Действительно ли УЗИ абсолютно безопасно для плода?

В целом же благодаря высокому, недостижимому с помощью аналоговой техники динамическому диапазону цифровые методы формирования луча обеспечивают близкие к предельным значениям точность оценивания параметров сигналов, их осевое, поперечное и контрастное разрешение с улучшенной дифференциацией тканей по яркостному признаку. Кроме того, применение технологии цифрового диаграммообразования позволяет максимально унифицировать узлы и блоки аппаратуры, упростить процесс реконфигурации и модификации УЗ-систем, сводящийся зачастую лишь к замене программного обеспечения, а также адекватно цифровыми методами моделировать процессы, протекающие в тканях организма при прохождении УЗ-сигнала. И наконец, благодаря запоминанию и хранению практически в течение неограниченного времени больших информационных массивов, возможна их многократная модификация в процессе визуализации с помощью разнообразных программных фильтров, улучающих как восприятие УЗ-изображения, так и детализацию тонких анатомических структур.

Следует отметить, что техника цифрового диаграммообразования по сути отличается от методов, используемых в традиционных средствах цифровой обработки сигналов фазированных решеток излучателей. Основная особенность современных систем цифрового диаграммообразования – применение АЦП в каждом приемном канале с оцифровкой сигнала, как правило, на несущей частоте (рис.2). При этом исключаются операции преобразования частоты, детектирования сигналов с выделением огибающей и, тем самым, уменьшаются энергетические потери, повышается чувствительность приемной системы и упрощается конструкция установки. Тактовые импульсы разводятся от генератора так, чтобы АЦП приемных каналов срабатывали одновременно. Затем данные, описывающие в виде отсчетов АЦП или их частичных сумм мгновенное распределение УЗ-поля на раскрыве датчика, сбрасываются в буферное ЗУ. Дальнейшее формирование диаграммы направленности приемного луча осуществляется программным способом с помощью процессоров обработки сигнала (DSP), выполняющих синфазное суммирование значений напряжений всех сигналов для заданных угловых направлений. При цифровом формировании зондирующего луча – наоборот, синтезированные с помощью процессора сигнала цифровые значения напряжений зондирующего импульса поступают на ЦАП, с выхода которых снимаются усиленные и отфильтрованные аналоговые сигналы. Эти сигналы поступают на соответствующие УЗ-излучатели. Такой принцип цифрового диаграммообразования – достаточно общий. В конкретных устройствах он может быть изменен в соответствии с возможностями элементной базы, а также опытом и теоретической подготовкой разработчиков.

Среди производителей, успешно решающих проблемы цифрового диаграммообразования в современных УЗ-системах, прежде всего нужно отметить фирму Analog Devices – одного из крупнейших поставщиков сигнальных процессоров, АЦП и ЦАП. Пакет УЗ-сигналов в типичной УЗ-платформе фирмы генерирует электромеханический преобразователь передающей схемы, контактирующей с телом пациента (рис.3) [5]. Частота несущей в зависимости от модели датчика равна 1–13 МГц. В каждом приемном канале системы предусмотрен усилитель с цифровой временной регулировкой усиления (TGC) типа AD600/602/603, компенсирующий потери энергии эхосигналов, приходящих с глубины тела. В своих системах фирма чаще всего использует десятиразрядные АЦП типа AD 9040А с частотой дискретизации 40 МГц. Сигналы, снимаемые с выхода АЦП, суммируются и обрабатываются сигнальным процессором (как правило, схемы типа ADSP–2181, ADSP–2171 или ADSP–21062). В систему могут также входить доплеровский канал для измерения скорости кровотока и канал визуализации УЗ-изображения. Таким образом, в системах Analog Devices новейшие технологии реализуются на достаточно распространенной и отнюдь не экзотической элементной базе. Разработка 12-разрядных АЦП с максимальной частотой дискретизации 105 МГц (AD 9432) и 250-МГц сигнальных процессоров типа TigerSHARC служит предпосылкой для дальнейшего упрочнения позиций фирмы на рынке перспективного УЗ-оборудования.

Пример приборов, удачно сочетающих максимальный набор технологических новаций, – семейство диагностического оборудования фирмы General Electric, в которое входят цифровые платформы LOGIC 400 MD, LOGIC 500 MD LOGIC 700 MR [6]. Эти устройства, несколько отличаясь друг от друга характеристиками и назначением, имеют одну и ту же фундаментальную архитектуру: цифровой формирователь луча с линией задержки цифровых сигналов и устройством их суммирования, а также схема цифровой обработки акустических сигналов. Систему LOGIC 700 MR, выполненную на базе решетки с 1024х4 излучателями, с полным правом можно считать лидером на рынке. Датчики системы изготовлены по перспективной технологии активных матричных кристаллов, что позволяет эффективно динамически фокусировать луч в двух плоскостях. За счет применения новых материалов и методов сборки сканеров фирме удалось повысить их чувствительность, расширить линейный динамический диапазон акустических преобразователей, повысить частоту несущей сигнала. В частности, по такому параметру, как проникающая способность 12-МГц датчика, система LOGIC 700 MR сопоставима с традиционным оборудованием с частотой несущей 5 МГц. А увеличение частоты несущей позволило улучшить качество изображения.