Главная > СВЧ, ультразвук, аккустика > Применение ультразвука в медицине: Физические основы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

11.8. Ограничения теории

Ранее мы пренебрегали спектральными составляющими, содержащими параметр а (см. (11.63)). Этот вопрос не был исследован, и мы можем лишь строить предположения о случаях, когда они могли бы быть существенными. Из (11.63) видно, что содержащие а члены могут быть существенны там, где функции сильно меняются на расстояниях, сравнимых с длиной волны. На практике быстрые изменения могут появиться во

френелевской (ближней) зоне преобразователей. Быстрые изменения как так и могут также появляться в полях сильно фокусирующих преобразователей. Затухание ультразвука в крови может оказывать заметное влияние при исследовании больших сосудов на высоких частотах, что на практике встречается редко.

Недавно опубликованные результаты наблюдений изменения мощности доплеровского сигнала в течение кардиоцикла [33] заставляют сомневаться в справедливости предположения о независимости объема корреляции и параметров от времени. Этот эффект еще до конца не исследован и не объяснен. При малых скоростях имеет место изменение обратного рассеяния, связанное с зависимостью агрегации клеток от потока [39], но характерное время этих изменений, вероятно, слишком велико, чтобы объяснить такое их поведение за время кардиоцикла. Возможно, что эритроциты могут временно упорядочиваться, тем самым увеличивая объем корреляции Если эти изменения мощности доплеровского сигнала ограничиваются относительно медленными изменениями по всему кардиоциклу, то полученные результаты еще остаются справедливыми. Однако если изменения вызваны ускорением и торможением элементов крови, то, поскольку эти характеристики изменяются по сечению сосуда (в центре сильнее, чем у стенок), следует ожидать изменения мощности по сечению сосуда. Это могло бы существенно повлиять на полученные результаты. Константа С в (11.65) должна зависеть от координат у и z и влиять на форму спектра через весовую функцию для линий тока (выражение (11.72)). Она также должна меняться со временем в течение кардиоцикла.

При анализе работы импульсно-доплеровского прибора мы предполагали, что длительность импульса достаточно велика, так что можно просто обобщить теорию ДПНИ. На практике излучаемый импульс имеет конечную ширину полосы частот, тем большую, чем меньше длительность импульса. При увеличении относительной ширины полосы частотно-зависимые множители, которые мы полагали постоянными, могут существенно изменяться и влиять на результат. Зависимость мощности рассеянного сигнала от четвертой степени частоты увеличивает среднюю частоту спектра импульса, а рост затухания с частотой уменьшает ее [23, 30]. Дополнительная сложность вызвана тем, что высокочастотные составляющие излучаемого импульса распределены неравномерно по его длительности — сконцентрированы на его краях.

Кроме того, частота излучаемого импульса может меняться в течение его длительности из-за особенностей его генерации. В начале импульса возбуждения преобразователь будет «звенеть» в течение нескольких периодов колебаний; при окончании импульса возбуждения преобразователь снова «звенит». Частоты «звона» в начале и в конце импульса могут отличаться из-за различия электрических нагрузок в возбужденном и невозбужденном состояниях.

Для коротких импульсов непригодно приближение, в котором функция чувствительности пучка для импульсно-доплеровского прибора равна функции чувствительности ДПНИ, умноженной на функцию продольной координаты пучка (см. (11.86)). Процесс установления колебаний в непрерывно возбуждаемом преобразователе после включения (в результате интерференции волн от различных участков преобразователя) занимает несколько периодов [11, 45]. Это означает, что поле импульсно-возбуждаемого преобразователя несколько меняется во время импульса. Кроме того, так как положение импульса в любой момент времени в сходящемся или расходящемся пучке (в дальней зоне или при фокусировке) зависит от радиальной координаты относительно точки схождения (расхождения) пучка, положение импульса на периферии поля будет отличаться от положения на оси при соответствующих значениях продольной координаты. Очевидно, что эта ошибка будет более существенной для коротких импульсов и для сильно сходящихся или расходящихся полей. Более полное рассмотрение этого вопроса приведено в разд. 2.3 при описании поля акустического импульса.

Влияние большинства отклонений от использованных предположений, сформулированных при построении теории доплеровского сигнала, можно в принципе проанализировать. Однако необходимо отметить, что учесть влияние отклонения от предположения об однородности акустического пути между преобразователями и кровотоком очень сложно даже в частных случаях и невозможно в общем виде. Прежде чем достичь сосуда, ультразвуковой пучок проходит через контактный гель, кожу, жировые и мышечные ткани, стенку сосуда. Все эти среды обладают несколько отличающимися акустическими свойствами, что вызывает преломление, отражение и рассеяние пучка. Заметные изменения акустических свойств, обусловленные, например, наличием газовых пузырьков в контактном геле или склеротических бляшек, могут вызывать такие искажения, что результаты приведенного выше анализа вообще станут неприменимы к реальным сигналам.

Литература

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

Монографии

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление