Ультразвуковые Артефакты

Введение

Ультразвуковые артефакты представляют собой ложное представление анатомии изображения или ухудшения качества изображения, связанные с ложными предположениями относительно распространения ультразвука и взаимодействия с тканями, а также с неисправностью или неправильной настройкой оборудования. Понимание того, как создаются артефакты и как их можно распознать, имеет решающее значение, что предъявляет высокие требования к знаниям сонографа и врача-переводчика. Большинство артефактов возникают из-за нарушений допущений при создании ультразвукового изображения, включая, но не ограничиваясь ими, (1) ультразвук распространяется с постоянной скоростью во всех тканях (1540 м / с); (2) ультразвук распространяется по прямой траектории; (3) отражения происходят от исходного ультразвукового луча с одним взаимодействием при перпендикулярном падении для каждой границы; (4) ослабление ультразвукового эхо-сигнала равномерное; (5) вся энергия, излучаемая ультразвуковым преобразователем, присутствует в основном луче; (6) оператор правильно отрегулировал усиление передачи, приема и другие настройки; и (7) все элементы матрицы преобразователей, а также остальная часть системы формирования изображения работают оптимально.

Артефакты вызываются множеством механизмов, которые противоречат перечисленным выше предположениям. В соответствующем порядке приведены ответы на эти предположения: (1) Звук распространяется с разной скоростью в разных средах в зависимости от характеристик сжимаемости и плотности. Ультразвуковая система использует среднюю скорость в мягких тканях 1540 м / с для отображения глубины амплитуды эхо-сигнала в зависимости от времени в матрице изображения. Наиболее примечательно, что для жира со скоростью 1450 м / с (разница примерно в 6%) эхо-сигналы вдоль траектории, включая жировые структуры, смещаются дальше по глубине от фактического местоположения. (2) Даже незначительные различия в скорости ультразвука между тканями изменяют направление проходящего луча с прямолинейной траектории, когда падающий ультразвуковой луч неперпендикулярен границе, вызывая изменение длины волны (частота ультразвука остается постоянной в неподвижных тканях). Проходящий ультразвуковой луч перенаправляется под углом, отличным от угла падения (известным как преломление), что потенциально приводит к неправильному расположению анатомических органов. (3) Множественные отражения ультразвука происходят со всех сторон в сложной среде человеческого тела, усложняя отображение анатомических границ на ультразвуковом изображении. (4) Ослабление ультразвука сильно варьируется от высокого до низкого в типичных тканях и встречающихся структурах, что приводит к искусственному затенению или усилению тканей на большей глубине изображения. (5) Расширение и сжатие кристалла преобразователя в режиме толщины создает основной ультразвуковой луч, но в то же время также происходят радиальное сжатие и рас-ширение. В результате энергия ультразвука, излучаемая за пределами основного луча, создает эхо-сигналы, которые могут появляться как бы внутри луча и создавать ложную информацию на изображении. (6) Неправильное использование настраиваемого пользователем общего коэффициента усиления при приеме или компенсации временного усиления (TGC) приводит к получению изображений, которые могут не отражать акустические свойства на заданной глубине изображения. Настройки частоты повторения импульсов (PRF) должны обеспечивать достаточное время для прослушивания эхо-сигналов перед следующим импульсом. Кроме того, необходимо выбрать соответствующие частоты преобразователя для достижения желаемой глубины проникновения в изображение. (7) Нормальное функционирование ультразвуковой системы зависит от всех компонентов цепочки получения изображения, включая матрицу преобразователей, настройки усиления и фильтров, а также отображение изображения. При отказе компонентов ультразвуковые изображения могут передаваться неточно.

К счастью, большинство ультразвуковых артефактов могут быть идентифицированы опытным сонографом из-за очевидного влияния на изображение или временного характера искаженной анатомии, которая появляется и исчезает во время сканирования. Некоторые артефакты могут быть с пользой использованы в качестве диагностических средств для характеристики структуры и состава тканей. Следующие описания представляют некоторые типичные артефакты, встречающиеся при диагностическом ультразвуковом исследовании.

