СПЕКТРИ СИГНАЛІВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДОППЛЕРІВСЬКОГО ВІДГУКУ ПРИ ВИКОРИСТАННІ ТЕХНОЛОГІЇ КОМПАУНДИНГУ ПЛАСКИХ ХВИЛЬ

Анотація

Вступ. В останні роки в ультразвуковій діагностиці все більш досліджуваним і вживаним у медичній практиці стали різні варіанти технології синтезованої апертури. Головною перевагою таких методів є підвищення роздільної здатності зображення за рахунок динамічного фокусування під дією випромінювання ультразвуку.

Методи. Розвиток методів когерентного компаундингу сигналів ультразвукового відгуку дозволив покращити спектральні оцінки у спектральній допплерографії порівняно з традиційними допплерівськими методиками. Метою  роботи є винайдення й аналіз допплерівських спектрів та його ширини з використанням технології синтезованої апертури, а саме, компаундингу пласких хвиль різними способами формування допплерівських сигналів відгуку.

Результати. У межах простої моделі функції чутливості розглянуто допплерівські спектри за різних способів формування сигналів відгуку з використанням компаундінгу пласких хвиль. Винайдено допплерівський спектр при когерентному компаундінгу сигналів, отриманих за різних кутів нахилу хвиль протягом періоду їх повторення. Встановлено, що у процесі формування допплерівського сигналу безпосередньо з допплерівських сигналів, отриманих під різними ракурсами зондування пласкими хвилями, ширина спектра збільшується, як порівняно з традиційним методом зондування стаціонарними сфокусованими ультразвуковими полями, так і у випадку когерентного накопичення сигналів.

Висновки. За внутрішнім фізичним змістом винайдено збільшення ширини спектра, пов’язане з динамічною зміною допплерівського кута, яке збільшує інтервал позірних проєкцій швидкостей руху неоднорідностей уздовж напрямку випромінювання пласкої хвилі без нахилу. Додаткового вивчення потребує вплив нелінійних членів залежно від часу відхилення хвильового вектора від вектора хвиль без нахилу.

Посилання

Golfetto, C., Ekroll, I.K., Torp, H., Løvstakken, L., & Avdal, J. (2021). Retrospective Transmit Beamforming and Coherent Plane-Wave Compounding for Microvascular Doppler Imaging: A Comparison Study. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 68(4), 1105. https://doi.org/10.1109/TUFFC.2020.3033719

Hyun, D., & Dahl, J.J. (2020). Effects of motion on correlations of pulse-echo ultrasound signals: Applications in delay estimation and aperture coherence. The Journal of the Acoustical Society of America, 147(3), 1323. https://doi.org/10.1121/10.0000809

Montaldo, G., Tanter, M., Bercoff, J., Benech, N., & Fink, M. (2009). Coherent plane-wave compounding for very high frame rate ultrasonography and transient elastography. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 56(3), 489. https://doi.org/10.1109/TUFFC.2009.1067

Provost, J., Papadacci, C., Demene, C., Gennisson, J., Tanterand, M., & Pernot M. (2015). 3-D ultrafast doppler imaging applied to the noninvasive mapping of blood vessels in Vivo. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 62(8), 1467. https://doi.org/10.1109/TUFFC.2015.007032

Sheina, I.V., Kiselov, O.B., & Barannik, E.A. (2020). Power Spectra of Doppler Response Signals from Biological Objects Using Synthetic Aperture Ultrasound. East European Journal of Physics, 4, 5. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2020-4-01

Sheina, I.V., & Barannik, E.A. (2022). Resolution of the Ultrasound Doppler System Using Coherent Plane-Wave Compounding Technique. East European Journal of Physics, 1, 116. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-1-16

Shen, C.-C., & Chu, Y.-C. (2021). Beamforming with Complementary Subset Transmit for Ultrasound Coherence-Based Power Doppler Detection in Multi-Angle Plane-Wave Imaging. Sensors, 21, 4856. https://doi.org/10.3390/s21144856

Trots, I., Nowicki, A., Lewandowski, M., & Tasinkevych, Y. (2011). Synthetic Aperture Method in Ultrasound Imaging. In Masayuki Tanabe (Ed.), Ultrasound Imaging (pp. 37–56). InTech. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2768387

Zheng, C., Zha, Q., Zhang, L., & Peng H. (2018). Signal Eigenvalue Factor for Synthetic Transmit Aperture Ultrasound Imaging. IEEE Access, 6, 495.