Ультразвуковая ангиология - часть 16

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

информативная на большой глубине гармоника, что 
приводит к значительному улучшению качества изоб-
ражения. С применением второй гармоники суще-

ственно повышается информативность исследова-
ний у «сложных» пациентов в кардиологии, а также в 
случае изучения глубоко залегающих объектов (аор-
ты, нижней полой вены, почечных артерий, под-
вздошных артерий и вен) (рис. 3.55). 

Более подробно процесс выделения гармони-

ческого сигнала выглядит следующим образом 

[87-95]. Как уже говорилось выше, интенсивность 
гармонических колебаний возрастает по мере от-

даления от поверхности датчика (рис. 3.56). Час-
тота их кратна частоте основного эхосигнала (f) и 

Рис. 3.53. Псевдоокрашивание (псевдоколоризация) серошкального изображе-
ния. Общая сонная артерия и каротидная бифуркация. 

А. Фоновоесерошкальноесканирование. Б. Псевдоокрашивание. В. Сочетание серош-
кальной визуализации с цветовым выделением части шкалы (функция вычитания). 

Рис. 3.54. Функция усреднения при серошкальном сканировании внутренней 
яремной вены на уровне нижней луковицы. 

А. Отсутствие усреднения. Б. Усреднение (5 кадров в одном). 

Рис. 3.55. Продольное сканирование проксимального отдела нижней полой вены 
А. Сканирование в обычном режиме. Б. Режим второй тканевой гармоники. 

составляет 2f, 3f и т. д. (соответственно, вторая 
гармоника, третья гармоника и т. д.). Основной 
(фундаментальный сигнал) и гармонический сигнал 
имеют довольно существенную зону «перекрытия» 
(рис. 3.57, А), устранение которой достигается путем 
пространственного и временного изменений конфи-

гурации импульса (генерация короткого по времени 

сложноконфигурированного сигнала). Таким обра-
зом, устраняется единственная существенная поме-
ха для подавления основного эхосигнала. Устране-

ние его (рис. 3.57, Б) осуществляется путем измене-
ния частоты датчика на приеме, по кратности совпа-

дающее с кратностью частоты гармонического сиг-

нала по сравнению с фундаментальным, т. е. для ана-

лиза второй гармоники частота на 

приеме удваивается. 

Сам физический принцип 

выделения второго гармоничес-
кого сигнала обусловливает ряд 
ограничений для использования 
этого режима сканирования. 
Очевидно, что если амплитуда 
основного эхосигнала много-
кратно превышает по величине 
амплитуду гармонического, его 
подавление приведет к ухудше-
нию качества изображения. Кро-
ме того, снижение частоты излу-
чения на передаче также сопря-

жено с ухудшением детального 

разрешения. Поэтому использо-
вание режима второй гармоники 

для исследований при хорошем 
уровне фоновой визуализа-
ции, как правило, отрицатель-
но влияет на качество получа-

емого изображения. В то же 
время данный режим является 
незаменимым для случаев с низ-
ким исходным качеством ультра-
звуковых срезов, что, как прави-
ло, имеет место у «трудных» па-
циентов (рис. 3.58). Физическим 
обоснованием этого факта явля-
ется сопоставимое или более 
низкое значение амплитуды фун-

даментального сигнала в сравне-

нии с таковым гармонического. 

Оптимизация серошкального 

изображения является важным ком-
понентом ультразвукового сканиро-
вания, так как от качества визуаль-
ных изображений зависит объем 

диагностической информации. 

Оптимизация изображения 

в режиме цветового допплеров-
ского кодирования (CD-режим) 

[17,45] 

Пространственное распреде-

ление в цвете допплеровских сдви-

гов частот (в различных вариантах) 

дает важную информацию о состо-
янии сосудистого русла. Для повы-

68 

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

Рис. 3.56. Гармонические сигналы. 

А. Давление в среде при распростране-

нии ультразвуковой волны. Б. Форми-
рование гармонической составляющей 
отраженного эхосигнала с увеличени-
ем глубины. В, Г. Изменение интенсив-
ности основного эхосигнала (на фунда-
ментальной частоте) и гармоническо-
го (на кратно увеличенной) с увеличе-
нием глубины. Д. Давление спектра 
гармонического колебания на различ-
ных расстояниях от поверхности ульт-
развукового датчика. Е. Зависимость 
давления в среде на различной глуби-
не от частоты гармонических сигналов. 

шения качества изображения мож-
но изменить размер, положение и 
направление лучей зоны опроса, 

уровень шкалы, базовую линию, 

мощность на передаче, фокусировку на передаче, уси-

ление на приеме, уровень фильтра, предобработку, 
усреднение, размер окна опроса, постобработку. 