Рефракция

Рефракция представляет собой изменение направления передаваемого ультразвукового импульса на границе с неперпендикулярным падением, когда две соседние ткани поддерживают разную скорость звука. В результате перенаправления луча на изображении может возникнуть неправильная анатомия, поскольку эхо-сигналы распространяются обратно к преобразователю по аналогичному обратному пути ( рис. 2.1A ). Сонографист должен быть осведомлен о появлении и исчезновении объектов с небольшими различиями в ориентации матрицы преобразователей. На краях органов с гладкой округлостью преломление луча при ненормальном падении может перенаправить луч от края, создавая тень меньшей интенсивности за краем и приводя к краевому артефакту ( рис. 2.1B ). Во многих ситуациях причину артефакта рефракции можно проследить до анатомических структур.

Рис. 2.1

(A) Артефакты преломления возникают в результате изменения направления ультразвукового луча на границе ткани с неперпендикулярным падением, вызванным разницей в скорости звука и изменением длины волны. На рисунке слева показано, как анатомия может быть смещена при прохождении ультразвукового луча по полю зрения, где фактические коллинеарные структуры отображаются неправильно. (B) Затенение краев происходит по краям округлых тканевых структур, вызванное отражением от луча на граничном крае и преломлением луча внутри структуры. Эти взаимодействия приводят к появлению тени по краям, пример которой показан для узла щитовидной железы справа.

Скорость Перемещения

Артефакт смещения скорости является результатом существенного изменения скорости звука в жировой ткани (1450 м / с) по сравнению с мягкими тканями (1540 м / с) — скорость распространения примерно на 6% ниже. Анатомические границы смещаются дистально при взаимодействии ультразвука со структурами, содержащими жир, по сравнению с неразмещенными границами через мягкие ткани ( рис. 2.2А ). В случае структуры мягких тканей, окруженной жировой дистрофией печени, граница проксимально смещена за структуру мягких тканей ( рис. 2.2B ). Изображение печени с жировой областью демонстрирует смещение и нарушение дистальной границы ( рис. 2.3 ). Различия в скорости также влияют на точность измерения расстояния вдоль направления прохождения ультразвука, когда в луче присутствует жир.

Рис. 2.2

Смещение скорости вызвано существенной разницей в скорости звука в большинстве мягких тканей (1540 м / с) по сравнению со скоростью звука в жировой ткани (1450 м / с), что приводит к искусственному смещению границ и ошибкам в измерении расстояния вдоль направления прохождения ультразвукового луча. (А) Жировая структура, окруженная мягкими тканями. (Б) Структура мягких тканей, окруженная замещенными жировыми тканями (справа ).

Рис. 2.3

УЗИ печени с неправильными жировыми отложениями ( верхняя стрелка ) и возникающим в результате дистальным смещением диафрагмы из-за более низкой скорости звука в жире ( нижняя стрелка ).

Затенение и улучшение

Акустическое затенение является результатом нескольких физических механизмов. Объекты с высоким ослаблением, такие как камни в почках и желчном пузыре, могут помочь в диагностике, создавая затенение или полосы ( рис. 2.4 ), но они также могут быть помехой, если большой ослабитель, такой как ребро, создает тени, которые не позволяют оптимально визуализировать анатомию дистальных отделов. Затенение также является результатом отражения и преломления, как показано в артефакте затенения краев на рис. 2.1 . Усиление звука происходит дистальнее структур с низким затуханием, заполненных жидкостью, таких как кисты и мочевой пузырь, где происходит усиленная передача звука, что приводит к гиперинтенсивным сигналам в дистальном отделе. Обычно для этого случая используется термин “Сквозная передача”.

Рис. 2.4

Улучшение изображения и затенение создаются анатомией с низким ослаблением, такой как кисты, заполненные жидкостью, и высоким ослаблением, таким как кальцификации. Анатомические примеры иллюстрируют передачу (усиление) дистальнее кисты и затенение дистальнее камня в желчном пузыре.

Реверберация, Хвост кометы и подавление сигнала

Артефакты реверберации возникают из-за множественных эхо-сигналов, генерируемых между высокоотражающими и параллельными структурами, которые взаимодействуют под перпендикулярным углом к ультразвуковому лучу. Эти артефакты часто вызываются отражениями между отражающей поверхностью раздела и датчиком или между отражающими поверхностями раздела, такими как металлические предметы (например, фрагменты пуль), кальцинированные ткани или участки анатомических образований с воздушными карманами / частичной жидкостью, и обычно проявляются в виде множества равномерно расположенных параллельных линий на прогрессивной глубине с уменьшающейся амплитудой ( рис. 2.5 ). Артефакт хвоста кометы представляет собой форму реверберации между двумя близко расположенными отражателями и проявляется в виде ярких линий вдоль направления распространения ультразвука. Это проявляется в виде сужающейся формы и уменьшающейся ширины с глубиной прохождения ( рис. 2.6А ). Артефакты реверберации полезны при оценке характерных структур тканей, но также могут препятствовать визуализации более глубокой анатомии. Эффекты реверберации можно уменьшить, отрегулировав угол падения преобразователя или уменьшив расстояние между отражающей структурой и преобразователем. Гармоническая визуализация уменьшает эти артефакты, получая частоту первой гармоники и отфильтровывая основную частоту.

Рис. 2.5

(Слева ) Артефакты реверберации возникают из-за границы с высокой отражающей способностью вблизи поверхности преобразователя, которая затем несколько раз отражает эхо-сигналы от преобразователя обратно к границе. Следствием этого является ряд равномерно расположенных структур, интенсивность которых уменьшается с глубиной. (Справа ) На ультразвуковом изображении видны кольцевые артефакты на передней брюшной стенке, которые расположены на равном расстоянии друг от друга и уменьшаются по интенсивности с удалением от ультразвукового зонда.

Рис. 2.6

(A) Артефакты хвоста кометы образуются на близко расположенных поверхностях раздела с высокой отражающей способностью. УЗИ желчного пузыря с аденомиоматозом, демонстрирующее артефакты в виде хвоста кометы на передней стенке желчного пузыря, вероятно, из-за кристаллов холестерина в пазухах Рокитанского–Ашоффа. (B) Артефакты обратного вызова генерируются резонансными колебаниями пузырьков воздуха, содержащихся в абсцессах, эмфизематозных инфекциях и других процессах, содержащих воздух, что часто приводит к длительным отражениям на глубине изображения.

Артефакты подавления звука возникают из-за резонансных колебаний жидкости, захваченной между тетраэдром пузырьков воздуха, что создает непрерывную звуковую волну, которая передается обратно на преобразователь и отображается в виде серии параллельных полос, простирающихся кзади от скопления газа ( рис. 2.6B ).

Зеркальное отображение и многолучевое отражение

Артефакты зеркального отображения возникают, когда ультразвуковой луч сталкивается с сильно отражающей неперпендикулярной или изогнутой границей, такой как диафрагма. Перенаправленный луч сталкивается со зеркальным отражателем, создавая серию эхо-сигналов, которые отражаются по тому же пути обратно к преобразователю. При сканировании поля зрения луч взаимодействует с тем же зеркальным отражателем для записи его истинного положения. Более поздние эхо-сигналы зеркального отражателя от перенаправленного луча поступают и отображаются как удаленные объекты на противоположной стороне сильного отражателя, появляясь в виде зеркального отражения из-за двойного отражения. Обычный артефакт зеркального отображения возникает на границе печени и диафрагмы при визуализации брюшной полости. В одном направлении ультразвуковой луч правильно позиционирует эхо-сигналы, исходящие от поражения в печени. Когда ультразвуковой луч проходит через печень, эхо-сигналы сильно отражаются от изогнутой диафрагмы в сторону от основного луча и взаимодействуют с очагом поражения, генерируя эхо-сигналы, которые возвращаются к диафрагме и, в конечном итоге, обратно к датчику. Расстояние прохождения этих эхо-сигналов взад-вперед создает анатомию артефакта, напоминающую зеркальное отражение образования, расположенного за диафрагмой, анатомия которого в противном случае не присутствовала бы на изображении ( рис. 2.7 ). Другие сильные отражатели, создающие артефакты зеркального отображения, включают перикард и кишечник, которые может быть сложнее обнаружить из-за присутствия других анатомических структур в той же области.

