Проверка латерального и аксиального разрешения на мишенях

Способность различать объекты вдоль направления измерения и поперёк него может определяться разными физическими факторами. Пары мишеней нужно располагать и наблюдать в известных направлениях. Различимость одной структуры не даёт универсальной оценки разрешения.

Устройство и принцип действия

Разрешение вдоль направления распространения и поперёк него формируется разными механизмами. Поэтому один показатель в миллиметрах без указания направления неполон. Кроме того, поперечная характеристика меняется с глубиной и фокусировкой. Успешное разделение мишеней около фокуса не доказывает такой же результат во всём поле.

Для оценки выбирают заранее определённый критерий различимости. Если один наблюдатель считает два максимума уже разделёнными, а другой требует выраженного провала между ними, результаты могут расходиться без изменения аппарата. Критерий, способ отображения и положение мишеней должны оставаться одинаковыми при сравнении во времени.

Однородная область подходит для оценки пространственной равномерности. Нитевидные мишени позволяют изучать отображение небольших отражателей и расстояния между ними. Объекты с известным контрастом нужны для проверки различимости на фоне. Ни одна из этих задач не сводится к общей оценке резкости. Фантом выбирают под предусмотренные измерения и диапазон используемых датчиков.

В повторной серии дальние мишени перестали уверенно отличаться от фона. Возможны изменения чувствительности, но также частоты, мощности, усиления, динамического диапазона и постобработки. Сравнение начинают с воспроизведения исходной конфигурации. Нельзя компенсировать отличие всеми доступными регуляторами и затем объявлять результат неизменным.

Пусть известное расстояние между мишенями равно 40,0 мм, а измеренное — 41,2 мм. Относительное отклонение составляет (41,2 − 40,0)/40,0 × 100% = 3%. Сам расчёт не определяет, допустим ли результат: критерий берут из применимой методики, документации и программы контроля. Также сначала исключают неверное сечение и ошибку выбора центров мишеней.

В учебном примере слабоконтрастная мишень исчезает на внешнем экране, но остаётся видимой на сканере при просмотре того же файла. Это не основание сразу менять датчик. Сначала проверяют, действительно ли открыт тот же объект без дополнительного преобразования, одинаковы ли масштаб и режим отображения, не изменена ли обработка просмотрщиком. После этого оценивают дисплей и условия наблюдения в рамках принятой программы качества.

Непрозрачный блок закрывает внешний обзор внутренних структур. Задание можно усложнить, выбрав меньшую мишень и попросив слушателя сохранить кадр с кончиком инструмента у цели до аспирации. После забора участник сопоставляет цвет содержимого с выбранной группой. Кадр даёт возможность обсудить наведение, а полученный образец позволяет отдельно проверить, в какую группу мишеней пришлась пункция. В упражнениях на этой модели завод рекомендует иглу калибра 23G.

В базовом режиме доступны шесть предустановленных вариантов дыхания. Каждый можно использовать как исходное условие для повторяемой серии. Для проверки нового протокола сначала выбирают один профиль и задают частоту в пределах 6–24 циклов в минуту. Затем получают фазовые изображения и отмечают на них крайние положения диафрагмы и узла. При повторе сохраняют тот же профиль, ту же мишень и те же механические настройки. Это позволяет оценивать влияние изменённого параметра сканирования.

Что определяет результат

В простом сравнении оставляют прежними выбранную модель сердца, ударный объём и фракцию выброса, а затем получают серии при двух частотах. На соответствующих фазах сопоставляют контуры сердца и видимость коронарной артерии. Если временное разрешение реконструкции недостаточно для более быстрого движения, изменение будет особенно заметно на мелкой структуре. Сохранение одинакового положения мишени позволяет обсуждать качество реконструкции, а не искать причину в новой сборке фантома.

Число периодов в импульсе и осевое разделение отражателей

Осевая разрешающая способность характеризует разделение двух отражателей, лежащих вдоль луча. Пока эхо одного импульса по времени накладывается на другое, их трудно различить. Поэтому учитывают не только частоту, но и число периодов в импульсе и обработку принятого сигнала.

Датчик излучает на частоте 5 МГц, скорость звука принята 1,54 мм/мкс. В идеализированной модели предел осевого разделения равен половине пространственной длины импульса.

В этом примере на горизонтальной оси отложен показатель «Число периодов в импульсе», на вертикальной — «Оценка осевого разделения, мм». Для первой точки исходная величина равна 1, расчётный результат — 0,154. Для точки 3 получаем 0,462. Последняя пара значений — 5 и 0,77. Все подписи относятся к одной модели и к единицам, приведённым на осях.

Короткий импульс и широкий частотный спектр связаны. Два ярких отражателя на картинке оценивают также с учётом настройки усиления.

На осевой паре мишеней уменьшайте расстояние, не меняя фокус и настройки обработки. Регистрируйте, когда два максимума превращаются в один, и сравнивайте с длительностью импульса.

Применение и ограничения

Принцип метода становится понятнее, если проследить, какой объект существует на каждом этапе. Сначала имеется физический процесс, затем сигнал преобразователя, цифровая запись и выбранное представление результата. Потерю информации на раннем этапе нельзя исправить одним изменением масштаба или подписи позднее. Напротив, исходная запись иногда позволяет исправить ошибку представления без повторного измерения.

