Ультразвуковая ангиология - часть 17

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

Рис. 3.63. Изменение положения базовой линии (объяс-
нение в тексте). 

А. Срединное положение. Б. Повышение положения базо-

вой линии. В. Снижение положения базовой линии. 

Рис. 3.64. Изменение уровня шкалы (масштаба). 

А. Корректное значение. Б. Низкое значение (цветовой aliasing-эффект). 

Рис. 3.65. Отличия цветового aliasing-эффекта от цветовой картограммы турбу-

лентного потока (объяснение в тексте). 
А. Область каротидной бифуркации: цветовой aliasing-эффект (увеличена зона пе-

рехода максимальных значений одной шкалы в максимальные другой). Б. Область 
каротидной бифуркации: зона турбуленции (увеличена область перехода мини-
мальных значений одной шкалы в минимальную другой через нулевую, некодиру-
емую, линию). 

Рис. 3.66. Цветовое кодирование при различных уровнях мощности на передаче. 

А. Мощность 50 мВт/см

2

. Б. Мощность 800 мВт/см

2

. 

изучаемых сосудах. В ангиологии используются 
средние значения усиления на приеме (рис. 3.67). 

Фокусировка на передаче позволяет изменить 

конфигурацию несущего ультразвукового потока и 
сфокусировать основную энергию в зоне интереса, 
что повышает качество кодирования. На практике 
удобно устанавливать положение фокуса глубже изу-
чаемой области, при этом все зоны поверхностнее 
области фокусировки озвучиваются лучше. 

Уровень фильтра устанавливается таким обра-

зом, чтобы подавить возникающие шумы (цветовые 
артефакты), обусловленные движением тканей. Не-
верная установка уровня фильтра может привести к 
утрате важной информации (прежде всего о низко-
и среднескоростных потоках). 

С помощью предобработки в цветовом доппле-

ровском режиме изменяется соотношение между 

частотой кадров и густотой линий. 
Учитывая, что густота линий опре-

деляет пространственное разре-

шение, а частота кадров - вре-
менное, оптимальное соотноше-
ние их позволяет в зависимости 
от целей исследования получить 
цветовую картограмму высокого 
качества. В ангиологии частота 
кадров не играет определяющей 
роли, гораздо более значимо про-
странственное разрешение, уро-
вень постобработки при этом 

должен обеспечивать максималь-

ную густоту линий при средней 
частоте кадров. Этим условиям 
соответствует высокий уровень 
предобработки (рис. 3.68). 

Усреднение позволяет сгла-

дить цветовую картограмму, сде-
лать контуры окрашивания более 
плавными, повысить интенсив-
ность цвета. Как и в В-режиме, при 

цветовом кодировании процесс 

усреднения состоит в суммации 

нескольких последовательных 
кадров в одном, т. е. изображение 
на экране является результатом 
наложения нескольких последова-
тельных срезов. При повышении 

уровня усреднения уменьшается 
частота кадров и зависящее от нее 

временное разрешение. 

Размер окна опроса (gate) 

регулирует протяженность окон 
опроса вдоль ультразвукового 

луча. При малых размерах окна 

опрос вдоль линии луча осуще-
ствляется часто, поэтому увели-
чивается детальное разрешение, 
при высоких значениях за счет 
большей длительности каждого 
опроса частота снижается. При 
менее протяженном окне (частом 
опросе) цветовая картограмма 
мелкозерниста, при более протя-

72 

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

Рис. 3.67. Цветовое кодирование при различных уровнях усиления на приеме. 

А. Низкий уровень. Б. Оптимальный уровень (качественная картограмма, отсутствие артефактов). В. Высокий уровень (мно-
жественные цветовые артефакты по типу «вспышек»). 

женном - крупнозерниста (вплоть 
до цветовых «мазков») (рис. 3.69). 

Логарифмическая компрессия 

(только в режиме энергетического 
цветового кодирования) имеет те же 
функции, что для В-режима (изменяя 

динамический диапазон), и более 

значима для энергетического цвето-
вого кодирования (рис. 3.70). 

