Bei Ultraschalluntersuchungen derAbdomenoderNierenwerden Verkalkungen oder Steine (wie Nierensteine und Gallensteine in der Abbildung oben) oft zuerst in Verbindung gebracht, aber Steine vergleichbarer Größe können unterschiedlich starke Geräusche und Schatten aufweisen.Zum Beispiel die unterschiedliche Zusammensetzung des Steins oder der Einfluss der Glätte der Steinoberfläche.Ob diese physikalischen Eigenschaften die Größe des Schalls und des Schattens grundlegend bestimmen, werden wir zunächst die Leistung des Schalls und des Schattens in der Form des Ultraschallstrahls selbst analysieren.
Erstens wird im Volksmund von Schall und Schatten gesprochen, der emittierte Ultraschallstrahl wird an der Position des Steins blockiert, was zu keiner Ultraschallbeleuchtung hinter dem Stein führt, und natürlich kann das Gewebe an diesen Positionen keine Echos erzeugen, wodurch Schall und Schatten erzeugt werden .Wir wissen, dass der Strahl der Ultraschallemission im Brennpunkt der Emission am dünnsten ist und dass sich der Strahl im Bereich außerhalb des Brennpunkts allmählich aufweitet und sattelförmig erscheint.Wie üblich verwenden wir immer noch die Analogie der Ultraschallbildgebung mit Kameras.So wie der Blendenwert einer Spiegelreflexkamera kleiner ist (die tatsächliche Blende ist größer), desto besser ist die Auflösung der Fokuspunktposition und desto ausgeprägter ist das Vorder- und Hintergrund-Bokeh.Ist Ihnen beim Fotografieren der Tiere im Eisenkäfig mit der Kamera aufgefallen, dass der Eisenkäfig auf dem Foto zu einem durchsichtigen Netz geworden ist?Das Bild unten zeigt ein Paar Affen und Mütter, das der Autor in einem Käfig im Bangkok Wildlife Park fotografiert hat. Wenn Sie nicht genau hinschauen, können Sie die schwachen Gitter übersehen.Aber wenn wir uns auf den Eisenkäfig konzentrieren, blockiert der schwarze Eisenkäfig wirklich den Rücken.Interessierte können nach Hause gehen und versuchen, dieses Experiment in verschiedenen Fokuspositionen zu erleben, so wie der Autor im Bild unten die Bettlerpuppe eines Mädchens über eine Gabel schießt.
Kehren wir zur Ultraschallbildgebung zurück. Um dieses Problem quantitativ zu untersuchen, verwenden wir Ultraschall-Körperformen (KS107BG), die die Durchdringung und Auflösung messen, um das Phänomen von Schall und Schatten zu demonstrieren. Das Ziel dieses Körpermodells ist eine dünne Linie, die nicht vorhanden ist transparent, wodurch die Wirkung von Schallschatten gut simuliert werden kann.Um den Effekt der Okklusion besser zu veranschaulichen, verwenden wir eine Hochfrequenzsonde mit einer Mittenfrequenz von8,5 MHz, da die Hochfrequenzsonde einen feineren Ultraschallstrahl erzeugen kann (damit lässt sich auch leicht eine hohe laterale Auflösung erzielen).
Zuerst stellen wir den Emissionsfokus auf eine Tiefe von 1 cm ein. Wir können sehen, dass das Ziel in der 1-cm-Position am deutlichsten ist, und der leicht abgedunkelte Bereich ist hinter dem Ziel in etwa 5 mm Entfernung schwach zu sehen, das Ziel jedoch unter 1 cm gezogen von einem langen schwarzen Kanal, dem sogenannten Ton und Schatten.Der Bereich innerhalb von 1 cm entspricht dem Vordergrund in der Fotografie, wobei die Fokustiefe bei 1 cm und der Hintergrundbereich nach 1 cm liegt.Offensichtlich ähnelt das Vordergrundziel im Umkreis von 1 cm dem Käfig auf dem Affenfoto gerade, und wenn wir auf eine Tiefe von 1 cm fokussieren, scheint der Ultraschall in der Lage zu sein, es zu umgehen und nahezu unbeeinträchtigt weiterhin Energie nach vorne zu übertragen.Allerdings kann der Bereich unterhalb des Fokus um das Ziel herum nicht blockiert werden, was dazu führt, dass hinter dem Ziel fast keine Ultraschallenergie auftritt und somit kein Echo entsteht.Um unsere Hypothese besser zu bestätigen, haben wir die zu diesem Zeitpunkt fokussierten Ultraschallstrahlen simuliert. Die Wellenfronten der Ultraschallpulswellen zu verschiedenen Zeitpunkten sind in der folgenden Abbildung dargestellt.
