Принципы формирования изображения в аппаратах УЗИ

Ультразвуковая диагностика основана на свойстве звуковых волн высокой частоты отражаться от границ тканей с разной акустической плотностью. Эти отражённые сигналы, зарегистрированные аппаратами УЗИ https://innext.ru/catalog/uzi/, преобразуются в двумерное изображение, которое врач оценивает в реальном времени. Знание базовых этапов формирования картинки помогает понимать, почему изображение выглядит именно так и какие ограничения существуют.

Формирование эхосигнала

В ультразвуковом датчике расположены пьезоэлементы, которые при подаче электрического импульса генерируют короткую ультразвуковую волну. Распространяясь в тканях, эта волна частично отражается от границ между структурами с разным акустическим сопротивлением — например, между жидкостью и мягкой тканью или мягкой тканью и костью.

Чем заметнее различие акустических сопротивлений, тем большая часть волны возвращается к датчику. Отражённые сигналы принимаются теми же пьезоэлементами и преобразуются в электрические импульсы.

Обработка сигналов и построение изображения

Система определяет глубину отражающей структуры по времени между отправкой импульса и приходом эха, используя среднюю скорость ультразвука в мягких тканях около 1540 м/с. Амплитуда принятого сигнала задаёт яркость точки на экране: сильное отражение отображается светлым, слабое — тёмным. Последовательная регистрация сигналов по множеству направлений сканирования формирует двумерную серошкальную картину.

На качество изображения влияют частота датчика и настройки усиления. Высокочастотные датчики дают более детальное изображение, но ультразвук быстро затухает, поэтому глубина исследования ограничена. Низкочастотные датчики проникают глубже, но разрешение ниже. Для компенсации затухания сигнала в глубоких тканях применяют регулировку усиления по глубине, которая позволяет выровнять яркость изображения.