Настройка доплера

Статья находится в разработке.

Частота повторения импульсов

Представлен продолженный синусоидальный сигнал, из которого нарезаются пачки импульсов.

Интервал Т между короткими пакетами сигналов называется периодом повторения импульсов.

Обратная величина F=1/Т — это частота повторения импульсов (pulse repetition frequency, PRF).

Короткие сигналы поставляют информацию о скорости потока на отдельных участках крупного сосуда.

Чем короче по времени импульсы, тем лучше разрешение по глубине и меньше минимальный размер контрольного объема.

Однако при коротких одиночных сигналах измерение доплеровского сдвига практически не возможно.

Так как короткие импульсы имеют низкий уровень энергии, шумы и помехи затрудняют выделение слабых эхо-сигналов от элементов кровотока.

Во-вторых спектр соответствующий маленькой длительности сигнала становится гораздо шире, чем спектр доплеровских сдвигов частоты.

Поэтому для измерения доплеровских сдвигов применяются периодические последовательности, или пачки, импульсов.

Энергия пачки возрастает с увеличением количества импульсов, а спектр становится более узким.

Частота повторения импульсов (PRF) — это частота доплеровской выборки датчика в килогерцах (кГц).

Частота этих импульсов определяет максимально достижимые доплеровские сдвиги.

Частота доплеровского сдвига различается без наложения спектров до PRF/2, что называется пределом Найквиста.

Предел Найквиста обозначают максимальной скоростью потока (см/с) или доплеровского сдвига (кГц).

Выше предела Найквиста неверно трактуют скорость и направление, вызывая наложение спектров.

Регулировка PRF приводит к одновременной настройке этих фильтров движения стенки.

Если PRF установлена ​​слишком низко, это нарушает интерпретацию изображения.

При высоком PRF система нечувствительна к более низким скоростям, которые попадают в шум.

Когда выбирается высокая ЧПИ, предполагается, что представляет интерес высокоскоростной поток.

Разная PRF для разных сосудов:

• для височной и лицевой артерии PRF 2-3,5 кГц,
• для ОСА, ПКА, подмышечная артерии PRF 3-4 кГц,
• для позвоночной, затылочной артерии PRF 0,7-1,5 кГц.

Сначала следует сканировать обзорно обширным полем, после область интереса малым окном.

Фокус полезно поместить в зоне интереса или чуть ниже, всё над фокусом озвучивается точнее.

Низкая частота сигнала помогает лучшему проникновению, но преследует худшее разрешение.

Высокая частота сигнала дает детальное изображение сосудов в ущерб глубине проникновения.

Фильтр движения стенок (WF)

Пульсация стенок в области малых скоростей кровотока (низких частот доплеровского сдвига).

Машина не способна отличить низкочастотные сдвиги медленного потока от движения тканей.

Чтобы исключить артефакты, подкручивают уровень фильтра пульсации стенок (WF, wall filter).

Они устраняют самые низкие доплеровские сдвиги от движения стенки и окружающих тканей.

Фильтры не впускают частоты доплеровского сдвига от 0 до некоторой максимальной частоты.

Частота фильтра зависит от частоты датчика и типа сосуда, например, от 80 до 120 Гц и больше.

Когда фильтр включен, по обе стороны от линии нулевых скоростей замечайте темные полосы.

Турбулентность — это переход с минимума одной на минимум противной шкалы через черноту.

Рис. При увеличении значения WF очевидно повышается уровень отсечения низких скоростей.

Рис. При высоком значении фильтра пульсации стенок (WF) сосуд не окрашивается пристенно.

Цветовое окно, где оценивают потоки, передвигают трэкболом, а размер меняют клавишей Set.

Ширина рамки влияет на частоту повторения кадров (FR — Frame rate) и качество изображения.

В узком окне опрос чаще, разрешение лучше; в широком окне опрос реже, разрешение похуже.

Низкая частота кадров не позволяет оценить динамику движения структур и изменения потока.

Для сосудов и сердца рамку устанавливают так, чтобы частота обновления кадров была больше.

Рис. В широком окне картина средне- и крупнозернистая; в узком окне картина мелкозернистая.

Рис. Высота цветной рамки не влияет на частоту кадров, потому не изменяет качество картинки.

ЦДК уголзависимый режим, очень плохо читаются потоки в сосудах перпендикулярных УЗ-лучу.

Должный угол 25-60°; наклоняйте цветную рамку, чтобы избежать сканирования близкого к 90°.

В линейном датчике угол рамки можно изменять произвольно клавишей Доплер угол или Steer.

В других датчиках для правильного угла меняют положение датчика и плоскость сканирования.

Энергетический доплер уголнезависимый, полезный для извитых сосудов и медленных потоков.

Линейные скорости кровотока — уголзависимые показатели, угол сканирования должен составлять 25-60°.