Рис. 2.7

( Вверху слева ) Эволюция артефакта зеркального отображения показывает множественные эхо-сигналы, генерируемые на границах тканей в начале, а затем позже по времени, вызванные сильным отражателем, таким как диафрагма. Белыми стрелками показаны начальный ультразвуковой импульс и первое и второе эхо-сигналы, генерирующие акустическую анатомию в обычном режиме. На диафрагме отражается большая часть передаваемого ультразвукового импульса ( красная стрелка ). На обратном пути генерируются эхо-сигналы от дистальной (третье эхо) и проксимальной (четвертое эхо) границ той же анатомии. Эти эхо-сигналы передаются к диафрагме, а затем возвращаются к датчику позже по времени, генерируя сигналы на большей глубине, с изменяющимися границами вдоль каждой ультразвуковой А-линии во время сканирования. (Внизу слева ) Искусственное зеркальное изображение генерируется за сильным отражателем, где не должно быть сигнала. (Вверху справа ) Цветное изображение потока показывает артефакт зеркального отражения и обратное течение, о чем свидетельствует красный цвет сосуда за диафрагмой. (Внизу справа ) Изображение артефакта зеркального отображения в режиме B.

Боковые лепестки и решетчатые пластины

Энергия ультразвука, производимая за пределами основной продольной волны, возникает в результате расширения и сжатия пьезоэлектрического элемента по высоте и ширине, которое происходит, когда режим толщины кристалла подвергается сжатию и расширению. Результирующая энергия ультразвука немного отклонена от оси основного луча и создает излучение в боковых лепестках ( рис. 2.8 ). Ткани вдоль траектории боковых лепестков могут создавать эхо-сигналы, которые располагаются на изображении так, как если бы они возникали вдоль основного луча, генерируя искусственные сигналы. Это довольно заметно, когда боковые доли перенаправляют диффузное эхо-излучение от соседних мягких тканей в орган, который в норме гипоэхогенный или безэхогенный. Например, при визуализации желчного пузыря боковые доли могут создавать искусственный “псевдо-осадок” в органе, в остальном лишенном эха ( рис. 2.9 ). Артефакты боковых лепестков уменьшаются при меньшем усилении передачи (при потере глубины проникновения) с помощью процесса, называемого аподизацией (возбуждения из центра матрицы преобразователей модифицируются для уменьшения амплитуды боковых лепестков), или с использованием гармонической визуализации (гармоники частоты более высокого порядка генерируются в центре основного ультразвукового луча). Чаще всего, при подозрении на артефакты со стороны боковых долей, сонографист должен просканировать анатомию с другого направления, чтобы определить, сохраняются ли сигналы.

Рис. 2.8

Боковые лепестки представляют собой энергию ультразвука, производимую вне основного ультразвукового луча в том же направлении, и вызваны нетяжкими режимами вибрации элементов преобразователя ( вверху слева ). Процесс сжатия и расширения толщины вызывает соответствующее расширение и сжатие высоты и ширины каждого кристаллического элемента, из которого генерируется энергия боковых лепестков.

Рис. 2.9

Распространенные артефакты боковых долей проявляются при визуализации изогнутых структур с гипоэхогенностью, таких как желчный пузырь, где энергетические эхо-сигналы боковых долей, расположенные рядом с лучом, интегрированы в луч. Пример на иллюстрации демонстрирует искусственный “псевдо-осадок” в желчном пузыре, который может быть уменьшен при сканировании под другим углом.

Слева , адаптировано Бушбергом Дж.Т., Зайбертом Дж.А., Лейдхолдтом Э.М., Буном Дж. М. Ультразвук. В основной физике медицинской визуализации . 3-е изд. Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс; 2012: 500-576.

Лепестки решетки возникают из-за разделения поверхности многоэлементного преобразователя на небольшие дискретные излучатели, каждый из которых создает расходящуюся радиальную волновую диаграмму направленности. Отдельные волны взаимодействуют с конструктивными и деструктивными помехами (синфазные и несимметричные частоты), создавая направленный вперед основной луч; однако небольшая часть излучаемой энергии уходит под большими углами относительно направления основного луча, что приводит к появлению энергии лепестков решетки ( рис. 2.10 ). Несмотря на слабую интенсивность, лепестки решетки генерируют сигналы в основном луче от смещенных от оси объектов с высокой отражающей способностью, которые можно распознать в гипоэхогенных структурах. Проектирование матриц преобразователей с расстоянием между элементами менее половины длины волны может несколько снизить излучение энергии лепестками решетки. Эти артефакты, скорее всего, присутствуют при использовании преобразователей с фазированной антенной решеткой, поскольку утечка чаще всего происходит по краям матрицы.