Offensichtlich wird in einer Tiefe von 1 cm die Energie des Emissionsbrennpunkts konzentriert, was zu einem dünnen Strahl führt, und die Breite des Strahls wird allmählich größer, wenn er sich von der Fokustiefe entfernt.Wenn die Tiefe des Ziels weniger als 1 cm beträgt, verdeckt das Ziel einen Teil der Energie, aber die Größe des Ziels ist relativ klein, und die Energie, die nicht seitlich blockiert wird, steigt weiter in Richtung des Brennpunkts, also Geräusche und Schatten dieser Ziele sind sehr schwach, und je näher sie an der Oberfläche der Sonde liegen, desto weniger deutlich sind Geräusche und Schatten.Wenn sich die Zielposition gerade in der Tiefenschärfe befindet, ist der Ultraschallstrahl selbst sehr dünn, so dass die Energie, die das Ziel blockieren kann, relativ groß ist, was dazu führt, dass nur sehr wenig Energie um das Ziel herum fortbestehen kann, wodurch auch der Bereich vergrößert wird hinter dieser Tiefe entsteht ein echter dunkler Bereich.Es ist, als ob Sie sich auf den Käfig konzentrieren und der Bereich hinter dem Käfiggitter völlig blockiert ist.
Was passiert, wenn sich das Ziel hinter dem Brennpunkt (Hintergrundbereich) befindet?Einige Leute werden sagen, dass der Schallstrahl auch sehr breit ist und das Ziel nur einen Teil davon abdecken kann. Wird es derselbe sein wie der Vordergrundbereich? Kann die Energie das Ziel umgehen, um Schall und Schatten zu reduzieren?Die Antwort ist offensichtlich nein, genau wie die Ziele in der linken schrägen Reihe in der obigen Abbildung alle nach 1 cm Tiefe liegen und der erzeugte Ton und Schatten nicht geringer sind als die Ziele in der 1 cm-Position.Zu diesem Zeitpunkt beobachten wir sorgfältig die Form des Ultraschallstrahls. Die Wellenfront des Strahls vor und nach dem Fokus ist nicht flach, sondern ähnelt einer Bogenform, die auf dem Fokus zentriert ist.Der Strahl nahe der Oberfläche der Sonde wird zum Brennpunkt hin konvergiert, während das Wellenfeld, das tiefer als der Brennpunkt liegt, mit dem Brennpunkt nach außen gespreizt wird.Das heißt, wenn sich das Ziel im Vordergrundbereich befindet, breitet sich die Schallwelle, die nicht vom Ziel verdeckt wird, weiterhin in Richtung des Fokus aus, und die Schallwelle, die nicht vom Ziel verdeckt wird, im Hintergrundbereich breitet sich weiterhin in Richtung der Abweichung von der Scanlinie aus, wir empfangen nur das Echosignal auf der Scanlinie, sodass die von der Scanlinie abweichende Energie nicht empfangen werden kann, sodass Schall und Schatten entstehen.
Als wir den Startfokus auf eine Tiefe von 1,5 cm eingestellt haben, wurden das Geräusch und der Schatten hinter dem Ziel in einer Tiefe von 1 cm ebenfalls deutlich reduziert, aber das Ziel zog nach 1,5 cm immer noch einen langen schwarzen Schweif hinter sich her.Unten sehen Sie ein Strahldiagramm der Ultraschallemissionen. Versuchen wir, das Phänomen von Schall und Schatten in Kombination mit der Morphologie des Strahls zu analysieren.
Wenn die Schärfentiefe weiter auf 2 cm erhöht wird, werden der Ton und der Schatten hinter dem Ziel innerhalb von 2 cm deutlich abgeschwächt.Die folgende Abbildung zeigt das entsprechende Diagramm des Ultraschallemissionsstrahls.
