефакт (стрелка газового пузырька в кишечнике на фоне малоэхогенной
структуры желчного пузыря)

134. Аппаратурные артефакты

Основной способ выявления и устранения
артефактов боковых лепестков – смещение
положения датчика или некоторое изменение
ракурса наблюдения
При этом ложные изображения как бы
сдвигаются или ослабляются относительно
более стабильного реального изображения
В приборах высокого уровня артефакты боковых
лепестков, как правило, не наблюдаются,
поскольку в таких приборах применяется так
называемая аподизация, снижающая уровень
боковых лепестков

135. Аппаратурные артефакты

Артефакты, связанные с шириной
ультразвукового луча : Поперечный
(латеральный) размер элемента изображения
определяется шириной основного лепестка
ультразвукового луча
Чем тоньше основной лепесток, тем меньше
элемент изображения и, стало быть, лучше
качество изображения
Наименьшая ширина луча – в зоне фокусировки,
за пределами этой зоны луч становится шире,
особенно на больших глубинах

136. Аппаратурные артефакты

В области за пределами зоны фокусировки
труднее оценить истинные размеры
отражающих структур, особенно ширину
стенок, так как помимо увеличения их
ширины по сравнению с реальной иногда
возникает ошибочное представление о
наличии в исследуемом образовании
дополнительных пристеночных включений
Артефакты, связанные с шириной и
толщиной луча, могут усиливаться за счет
влияния боковых лепестков

137. Аппаратурные артефакты

Изображение кальцината небольших размеров; а – в
зоне фокусировки; б – вне зоны фокусировки

138. Аппаратурные артефакты

С помощью правильного выбора
положения фокуса на передачу
можно уменьшить влияние артефакта
Артефакты, связанные с шириной
луча и недостаточно хорошей
фокусировкой, в основном могут
иметь место в простых и недорогих
приборах

139. Аппаратурные артефакты

Решетка на изображении может возникать
при недостаточно хорошей работе
системы формирования луча (чаще в
простых приборах) и имеет вид частой
сетки, располагаемой вдоль осей
ультразвуковых лучей
Решетка остается неподвижной на
изображении в процессе перемещения
датчика по телу и связанного с этим
изменения вида изображения

140. Аппаратурные артефакты

Решетка на изображении нейлоновых линий
ткань эквивалентном фантоме, приводящая к
штрихпунктирному изображению нитей

141. Аппаратурные артефакты

При конвексном и секторном
сканировании на краях изображения
слева и справа, особенно на средних и
больших глубинах, в некоторых приборах
можно наблюдать изрезанность
отдельных ярких элементов изображения
При изменении положения датчика таким
образом, чтобы указанные элементы
наблюдались ближе к центральной оси
сектора изображения, изрезанность
элементов пропадает

142. Артефакты, вызванные физическими причинами

Артефакты искажения формы возникают из-за
того, что скорость звука в различных тканях
может изменяться в определенных пределах, в
то время как при формировании акустического
изображения в приборе она принимается
фиксированной (обычно – 1540 м/с)
В мягких тканях отклонение реальной скорости
от принятой может достигать 10%, поэтому на
такую же относительную величину
наблюдаемые на экране размеры могут
отличаться от истинных

143. Артефакты, вызванные физическими причинами

Структуры с малой плотностью,
например содержащие жидкость
(скорость звука в них меньше
принятой), имеют на экране размеры
больше реальных, а структуры с
большей плотностью (скорость звука
больше принятой) имеют на экране
размеры меньше реальных.

144. Артефакты, вызванные физическими причинами

Артефакт изменения формы при наблюдении
объекта, расположенного за жидкостным
образованием

145. Артефакты, вызванные физическими причинами

Устранить влияние артефакта
искажения формы практически
невозможно, так как нет способа
определения и учета истинной скорости
распространения ультразвука в тканях в
процессе практических наблюдений

146. Артефакты, вызванные физическими причинами

Образование теней (shadowing): Эти артефакты
появляются в случае сильных отражений на
границе сред со значительно отличающимися
акустическими свойствами, например на границах
мягкие ткани–воздух, мягкие ткани–камни (в
почках, печени) и т.д.
Большая часть энергии ультразвукового импульса,
излучаемого датчиком, на таких границах
отражается, только меньшая часть энергии может
пройти далее вглубь, и поэтому очень мал уровень
эхосигналов, порождаемых неоднородностями
тканей, находящихся дальше указанных границ
На экране прибора при этом наблюдаются тени, в
которых практически не видно никаких эхосигналов

147. Артефакты, вызванные физическими причинами

Тень за объектом наблюдается только в
случае, если его ширина больше ширины
ультразвукового луча на глубине
нахождения объекта
Если ширина объекта меньше (например,
не более 2–3 мм), то тени практически не
видно

148.

