Входная и выходная информация

На рис. 2.2 показана классификация входной и выходной информации УЗДУ. В УЗДУ формируются зондирующие импульсы (ЗИ), которые через УЗ датчик направляются в тело пациента. Этот же УЗ датчик используется для приема эхосигналов, отраженных от акустических неоднородностей биологических тканей.

Эхосигналы обрабатываются в УЗДУ. В результате этой обработки форми-руются УЗ изображения внутренних органов и мягких тканей с, возможно, нало-женными на них картами кровотока;

Геометрические измерения проводятся на "замороженных" изображениях; они могут включать измерение длины между определенными точками изображе-ния, площади, периметра или объема интересующей области.

Предусматривается возможность построения и выдачи гистограммы, мате-матического ожидания и дисперсии яркостей определенной области изображения.

Результаты УЗ-исследований могут выдаваться на принтер, термопечать, архивироваться (записываться в базу данных протоколов УЗ обследований на винчестере), передаваться на расстояние через сети связи.

Рис. 2.2. Классификация входной и выходной информации УЗДУ

2.3 Принципы работы

В основе функционирования УЗДУ всех поколений лежит один и тот же общий физический принцип работы: зондирование области интереса УЗ сигналами и использование для получения изображения эхосигналов, отражённых от акустических неоднородностей биологической среды. Однако, по мере прогресса в электронике и вычислительной технике, методы формирования зондирующих импульсов (ЗИ), способы сканирования зоны обзора, методы обработки эхосигналов и вторичной обработки УЗ изображений сильно изменяются (усложняются) от поколения к поколению УЗДУ.

Математические основы формирования плоского изображения g(x, y) в любой (не обязательно ультразвуковой) системе интроскопии выражаются следующим соотношением (здесь для простоты объяснений используется двумерный случай):

(1.1)

где

ƒ(α, β) - двумерная яркостная картина в плоскости объекта исследования,(x, y) - функция отклика точечного источника (ФОТИ).

Применительно к УЗДУ прогресс в развитии электроники, вычислительной техники и методов обработки может быть интерпретирован как улучшение ФОТИ. В предельном случае идеальной системы интроскопии точке ƒ(α, β) в области объекта соответствует точечное изображение g(x, y) в области изображения.

Формула (1.1) полезна для наглядного и сжатого описания сути и анализа работы УЗДУ и процесса формирования УЗ изображения. Однако, они мало пригодны для синтеза УЗДУ. Это обусловлено тем, что синтез УЗДУ является творческим процессом и мало поддаётся формализации, а трудоёмкость определения ФОТИ сравнима с трудоёмкостью экспериментальной проверки самого УЗДУ. На практике анализ формы ФОТИ активно используется при выборе и оптимизации формы зондирующих импульсов, способов сканирования и обработки эхосигналов, определении уровня боковых лепестков и пр. в процессе моделиро-вания алгоритма синтеза УЗ изображения.

УЗДУ первых поколений были аналоговыми. В этих УЗДУ использовались аналоговые способы формирования узких УЗ лучей на передачу и приём. Для соз-дания УЗ лучей и формирования динамической апертуры использовались линии задержки.

В УЗДУ третьего поколения использовался метод виртуальных источников (ВИ). Существо этого метода состоит в предварительной фокусировке УЗ лучей на передачу от соседних пьезоэлементов (ПЭ) внутри области обзора на некотором расстоянии от рабочей поверхности УЗ датчика. В точках ВИ суммируется энергия нескольких соседних ПЭ. Эти точки ВИ затем можно рассматривать как самостоятельные точечные источники излучения, хотя реаль-ных источников излучения в этих точках нет (поэтому они и называются виртуальными). Согласно теории антенн способ создания ВИ не имеет значения. ВИ формируются для некоторой группы соседних ПЭ (субапертуры). Посредством соответствующей коммутации ПЭ и приёмо-передающих каналов эта субапертура может перемещаться вдоль решётки ПЭ УЗ датчика.

ВИ используются как в режиме передачи, так и в режиме приема.

Применение метода ВИ в значительной степени было обусловлено задачей улучшить энергетику в одноканальной (т.е. дешёвой) системе. Кроме того, требо-валось обойти отсутствие на тот период времени достаточно мощных выходных транзисторов для формирования ЗИ. Метод ВИ неплохо себя зарекомендовал. Существенным его достоинством является возможность уменьшить влияние ди-фракционных максимумов посредством уменьшения расстояния между соседними ВИ до значений, меньших расстояния между соседними ПЭ решётки УЗ датчика. Этот метод планируется применять и в новой разработке при необхо-димости использования недорогих УЗ датчиков с большим шагом расположения ПЭ.