Рис. 2.10

Лепестки решетки представляют собой излучение энергии под большими углами относительно направления луча и обусловлены дискретным характером многоэлементной матрицы преобразователей. Если моделировать элемент как точечный излучатель (верхний ), ультразвуковой луч расходится; для нескольких точечных источников расходящиеся волны конструктивно и деструктивно интерферируют, заставляя составной (основной) луч сходиться до минимального диаметра луча, а затем расходиться за пределы фокусного расстояния. По краям отсутствуют интерференционные волны, что позволяет излучать энергию от матрицы преобразователей под большими углами относительно основного луча (нижняя иллюстрация ). Эта энергия представляет собой лепестки решетки со значительно меньшей интенсивностью, чем основной луч ультразвука. Артефакты лепестков решетки проявляются в области основного луча и возникают, когда объекты с высокой отражающей способностью расположены перпендикулярно направлению лепестков решетки.

Двусмысленность

Артефакты неоднозначности диапазона вызваны высокой частотой приема PRF, что уменьшает время, выделяемое на прослушивание эхо-сигналов в течение периода следования импульсов (PRP). Возвращающиеся эхо-сигналы, поступающие с глубины с интервалом, превышающим PRP, будут обнаружены после возбуждения следующего импульса и неправильно распределены по мелким участкам изображения. Эти артефакты легче всего идентифицировать в областях с низким ослаблением и эхогенностью, таких как киста, заполненная жидкостью, в проксимальной области датчика. Артефакты неоднозначности можно устранить, уменьшив PRF, но в качестве компромисса может возникнуть более низкая частота кадров и / или ухудшенное качество изображения. По возможности, выбор более высокой рабочей частоты преобразователя уменьшит глубину проникновения, так что эхо-сигналы от глубины будут незначительными по амплитуде.

Мерцающий Артефакт

Двумерная цветная визуализация кровотока определяет кровоток в выбранной области изображения и отображает движущуюся кровь на мониторе в красном или синем цвете (или любым другим цветом по выбору) в зависимости от направления и скорости. При наличии небольшого сильного отражателя, такого как зубной камень, часто появляется быстро меняющаяся смесь цветов, которую можно принять за аневризму. Этот искусственный вид вызван изменением частоты эхо-сигналов в виде узкополосного “звона” от небольших отражателей. Мерцающий артефакт может использоваться для выявления небольших камней в почках ( рис. 2.11) и дифференциации эхогенных очагов от кальцинатов в почках, желчном пузыре и печени. Отключение регистрации цветового потока позволяет дифференцировать кальцифицированные образования от других анатомических структур.

Рис. 2.11

(А) продольное изображение левой почки в режиме B с объектом с высоким ослаблением и дистальным затенением. (B) Изображение цветного потока с очевидным многоцветным “мерцанием”, относящимся к объекту, из-за взаимодействия ультразвукового луча с кальцинированной структурой и связанного с этим узкополосного звона.

Доплеровские Артефакты

Сглаживание — это ошибка, вызванная недостаточной PRF доплеровского датчика по сравнению с сигналами доплеровского сдвига частоты, генерируемыми быстро движущейся кровью. Для однозначного определения соответствующей скорости требуется минимум две выборки за цикл частоты доплеровского сдвига, как определено теоремой Найквиста о выборке. При измерениях, содержащих частоты, превышающие эту минимальную частоту дискретизации, генерируется доплеровский сигнал более низкой частоты и противоположной фазы ( рис. 2.12), как если бы кровь в сосуде текла в противоположном направлении. В некоторых ситуациях сглаживание может быть полезным индикатором более высокой скорости кровотока (например, наличия стеноза). На спектральном доплеровском дисплее сглаженные сигналы изменяются до отрицательной амплитуды и обратного потока ( рис. 2.13 ). Простой настройкой для уменьшения или устранения ошибки сглаживания является увеличение PRF для обеспечения более широкой шкалы скоростей доплеровского спектра. Если установлено максимальное значение PRF, то базовая линия спектра может быть скорректирована для выделения большего частотного диапазона в направлении с наибольшим сдвигом частоты. (Это показано на рис. 2.13 , с большим распределением выборки по шкале положительных скоростей.) Еще одна настройка заключается в том, что сонограф настраивает датчик на больший угол допплеровского сканирования, что снижает измеряемый допплеровский сдвиг и позволяет использовать более низкую PRF для соответствия критерию Найквиста. Последующая коррекция на 1 / cos (θ) используется для расчета фактической скорости кровотока. Однако при углах, превышающих 60 градусов, небольшие ошибки в измерении угла могут привести к большим ошибкам в оценке скорости кровотока. Каждая из этих настроек описана в главе 1 .