Линейный датчик может произвольно менять угол УЗ-луча, в других изменяют положение датчика и плоскости сканирования.

Другой способ коррекции угла — настроить метку о центру ворот вдоль потока. В таком случае автоматически изменяются значения шкалы.

Задача. Электронная коррекция доплеровского угла: угол 60 отражает истинную величину угла, соответствует значению шкалы 0-100 см/ек; угол20 , не отражает истинной величины угла, соответствующее значение скорости 0-60 см/сек.

В случаях, когда не удается получить корректный угол, возможна оценка индексов. Индексы мало зависят от угла, т.к. сохраняются пропорции спектра.

Задача. Угол 20, 60, 70 — линейные скорости кровотока сильно разнятся, но индексы идентичны.

Задача. Ошибки угла: корректный; некорректный >60; угол корректный, но не вдоль кровотока

Адекватная шкала, когда все цветовые показатели укладываются в диапазон скоростей.

Уровень шкалы отражает частоту повторения импульсов (PRF): чем выше шкала, тем выше ЧПИ.

Шкалу можно представить как замкнутое кольцо.

Если скорости зашкаливают появляется элайзинг: цвет с максимума одной шкалы перетекает на максимум противной шкалы.

Есть два способа исправить это: коррекция базовой линии или увеличение PRF.

Базовую линию понижают, пока не останется место для всего графика по обе стороны от базовой линии.

Если коррекция базовой линии не устраняет наложение спектра, необходимо увеличить PRF.

При увеличении PRF уменьшается величина спектра и теряется тонкая детализация.

Задача. Низкий, средний, высокий уровень шкалы.

Задача. Сосуд слишком маленький, стенку не видно. Регулируют шкалу, чтобы в центре сосуда, где скорости максимальные, появился  элайзинг. Здесь устанавливают ворота для исследования спектра.

Задача. Замкнутое кольцо, элайзинг и турбулентность.

Базовая линия соответствует 0, т.е. отсутствует цветовое кодирование. Если потоки разнонаправленные и скорость одной фазы гораздо выше другой, оправдано сместить базовую линию.

Задача. Шкала 20/20, 30/10, 10/30. Может быть полезно для устранения элайзинга при кодировании высокоскоростных потоков на большой глубине, где действуют ограничения максимальной скорости.

Направление потока — над базовой линией К датчику, ниже — ОТ датчика. Шкалу можно произвольно инвертировать кнопкой Invert, тогда появляется соответствующая маркировка.

Задача. До инверт и после инверт.

Мощность увеличивает амплитуду передаваемого сигнала, соответственно отражаемого, поэтому качество изображения улучшается. В акушерстве следует ограничивать мощность.

Задача. Мощность 50 и 500 мВт/см².

Доплеровское усиление

Усиление на приеме изменяет амплитуду принимаемого сигнала — клавиша GAIN (Gn).

Усиление настраивается отдельно для ЦДК (CD) и спектрального доплера (PD).

Усиление ЦДК увеличивается до сильного шума, затем уменьшается до малых шумовых пикселей.

Низкое усиление отсекает низкие и средние скорости заполняется только центра большого сосуда.

Высокое усиление пиксели могут покрывать стенки артерии, скрывая возможное набухание стенки васкулита.

Спектральное усиление регулируется путем увеличения усиления до тех пор, пока кривая потока не станет как можно более четкой с потенциальным фоновым случайным шумом (на черном фоне графика). Затем коэффициент усиления снижают до тех пор, пока кривая потока не станет четко отличаться от фонового шума. Усиление регулируется правильно, увеличивая усиление до тех пор, пока на заднем фоне не появится случайный шум, а затем уменьшайте его до тех пор, пока не будет присутствовать лишь очень мало шумовых пикселей.

Усиление на приеме кнопка (GAIN) оптимальное, когда отсутствуют артефакты спектра.

Задача. При чрезмерном усилении высокий уровень шума покрывает все поле. Среднее значение — качественный спектр. Недостаточное усиление приводит к низкому качеству спектра.

Предобработка ЦДК изменяет соотношение частоты кадров и густоты линий. Густота линий определяет пространственное разрешение, частота кадров — временное. Оптимальное соотношение зависит от цели исследования.

Задача. Усреднение сглаживает изображение, контуры окрашивания более плавные, высокая интенсивность цвета: отсутствие усреднения, усреднение 5 кадров (5 в 1).

Задача. Уровень большой густоты линий, малой густоты линий. В гинекологии важна густота линий.

Логарифмическая компрессия возможна только в режиме энергетического доплера, что идентично динамическому диапазану в В-режиме.

Задача. Динамический диапазон 20 дБ кодирование потока наиболее интенсивные; 40 дБ кодирование высоко-, средне- и низкоинтенсивных потоков. Низкоинтенсивные потоки кодируются в более темные цвета.