Экспериментальные
сонограммы
конкрементов (указаны
стрелкой); а, б –
при размерах 1–2 мм тень не
видна, в–е –
при размерах 3–7 мм видна
тень

149. Артефакты, вызванные физическими причинами

В случае границы мягкие ткани–воздух,
например при наблюдении легких или
кишечника с газовыми образованиями,
тень за этой границей настолько сильна,
что в ее области невозможно получать
информацию
За пределами границы мягкие ткани–
кость наблюдение тоже затруднено, но в
ряде случае возможно

150. Артефакты, вызванные физическими причинами

Области акустического псевдоусиления (flaring
или acoustic enhancement): Этот артефакт в
некотором смысле противоположен эффекту
образования теней
Он имеет место в тех случаях, когда наблюдение
происходит через содержащие жидкость
структуры с очень малым затуханием
ультразвука
Области, расположенные непосредственно за
содержащими жидкость зонами, видны на
экране прибора более ярко, так как уровень
соответствующих им эхосигналов выше уровня
эхосигналов от соседних областей,
расположенных на тех же глубинах

151. Артефакты, вызванные физическими причинами

Импульсы, излучаемые датчиком,
приходят в соседние области более
ослабленными вследствие большого
поглощения и рассеяния, поэтому и
порождаемые ими эхосигналы
относительно ниже
Акустическое псевдоусиление иногда
используется как диагностический
признак при наблюдении жидкость
содержащих кист

152. Артефакты, вызванные физическими причинами

Зона псевдоусиления позади кисты яичника
(указана стрелками)

153. Артефакты, вызванные физическими причинами

В гинекологии и акушерстве широко
используется метод ультразвукового
исследования через наполненный
мочевой пузырь
При этом возникающий эффект
акустического псевдоусиления может
затруднять наблюдение структур,
расположенных глубже мочевого
пузыря

154. Артефакты, вызванные физическими причинами

В подобных ситуациях необходимо
использовать регулировку усиления по
глубине (time gain control), с помощью
которой вводят дополнительное
ослабление эхосигналов в зоне
псевдоусиления
В этом случае структуры, наблюдаемые в
зоне псевдоусиления, будут отображаться
необходимым уровнем яркости

155. Артефакты, вызванные физическими причинами

Реверберация (reverberation): Реверберация
(многократные переотражения) возникает в
случае, когда наблюдаются сильно
отражающие границы сред, расположенные
перпендикулярно оси ультразвукового луча
(т.е. параллельно рабочей поверхности
датчика)
Эхосигналы, отраженные границей, достигая
поверхности датчика, частично отражаются
от нее и, направляясь обратно, вторично
отражаются от границы

156. Артефакты, вызванные физическими причинами

В результате на экране можно наблюдать еще
одно, несколько ослабленное по сравнению с
первым, изображение границы, при чем на
глубине, вдвое большей глубины
расположения истинного отражения

157. Артефакты, вызванные физическими причинами

Явления переотражения, возникающие при
наблюдении объектов с высокой эхогенностью
(ВМС)
В этом случае иногда можно видеть второе, ложное
(ослабленное) изображение объекта на расстоянии,
равном удвоенному расстоянию объекта от датчика

158. Артефакты, вызванные физическими причинами

В ряде случаев, когда сильно отражающий
объект находится близко к датчику, возможно
получение и последующих (третьего,
четвертого и т.д.) ложных изображений
Одним из способов устранения реверберации
от плоских границ является наклон датчика,
изменяющий угол между осью
ультразвукового луча и границей, чтобы он
отличался от 90˚
Если в линейном датчике электронного
сканирования есть возможность изменять
направление параллельных лучей (steering),
то можно избавиться от реверберации, не
изменяя положение датчика

