Ультразвуковая ангиология - часть 14

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

вательностью) избирательного выделения эхосигна-

ла от крови и последующего его усиления. Результа-

том этого процесса является эхопозитивность внут-

рипросветного потока, сопоставимая с окружающи-
ми тканями. Наличие же направленного движения 
ставшей эхогенной крови дополнительно выделяет ее 
по сравнению с окружающими структурами. 

В данном режиме (для систем GE Medical Systems 

он носит название b-flow) качество изображения пря-
мо не связано с углом между вектором скорости внут-
рипросветного потока и направлением распростране-
ния ультразвукового луча, что, на первый взгляд, вы-
годно отличает его от уголзависимых допплеровских 
методов цветового кодирования. Однако интенсив-
ность отраженного от крови эхосигнала связана с ко-
личеством элементарных отражателей в метке конт-
рольного объема, а последнее сопряжено со скорос-

тью кровотока, реологическими характеристиками 

крови, а также величиной угла между вектором ско-

рости внутрипросветного потока и направлением 
распространения ультразвукового луча. Это важ-

ное обстоятельство является заметной детерминан-

той качества изображения потока в режиме b-flow. При 

прочих равных условиях, интенсивность сигнала b-flow 
(в диапазоне низких и средних скоростей) меньше, не-
жели высоких, когда она становится постоянной 
(рис. 3.37). Уменьшение величины угла сканирования 
приводит к усилению интенсивности сигнала и улуч-
шению качества изображения. 

Внедрение режима b-flow является перспектив-

ным направлением ультразвуковой ангиологии. 

Режимы сканирования 

Разрешающая способность 

В современной ангиологии применяются раз-

личные режимы сканирования. Принципиально их 
можно разделить на две группы: с применением доп-
плеровского эффекта (постоянно-волновой доппле-
ровский режим - CW-режим; импульсный допплеров-
ский режим - PW-режим; режим цветового доппле-
ровского кодирования - CD-режим; дуплексные ре-

жимы, сочетающие один или два вида допплеровс-

кого режима с режимом двухмерной серошкальной 
эхографии,- В-режимом) и без такового (собствен-
но режим двухмерной серошкальной эхографии -
В-режим, режим одномерной временной развертки -
М-режим). Наибольшее значение для исследования 

сосудистой системы имеют допплеровские режимы. 

При двухмерном серошкальном сканировании 

(В-режим) получение ультразвукового изображения 
основано, как уже говорилось выше, на эффекте от-
ражения ультразвука от границы раздела сред. При-
борно анализируемая амплитуда (а при когерентном 
формировании изображения и фаза) отраженного 
эхосигнала в процессе преобразования обусловли-
вает яркость свечения пикселя на экране монитора. 

Таким образом, В-режим является основным для по-
лучения визуальной информации об органах и тка-

нях, стенках сосудов, внутрипросветном содержи-
мом (рис. 3.38). 

М-режим - одномерное сканирование (через 

одну линию сечения) с получением развертки в ре-

Рис. 3.37. Зависимость интенсивности сигнала b-flow от 
скорости кровотока в сосуде. 

альном режиме времени используется для регистра-
ции характеристик движущихся объектов. Примене-
ние данного режима в ангиологии ограничено, так как 
большинство сосудов являются неподвижными 
структурами. Однако для корректного измерения ди-
аметров артерий и вен, а также регистрации движе-
ния стенок (пульсация) может быть использована 
комбинация В- и М-режима (рис. 3.39). Наиболее ак-
тивно данный режим используется при кардиологи-
ческих исследованиях. 

Постоянно-волновой допплеровский режим 

(CW), не имея ограничений по скорости и глубине, 
одновременно лишенный пространственного разре-
шения, лежит в основе метода ультразвуковой доп-
плерографии. Двухэлементные допплеровские дат-

чики карандашного типа работают обычно с часто-
той 2 МГц (для кардиологических исследований), 4 и 
8 МГц (для исследования периферических артерий 
и вен). Результатом исследования при этом являют-
ся получение допплеровского спектра (рис. 3.40) и 
его последующий анализ. 

Импульсный допплеровский режим (PW) также 

лежит в основе ультразвуковой допплерографии, при 
этом получают допплеровский спектр. 

Режим цветового допплеровского кодирования 

(CD) существовал как самостоятельный лишь в пер-
вых ультразвуковых сканерах. В настоящее время он 
находит применение в дуплексных системах. 

