Пример приборов, удачно сочетающих максимальный набор технологических новаций, – семейство диагностического оборудования фирмы General Electric, в которое входят цифровые платформы LOGIC 400 MD, LOGIC 500 MD LOGIC 700 MR [6]. Эти устройства, несколько отличаясь друг от друга характеристиками и назначением, имеют одну и ту же фундаментальную архитектуру: цифровой формирователь луча с линией задержки цифровых сигналов и устройством их суммирования, а также схема цифровой обработки акустических сигналов. Систему LOGIC 700 MR, выполненную на базе решетки с 1024х4 излучателями, с полным правом можно считать лидером на рынке. Датчики системы изготовлены по перспективной технологии активных матричных кристаллов, что позволяет эффективно динамически фокусировать луч в двух плоскостях. За счет применения новых материалов и методов сборки сканеров фирме удалось повысить их чувствительность, расширить линейный динамический диапазон акустических преобразователей, повысить частоту несущей сигнала. В частности, по такому параметру, как проникающая способность 12-МГц датчика, система LOGIC 700 MR сопоставима с традиционным оборудованием с частотой несущей 5 МГц. А увеличение частоты несущей позволило улучшить качество изображения.
Заслуживает внимания и большая проникающая способность (18 см) системы LOGIC 700 MR с 7-МГц датчиком, превосходящей этот показатель для обычных устройств с 3-МГц датчиком. При частоте дискретизации fd = 40 МГц разрешающая способность системы равна 70 мкм. В ближайшие планы фирмы входит переход к излучателю с частотой несущей 20 МГц. Появление такой системы, по-видимому, будет хорошо встречено УЗ-диагностами, что позволит General Electric еще больше оторваться от конкурентов. Остается надеяться, что это не приведет к пропорциональному повышению стоимости оборудования (до сих пор цена на системы фирмы была далеко не средней: установка LOGIC 700 MR стоит 300 тыс. долл.). Впрочем, учитывая постоянное снижение стоимости комплектующих цифровых схем и появление большого числа конкурентов, можно предположить, что разброс цен на цифровое УЗ-оборудование будет постепенно нивелироваться, а абсолютная их величина для быстро устаревающих образцов – падать.
Достаточно большой опыт разработки диагностического оборудования с цифровым диаграммообразованием имеет также компания ATL Ultrasound (США) [7], выпускающая приборы с высокой четкостью изображения семейства HDI (High Definition Image). К ним относятся HDI-1000, HDI-3000 (стоимость минимального комплекта 99 тыс. долл.) и новая система HDI-5000. В последней предусмотрено 512 широкополосных цифровых каналов, обеспечивающих динамический диапазон сигналов около 150 дБ [8]. Быстродействие процессора обработки сигналов превышает 14Ч103 MIPS, что позволило полностью реализовать цифровое широкополосное диаграммообразование. Уровень чувствительности к профилю гемодинамики, устойчивость к артефактам движения тканей позволяют HDI-5000 при цветовой визуализации кровотока зафиксировать движение крови, в том числе вокруг сгустка или через него даже в самой маленькой вене.
К числу традиционных поставщиков УЗ-платформ с цифровым диаграммообразованием луча в середине 1998 года присоединилась и компания Toshiba. На ее американском филиале – Toshiba America Medical Systems (TAMS) создана усовершенствованная УЗ-система для кардиологических исследований модели PowerVisionTM 6000 [9]. Уникальная модульная архитектура системы с 256 цифровыми каналами обеспечивает простоту внедрения будущих технологических новшеств. В частности, предусмотрена возможность трехмерной УЗ-визуализации. Поскольку цифровое формирование луча с дискретизацией аналоговых сигналов осуществляется на более ранней стадии, чем в традиционных УЗ-устройствах, в системе PowerVisionTM 6000 достигнуто предельно возможное отношение сигнал/шум при почти 10-кратном улучшении точности визуализации. Пространственное разрешение системы – примерно 500 мкм по всей глубине зондирования.