159. Артефакты, вызванные физическими причинами

В тех случаях, когда устранить ложные
изображения с помощью изменения
положения датчика невозможно, можно
определить, где находятся ложные
изображения, сравнивая между собой
картины, получаемые при различных
положениях датчика
Изображения реальных структур при этом
сохраняют взаимную ориентацию и форму,
ложные же изображения перемещаются
относительно истинной картины

160. Артефакты, вызванные физическими причинами

Зеркальное изображение (mirror image): Этот
артефакт имеет происхождение, обусловленное
теми же физическими причинами, что и
реверберация
Если имеется граница тканей, существенно
отличающихся между собой по акустическим
характеристикам, то она порождает
значительный эхосигнал, особенно сильный,
когда граница практически плоская и
ориентирована перпендикулярно оси УЗ луча

161. Артефакты, вызванные физическими причинами

а - при расположении границы сред
параллельно поверхности датчика

162. Артефакты, вызванные физическими причинами

В этом случае, если на пути к этой
границе находится объект, тоже хорошо
отражающий ультразвук, например
сосуд, то можно в результате
переотражения получить
дополнительное ложное изображение
этого объекта, которое находится
позади зеркальной границы
Эффект зеркального изображения
может появиться на таких структурах,
как диафрагма или граница плевры

163. Артефакты, вызванные физическими причинами

Метод борьбы с зеркальным изображением тот
же, что и при реверберации, – изменение угла
наклона датчика (или УЗ лучей) относительно
границы
С помощью этого метода в процессе
наблюдения можно исключить случаи
появления на изображении ярких линий,
параллельных рабочей поверхности датчика, –
они могут порождать ложные зеркальные
изображения

164. Артефакты, вызванные физическими причинами

В некоторых случаях и наклонная
зеркальная граница может давать
ложные изображения, иногда
сопровождающиеся фокусирующим
эффектом, если граница имеет
вогнутую форму

165. Артефакты, вызванные физическими причинами

б – при наклонном расположении границы
сред; в –зеркальное изображение нижней
полой вены (одна стрелка) и гемангиом
печени (две стрелки)

166. Артефакты, вызванные физическими причинами

Рефракция и эффект линзы (refraction,
lens effect), влияние различий в скорости
ультразвука: Рефракция (преломление),
т.е. искривление ультразвукового луча,
возникающее вследствие
неоднородности биологических тканей,
приводит к искажениям акустического
изображения

167. Артефакты, вызванные физическими причинами

В наиболее частых
случаях рефракции
возможно
геометрическое
смещение
наблюдаемых структур
относительно их
истинного положения

168. Артефакты, вызванные физическими причинами

На границе сред, одна из которых имеет
скорость распространения ультразвука
С1, отличную от скорости С2 в другой
среде, происходит преломление
ультразвукового луча, т.е. он изменяет
свое направление
При этом на экране прибора вместо
реального положения объекта,
находящегося глубже границы сред,
наблюдается смещенное его
изображение

169. Артефакты, вызванные физическими причинами

Установить наличие смещения и в ряде
случаев устранить этот эффект можно,
изменяя положение или ракурс датчика
Желательно найти такое положение, при
котором направление УЗ луча будет почти
перпендикулярно границе разнородных
сред
При этом преломление луча будет
минимальным

170. Артефакты, вызванные физическими причинами

Рефракция (преломление)
ультразвукового луча при
прохождении сред с
различными скоростями
ультразвука может в
отдельных случаях
приводить к эффекту
линзы
Как правило, этот эффект
приводит к ухудшению
аппаратурной
фокусировки УЗ луча
Эффект линзы: 1 – при
вследствие его
расфокусировке луча, 2 –
расфокусировки или
при перефокусировке
перефокусировки
луча

171. Артефакты, вызванные физическими причинами

При расфокусировке увеличивается
ширина УЗ луча и, следовательно,
ухудшается поперечная разрешающая
способность
В случае перефокусировки сначала может
быть уменьшение ширины луча в зоне
фокуса линзы Fл, а потом опять таки
увеличение ширины луча и ухудшение
качества изображения

172. Артефакты, вызванные физическими причинами

В слоистых средах преломление и эффект линзы
могут проявляться многократно, что наряду с
дополнительным рассеянием ультразвука
приводит к существенному ухудшению качества
изображения (встречается при наблюдении так
называемых “трудных” для УЗ диагностики
пациентов)
Устранение влияния артефактов, вызванных
рефракцией и эффектом линзы в биологических
тканях, пока невозможно
Поэтому нужно относиться с большой
осторожностью к интерпретации
сонографических изображений диффузных
поражений внутренних органов