Размер зоны опроса (величина площади части 

пространства, из которой анализируются допплеров-
ские сдвиги частот) должен строго соответствовать 
интересующей области. При немотивированном уве-

личении зоны опроса уменьшается количество лучей 

на единицу площади и, кроме того, снижается часто-

та кадров. Поэтому оптимальным является следую-

щий принцип проведения исследования: сначала 
осуществляется обзорное сканирование с широким 
полем цветового опроса, после чего зона сужается и 
малым окном инсонируются интересующие области 
(рис. 3.59). Удобно также одновременно использо-
вать функцию увеличения зоны инте-
реса: при этом повышается частота 
кадров и густота линий, что улучша-
ет качество изображения). 

Положение зоны цветового оп-

роса зависит от размеров и распо-

ложения объекта. При прочих равных 
условиях и при адекватности разме-

ров окна более качественно кодиру-
ются зоны в центральной области оз-
вучиваемого поля. 

Направление лучей не может 

быть изменено при использовании 
конвексного, секторного и векторно-
го сканирования. При исследовании 
линейным датчиком за счет наличия 
вариантных карт можно произволь-

но менять угол распространения уль-

тразвуковых допплеровских волн. 

Метод изменения зависит от направ-

ления потоков. В связи с тем что 

цветовое кодирование является 

уголзависимой величиной, следует 
стремиться к уменьшению значения 
угла между вектором скорости пото-

ка и направлением ультразвуковых 

лучей (рис. 3.60). В случаях, когда 

применение вариантных карт зат-
руднено или малорезультативно 
(строго параллельное поверхности 

датчика положение сосуда, когда 
допплеровский угол составляет око-
ло 90°), либо при конвексном, век-
торном или секторном сканирова-

нии, возможна коррекция направле-
ния ультразвуковых лучей путем из-
менения расположения датчика и 
плоскости сканирования (рис. 3.61). 

Наиболее высоко качество цветово-
го кодирования, когда допплеровс-
кий угол меньше 60°, к чему и следу-

ет стремиться всеми изложенными 
выше способами. 

Уровень шкалы отражает часто-

ту повторения импульсов (уравне-

ние 3.5): чем выше значения уста-
новленной шкалы, тем выше часто-

та повторения импульсов. На экра-

не значения шкалы отражаются обычно в значениях 
скорости кровотока (в см/с). Уровень шкалы адекват-
ный, если все скоростные параметры укладываются 
в установленный диапазон. Когда значения анализи-
руемых скоростей превышают установленные (или 
частота повторения импульсов меньше удвоенного 
значения допплеровского сдвига частоты), возника-
ет цветовой aliasing-эффект [39, 96]. Если отражатель 

движется «к датчику» и его скорость превышает ус-
тановленное максимальное значение верхней шка-
лы, данный допплеровский сигнал будет закодиро-

ван цветом из области максимальных величин ниж-
ней шкалы. При движении «отдатчика» значения ско-
ростей, не укладывающиеся в максимально установ-

ленный уровень нижней шкалы, будут кодироваться 

Рис. 3.57. Схема выделения гармонического сигнала (объяснения в тексте). 

69 

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

цветом, соответствующим максимальным значени-
ям верхней шкалы. Следовательно, шкалу можно 
представить в виде замкнутого кольца (рис. 3.62). 
Иногда (при неудовлетворительном качестве серош-

Рис. 3.58. Сканирование в обычном режиме и с применением анализа второй 
гармоники. 

А. Мультифокальное поражение печени при первичном раке (фундаментальное ис-

следование). Б. Тот же срез в режиме тканевой гармоники (значительное улучше-
ние визуализации ветви воротной вены, структуры узлов в среднем и дальнем поле 
инсонации). В. Множественное метастатическое поражение печени при раке же-
лудка (фундаментальное исследование). Г. Тот же срез в режиме тканевой гармо-
ники (значительное улучшение визуализации структуры и границ узловых образо-
ваний в дальнем поле). Д. Метастаз рака в лимфатический узел в воротах печени с 
компрессией (?), прорастанием стенки (?) нижней полой вены (фундаментальное 
исследование). Е. Тот же срез в режиме тканевой гармоники (убедительные дока-
зательства прорастания опухолью стенки нижней полой вены (указано стрелками). 
Ж. Увеличенный лимфатический узел (по de) в паракавальной области (фундамен-
тальное исследование). 3. Тотже срез в режиме тканевой гармоники (детализация 

неоднородной структуры лимфоузла, признаки компрессии просвета нижней по-

лой вены (IVC), улучшение качества визуализации просвета аорты (Ао)). 

кальной визуализации стенки сосуда или ее отсут-
ствии - во время транскраниального сканирования) 
приходится прибегать к искусственному вызыванию 
aliasing-эффекта для изучения сосудистой геометрии 

и правильной постановки метки 
контрольного объема спектраль-
ного допплеровского режима. 

Базовой в цветовом доппле-

ровском режиме является линия, 
разделяющая верхнюю и нижнюю 
цветовые шкалы. По сути базовая 

линия соответствует 0, т. е. озна-
чает отсутствие кодирования. 
Смещение базовой линии оправ-
дано в ситуациях, когда имеются 

разнонаправленные потоки и ско-
рость одного из них значительно 
превышает скорость второго, т. е. 