Среди оригинальных решений, заложенных в PowerVisionTM 6000, следует отметить одновременное формирование четырех УЗ-лучей при приеме, что позволяет увеличить скорость обновления изображения и плотность линий в два раза, а также ослабить влияние артефактов. Другая особенность системы – наличие так называемого “цифрового оптимизатора изображения” (DIO), автоматически нейтрализующего программным способом изменение интенсивности эхосигналов. При этом визуализация эхосигналов оптимизирована по всей глубине и сохранена высокая цветовая чувствительность к перфузии в доплеровском режиме. УЗ-платформа фирмы Toshiba – одна из наиболее проработанных в эргономическом отношении систем.
Сейчас TAMS проводит агрессивную рекламную компанию по продвижению на рынок новой системы PowerVisionTM 7000 с 512 приемными каналами. При взвешенной ценовой политике ее появление может составить серьезную конкуренцию лидирующим пока в этом классе системам General Electric и ATL Ultrasound.
Усовершенствованная система обработки доплеровского сигнала реализована в новом УЗ-оборудовании модели EUB-8000 компании Hitachi, которое можно рассматривать как гибкий программируемый УЗ-компьютер (рис. 4) [10]. Сигналы 128-элементного датчика одновременно оцифровываются 128 АЦП, по выходам которых формируются четверки пространственных каналов. С их помощью осуществляется прецизионная селекция каналов кровотока и визуализация эхограмм. Система обеспечивает динамическую фокусировку луча по глубине и многомерную аподизацию.
Американская корпорация EndoSonics предлагает уникальное устройство внутрисосудистого УЗ-зондирования типа ORACLE® с 64-элементной кольцевой цифровой решеткой излучателей Visions® Five-64 [11]. EndoSonics удалось разработать самый миниатюрный в мире УЗ-датчик. Центральная частота датчика – 20 МГц, диапазон – 15 – 25 МГц. В устройстве в отличие от зонда с механическим сканированием отсутствует вал привода. Чрезвычайно гибкий катетер легко попадает в узкие извилистые коронарные артерии. По качеству изображения зонд намного превосходит устройства с механическим сканированием луча. Его применение исключает риск появления артериальных судорог вследствие вращательной вибрации зонда и неоднородную деформацию изображения, возникающую при изгибах механического вала привода (в мягких извилистых сосудах искажение изображения может привести к 20%-ной погрешности измерения) [12]. В отличие от механических систем с датчиками с фиксированным апертурным фокусом, технология цифровой динамической фокусировки в процессе диаграммообразования позволяет оперативно регулировать угловое разрешение, оптимизируя его для каждой клинической ситуации (рис. 5).
Среди новейших УЗ-платформ следует отметить трехмерный сканер модели VOLUSON 530D (SA-530D) [13,14] южнокорейской фирмы Medison, предназначенный для получения объемного изображения исследуемого объекта. Сканер выполняет полностью цифровое диаграммообразование с аподизацией УЗ-луча при приеме и передаче. Частота дискретизации в каждом из 128 приемных каналов – 27,5 МГц. Специальная 128-разрядная шина с быстродействием 160 Мбит/с поддерживает непрерывную динамическую фокусировку луча. Отличительная особенность системы – возможность одновременного подключения до четырех зондов. Это позволяет использовать различные методы формирования трехмерного изображения. Датчики представляют собой линейные, искривленные или кольцевидные решетки излучателей.
Повышение частоты дискретизации АЦП и сокращение длительности зондирующего импульса в УЗ-системах неизбежно приведет к росту разрешающей способности по глубине зондирования. При переходе к fd (1 ГГц (соответствующие восьмиразрядные АЦП уже имеются [15,16]), а также с увеличением частоты несущей и производительности процессоров, очевидно, удастся получить разрешающую способность, равную 7-10 мкм и менее, что уже соответствует клеточному уровню. Это открывает перспективу реализации УЗ-микроскопа, не вызывающего разрушения исследуемых клеток и не требующего препарации живых объектов. Применение подобных микроскопов для наблюдения за биологическими культурами и штаммами микроорганизмов уже в ближайшем десятилетии может стать свершившимся фактом, тогда как возможность исследования крупных организмов с их помощью пока представляется довольно фантастичной из-за достаточно больших энергетических потерь.