173. Артефакты, вызванные физическими причинами

Ухудшение фокусировки луча вследствие
различия скоростей распространения
ультразвука в биологических тканях
имеет место не только вследствие
эффекта линзы
По существу это основная причина,
определяющая физический предел
улучшения поперечной разрешающей
способности в биологических тканях

174. Артефакты, вызванные физическими причинами

Ухудшение
фокусировки УЗ
луча вследствие
различия скоростей
ультразвука на
разных путях
движения импульса
к точке фокуса F

175. Артефакты, вызванные физическими причинами

УЗ луч формируется определенной частью
элементов датчика, занимающих апертуру D на
рабочей поверхности датчика
Различные элементы излучают УЗ импульсы таким
образом, чтобы они одновременно сходились в
точке фокуса F
Это является обязательным условием правильного
формирования УЗ луча
Если импульсы, излученные элементами (например,
крайними 1 или n на апертуре D, проходят среды с
различными скоростями распространения
ультразвука, то они могут прийти в точку фокуса со
сдвигом во времени, т.е. не будут фазированы

176. Артефакты, вызванные физическими причинами

В результате суммарный
сигнал SS в точке фокуса
может быть меньше
каждого из суммируемых
сигналов S1 и Sn
Это означает, что
отсутствует правильная
фокусировка луча –луч при
этом расширяется или
вообще, как говорят,
“разваливается”.

177. Артефакты, вызванные физическими причинами

Эффект относительного ухудшения качества
фокусировки из-за неоднородности сред тем
сильнее, чем больше размер апертуры D
С другой стороны, в большей зоне
распространения ультразвука выше вероятность
появления различий в скоростях
распространения ультразвука
Поэтому вначале увеличение апертуры D дает
эффект улучшения поперечной разрешающей
способности, но по достижении некоторого
размера D дальнейшее увеличение апертуры не
сопровождается уменьшением ширины УЗ луча,
наступает физический предел улучшения
разрешающей способности

178. Артефакты, вызванные физическими причинами

Латеральные тени:
Для образований,
содержащих
жидкость,
характерны так
называемые
латеральные
акустические тени,
которые
появляются на
краях образований

179. Артефакты, вызванные физическими причинами

Причина их возникновения – очень
большая величина угла падения на
боковые стенки образования и, стало
быть, большой угол отражения, что
приводит практически к невозможности
возврата эхосигналов от этих стенок
обратно к датчику и формирования
изображения стенки

180. Артефакты, вызванные физическими причинами

Более того, доля энергии излученного
ультразвукового сигнала, проходящая вглубь за
боковыми стенками образования, резко
снижается из-за того, что от них происходит
практически полное отражение излучаемого
сигнала, который может далее многократно
отражаться от стенок внутри образования
А раз мал уровень излученного сигнала в зоне
за боковыми стенками, малы и ответные
эхосигналы от глубже расположенных структур
Методы борьбы с латеральными тенями
отсутствуют, поэтому этот артефакт надо иметь
в виду и правильно интерпретировать, если он
встречается при исследованиях

181. Артефакты, вызванные физическими причинами

“Хвост кометы”: Артефакт “хвост кометы”
наблюдается в случае, когда в
результате воздействия ультразвука
возникают собственные вибрации
объекта, например небольшого газового
пузырька или инородного
металлического тела в тканях организма
Этот артефакт наблюдается в виде
полоски повышенной яркости за
объектом

182. Артефакты, вызванные физическими причинами

Артефакт “хвост кометы”; а – за
пузырьками газа; б – за внутриматочной
спиралью с металлом (стрелка)

183. Артефакты, вызванные физическими причинами

Спекл-шум: специфический артефакт,
наблюдаемый на каждом акустическом
изображении и обусловленный
высокочастотным характером
излучаемых и отражаемых
ультразвуковых сигналов

184. Артефакты, вызванные физическими причинами

Излучаемый датчиком сигнал
распространяется вглубь в пределах
ультразвукового луча, сохраняя
постоянные фазовые соотношения в
каждый момент времени в отдельных
точках сечения, перпендикулярного оси
луча
Это свойство постоянства фаз принято
называть пространственной
когерентностью

