4.10.1. Непрерывноволновой допплер – cw

Подобные УЗ допплеровские системы излучают и принимают синусоидальные сигналы большой длительности и поэтому называются непрерывными, хотя на самом деле длительность эхо-сигналов ограничена во времени, т.к. необходимо измерение допплеровского сдвига частоты на интервалах, не превышающих 5-10 мс. В противном случае невозможно оценить изменение скоростей кровотока во времени на различных фазах сердечного цикла.

Для работы в непрерывно-волновом режиме (CW) используются специальные датчики, в которых излучение и прием обеспечивается отдельными УЗ преобразователями. В зависимости от имеющихся в УЗ сканерах режимов работы используются датчики карандашного или допплеровского типов.

В датчике карандашного типа (рис. 48, а) излучатель и приемник имеют вид пьезокерамических полудисков, акустически и электрически отделенных друг от друга. Оси передающего и приемного лучей ориентированы таким образом, чтобы они пересекались на некоторой глубине, где расположены исследуемые сосуды.

На излучатель поступает непрерывный синусоидальный электрический сигнал с частотой f₀ и преобразуется в синусоидальный УЗ сигнал с той же частотой. Отраженные от акустических неоднородностей УЗ колебания в виде эхо-сигналов возвращаются к датчику и могут быть приняты приемным преобразователем в границах приемного луча. Наиболее благоприятные условия исследования имеют место в зоне пересечения передающего и приемного лучей.

Датчики карандашного типа используются в сканерах, где отсутствует В-режим и могут применяться в качестве дополнительных датчиков в УЗ сканерах, где В-режим является основным.

Рис. 48. Датчики для непрерывноволнового допплера Заштрихована рабочая зона датчика – контрольный объем: а – карандашный датчик; б – дуплексный датчик

В более совершенных УЗ системах используются дуплексные датчики, работающие в В-режиме и CW-режиме (рис. 48, б). Это могут быть конвексные, линейные или фазированные датчики электронного сканирования. Приемный и передающий лучи в СW-режиме формируются так же, как они формируются в В-режиме, с той только разницей, что для излучения и приема используются разные элементы матричного УЗ преобразователя. В этих датчиках можно уменьшить область пересечения лучей и, не меняя положения датчика, менять направление луча, наблюдая двухмерное В-изображение.

Схема излучения и обработки сигнала в CW-режиме показана на рис. 49.

Рис. 49. Непрерывноволновой допплер. Схема и основные устройства системы излучения и обработки сигналов

Принимаемый датчиком эхо-сигнал в основном определяется неподвижными акустическими неоднородностями. Частота этих сигналов равна частоте излучаемого сигнала f₀. Если приемопередающий луч датчика пересекает сосуд, в суммарном сигнале появляются составляющие с допплеровскими сдвигами частоты, пропорциональными проекциям скоростей элементов крови на направление к датчику, т.е. кроме эхо-сигнала с частотой f₀ в суммарном сигнале содержатся эхо-сигналы с частотами f = f₀ + Fд.

С выхода датчика принятый УЗ сигнал, преобразованный в электрический, поступает в приемное устройство, в котором он усиливается и преобразуется таким образом, что на выходе остаются составляющие эхо-сигнала на частоте допплеровского сдвига, т.е. с частотами Fд= f – f₀. Одновременно определяется знак сдвига частоты – при положительном сдвиге кровоток называется прямым, при отрицательном – обратным.

С выхода приемного устройства сигналы поступают на анализатор спектра частот, вычисляющий спектр частот допплеровского сдвига и обеспечивающий отображение на экране прибора изменения во времени спектра скоростей кровотока, т.е. во время систолической и диастолической фазы. Значение истинной скорости кровотока определяется на основе мгновенных спектров допплеровского сдвига или спектров скоростей в различные моменты времени t₁, t₂, t_n сердечного цикла.

С выхода приемного устройства сигналы также поступают на два громкоговорителя: на один из них подаются допплеровские сигналы прямого кровотока, на другой – сигналы обратного кровотока.

После обработки в спектральном анализаторе сигналы запоминаются в устройстве памяти и в виде спектра частот допплеровского сдвига отображаются на мониторе прибора.

Достоинствами непрерывноволнового допплера являются:

• хорошая чувствительность и высокая точность;

• возможность получения количественных характеристик кровотока;

• относительная простота технической реализации.

Основным недостатком метода является отсутствие разрешающей способности по глубине без возможности выделения отдельных участков. Кроме этого точность оценки зависит от угла  между осью УЗ луча и направлением кровотока.