Ultrazvukové zobrazovací systémy

Prezentace na téma: "Ultrazvukové zobrazovací systémy"— Transkript prezentace:

1 Ultrazvukové zobrazovací systémy
v lékařství Doc. Ing. Jiří Hozman, Ph.D.

2 Osnova výkladu Úvod Fyzikální základy ultrazvuku Módy zobrazení
Rozlišovací schopnost Zdroje UZV vlnění

3 Dopplerovské UZ přístroje
Pokud vzdálenost zdroje zvuku a pozorovatele bude proměnná, pak se frekvence zvukové vlny vnímaná pozorovatelem bude též měnit. Pokud se vzdálenost bude snižovat, frekvence se bude zvyšovat a naopak.

4 Fyzikální základy - vztahy

5 Fyzikální základy - veličiny

6 Fyzikální základy – rozsahy veličin

7 Systémy zobrazení A zobrazení (A mód) C zobrazení (C mód)
systém M-Q systém M-B-Q časový rozvoj (TM, či M mód) systém B-Q (duplexní) B zobrazení (B mód) Dopplerovské (Q mód) standardní (pomalé) v reálném čase (rychlé) vyhodnocují rychlost proudění v „bodě“ zobrazují prostorovou distribuci rychlosti proudění 2D-CFM

8

9

10

11

12 B mód zobrazení

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22 Rozlišovací schopnost

23 Zdroje ultrazvukového vlnění
- zdrojem UZV vlnění UZV měnič v sondě, - přímý a nepřímý piezoelektrický jev, - charakteristickým parametrem sondy je rezonanční frekvence, určená tl. měniče, - co nejkratší impuls při vysílání x velká citlivost,

24 Zdroje ultrazvukového vlnění
- ultrazvukové pole, - blízké pole (blízká Fresnelova oblast), - vzdálené pole (vzdálená Fraunhoferova oblast),

25 Zdroje ultrazvukového vlnění
- vyzařovací diagram sondy, - Fraunhoferova formule, - významnou úlohu sehrává poměr , - postranní laloky - tlumení x akustická vazba,

26 Primární parametrické pole a modulace ultrazvukového signálu
- útlum UZV energie, - odraz a lom UZV vln,

27 Primární parametrické pole a modulace ultrazvukového signálu
- rozptyl UZV vln,

28 Geometrická distorze UZV zobrazení
- změnou rychlosti šíření UZV vlny,

29 Geometrická distorze UZV zobrazení
- násobnou reflexí,

30 Geometrická distorze UZV zobrazení
- skladbou tkání,

31 Geometrická distorze UZV zobrazení
- vlivem konečné šířky UZV svazku,

32 Geometrická distorze UZV zobrazení
- pohybem tkáňových struktur,

33 Základní principy konstrukce UZV ZSL
- rozdělení: - s postupným zaváděním a vyhodnocením, - se smíšeným zaváděním a vyhodnocením, - pomalé UZV tomografy, - o.-m. rozklad, - rychlé UZV tomografy, - el. rozklad, - lineární UZV tomografy, - sektorové UZV tomografy, - kombinované UZV tomografy.

34 Zpracování UZV signálu
- přizpůsobení akustických impedancí

35 Zpracování UZV signálu
- vychylování UZV svazku - poziční jednotka - mech. systémy s lineárním snímáním, - mech. systémy se sektorovým snímáním, - rotační systém, - systém s kývající sondou, - elektronické systémy s lineárním snímáním, - elektronické systémy se sektorovým snímáním, - fokuzace UZV svazku

36 Mech. systémy s lineárním snímáním

37 Mech. systémy se sektorovým snímáním

38 El. systémy s lineárním snímáním

39 El. systémy se sektorovým snímáním

40 Fokuzace svazku UZV signálu
- souvislost s rozlišovací schopností - definice prostorové rozlišovací schopnosti, - limitní dosažitelná prostorová rozlišovací schopnost, - stranová geometrická, - hloubková prostorová, - fokuzace - typy

41 Limitní dos. prost. RS - stran. geom.

42 Limitní dos. prost. RS - hl. prostorová

43 Fokuzace svazku UZV signálu - typy
- fokuzace UZV čočkou, - fokuzace zrcadly, - elektronická fokuzace, - statická, - s lineární řadou měničů, - v režimu vysílání, - v režimu příjmu, - velikostí apertury, - elektronicko-optická, - s anulární sondou, - dynamická, - v režimu vysílání,