185. Артефакты, вызванные физическими причинами

Так выглядит
излучаемый сигнал в
отдельных точках
сечения
ультразвукового
луча в
фиксированный
момент времени – он
практически один и
тот же по виду

186. Артефакты, вызванные физическими причинами

При отражении от акустических
неоднородностей излученный сигнал порождает
множественные эхосигналы, которые
складываясь формируют суммарный эхосигнал,
протяженный во времени
В зависимости от взаимного пространственного
расположения неоднородностей (отражателей)
в каждом пространственном элементе
разрешения эхосигналы от отдельных
отражателей внутри элемента разрешения
суммируются в соответствии со своими
взаимными фазами
Результат – амплитуда суммарного эхосигнала –
зависит от этих фаз

187. Артефакты, вызванные физическими причинами

Два отражателя (1 и 2) в УЗ
луче расположены на одной
глубине, эхосигналы от них
совпадают по фазе (синфазны),
и поэтому амплитуда
суммарного эхосигнала равна
сумме амплитуд эхосигналов от
каждого из отражателей
Соответствующий элемент
изображения на экране
прибора будет иметь яркость,
пропорциональную этой
суммарной амплитуде

188. Артефакты, вызванные физическими причинами

Движение датчика или
изменение ракурса
наблюдения
отражателей 1 и 2
Вследствие нового
ракурса глубина
расположения одного из
них относительно
датчика может быть не
равна глубине другого –
появляется небольшая
разность глубин DL.

189. Артефакты, вызванные физическими причинами

Эта разность может быть меньше
величины, характеризующей продольную
разрешающую способность, т.е. оба
отражателя находятся в одном элементе
разрешения
Однако у эхо сигналов от каждого из них
появляется взаимный фазовый сдвиг, и
амплитуда суммарного эхосигнала будет
уже не равна сумме амплитуд эхосигналов
от отражателей 1 и 2

190. Артефакты, вызванные физическими причинами

Возможен случай, когда фазовый сдвиг
между эхосигналами равен 180˚, т.е.
сигналы противофазны
При этом суммарный эхосигнал близок к
нулю, если эхосигналы от отражателей
одинаковы по амплитуде
В соответствующем элементе
изображения на экране прибора сигнал
также будет отсутствовать

191. Артефакты, вызванные физическими причинами

В большинстве практических случаев
сигнал в каждом элементе разрешения
получается как сумма не двух, а
большего количества эхосигналов от
отдельных мелких неоднородностей,
так что в зависимости от их взаимных
фазовых сдвигов будет иметь место
усиление или ослабление яркости в
элементе изображения

192. Артефакты, вызванные физическими причинами

Аппаратурные методы борьбы со спекл-шумом
достаточно сложны и по этой причине пока
широко не применяются
Специфичность спекл-шума позволяет в
большинстве случаев отличать его от полезных
эхосигналов
Характер спекл-шума существенно зависит от
типа датчика и его рабочей частоты
Спекл-шум зависит также от вида исследуемых
биологических структур, поэтому изменение
характеристик спекл-шума может
свидетельствовать об изменении свойств
тканей, и эта информация иногда может быть
полезна для исследования

193. Новые направления в ультразвуковой диагностике

194. Основные направления модернизации в ультразвуковых исследованиях

Разработка и модернизация
ультразвуковых датчиков
Модернизация программного обеспечения
Разработка и использование новых
контрастных веществ для ультразвуковой
диагностики
Подготовка специалиста отвечающего
требованиям современных технологий

195. Диагностический ультразвук

196. Диагностический ультразвук

197. Диагностический ультразвук

198. Диагностический ультразвук

199. Диагностический ультразвук

Native Tissue Harmonic
Imaging
Sludge within gallbladder
Fundamental Image
Technically difficult patient

200. Диагностический ультразвук

201. Диагностический ультразвук

202. Диагностический ультразвук

203. Диагностический ультразвук

204. Диагностический ультразвук

205. Диагностический ультразвук

206. Диагностический ультразвук

207. Диагностический ультразвук

208. Диагностический ультразвук

209. Направления в подготовке специалиста «нового формата»

Ежедневная выработка
профессиональных навыков
Знание английского языка в пределах
1500 – 1700 общеупотребительных слов
Навыки работы с персональным
компьютером и интернет ресурсами

210. Интернет ресурсы

Продукция
Модернизация
Обслуживание
Цены
Литература
Обучение
Семинары
Работа

211. Обучающие ресурсы

Медицинские серверы
Интернет - страницы фирм
производителей ультразвуковой
аппаратуры
Интернет страницы университетов и
крупных клиник

212. Диагностический ультразвук

213. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАЗВУКА И БЕЗОПАСНОСТЬ

214. Отечественные стандарты безопасности

Стандарт Р50267.0-92 «Изделия
медицинские электрические. Общие
требования безопасности»
Практически полный аналог стандарта
международной электротехнической
комиссии (1988 г.)

