ferma.jpgferma10.jpgferma11.jpgferma2.jpgferma3.jpgferma4.jpgferma5.jpgferma6.jpgferma7.jpgferma8.jpgferma9.jpg

Производство ультразвука

 

Производство ультразвука

Пэдди Маннион

Ультразвуковыеволныиспускаютсявнутридатчика пьезоэлектрическим кристаллом, который выполняет две функции: он преобразует электрическую энергию в энергию звука и, наоборот, энергию звука в электрическую энергию. Обычно эти кристаллы выполнены из керамических материалов или из смешанной керамики, которые были подвергнуты воздействию очень высоких температур, чтобы придать кристаллам пьезоэлектрические свойства. При воздействии на кристалл электрического тока происходит его деформация, в результате чего появляется ультразвук. Это явление известно как пьезоэлектрический эффект. Сегодня кристаллы, изготовленные на основе материалов из смешанной керамики, производят ультразвук различной частоты. Электрическое напряжение скачкообразно подается на кристалл, в результате чего он производит ультразвук в течение приблизительно 1% этого периода времени. Длительность испускания ультразвука равна 2-3 длинам волны. Для этого есть термин - пульсирующая длина. Датчик в течение остального времени (99%) принимает возвращающиеся звуковые сигналы. По их возвращении кристалл снова деформируется, после чего возникает электрический сигнал, который затем трансформируется в изображение на экране. Этот процесс называется взаимообратный пьезоэффект. Чем больше напряжение, подаваемое на кристалл, тем выше интенсивность испускания ультразвука. С ростом напряжения можно увеличить интенсивность ультразвука; однако необходимо помнить о том, что напряжение и интенсивность не являются тождественными понятиями. Увеличение напряжения приведет к росту интенсивности ультразвука; однако в действительности увеличение напряжения означает увеличение напряжения на кристалл, в результате чего повышается реверберация и увеличивается интенсивность ультразвука. Частота испускания ультразвуковых волн называется частотой импульсных повторов и зависит от длительности временного промежутка, в течение которого ультразвук возвращается к датчику, отразившись от тканей. Новый же импульс испускается только после того, как все ультразвуковые волны, отразившись от    тканей,     возвращаются    к    датчику.     При    получении    изображений поверхностных тканей возможно использование более высокой частоты импульсного повтора. Для ультразвука более глубоких тканей частота импульсного повтора должна быть обязательно ниже.

 

Рис.  1.6 а. Очертания несфокусированного УЗ-луча. На выходе из датчика луч узкий (NF). Он становится шире по мере удаления от датчика (FF).

 Рис. 1.6 б. Эффект фокусирования УЗ-луча для его сужения с целью получения более высокого разрешения изображения.

 Ультразвуковые волны распространяются во всех направлениях. Однако только направление вперед представляет практическую пользу, так как изображение строится на основе ультразвука, распространяющегося в этом направлении. По этой причине датчик имеет специальный блок, который поглощает ультразвуковые волны, идущие в других направлениях.

Для свободного прохождения ультразвуковых волн сквозь ткани важно, чтобы на их пути не было преград, которые бы гасили или отражали их, поэтому в качестве экрана для датчика используется специальный материал.

При производстве ультразвука происходит его небольшое рассеивание; в результате на границе между тканью и датчиком ультразвуковой луч несколько отклоняется от своей траектории. Нормальные очертания ультразвукового луча упрощенно изображены на рис. 1.6, с. 8, на котором также показан сфокусированный ультразвуковой луч. Вследствие отклонения ультразвука от своей траектории разрешение изображения увеличивается. Разрешение изображения представляет чрезвычайную важность для всего процесса УЗИ. Пространственное разрешение делится на продольное и поперечное.

Продольное разрешение

Под продольным разрешением понимают способность различать две точки на всем протяжении ультразвукового луча. Чем лучше продольное разрешение, тем выше качество изображения или отдельных его элементов. Частота, с какой работает ультразвуковой датчик, играет решающую роль, так как разрешение становится лучше при уменьшении длительности импульса.      Высокочастотный      ультразвук      обладает      более      короткой длительностью импульса. Продольное разрешение не должно быть больше, чем половина длительности импульса.

Продольное разрешение = 0,5 х Длина импульса

Следовательно, каждый объект исследования должен быть не больше длительности одного импульса, чтобы определяться как отдельный объект (рис. 1.7).

 

 

Рис.   1.7. Принципы продольного разрешения. Если две точки разделены одной длиной импульса или несколькими, на экране они отображаются как отдельные структуры. Если данные точки отстоят друг от друга на расстоянии, меньшем, чем длина импульса, они видны как одна точка.

 Поперечное разрешение

Под поперечным разрешением понимают способность различать две точки, лежащие рядом поперек ширины ультразвукового луча. Две точки, лежащие в пределах ширины ультразвукового луча, на изображении видны не как две отдельные точки, а как две точки, одна из которых лежит в пределах ширины луча, а другая не лежит, будут отображаться по отдельности (рис.  1.8, с. 9).

 

 

Рис.   1.8. Принципы поперечного разрешения. Две различимые точки перпендикулярны плоскости ультразвукового луча. Если данные точки лежат в пределах ширины луча, они видны как одна точка; если одна из данных точек лежит вне ширины ультразвукового луча, то они различаются как отдельные точки.

 

Иными словами, если один из объектов лежит по ширине ультразвукового луча, а другой - вне ее, на изображении они видны как два отдельных объекта; в противном случае они отображаются как один объект. У высокочастотных датчиков ультразвуковой луч длиннее в том месте, где он сужается, поэтому их поперечное разрешение выше. Вследствие зависимости поперечного разрешения от ширины ультразвукового луча, для достижения наилучших результатов УЗИ рекомендуется использовать высокочастотный ультразвук или сканировать область, лежащую в зоне действия датчика. У большинства современных датчиков фокусированный ультразвуковой луч. У многих ультразвуковых приборов также предусмотрена возможность настройки для обеспечения наилучшего качества изображения.

 

 

Оставить комментарий

Комментарии могут размещать все! Избегайте нецензурные слова и оскорбительные высказывания!

Защитный код
Обновить

. @Mail.ru