| Наименование: | Узи аппарат Sigma -330 в комплекте: |
| Состав: | 1) монитор, инфракрасное дистанционное управление, блок ЭКГ с набором зажимов, жидкокристаллический дисплей, спектральный Доплер CFM, ножная педаль управления, тележка Bolero, |
| Регистрационный номер: | РК-МТ-5№01244 |
| Дата регистрации: | 15.01.2003 |
| Фирма производитель: | Kontron Medical |
| Страна: | Франция |
| Раздел реестра ЛС: | 5 Медицинская техника |
| Наименование: | Узи аппарат Sigma -330 в комплекте: | |
| Состав: | 4) доплеровские карандашные-2,0MNzPEN; 4,0MNzPEN; 8,0MnzPEN; 2,0MNzTCD | |
| Регистрационный номер: | РК-МТ-5№01244 | |
| Дата регистрации: | 15.01.2003 | |
| Фирма производитель: | Kontron Medical | |
| Страна: | Франция | |
| Раздел реестра ЛС: | 5 Медицинская техника | |
| Наименование: | Узи аппарат Sigma -330 в комплекте: |
| Состав: | 2) внешний блок переключателя, кинопетля; датчики: конвексные линейные-3,5MNzCV; 3,5MNzMC, 5,0MNz-CUR; линейные-5,0MNzLiN; 7,5MNzLV; 7,5MNzLVS; |
| Регистрационный номер: | РК-МТ-5№01244 |
| Дата регистрации: | 15.01.2003 |
| Фирма производитель: | Kontron Medical |
| Страна: | Франция |
| Раздел реестра ЛС: | 5 Медицинская техника |
| Наименование: | Узи аппарат Sigma -330 в комплекте: |
| Состав: | 3) микроконвексные-3,5MNzMC; 5,0MNzLV; внутриполостные-6,5MNzEV; 6,5MNzMR; 6,5MNzVMC; анулярные секторные-3,5MNzGP; 5,0MNzGP; 7,5MNzGP; 14MNzPV; 6,5MnzEV; 6,5MNzMR; |
| Регистрационный номер: | РК-МТ-5№01244 |
| Дата регистрации: | 15.01.2003 |
| Фирма производитель: | Kontron Medical |
| Страна: | Франция |
| Раздел реестра ЛС: | 5 Медицинская техника |
ТНВЭД* - Таможенная Номенклатура Внешней Экономической Деятельности.
АТС** - Анатомо-Терапевтическо-Химическая система классификации.
Литература
1. Осипов Л. В. Физика и техника ультразвуковых диагностических систем.. Ч. I - VI .– Медицинская визуализация, 1997. N 1, с. 6 - 14; N 2, с. 18 - 37; N 3, с. 38 - 46; N 4, с. 42 - 53; N 5, с. 28 - 33; 1998, N 1, с. 28 - 33; N 2, с. 41 - 55.
2. www.atnf.csiro.au/1kT/WS/wsgray/
3. Марпл С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения.– М.: Мир,1990. – 584 с.
4. Слюсарь В. И. Автокорреляционные методы формирования скользящих окон в задачах импульсной дальнометрии. – Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника, 1998, N 9, с. 61- 68.
5. www.analog.com/products/signal_chains/ultra_di/ultra_di.html
6. www.ge.com/medical/ultrasound/
7. www.atl.com/
8. www.atl.com/r1715gi-2.htm
9. http://www.toshiba.com/
10.www.ecoscan.com/systems/ EUB8000.htm
11.www.endosonic.com
12. www.medison.co.kr/Product/v530d.htm
13. www.3dsono.org/3dsono/voluson.htm
14. www.spt.com/datasheets/datasht1.html
15. www.maxim-ic.com/