215. Отечественные стандарты безопасности

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Следующие требования:
Требования к условиям окружающей среды
Защита от опасностей поражения
электрическим током
Защита от механических опасностей
Защита от опасностей нежелательных или
чрезмерных излучений
Защита от опасностей воспламенения горючих
смесей анестетиков
Защита от чрезмерных температур и других
опасностей
Точность рабочих характеристик и защита от
представляющих опасность выходных
характеристик

216. Отечественные стандарты безопасности

Поражение электрическим током
практически невозможно – величины
электрических токов утечки и
максимальное напряжение
электрического пробоя диэлектриков –
наличие заземления, низкая влажность
в помещении, предохранение прибора
от попадания влаги и грязи

217. Отечественные стандарты безопасности

Защита от электромагнитных полей –
конструктивные особенности прибора и
монитора
Гораздо сложнее определить
требования к акустическому излучению
УЗ – максимальное значение средней
интенсивности излучаемых УЗ
колебаний – не более 50 мВт\см2;
определяется при испытании прибора
расчетно-экспериментальным методом

218. Биологические эффекты ультразвука

При средней интенсивность УЗ волн до
100 мВт\см2 не вызывает никаких
опасных для жизни эффектов в тканях
млекопитающих
Интенсивностью называется удельная
мощность УЗ волн т. е. мощность волн,
проходящих через единицу площади

219. Биологические эффекты ультразвука

1.
Ударные волны
2.
Кавитация
3.
Локальный нагрев тканей

220. Требования зарубежных стандартов

Международный стандарт МЭК 1157
«Требования к представлению
акустических выходных характеристик
медицинских диагностических
ультразвуковых приборов»
Информация об акустических
характеристиках представляется в
технических характеристиках прибора,
руководстве по эксплуатации и
отдельно по просьбе заказчика

221. Требования зарубежных стандартов

1.
2.
3.
В технических характеристиках смотреть
(для каждого датчика и каждого режима
работы):
Пиковое отрицательное давление < 1
МПа
Выходная интенсивность излучения в
луче < 20мВт\см2
Максимальная в пространстве, средняя
по времени интенсивность < 100 мВт\см2

222. Требования зарубежных стандартов

1.
2.
3.
Механический индекс (MI) учитывает
возможные кавитационные эффекты
Тепловой индекс (TI) – учитывает
тепловые эффекты
TIB – тепловой эффект в кости
TIC – тепловой эффект в краниальных
костях
TIS – тепловой эффект в мягких
тканях

223. Что необходимо знать специалисту

Нагрев тем больше, чем больше время
исследования и больше выбранная
мощность излучения
Максимальный нагрев в зоне фокуса; при
фокусировке вглубь нагревание
поверхностных тканей максимально (в
ближней зоне)
Нагрев максимален в костной ткани и на
границе с легочной тканью (с
максимальным поглощением и
рассеивание Уз волн))

224. Что необходимо знать специалисту

Нагревание увеличивается при
увеличении частоты датчика
Тепловые индексы должны быть с
цифрой < 2, что означает, что
повышение температуры тканей не
более 2˚С
Дополнительный нагрев тканей за счет
работы самого датчика – особенно
полостных

225. Что необходимо знать специалисту

Наиболее безопасный В – режим и
спектральный доплер при непрерывно
волновом излучении
ЦДК И ЭД дают максимальные тепловые
эффекты
В и М – режимы дают максимальные
механически (кавитационные) эффекты,
а в режимах ЦДК и ЭД – минимальные

226. Советы специалисту

Мощность излучения и время
исследования минимизировать
Шире использовать средства
регистрации
Регулярно и систематически
тестировать прибор во время
эксплуатации

227. Спасибо за внимание!