Im Bild des vorherigen Beispiels wird nur die Fokustiefe angepasst, und die Bedingungen an den anderen Schnittstellen bleiben unverändert, aber beim Anpassen der Fokustiefe impliziert der Hintergrund auch eine Bedingung, d. h. wenn die Tiefe des Emissionsfokus tiefer wird, Die Apertur der Emission wird ebenfalls größer (die vordere Zahl im Titel des Strahldiagramms gibt die Fokustiefe an und die Zahl dahinter gibt die Anzahl der Array-Elemente an, die der Emissionsapertur entsprechen), und zwar durch Beobachtung der Strahlbreite der Sonde Oberfläche können wir auch die tatsächliche Änderung der Emissionsöffnung ermitteln.Im Allgemeinen ist die Blende des Emissionsfokus proportional zur Schärfentiefe, genau wie bei einem Zoomobjektiv mit konstanter Blende.
Wie wirkt es sich also auf Ton und Schatten aus, wenn die gleiche Fokustiefe und Blendengröße unterschiedlich sind?Nehmen wir als Beispiel den gleichen Tiefenfokus von 1,5 cm: Durch Anpassen der internen Parameter der Maschine wird die Größe der Emissionsöffnung verdoppelt
Wir sollten anhand des obigen Beispiels gelernt haben, das Phänomen von Zielschall und -schatten durch Strahlkartierung zu analysieren, sodass wir für dieses Beispiel direkt auf das Strahldiagramm schauen können.Wenn die Blende kleiner wird, wird die Fokustiefe des Strahls breiter, aber die Sattelbiegung wird geringer.Die Verzerrung der gleichen Vorder- und Hintergrundstrahlen wird unauffällig, und wenn man beobachtet, wie gut sich die Wellenfront des Strahls krümmt, kann man erkennen, dass die Ultraschallenergie einer Ebene ähnelt, die parallel zur Oberfläche der Sonde verläuft und sich vorwärts ausbreitet.Daher besteht die böse Konsequenz darin, dass die Ultraschallenergie im ursprünglichen Vordergrundbereich zwar teilweise vom Ziel blockiert wird, sich aber weiterhin um das Ziel herum in Richtung der Fokusposition ausbreiten kann, aber wenn die kleine Apertur klein ist, verringert sich die Breite des Vordergrunds Der Strahl wird zunächst verengt, der Anteil der blockierten Energie wird erhöht und die Schallwellen auf der Seite konvergieren nicht in Richtung der Startfokusposition, sodass sich die Ultraschallenergie, die nicht verdeckt wird, zwar weiter nach vorne ausbreitet, aber nahezu keinen Beitrag leistet zum Echo der Scanlinienposition, was ebenfalls zur Verkleinerung der Apertur führt.Sogar das Geräusch und der Schatten des Ziels im Vordergrundbereich werden immer deutlicher.Genauso wie wenn wir ein Foto von einem Vogel in einem Käfig mit einem Mobiltelefon über dem Käfig machen, wird auf dem Foto ein auffälliges dunkles Gitter des Käfigs zurückbleiben, egal wie groß die Blende des Mobiltelefons ist, da die tatsächliche Blende von Die Handykamera ist zu klein.
Früher haben wir nur einige experimentelle Analysen zur Position des Emissionsfokus und der Größe der Emissionsöffnung für Schall und Schatten durchgeführt, kombiniert mit der eigentlichen Ultraschallabtastung, um kleine Steine zu scannen, um bessere Schall- und Schatteneffekte zu erzielen Aufgrund dieser Effekte ist es im Allgemeinen nicht möglich, die Größe der Blende zu ändern, es kann jedoch möglich sein, die Fokusposition so nah wie möglich an der Vorderseite des Steins zu berücksichtigen.Wenn Geräusche und Schatten nicht erkennbar sind, liegt das nicht unbedingt daran, dass die Steine zu klein sind, oder daran, dass der Fokus nicht in der richtigen Position ist.Darüber hinaus kann es, wie eingangs erwähnt, viele Einflussfaktoren auf die Stärke von Schall und Schatten geben, wie z. B. die direkteste Natur ist die Größe des Steins, außerdem ist der Grundton und Schatten oft viel schwächer als derharmonischTon und Schatten usw., daher kann es nicht verallgemeinert werden.
Entscheiden Sie sich also für Ultraschallprodukte, deren Bildqualität ist das Wichtigste. Eine gute harmonische Bildgebung wird Ihre medizinische Karriere auf ein höheres Niveau heben. Wir freuen uns, Sie über die Ultraschallprodukte, an denen Sie interessiert sind, und andere medizinische Geräte zu beraten.
Freude, yu
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.09.2022