Дуплексное сканирование сочетает два режи-

ма: двухмерную серошкальную эхографию и один 
из допплеровских режимов, из которых оба рабо-

тают в реальном времени. Таким образом, имеет-
ся возможность визуализации структур (органов, 
тканей, сосудов) с одновременным получением 

цветовой картограммы или допплеровского спек-

тра потока крови (рис. 3.41). Существует также ре-
жим триплексного сканирования, в котором одно-

временно работают, помимо серошкальной эхо-
графии, два допплеровских режима - цветовой и 

спектральный. Такое сочетание обозначают трип-
лексным сканированием. Работа дуплексного и 
триплексного режимов гораздо сложнее, чем каж-
дого из составляющих их в отдельности. Принци-
пиально важно, что чем больше режимов задей-
ствовано, тем хуже качество изображения каждо-
го из них. Это связано с тем, что ультразвуковой 

60 

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

датчик не может одновременно посылать импуль-
сы для получения информации о структуре ткани 

(серошкальное сканирование), допплеровском 
сдвиге частот (спектральный допплер), а также 
пространственном его распределении (цветовое 
кодирование). Поэтому все эти импульсы посыла-
ются последовательно, соответственно, последо-
вательно и принимаются. С учетом существующих 

для каждого вида излучения-приема ограничений 

становятся понятными задержка работы системы 
и снижение качества изображений. Следствием 
этого является временная «заморозка» (выключе-
ние) работы одного из действующих режимов для 
повышения качества изображения второго. Так, для 
регистрации качественного допплеровского спек-

тра работу В-режима и CD-режима чаще всего при-
останавливают (функция update). При этом рабо-
тает только импульсный допплеровский режим, а 

изображение и цветовая картограмма фиксируют-

ся и остаются неизменными. 

Терминологически правильнее называть дуплек-

сные режимы в соответствии с наименованием их ком-
понентов, например, «сонография с цветовым коди-
рованием» или «сонография с цветовым кодировани-
ем и спектральным допплеровским анализом». Одна-
ко в литературе все эти названия чаще всего объеди-
няются термином «дуплексное сканирование». 

Под разрешающей способностью принято пони-

мать возможность раздельного отображения двух ря-

дом расположенных объектов. Разрешение тем 

выше, чем меньшего размера объекты отображают-
ся раздельно. 

Для сканирования в реальном режиме времени 

с применением линейных датчиков общее разреше-

ние складывается из аксиального (или осевого), ла-

терального (или бокового) и временного компонен-
тов. Аксиальное и латеральное разрешение обеспе-

чивают качество статического ультразвукового изоб-
ражения (рис. 3.42, А), временное - динамического. 
При использовании датчиков, предусматривающих 

угловое расхождение лучей (конвексных, векторных 

и секторных), качество статических эхограмм сопря-

жено также с угловым разрешением (рис. 42, Б). 

При прочих равных условиях разрешение всегда 

выше при линейном сканировании с высокой часто-

той. Данное положение справедливо для всех режи-

мов сканирования (рис. 3.42, В-Е). 

Методы оптимизации изображений 

Под оптимизацией понимают способы повыше-

ния качества ультразвуковых изображений. Основ-
ной целью производимых при этом манипуляций яв-

ляется получение максимального объема информа-

ции, наиболее адекватно отражающей реальную дей-
ствительность. 

Оптимизация изображения в режиме 

серошкального сканирования (В-режим) [17] 

Качество получаемых серошкальных эхограмм, 

естественно, зависит в первую очередь от класса ис-
пользуемого ультразвукового сканера, набора техно-

логий, реализованных в нем, вида применяемых дат-

чиков, т. е. тех базовых условий, субъективное влия-
ние на параметры которых невозможно. Однако у ис-
следователя имеется широкий арсенал средств для 
изменения параметров изображения в рамках суще-
ствующей системы. Основными из них являются фор-
мат, частота, глубина и ширина сканирования (час-

тота кадров, плотность линий), мощность на переда-

че, усиление на приеме, компенсация усиления с глу-

Рис.  3 . 3 8 . Общая сонная артерия. 
В-режим. 

Рис. 3.39. Общая сонная артерия. 

А. В- + М-режим. Б. М-режим. 

Рис. 3.40. Допплеровский спектр. 

Рис.  3 . 4 1 . Дуплексное сканирование. 

А. Варикозно расширенные поверхностные вены нижней конечности. 

В-режим+CD. Б. Кровоток в общей сонной артерии. В-режим+CD+PW. 

61 

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

Рис. 3.42. Разрешающая способность при ультразвуковом сканировании. 

А. разрешение при линейном сканировании. Б. Разрешение при сканировании с 

расхождением лучей под углом. В. Ноготь и ногтевое ложе указательного пальца 
(В-режим). Г. Цветовая картограмма потока в сосудах ногтевого ложа указатель-
ного пальца (дуплексное сканирование: В-режим + ЦДК скорости). Д. Цветовая 
картограмма потока в сосудах ногтевого ложа указательного пальца (дуплексное 
сканирование: В-режим + ЦДК «энергии»). Е. Цветовая картограмма потока и доп-
плеровский спектр в сосудах ногтевого ложа указательного пальца (дуплексное 
сканирование: В-режим + ЦДК «энергии» + допплеровский спектр). 

биной, предобработка, логарифмическое сжатие, ус-
реднение (сглаживание), постобработка, псевдоок-
рашивание [17, 71, 72]. 

Среди возможных форматов сканирования 

различают линейный, конвексный, секторный и 
векторный [72]. 