44 El. fok. stat. s lin. řad. měn. v r. vysílání

45 El. fok. stat. s lin. řad. měn. v r. příjmu

46 El. fok. stat. s lin. řad. měn. vel. apert.

47 El.-optická fok. stat. s lin. řad. měn.

48 El.-optická fok. stat. s lin. řad. měn.

49 El. fok. dyn. lin. řady měn. v rež. příjmu

50 El. fokuzace statická s anulární sondou

51 UZV sonda s mech. rozkladem - Siemens

52 UZV sonda s mech. rozkladem - Siemens

53 Zpracování elektrického signálu
- dle módu zobrazení, - A mód zobrazení, - TM mód zobrazení, - B mód zobrazení - sektorová sonda, - B mód zobrazení - multiměničová sonda, - C mód zobrazení, - jednotka vysílače, - jednotka přijímače, - nelineární řízení zisku přijímače, - zesilovače s časově řízeným zesílením (TGC), - amplitudově řízené zesilovače, - poziční jednotka,

54 Zpracování elektrického sign. - A mód

55 Zpracování elektrického sign. - TM mód

56 Zpracování elektrického sign. - B mód

57 Zpracování elektrického sign. - B mód

58 Zesilovače s časově řízeným zesílením

59 Amplitudově řízené zesilovače

60 Poziční jednotka - duplexní systémy

61 Digitální sonografie - idea systému digitální sonografie,
- koncepce systému ATL, - koncepce systému HP, - generace a detekce UZV signálu,

62 Idea systému digitální sonografie

63 Koncepce systému ATL

64 Generace a detekce UZV signálu
- požadavky na konstrukci systému, - generace UZV impulsu 10 až 100 mW/cm2, - vysoký dosažený odstup S/Š, - malá akustická vazba mezi jednotlivými měniči, - krátký generovaný impuls ~ 2s, - vysoká účinnost přenosu energie mezi měniči, - tlumení zpětné akustické vlny, - dosažení širokého úhlového krytí snímaného pole, - potlačení vibrací, - lehká, snadno manipulovatelná konstrukce, - princip vstupní jednotky digitálního sonografu,

65 Vstupní jednotka v režimu příjmu

66 Vstupní jednotka v režimu vysílání

67 Užívané UZV sondy dle druhu zobrazení
- sektorové zobrazení, - mechanické rotační nebo oscilující sondy, - anulární sondy s dynamickou el. fokuzací, - lineární sondy s el. sekt. zobr. s číslicově optimal. fázovým buzením (computed phased array), - pravoúhlé zobrazení, - lineární sondy s dynamickou el. fokuzací a číslic. optimalizací fázového buzení a změny ef. apertury,

68 Zprac. obrazového a pozičního signálu
- konverze obrazu, - geometrická transformace, - přechod k jiné soustavě časování, - pravoúhlé zobrazení, - záměna řádků a sloupců, - lineární změna rozměrů v každé ze souřadnic, - sektorové zobrazení, - transformace z polárních do pravoúhlých souř., - časová transformace pomocí vyrovnávací paměti, - metody konverze,

69 Geom. vztah sekt. sním. a TV zobr. rastru

70 Metody konverze obrazu
- dle způsobu vzorkování primárního parametrického pole, - primární parametrické pole je vzorkováno v bodech průsečíků trajektorie rozkladu a syntézy obrazu - vzorkování obou polí je nerovnoměrné, - princip metody, - blokové schéma konverze, - primární parametrické pole je vzorkováno rovnom. v polárních souřadnicích - hodnoty všech elementů (pixelů) jsou počítány interpolací, - princip metody, - blokové schéma konverze,

71 Princip metod konverze 1. skupiny
hust. vzork. KP menší v poměru

72 Blokové schéma konverze 1. skupiny

73 Princip metod konverze 2. skupiny

74 Blokové schéma konverze 2. skupiny

75 Fokuzace čočkou

76 Fokuzace čočkou

77 Fokuzace čočkou

78 Generování UZV pulsu