Page 27 - IFM_201403 całość 300 dpi

Inżynier i Fizyk Medyczny 3/2014 vol. 3 141
artykuł / article ultrasonografia / ultrasonography
warstwy krwi. Metoda ta daje zatem możliwość analizy rozkładu
prędkości przepływu krwi w przekroju naczynia krwionośnego.
Sonda (głowica) wyposażona jest w jeden kryształ piezoelektrycz-
ny. W całym cyklu pracy kryształ ten nadaje impuls i następnie służy
jako odbiornik ultradźwięków. Wykorzystując zależność czasu po-
wrotu echa od głębokości, na jakiej to echo powstało, urządzenie
przekazuje jedynie sygnały pochodzące z tzw. bramki. Rozdzielenie
sygnału odbiorczego między dwa kanały służy określeniu kierunku
przepływu. Szybka transformacja Fouriera pozwala określić rozkład
prędkości w bramce i pozwala go przedstawić na ekranie monito-
ra w postaci dopplerowskiej jako sumę elementarnych sygnałów
o różnych częstotliwościach i natężeniach.
Metoda kodowana kolorem
Metoda kodowania kolorem pozwala uzyskać informację o pręd-
kości krwi przepływającej w naczyniach, która może być przedsta-
wiana za pomocą kolorowej „mapy” przekroju danej żyły czy też
innego naczynia krwionośnego. Idea ta jest stosowana w koloro-
wej ultrasonografii dopplerowskiej, określanej też w literaturze
jako metoda CDI (Color Doppler Imaging). Wmetodzie tej wiele bra-
mek dopplerowskich (elementarnych obszarów zainteresowania,
z których sygnały dopplerowskie są sparowane przez urządzenie)
może być jednocześnie rozmieszczanych w całym badanym prze-
kroju. Urządzenie oblicza następnie średnią prędkość przepływu
w każdej z takich bramek, a potrzebne do tego informacje można
uzyskiwać – podobnie jak w prezentacji B – na podstawie analizy
wytwarzanych w danym przekroju (warstewce ciała) przez układ
sekwencyjnie włączanych i wyłączanych przetworników. Najpierw
jest sekwencyjnie tworzony obraz typu B, tzn., że dany przekrój
sondują pojedyncze wiązki ultradźwiękowe, informacja zaś o am-
plitudach ech wytworzonych we wszystkich liniach obrazu jest
przechowywana po odpowiedniej obróbce, w macierzy obrazu
(w postaci cyfrowej). Następnie urządzenie przystępuje do anali-
zy prędkości przepływów w badanym przekroju. Ponieważ echa
wytwarzane na erytrocytach mają stosunkowo małe amplitudy,
dlatego też w każdy „pasek” danego przekroju odpowiadający
pojedynczej linii obrazu typu B jest wysyłana cała seria impulsów,
otrzymywane zaś z tego informacje są niejako sumowane przez
urządzenie. Po odpowiedniej obróbce danych są zapisywane w od-
rębnej macierzy obrazu informacje o średnich prędkościach w po-
szczególnych elementach objętości (bramkach dopplerowskich),
a także o wariancjach prędkości, (która jest miarą „rozrzutu” tej
prędkości). Mimo iż w omawianej metodzie bierze się pod uwagę
kolorowy monitor, obraz typu B jest na nim przedstawiany jako
obraz czarno-biały w stopniowanej skali szarości. Informacja zaś
o prędkości przepływu krwi jest – w celu jej odróżnienia od infor-
macji o czasach powrotu i amplitudach ech, a więc o „topografii”
przekroju – przedstawiana w kolorze. Przepływy w kierunku głowi-
cy są przy tymprzedstawiane na czerwono, przepływy zaś odwrot-
ne – na niebiesko. Ponadto natężenie danej barwy zależy odwarto-
ści prędkości przepływu krwi: imszybciej ona płynie, tymnatężenie
to jest większe. W ten sposób informacja o prędkości przepływu
może być zintegrowana ze standardowym obrazem w prezentacji
B. Metoda CDI nie pozwala jednak uwzględnić zależności często-
tliwości dopplerowskiej od kąta między kierunkiem rozchodzenia
się wiązki ultradźwiękowej a osią naczynia. Z tego też względu
naczynia, na które wiązka pada prostopadle, będą prezentowa-
ne na ekranie tak, jak gdyby krew w nich nie płynęła, tzn. jedynie
z użyciemstopniowanej skali szarości (częstotliwość dopplerowska
zmierzona przez urządzenie jest bowiemw takimprzypadku równa
0). Właśnie z tego powodu urządzenia do kodowania koloremmają
możliwość tzw. sterowania wiązką. Polega ona na uzupełnieniu
podstawowego kierunku wnikania wiązki ultradźwiękowej do ciała
pacjenta o dodatkowe – zwykle dwa – kierunki. Metoda kodowania
kolorem pozwała również uwidocznić turbulencję w naczyniach.
Uzyskuje się to przez dodawanie zieleni do dwu podstawowych
barw. Im większa jest wariancja prędkości (a więc im większy jest
jej rozrzut, będący z kolei pewną miarą turbulentności przepływu),
tymwięcej dodaje się tej zieleni.
Doppler mocy
Doppler mocy jest to całkowita ocena energii sygnału dopple-
rowskiego. W metodzie tej można zwiększać czułość detekcji
przepływu. Znalazło to zastosowanie przy niewielkich średni-
cach naczyń krwionośnych oraz przy odległych naczyniach. Me-
toda ta pozwala uwidocznić przepływ niezależnego przebiegu
naczyń (naczynia kręte), nie można jednak określić kierunku
przebiegu prędkości przepływu. Sonoangiografia odwzorowuje
anatomiczny przebieg naczyń, jest czulsza od metody kolorowe-
go kodowania prędkości, zwłaszcza w obrazowaniu drobnych
naczyń. Może służyć jako weryfikacja, gdy w jednej objętości
pomiarowej znajduje się kilka małych naczyń, w których krew
płynie w różnych kierunkach i z różną prędkością.
Obecnie udoskonaleniem dopplera mocy jest technika ob-
razowania zwana MVI (MicroVascular Imaging ). Pozwala ona na
wizualizację przepływów w mikrokrążeniu.
Bibliografia
1. A. Nowicki: Wstęp do ultrasonografii – podstawy fizyczne i instru-
mentacja, Medipage, Warszawa 2003.
2. F. Jaroszczyk: Biofizyka medyczna, Wydawnictwo Uczelniane
Akademii Medycznej im. Karola Marcinkowskiego, 1993.
3. M. Nałęcz (red.): Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000
– fizyka medyczna, 9, 2000, Akademicka Oficyna Wydawnicza
EXIT.
4. M. Nałęcz (red.): Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000
– obrazowanie biomedyczne , 8, 2000, Akademicka Oficyna Wy-
dawnicza EXIT.
5. Bogdan Pruszyński (red.): Diagnostyka obrazowa. Podstawy
teoretyczne i metody badań, wydanie I Wydawnictwo Lekarskie
PZWL, Warszawa 2000.
6. R. Tadeusiewicz i P. Augustyniak (red.): Podstawy Inżynierii Bio-
medycznej, 1, Wydawnictwo AGH, Kraków 2009.