Пример из практики

Пример оборудования · Компрессионный фантом молочной железы для маммографии Kyoto Kagaku Comp-AY

На первой серии оператор устанавливает фантом в держатель и отмечает положение модели относительно края детектора. После получения изображения выбирает участок, содержащий мишень в окружении волокон. Повторная укладка позволяет проверить, сохраняется ли этот участок в поле исследования и меняется ли видимое наложение окружающих структур. Такие наблюдения полезно вести отдельно от изменения параметров экспозиции.

Компрессионный фантом молочной железы для маммографии Kyoto Kagaku Comp-AY

Пример оборудования · SurgMate SMBR — фантом молочной железы для биопсии, аспирации и абляции

Включения располагаются на различной глубине в объёме модели, от области ареолы до задних отделов. Учащийся сначала строит карту находок по УЗ-изображению, затем выбирает мишень для задания. Если работают два слушателя, первый может описать и зарисовать положение узла, а второй проверить, достаточно ли такого описания для повторной локализации.

SurgMate SMBR — фантом молочной железы для биопсии, аспирации и абляции

Пример оборудования · Фантом для КТ-колонографии Kyoto Kagaku PH-49 с четырьмя типами мишеней

Конструкция допускает добавление контрастного вещества в кишечные блоки для опытов с маркировкой содержимого. Наблюдатель сравнивает видимость границы между стенкой, мишенью и контрастированной средой. Центральный канал рассчитан на размещение ионной камеры. При выборе оснащения лаборатория отдельно учитывает сам измеритель, а в комплекте фантома проверяет наличие подходящих заглушек и держателей. Для сопоставления результатов в протоколе указывают позицию вставки, тип геометрии и фактически установленные параметры съёмки.

Для оценки объёма выступающей мишени отдельно сохраняют границу, которую оператор провёл при сегментации. Затем второй участник повторяет разметку того же образования. Расхождение двух измерений можно сопоставить с тем, где контур мишени переходит в стенку цилиндра.

Фантом для КТ-колонографии Kyoto Kagaku PH-49 с четырьмя типами мишеней

Связь с другими технологиями

Низкоконтрастные и высококонтрастные мишени при контроле изображения

Мелкий яркий объект и крупная слабоконтрастная область ставят перед системой разные задачи. На видимость влияют не только геометрические размеры, но и шум, обработка и условия наблюдения. Поэтому результаты двух тестов нельзя заменить единственным числом детализации.

Учебный фантом и метрологический тест-объект

Учебный фантом может быть ориентирован на анатомическую правдоподобность, а тест-объект — на воспроизводимое измерение определённого свойства системы. Один объект иногда совмещает задачи, но для количественного вывода нужны известные характеристики мишеней и подходящая методика.

Как интерпретировать наблюдение

Документация Sun Nuclear для многоцелевых ультразвуковых фантомов показывает разные наборы мишеней и областей проверки. Сам факт наличия мишени не задаёт единую методику для всех систем. В программу контроля включают только те проверки, которые имеют определённый смысл для используемого датчика и подтверждённый способ интерпретации.

Единичный выход требует проверки по принятому плану, но его нельзя ни автоматически игнорировать, ни немедленно превращать в диагноз неисправности. Сначала исключают нарушение укладки и расчёта. Если повтор разрешён процедурой, сохраняют оба результата и объяснение. Удаление неудобной точки из журнала лишает будущий анализ информации о стабильности процесса и возможной периодической проблеме.

Пример оборудования · Динамический фантом сердца и лёгких Kyoto Kagaku PH-48

Для исходной серии удобно выбрать легко различимую мишень и обозначить её исходную точку на обзорном изображении. Затем устанавливают дыхательный режим и сопоставляют видимое движение с заданным направлением. Такой предварительный опыт помогает понять систему координат. Линейное смещение вдоль направления механизма и проекция того же смещения на аксиальную плоскость будут выглядеть по-разному. Преподаватель может попросить определить, какой компонент траектории лучше заметен на фронтальной реконструкции.

Динамический фантом сердца и лёгких Kyoto Kagaku PH-48

Ультразвуковой тренажёр пункции с визуализируемым каналом

В таком тренажёре материал должен создавать подходящее ультразвуковое изображение и одновременно допускать контролируемое движение инструмента. Успешное попадание в канал и непрерывная видимость кончика — разные результаты. Их полезно оценивать раздельно.

Фантом молочной железы для обучения визуализации очага

Фантом воспроизводит объём с включениями, которые должны давать определённый контраст относительно фона. Геометрия включения и выбранная плоскость влияют на его видимый размер. Наличие мишени в модели само по себе не задаёт единственного правильного изображения.

По теме в энциклопедии

• Низкоконтрастные и высококонтрастные мишени при контроле изображения
• Учебный фантом и метрологический тест-объект
• Ультразвуковой тренажёр пункции с визуализируемым каналом
• Контроль УЗ-сканера на фантоме: однородность, разрешение и базовая серия
• Что означает «без латекса» для конструкции фантома?
• Какие функции диагностического фантома зависят от сетевого адаптера?
• Контроль МР-катушек: сигнал, однородность и воспроизводимость фантомных измерений

Оборудование ИНФОМЕД

• Диагностические фантомы и тренажёры
• Фантом для КТ-колонографии Kyoto Kagaku PH-49 с четырьмя типами мишеней
• US-MA — фантом молочной железы с пятью типовыми мишенями для УЗ-биопсии
• Набор фантомов молочной железы Kyoto Kagaku US-9 Duo для биопсии под УЗ-контролем