для одной из шкал (верхней или 

нижней) требуются значения, 
большие, чем для второй. Смеще-
ние базовой линии позволяет ис-
ключить «ненужную» область диа-
пазона скоростей одной из шкал, 
но суммарный диапазон при этом 
не изменяется (рис. 3.63). Напри-
мер, изначально установленные 

значения шкал равны 20 см/с. При 
срединном положении базовой 
линии это означает, что цветом 
верхней шкалы кодируются скоро-
сти от 0 до 20 см/с объектов, дви-
жущихся «к датчику», цветом ниж-
ней шкалы - те же скорости объек-
тов, но движущихся «от датчика» 

(весь диапазон скоростей, кодиру-

емый цветом, равен 40 см/с). Сме-
щая базовую линию вниз на 10 см/с, 
получим увеличение верхней 
шкалы (максимальное значение 
будет равно 30 см/с) и уменьше-
ние нижней (максимальное значе-

ние будет равно 10 см/с), но сум-
марный диапазон останется неиз-
менным - 40 см/с. Неадекватное 
изменение базовой линии может 
привести к возникновению цвето-
вого aliasing-эффекта (за счет не-
попадания высоких скоростей ча-

стиц, движущихся в одном из на-

правлений, в измененный скорос-

тной диапазон соответствующей 

шкалы) (рис. 3.64). Изменение по-

ложения базовой линии может 

быть также использовано с целью 

устранения aliasing-эффекта при 

кодировании высокоскоростных 
потоков, когда скорость превыша-
ет максимально возможные для ко-

дирования значения шкал на дан-

ной глубине в связи с описанными 

ограничениями отражения высоких 
скоростей на больших глубинах для 

70 

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

импульсного допплеровского ре-

жима (уравнение 3.19). 

С наличием базовой линии 

связана возможность дифферен-
цировки различных цветовых фе-
номенов. Так, aliasing-эффект отли-
чается по характеристикам цвето-
вого паттерна от цветового изобра-
жения турбулентных (разнонаправ-
ленных) потоков - имеется разни-
ца в переходе цветов верхней и 
нижней шкал. Если при aliasing-эф-
фекте цвет максимальных значе-
ний одной шкалы переходит в цвет 
максимальных значений второй 
шкалы, то при турбуленции цвет 
минимального уровня скоростей 
одной шкалы через базовую ли-
нию, т. е. черный цвет, переходит в 
цвет минимального уровня скоро-
стей другой (рис. 3.65). Во втором 
случае между разнонаправленны-
ми потоками всегда либо отсут-
ствует движение, либо имеется 
слой частиц, движущихся с мини-
мальными скоростями и в различ-
ных направлениях, что имеет след-
ствием отсутствие их цветового 
кодирования - возникновение 
черной «прослойки» в структуре 
результирующего паттерна турбу-
лентного потока. 

Мощность на передаче выпол-

няетте же функции, что и в режиме 
серошкального сканирования. При 

увеличении мощности увеличива-
ется амплитуда передаваемого и 
соответственно отраженного сиг-
налов. Повышение мощности излу-
чения улучшает качество цветово-
го кодирования (рис. 3.66). При не-
которых исследованиях (особенно 
в акушерской практике) следует 
строго соблюдать требования бе-
зопасности во избежание нежела-
тельных эффектов взаимодействия 
ультразвука с тканями. 

Усиление на приеме, изменяя 

амплитуду принятого эхосигнала, 
существенно влияет на качество 
цветовой картограммы. Чрезмер-
но высокий уровень усиления при-
водит к появлению цветовых арте-
фактов, которые в отличие от по-
токов крови равномерно распре-
деляются по всему инсонируемо-

му полю, слишком низкий - к пол-
ному отсутствию цветового про-
крашивания или отсечению сред-
не- и низкоскоростных потоков. 
Значение данной регулировки не-
обходимо подбирать в зависимо-
сти от особенностей кровотока в 

Рис. 3.59. Размеры инсонируемой зоны в цветовом допплеровском режиме. 

А. Обзорное сканирование широким окном обзора. Б. Прицельное сканирование 

малым окном. 

Рис. 3.60. Вариантные карты при линейном сканировании. 

А, Б. Различные положения вариантных карт (допплеровский угол в обоих случаях 

не превышает 90°). 

Рис.  3 . 6 1 . Изменение допплеровского угла посредством перемены положения 

датчика. 
А. Сканирование аорты, угол около 85°, качество цветовой картограммы низкое. 

Б. Сканирование аорты после перемены положения датчика (угол около 60°), вы-

сокое качество цветового кодирования. 

Рис. 3.62. Aliasing-эффект в цветовом допплеровском режиме (объяснение в тексте). 

А. Схема цветового «перехлеста» при некорректной установке уровня PRF 

(скорости). Б. Множественный aliasing-эффект в цветовом допплеровском ре-

жиме. 

71