Рис. 2.12

При импульсно-доплеровских снимках максимальная частота доплеровского сдвига, точно измеренная, равна половине PRF, описываемой теоремой Найквиста о выборке. (Вверху ) Низкочастотный сигнал доплеровского сдвига (выделен красным ) правильно идентифицируется при наличии более двух выборок / цикл; однако для высокочастотного доплеровского сдвига (также красного цвета) критерий не выполняется. Недостаточная выборка присваивает низкочастотный сигнал (выделен синим цветом), который не совпадает по фазе и движется в противоположном направлении в качестве искусственного искаженного сигнала. ( Внизу ) На снимке в сагиттальном режиме B через мочевой пузырь с цветным потоком показана киста желтого тела в правом придатке с “огненным кольцом” и сглаживанием цвета (стрелка ). Обратите внимание, что цветовая шкала установлена на 5 см / с. Любые скорости выше этой будут отображаться в виде цветовой мозаики из-за сглаживания. При увеличении PRF также увеличивается диапазон скоростей, что может устранить артефакт сглаживания.

( Вверху ) от Bushberg J.T., Seibert J.A., Leidholdt E.M. Jr, Boone J. M. Ультразвук. В основной физике медицинской визуализации . 3-е изд. Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс; 2012: 500-576.

Рис. 2.13

(A) Сглаживание в доплеровском спектре демонстрируется обтеканием высокоскоростных сигналов (нижние линии на изображении ниже базовой линии). Частоты PRF в 1,6 кГц было недостаточно для обеспечения адекватной выборки более высоких частот доплеровского сдвига. (B) Частота PRF увеличена до 2,6 кГц, что расширяет диапазон скоростей доплеровского спектра с + 40 см / с и -20 см / с до + 60 см / с и -30 см / с, чтобы избежать сглаживания, но за счет более тонкой спектральной детализации.

Силовая допплерография — это способ улучшить чувствительность при движении к замедленному кровотоку за счет устранения направленности и количественных возможностей цветной допплерографии. Наложение сглаживания не является проблемой, поскольку анализируется только сила сигналов со сдвигом частоты, а не фаза, но более высокая чувствительность приводит к значительным артефактам вспышки, связанным с перемещением тканей, движением пациента или датчика.

Ширина луча и толщина среза

Артефакт ширины луча возникает в результате изменения ширины ультразвукового луча в плоскости в зависимости от глубины, что приводит к плохому боковому разрешению проксимально и еще более плохому боковому разрешению дистально от фокальной зоны. Артефакт относится к боковому размытию объектов в зависимости от ширины луча. Объекты на ближней и большей глубине за пределами фокальной зоны кажутся вытянутыми горизонтально ( рис. 2.14 ). Кроме того, если два соседних небольших объекта разделены расстоянием меньше ширины луча, они будут отображаться как один и не будут разрешены. Решение проблемы артефакта ширины луча заключается в создании боковой фокальной зоны на интересующей глубине; в некоторых продвинутых системах можно выбрать несколько глубин, но за счет временного разрешения. Использование высокочастотного преобразователя приводит к уменьшению ширины луча, что может улучшить боковое разрешение, как и использование гармонической визуализации с генерацией гармонических частот в центре луча (см. Главу 1 ).

Рис. 2.14

Изменения ширины луча происходят с глубиной ультразвукового изображения, вызывая горизонтальный боковой разброс анатомии и потерю бокового разрешения проксимально и дистально (красные стрелки ) к глубине фокальной зоны (синяя стрелка ).

