Эхокардиография с высокой частотой кадров с использованием расходящихся ультразвуковых пучков и параллельного формирования приемных лучей

Цель: Эхокардиография широко применяется для диагностики заболеваний сердца. Она позволяет оценивать форму сердца и глобальную функцию миокарда с помощью изображений в B- и M-режимах. Впоследствии были разработаны методы оценки деформации и скорости деформации миокарда для изучения регионарной функции сердца. Кроме того, недавно было показано, что измерение трансмурального распространения сокращения и расслабления миокарда, а также распространения вибрации, вызванной закрытием клапана сердца, может быть полезным для оценки функции миокарда и его вязкоупругих свойств. Однако для таких измерений требуется значительно более высокая частота кадров, чем та, которую обеспечивают обычные ультразвуковые диагностические системы. В настоящем исследовании разработан метод эхокардиографии с высокой частотой кадров — более 300 Гц — на основе параллельного формирования приемных лучей.

Методы: Для повышения частоты кадров число передач было сокращено до 15 с угловыми интервалами 6°, а при каждой передаче формировали 16 приемных лучей, чтобы получить такое же количество и плотность линий сканирования, как при обычном секторном сканировании. Кроме того, для получения каждой линии сканирования суммировали несколько передач, чтобы уменьшить различия в чувствительности передачи и приема между линиями сканирования. Число передач, используемых для суммирования, определяли с учетом ширины передающего луча. Для передачи исследовали плоские и расходящиеся волны. Расходящиеся волны показали лучшие результаты, чем плоские, поскольку ширина плоских волн не увеличивалась с расстоянием от ультразвукового датчика, тогда как боковые интервалы между линиями сканирования возрастали по мере удаления от датчика.

Результаты: Пространственное разрешение предложенного метода оценивали с помощью тонких нейлоновых нитей. Хотя ширина точечной функции рассеяния на уровне половины максимума при использовании расходящихся волн была несколько больше, чем при обычном формировании луча и параллельном формировании лучей с плоскими волнами, параллельное формирование лучей с расходящимися волнами и суммированием позволяло получать точечные функции рассеяния, очень близкие к полученным при обычном формировании луча. Однако при параллельном формировании лучей с плоскими и расходящимися волнами отмечалось увеличение уровня боковых лепестков. Кроме того, было выполнено исследование сердца здорового мужчины 23 лет.

Выводы: Несмотря на снижение контрастности изображения в B-режиме из-за повышения уровня боковых лепестков, предложенный метод обеспечил частоту кадров 316 Гц — значительно выше, чем при обычном секторном сканировании, где она составляет несколько десятков герц, — при полном боковом поле зрения 90°.