تصویربرداری فراصوتی: مدها، تفکیکپذیری و داپلر
دستگاه سونوگرافی پژواکهای بازگشتی را به شکلهای مختلفی نمایش میدهد. انتخاب هر مد به پرسش بالینی بستگی دارد: اندازهگیری فاصله، دیدن آناتومی، دنبال کردن حرکت یا سنجش جریان خون. کیفیت تصویر هم به تفکیکپذیری و جبران تضعیف موج در عمق وابسته است. این مبحث این سه موضوع و محاسبه سرعت خون با داپلر را مرور میکند.
مدهای نمایش در سونوگرافی
هر مد، اطلاعات پژواک را به شیوهای متفاوت نشان میدهد. B-mode همان تصویر خاکستری دوبعدی و بهنگام (real-time) است که پایه بیشتر بررسیهاست. داپلر تغییر فرکانس پژواک را میسنجد و برای بافتها و اجزای متحرک به کار میرود. مقایسه مدهای اصلی چنین است:
| مد | آنچه نمایش میدهد | کاربرد نمونه |
|---|---|---|
| A-mode (اسکن دامنه) | دامنه پژواک بر حسب عمق، به شکل قلهها | اندازهگیری فاصله، مانند طول کره چشم |
| B-mode (اسکن درخشش) | شدت پژواک به صورت روشنایی نقطهها؛ تصویر دوبعدی بهنگام | آناتومی احشا و بافتها |
| M-mode | حرکت بازتابندهها در امتداد یک خط در طول زمان | حرکت دریچهها و دیواره قلب |
| داپلر (طیفی یا رنگی) | تغییر فرکانس ناشی از حرکت | سرعت و جهت جریان خون |
| داپلکس (Duplex) | تصویر بهنگام B-mode همراه با داپلر | بررسی همزمان ساختار و جریان، مانند تنگی کاروتید |
داپلکس = تصویربرداری بهنگام (B-mode) + داپلر؛ آناتومی رگ و جریان خون را همزمان نشان میدهد.
برای بررسی بافتها و اجزای متحرک، مانند جریان خون، روش داپلر به کار میرود.
پدیده داپلر و محاسبه سرعت خون
وقتی بازتابندهای مانند گلبول قرمز به سمت مبدل حرکت کند، پژواک با فرکانس بالاتری برمیگردد و اگر دور شود، فرکانس پژواک کم میشود. این اختلاف فرکانس، شیفت داپلر نام دارد. حرکت بازتابنده فقط فرکانس را تغییر میدهد؛ سرعت موج به محیط وابسته است و دامنه و شدت به تضعیف و ضریب بازتاب بستگی دارند.
شیفت داپلر از رابطه fD = 2f·v·cosθ/c به دست میآید؛ f فرکانس مبدل، v سرعت خون، θ زاویه میان پرتو و جهت جریان و c سرعت صوت است. برای نمونه، با مبدل ۵ مگاهرتز، زاویه ۶۰ درجه (کسینوس ۰٫۵)، شیفت ۱۵۰ هرتز و سرعت صوت ۱۵۰۰ متر بر ثانیه، سرعت خون برابر ۱۵۰ × ۱۵۰۰ تقسیم بر (۲ × ۵٬۰۰۰٬۰۰۰ × ۰٫۵) است، یعنی ۰٫۰۴۵ متر بر ثانیه یا ۴۵ میلیمتر بر ثانیه.
در داپلر فقط فرکانس تغییر میکند؛ نزدیک شدن جریان، فرکانس را بالا و دور شدن آن را پایین میبرد.
زاویه صفر درجه بیشترین شیفت را میدهد و در زاویه ۹۰ درجه شیفتی ثبت نمیشود.
تفکیکپذیری محوری و جانبی
تفکیکپذیری محوری یعنی توانایی جدا نشان دادن دو بازتابندهای که پشت سر هم در امتداد پرتو قرار دارند. حد آن برابر نصف طول فضایی پالس (SPL) است و SPL خود حاصلضرب تعداد سیکلهای هر پالس در طول موج است. پس با پالس کوتاهتر، یعنی سیکل کمتر یا فرکانس بالاتر، ساختارهای نزدیکتری از هم جدا میشوند. بهای فرکانس بالا، کاهش عمق نفوذ است.
تفکیکپذیری جانبی به جدا کردن دو ساختار کنار هم، عمود بر مسیر پرتو، مربوط است و به پهنای پرتو بستگی دارد. قطر مبدل و کانونی کردن پرتو بر این نوع تفکیک اثر میگذارند، نه بر تفکیک محوری.
برای بهتر شدن تفکیکپذیری محوری، طول فضایی پالس را کوتاه کنید؛ قطر مبدل بر تفکیک جانبی اثر دارد.
جبران بهره زمانی (TGC)
فراصوت در مسیر خود با جذب و پراکندگی تضعیف میشود و پژواکهای عمقی ضعیفتر از پژواکهای سطحی برمیگردند. اگر این اثر جبران نشود، نیمه پایینی تصویر تاریک میماند. TGC پژواکهایی را که دیرتر، یعنی از عمق بیشتر، میرسند بیشتر تقویت میکند تا روشنایی تصویر در همه عمقها یکنواخت شود.
TGC تضعیف ناشی از عمق بافت را جبران میکند.