Постобработка состоит в из-

менении цветовых шкал. В отли-
чие от таковой при серошкальном 
сканировании, постобработка в 
цветовом допплеровском режиме 
состоит в изменении соответ-
ствия динамического диапазона 
(интервала анализируемых ин-

тенсивностей допплеровских сиг-

налов) различным цветам, а не 
интенсивности свечения одного 
цвета. Шкалы подбираются таким 
образом, чтобы в одних интенсив-
ности допплеровских сигналов 
распределялись равномерно по 
радужному переливу, в других яр-
кими цветами подчеркивались 
высокие интенсивности (скорос-
ти), в третьих - низкие. Кроме 

того, могут применяться «вычита-

ния» различных участков шкалы 
(кодирующих различные скорос-

ти) с использованием другого 

цвета. Уровень постобработки, 
как правило, заложен в програм-
мах применения, но может быть 
произвольно изменен вручную 
(рис. 3.71). 

Для режима конвергентного 

цветового кодирования актуальной 

является функция баланса, которая 

регулирует соотношение степени 
кодирования по скорости и «энер-
гии». Крайними положениями дан-
ной функции являются чисто скоро-
стное цветовое допплеровское ко-

дирование или чисто энергетичес-

кое допплеровское кодирование 
(рис. 3.72). 

Рис. 3.68. Различные уровни предобработки сигнала в цветовом допплеровском 
режиме. 

А. Уровень обеспечивающий большую густоту линий. Б. Уровень с меньшей гус-
тотой линий. 

Рис. 3.69. Размер окна опроса (gate) в цветовом допплеровском режиме. 

А. Низкое значение gate: частый опрос вдоль линии луча, большая детализация 

потоков. Б. Высокое значение gate: менее частый опрос вдоль линии луча боль-
шого размера окнами: слабая детализация потоков. 

Рис. 3.70. Логарифмическое сжатие (динамический диапазон) в режиме энерге-

тического цветового кодирования. 
А. Динамический диапазон 20 дБ: кодируются в основном наибольшие по интен-
сивности потоки. Б. Динамический диапазон 40 дБ: кодируются, помимо высоко-

интенсивных, средне- и низкоинтенсивные потоки (более темные цвета). 

73 

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

Рис.  3 . 7 1 . Различные виды постобработки в режиме цветового кодирования. 

А. Регулярная цветовая шкала. Б. Шкала с расширенным кодированием низко- и 

среднескоростных потоков. В. Шкала с выделением интенсивности потоков. Г. Мо-
нохромная двунаправленная шкала с «отсечением» высокоскоростных потоков, 
направленных к датчику. Д. Регулярная шкала с отсечением низкоскоростных по-
токов, направленных к датчику. Е. Регулярная с отсечением высоко- и среднеско-
ростных потоков, направленных к датчику. 

Все методы оптимизации цветового доппле-

ровского режима, кроме постобработки, могут ис-
пользоваться только в режиме реального времени, 

т. е. в процессе сканирования. Постобработку мож-

но выполнять отсрочено - после попадания изобра-
жения в экранную память. 

Оптимизация изображения в спектральном 

допплеровском режиме (PW-, CW-режимы) [17] 

Основными методами, позволяющими полу-

чить корректный допплеровский спектр, макси-
мально полно отражающий характеристики изуча-
емого потока, являются положение допплеровско-
го луча, положение окна опроса (точки фокусиров-

ки допплеровского луча для CW-режима), размер 

окна опроса, коррекция допплеровского угла, мас-

штаб, базовая линия, мощность на передаче, уси-

ление, логарифмическое сжатие, уровень фильт-

ра, постобработка. 

Положение допплеровского луча и окна опроса 

должно соответствовать локализации изучаемого 

сосуда (его просвета). Точку фокусировки в посто-
янно-волновом допплеровском режиме устанавлива-

ют на уровне изучаемого потока 
или глубже (рис. 3.73). Положение 

допплеровского луча может быть 

изменено как с помощью прибора 
(перемещение линии сканирова-
ния), так и вручную (изменение по-

ложения датчика). 