Конвергентное цветовое кодирование или направленный энергетический доплер — ЦДК и энергетический доплер.

Задача. Balance

Постобработка может выполняться отсрочено. Изменяют цветовые шкалы: в одних интенсивность доплеровского сигнала плавно распределяется по радужному переливу; в других яркими цветами подчеркнуты высокие или низкие скорости.

Задача. Виды постобработки ЦДК.

Задача. Виды постобработки энергетического Доплера.

Артефакт зеркального отображения Артефакт зеркального отображения — это фантомное изображение озвученного сосуда, расположенное глубоко по отношению к реальному сосуду.

Этот артефакт возникает, когда сосуд находится рядом с сильным отражателем, таким как диафрагма, плевральная поверхность, стенка аорты, кость.

Ультразвуковой импульс проходит от преобразователя к рефлектору, отклоняется к целевому сосуду, затем от сосуда обратно к рефлектору и к преобразователю.

Более длительное время, необходимое для возврата импульса к датчику, интерпретируется как более глубокое расположение структуры.

При ультразвуковой допплерографии наиболее частое расположение артефакта зеркального изображения находится в надключичной области при отображении подключичных сосудов, прилегающих к плевре с высокой отражающей способностью.

Доплеровский спектр в обоих «сосудах» идентичен.

Важно подчеркнуть, что фантомный сосуд всегда отображается глубже реального сосуда в поле зрения.

Как избежать: Попробуйте представить сосуд под другим углом. Уменьшить усиление Увеличить усиление

Настройка импульсно-волнового Доплера

Ворота помещаются в центр сосуда. Длина ворот должна составлять 2/3-4/5 просвета сосуда, тогда анализируются основные составляющие потока. Ворота малых размеров используют для изучения компонентов потока и в целях уменьшения шумов.

Задача. Нормальные, маленькие, большые ворота.

Адекватная шкала должна включать все значения скоростей, проходящие через ворота. Спектр должен занимать 2/3-4/5 шкалы. Слишком низкая шкала обрезает спектр; высокая шкала затрудняет анализ спектра.

Задача. Нормальна, низкая и высокая шкала.

Базовая линия располагается так, чтобы озвучить все части спектра. При однонаправленном потоке целесообразно установить крайне нижнее или верхнее положение; при разнонапрвленном потоке соотношение определяется максимальными скоростями.

Задача. Положение базовой линии для воротной и печеночной вены, общей сонной артерии.

Направление потока выше базовой линии К датчику, ниже ОТ датчика. Можно произвольно инвертировать. Прежде чем сделать заключение о ретроградном кровотоке убедитесь, что функция инверсии изображения выключена.

Задача. Оценка направления потока. Нормальная шкала поток от датчика, инвертированная шкала направление от датчика.

Спектральное расширение — нечеткий контур спектра показывает разброс скоростей эритроцитов в потоке на каждый момент сердечного цикла; показывает организованности потока крови. Неодинаковая яркость расширения показывает какое количество частиц движется с данной скоростью в данный момент времени: яркие зоны — большое количество, темные зоны — меньшее количество.

Развертка спектра позволяет изменять временную ось. Чтобы анализировать спектральное расширение временная должна вмещать 2-3 цикла. При меньшей развертке анализировать расширение спектра нереально.

Мощность влияет на отражении в спектре низко- и среднескоростных составляющих за счет увеличения амплитуды посылаемого сигнала. Приходится увеличивать мощность для доступа к сосудам расположенным глубоко, а так же интракраниально. Высокая мощность возможен эффект взаимодействия ультразвука с тканями.

Задача. Спектр на различных мощностях: 50 мВТ/см² — отражение только высокоинтенсивных потоков, 500 мВТ/см² — отражение высоко- и среднеинтенсивных потоков; 800 мВТ/см² — отражение даже низкоинтенсивных потоков.

Логарифмическое сжатие регулирует значение динамического диапазона, отражаемого в спектре.

Задача. Увеличение логарифмического сжатия увеличивает динамический диапазон и появляется побочный шум. Снижение логарифмического спектра приводит к исчезновению шума, одновременно из спектра вычитаются низкоинтенсивные потоки. Оптимальное сочетание шум/низкоскоростные потоки особенно при исследовании вен и мелких артерий.

Постобработка спектра — зависимость окраски и свечения спектра от скорости (доплеровского сдвига частоты).

Задача. Равномерное отражение всех скоростей. Кривая со сниженным вкладом низких скоростей. Кривая со сниженным вкладом высоких скоростей.

Задача. Удобно, когда средняя часть ярко окрашена, высокие и низкие скорости более темные. Серошкальный и цветноокрашенный.

Берегите себя, Ваш Диагностер!