Линейный формат сканирования характеризует-

ся распространением ультразвуковых лучей с линей-
ной поверхности апертуры датчика, величина которой 

может быть разной - 3, 4, 6, 10 см (рис. 3.43). Данный 
вид сканирования предназначен для изучения струк-
тур, в том числе сосудов, на небольших глубинах, так 

как обеспечивает широкую зону сканирования в ближ 
нем поле. С применением данного формата исследу-
ются поверхностно расположенные периферические 
сосуды (брахиоцефальные артерии и вены в экстра-

краниальных отделах, артерии и 
вены конечностей). Преимуще-

ством данного формата сканирова-

ния является одинаковая густота 
(плотность) линий на малых и боль-
ших глубинах, что позволяет более 
качественно визуализировать глу-
боко расположенные структуры. 

Данный факт может быть использо-

ван как для изучения сосудов 
брюшной полости (абдоминальной 
аорты), так и при исследовании глу-
боких артерий и вен (прежде всего 
нижних конечностей) в случаях не-
значительной выраженности под-
кожного жирового слоя. Однако 
ввиду ограниченности зоны обзора 
на больших глубинах, предпочти-
тельнее применять другие форма-
ты сканирования (конвексные, век-
торные, секторные). За счет линей-
ной формы апертуры датчика и ее 
значительной величины использо-
вание данного формата для скани-
рования многих анатомических об-
ластей затруднено. 

При конвексном сканирова-

нии используется выпуклая одно-
мерная решетка, при этом лучи 
расходятся не параллельно, а в 

виде веера, занимая в пространстве угловой сектор. 
Конвексный режим целесообразно использовать при 
исследовании органов (и сосудов) брюшной полос-

ти и забрюшинного пространства, некоторых повер-
хностно расположенных структур (например, молоч-

ных желез), мягких тканей (мышечных массивов бе-

дер, ягодичной области), органов малого таза. Сле-
дует отметить, что конвексный формат может быть 

использован и при изучении периферических сосу-

дов, однако, в связи с выпуклостью поверхности дат-

чика это не всегда удобно, так как приходится дефор-
мировать мягкие ткани для плотного контакта с кож-
ным покровом, что, в частности делает малоинфор-
мативным или даже невозможным исследование пе-
риферических вен. В связи с расхождением лучей, 
увеличивающимся с глубиной, визуализация глубо-

62 

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

ко расположенных объектов хуже, чем при линейном 
сканировании, и в то же время лучше, чем при сек-
торном и векторном (рис. 3.44). 

Секторное сканирование подразумевает рас-

хождение лучей из одной точки на поверхности дат-
чика. Лучи занимают в пространстве определенный 
сектор. Зона, находящаяся близко к датчику, харак-
теризуется малой площадью, что делает невозмож-
ным широкий обзор (как при линейном и конвексном 
сканировании). В то же время за счет узкого пучка 
ультразвуковых лучей вблизи поверхности датчика 
обеспечивается его малая апертура, что весьма по-
лезно для исследования структур через доступы не-
больших размеров (исследование сердца, печени, 
селезенки, почек через межреберья, транскраниаль-
ное дуплексное сканирование и т. д.) (рис. 3.45). Мо-
дификацией данного формата явилась технология, 
при которой лучи расходятся не с поверхности дат-
чика, а на некотором удалении от него. Данный прин-
цип позволил существенно улучшить качество изоб-

ражения (за счет сравнительно небольших потерь 
энергии излучения) и нашел применение в кардио-

логии, а также при транскраниальном сканировании 

и исследованиях органов брюшной полости и забрю-
шинного пространства (см. рис. 3.45, Б). 

Векторное сканирование возникло как услож-

ненный вариант секторного и предназначено для рас-
ширения зоны обзора на малых глубинах. При этом 

точка, являющаяся центром расхождения лучей, на-
ходится перед решеткой (в действительности про-

цесс формирования и расхождения лучей происхо-

дит несколько иначе). В результате расширяется зона 

инсонации на малой глубине (рис. 3.46). 

В некоторых датчиках (например, для трансрек-

тального сканирования) могут быть совмещены два 

формата (обычно конвексный и линейный). 

В зависимости от частоты излучения датчики 

делятся на работающие с фиксированной частотой, 

многочастотные и широкополосные. Под частотой 
моночастотного датчика понимают центральное 

Рис. 3.43. Линейное сканирование. 

А. Схема устройства ультразвукового 
датчика и расхождения лучей. Б. По-

звоночная артерия (сегмент V2). 

Рис. 3.44. Конвексное сканирование. 

А. Схема расхождения лучей. Б. Пече-

ночные вены. 

Рис. 3.45. Секторное сканирование. 

А. Схема расхождения лучей. Б. Про-
дольное сканирование аневризмы аб-
доминального отдела аорты. 

Рис. 3.46. Векторное сканирование. 

А. Схема расхождения лучей. Б. Почка. 

63