Размер окна опроса может быть 

произвольно изменен. Для исследо-
вания магистральных сосудов вели-

чина окна опроса должна составлять 
не менее 2/3 диаметра просвета, что 
обеспечивает анализ основных со-
ставляющих потока. При сканирова-
нии абдоминальных сосудов (чрев-
ный ствол и его ветви, почечные ар-
терии, печеночные вены), интракра-
ниальных сосудов размер окна дол-

жен приблизительно соответство-

вать диаметрам изучаемых сосудов. 
К расширению окна опроса можно 
прибегать в случае поискового ис-

следования (при пролонгированных 

критических стенозах, поиске сосу-

дов малого диаметра и т. п.). Окна 
опроса малых размеров использу-

ются при изучении компонентов по-

тока, а также в целях уменьшения ко-
личества шумов (рис. 3.74). 

Допплеровский угол, как сле-

дует из уравнения для расчета ве-
личины допплеровского сдвига ча-

стот (3.13), играет основную роль в 
определении линейных характери-
стик потока. Существуют два спосо-
ба коррекции угла: аппаратный и 
ручной. Аппаратный способ состо-
ит в совмещении оси электронного 

маркера направления метки конт-
рольного объема с осью исследуе-
мого потока (рис. 3.75). Изменения 

положения электронного маркера приводят к автома-

тической коррекции значений шкалы. При линейном 
сканировании с целью коррекции угла можно изме-
нить его направление за счет вариантных карт (ана-
логично цветовому режиму). Если все эти меры недо-
статочны (величина угла более 60°, например, при па-
раллельном линии апертуры расположении потока), 

Рис. 3.72. Функция баланс (balance) в конвергентном цве-

товом допплеровском кодировании (объяснение в тексте). 

74 

ФИЗИКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЖИМЫ СКАНИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 

Рис. 3.73. Точка фокусировки луча в 

CW-режиме (указана стрелкой). 

необходимо изменить положение 

датчика; в противном случае получа-

емый допплеровский спектр не под-

лежит дальнейшему анализу (реаль-

ны только визуальная оценка и полу-
чение приблизительных значений 

допплеровских индексов, мало за-

висящих от угла). 

Масштаб (величина шкалы), ус-

танавливаемый в спектральном доп-
плеровском режиме, должен вклю-
чать все значения скоростей частиц, 
проходящих через метку конт-
рольного объема (окно опроса). При 
чрезмерно высоком уровне шкалы 
получаемый допплеровский спектр 
представляется корректно, однако 
его анализ затруднен, в связи с чем 

желательно использовать такие зна-

чения, при которых спектр занимает 
большую часть поля (рис. 3.76). Ус-

тановление масштаба на уровне 

ниже максимальных значений ана-

лизируемых скоростей движения от-
ражателей приводит к превышению 

предела Найквиста и возникнове-
нию спектрального aliasing-эффекта 
(единичного при незначительном 
превышении и множественного при 

существенном) (рис. 3.77). 

Базовая линия, как и в цветовом 

допплеровском режиме, является 
средним положением, на уровне ко-
торого значение скорости кровото-

Рис. 3.74. Размер окна опроса в спектральном допплеровском режиме. 

А. Нормальный (качественный допплеровский спектр). Б. Слишком большой (по-
явление артефактов). 

Рис. 3.75. Электронная коррекция допплеровского угла. 

А. Угол электронного маркера корректный, отражает истинную величину доппле-

ровского угла (между вектором скорости V внутрипросветного потока и направ-

лением ультразвукового луча, USB), корректное представление скоростей пото-

ка. Б. Угол электронного маркера некорректный, не отражает истинную величину 

допплеровского угла, представление скоростей некорректное, измерения их не-
возможны. 

Рис. 3.76. Установка уровня шкалы. 

А. Оптимальная (спектр отражен полностью, занимает все поле, отсутствуют доп-

плеровские артефакты, удобно проводить анализ). Б. Слишком высокое значе-
ние (спектр отражен полностью, занимает лишь малую часть поля, артефактов 
не регистрируется, анализ неудобен). 

Рис. 3.77. Aliasing-эффект в спектраль-
ном допплеровском режиме (низкое 
значение установленной шкалы). 

Рис. 3.78. Положение базовой линии. 

А. Крайнее положение при спектральной оценке однонаправленного потока. 

Б. Положение при спектральной оценке разнонаправленного потока (двунаправ-

ленная шкала оценки скорости). 

75