Page 13 - IFM_201402 całość 150 dpi

Inżynier i Fizyk Medyczny 2/2014 vol. 3 63
artykuł / article ultrasonografia / ultrasonography
tę samą grupę elementów i przedstawiane
– na odpowiedniej głębokości – jako punkty o jasności zależnej od
amplitudy echa w pierwszej pionowej linii obrazu. Pierwsza linia ob-
razu odpowiada przestrzennie półprostej. Następnie pobudzanie do
drgań „przesuwa się” o jeden kryształ, tzn. pobudzane są następne
kryształy. W ten sposób powstaje kolejna linia obrazu, przesunięta
w stosunku do poprzedniej o szerokość jednego elementu piezoelek-
trycznego. Jeśli na powierzchni głowicy umieszczone są 64 elemen-
ty, to sekwencyjne przeszukiwanie tkanek przez grupy składające
się z 4 elementów wypełnia tylko 61 linii ekranu. Z tego też względu
Mechaniczne głowice sektorowe
Istnieje wiele sposobów przeszukiwania sektorowego za pomocą
głowic me­chanicznych. Urządzenia można podzielić na dwa typy:
głowicę rotacyjną oraz głowicę Wobblera. Obecnie na rynku jest
kilka typów głowic Wobblera. Głowica jednoelementowa Wobblera
zawiera tylko jeden kryształ piezoelektryczny. Kryształ ten jest za-
równo nadajnikiem, jak i odbiornikiem echa.
• Głowica pierścieniowa Wobblera
Element piezoelektryczny ma kształt pierścienia. Taka budo-
wa odbiornika nadawczo-odbiorczego daje możliwości ogni-
skowania w dwóch wymiarach.
• Głowica rotacyjna
Trzy kryształy piezoelektryczne są umieszczone na rotorze
obracającym się jednostajnie wokół własnej osi, zaś prze-
tworniki tworzą kąt 120°. W obudowie głowicy znajduje się
okienko przepuszczające ultradźwięki. Aktywowany przy
tym jest zawsze tylko jeden kryształ, który znajduje się
w danej chwili na wysokości okienka. Wysyła on impulsy
ultradźwiękowe, a następnie odbiera wygenerowane przez
nie echa. Jeśli proces powtarzany jest w sposób ciągły (tzn.
nieustannie – kryształ na przemian emituje i rejestruje ultradźwięki),
tkanki są przeszukiwane sektorowo, w wyniku czego powstaje obraz
o odpowiedniej geometrii. Następnie do okienka „podchodzi” kolej-
ny kryształ i w podobny sposób sonduje tkanki podczas przesuwania
się wzdłuż okienka. W ten sposób powstaje drugi obraz itd. Głowica
rotacyjna umożliwia, bez zasadniczych trudności, uzyskiwanie 30 ob-
razów na sekundę. W głowicach z trzema kryształami nadawczymi
powierzchnia przyłożenia ma długość około 4 cm: dzięki temu na-
rządy położone powierzchniowo, np. pęcherzyk żółciowy, mogą być
przedstawiane na ekranie w całości.
• Elektroniczne głowice sektorowe
Zasada działania sektorowej głowicy elektronicznej z fazowym
układem przetworników polega na przesyłaniu przez generator
impulsów pobudzających do drgań pięć liniowo ułożonych elemen-
tów piezoelektrycznych. Impulsy te nie docierają jednak do tych
elementów jednocześnie, lecz są opóźniane w każdej z kolejnych
linii o jednakowy odstęp czasowy. W ten sposób elementy piezo-
elektryczne są pobudzane do drgań kolejno. Kiedy ostatni, piąty
element zostanie pobudzony, wysyła kulistą falę ultradźwiękową.
Fale kuliste wysłane przez poszczególne elementy piezoelektrycz-
ne spotykają się w przestrzeni wokół głowicy i tam nakładają się na
siebie (interferują ze sobą). Ponieważ jednak zostały wyemitowane
w odstępach czasowych, powierzchnia falowa fali wypadkowej, po-
wstałej w wyniku ich interferencji, jest ułożona skośnie w stosunku
do powierzchni nadawczej głowicy (i tym samym względem po-
wierzchni ciała pacjenta). Rzecz jasna, echo wytworzone w bada-
nym obszarze przez falę wypadkową nie dotrze do elementów 1-5
jednocześnie, gdyż różne są odległości pomiędzy tymi elementami
elementów piezoelektrycznych, ułożonych
na prostej jeden za drugim. Przeszukiwanie
liniowe jest realizowane tym razem przez
sekwencyjne włączanie i wyłączanie kolej-
nych elementów piezoelektrycznych, stero-
wane elektronicznie.
• Głowica liniowa o liniowym
ułożeniu przetworników
W przypadku tego typu głowicy pobudzana
jest (jednocześnie) grupa elementów pie-
zoelektrycznych. Echa powstające w tkan-
kach przez wytworzony w ten sposób im-
puls ultradźwiękowy są rejestrowane przez
Fot. 1 Przykładowa
głowica liniowa
Fot. 3 Przykładowa głowica
sektorowa
Fot. 2 Przykładowa
głowica konweksowa
w drugim cyklu pobudzeń impulsy są wysy-
łane przez grupy pięcioelementowe.
• Głowica konweksowa
W tzw. głowicy konweksowej elementy
piezoelektryczne są ułożone również li-
niowo, ale na fragmencie okręgu. Szero-
kość sondowanego obszaru zwiększa się
wraz z głębokością penetracji, uzyskiwany
zaś obraz ma kształt wachlarza. Głowica
konweksowa łączy w sobie zalety głowicy
o liniowym ułożeniu przetworników (duża
powierzchnia przyłożenia, co ma duże
znaczenie, gdy bada się obszary położone
przygłowicowo) oraz głowicy sektorowej
– możliwość uzyskiwania obrazów o dużym kącie rozwarcia przez
małe okna akustyczne.
Głowice sektorowe
W głowicach sektorowych podczas przeszukiwania liniowego wiąz-
ki ultradźwiękowe (kolejno sondujące badany przekrój) są do siebie
wzajemnie równoległe. W przypadku przeszukiwania sektorowego
poszczególne wiązki ultradźwiękowe są natomiast rozbieżne, ich
przedłużenia zaś przecinają się w jednym punkcie. Odpowiedni obraz
typu B będzie miał kształt wachlarza, jego szerokość zaś będzie się
zwiększać wraz z głębokością penetracji.