Профиль толщины среза, перпендикулярный отображаемому ультразвуковому изображению, изменяется с глубиной, аналогично ширине поперечного луча в плоскости. Проксимальнее матрицы преобразователей толщина среза большая, становится уже в зоне средней глубины и увеличивается с увеличением глубины. Последствиями являются потеря сигнала от объектов, меньших толщины среза, из-за частичного усреднения по объему и включения сигналов от объектов с высокой отражающей способностью, прилегающих к плоскости изображения. Обычно не существует специального решения проблемы артефактов толщины среза, хотя матричные преобразователи 1.5D и 2D (не используемые при ультразвуковом исследовании на месте оказания медицинской помощи) могут помочь в создании более узких срезов на выбранной глубине.

Настройки оборудования и отказы оборудования

Артефакты могут быть вызваны неправильными настройками оборудования и протоколов. На изменения в эхогенности и однородности изображения влияют настройки TGC, неправильно настроенные пользователем ( рис. 2.15 ). Настройки фильтра с высокими стенками могут существенно влиять на доплеровский спектр, чрезмерно компенсируя низкочастотную границу отсечения, что может иметь значительные последствия для определения количественных значений, таких как индекс резистивности ( рис. 2.16 ).

Рис. 2.15

Настройки компенсации временного усиления (TGC) могут быть скорректированы неправильно, в результате чего области изображения будут занижены или переоценены, что потенциально может привести к ошибочному диагнозу или другим неблагоприятным результатам. (А) Изображение печени с надлежащей TGC. (Б) Изображение печени со слишком большим усилением на средней глубине и недостаточным усилением в проксимальной и дистальной областях изображения.

Рис. 2.16

Изображение цветного потока, демонстрирующее влияние настенного фильтра на доплеровский спектр при слишком высоких настройках настенного фильтра (справа ), что приводит к потере спектральной информации и невозможности проведения количественных измерений.

Потерю функции элемента преобразователя в многоэлементной матрице может быть трудно обнаружить, поскольку неисправности могут компенсировать соседние преобразователи и обработка изображений. Часто требуется специализированное электронное оборудование для оценки и обнаружения функциональности отдельных элементов преобразователя. Когда два или более соседних элемента неисправны, фантом однородности может помочь указать местоположение и эффекты на изображении в виде вертикальных темных полос ( рис. 2.17 ). Горизонтальные полосы на ультразвуковом изображении объясняются использованием нескольких фокальных зон, которые могут быть установлены на современном ультразвуковом оборудовании. Этот артефакт является результатом ошибок при создании единого изображения из множества частичных изображений, полученных для каждой глубины фокальной зоны. Артефакт полосчатости возникает на глубине, совпадающей с расположением фокальных зон ( рис. 2.18 ). Для исправления этого артефакта необходима сервисная настройка с калибровкой.

Рис. 2.17

(A) Криволинейная матрица преобразователей показывает выпадение элементов ( стрелка ). (B) Та же матрица преобразователей показывает влияние на изображение фантома для контроля качества ультразвука без обработки данных (стрелка ). Работа преобразователя с фазированной антенной решеткой и режим комплексного сканирования снижают воздействие небольшого количества неисправных элементов.

Рис. 2.18

Боковые фокальные зоны — это определенные пользователем глубины на изображении, которые выигрывают от улучшенного разрешения. Полоса фокальной зоны возникает в месте расположения боковой фокальной зоны, установленной пользователем, что требует объединения двух или более отдельных снимков для создания изображения в фокусе. Когда субизображения неправильно соединены из-за отсутствия калибровки системы, на уровне фокальной зоны возникает неоднородная полоса.

Выводы

Артефакты — будь то в результате нарушения базовых допущений, используемых для получения и создания ультразвукового изображения, или в результате неправильных настроек оборудования или неисправности оборудования — распространены повсеместно, поэтому понимание физических принципов и первопричин важно для распознавания и уменьшения тех, которые мешают интерпретации изображения. В то же время некоторые артефакты могут раскрывать важную информацию о структуре и составе тканей, которая может помочь в диагностике. Периодический контроль качества является важным и полезным мероприятием для выявления последствий отказа компонентов на ультразвуковых изображениях и направления ремонтных работ и замены сервисными инженерами для поддержания оптимального качества изображения.