La risoluzione assiale della sonda ecografica

Risoluzione assiale di una sonda ecografica

La risoluzione assiale di una sonda ecografica (λ) degli ultrasuoni determina il limite teorico della risoluzione assiale. Cosa significa?

Risoluzione assiale

La risoluzione assiale (RA) di un ecografo è la capacità di rappresentare separatamente due oggetti disposti in serie, uno dopo l'altro, lungo l'asse del fascio. Due oggetti sono riconosciuti come separati (sono risolti spazialmente, cioè riconosciuti come distinti l'uno dall'altro) se la lunghezza dell'impulso è inferiore al doppio della distanza che li separa.

La risoluzione assiale è inversamente proporzionale alla frequenza: più elevata è la frequenza del trasduttore, migliore sarà la risoluzione assiale.

Osserviamo la figura: A e B sono i due oggetti, l'impulso (in rosso) viaggia verso di essi. L'impulso ha una lunghezza L e i due oggetti sono a distanza d. In verde è tratteggiato l'asse dell'impulso.

Osserviamo la sequenza in tempi successivi relativa all'emissione e alla ricezione degli impulsi ultrasonori riflessi dalle superfici di A e B.

• d > L L'impulso ha una lunghezza inferiore alla distanza tra i due oggetti A e B. Prima incontra A e poi incontra B, riconosce i due oggetti come distinti.
• d < L L'impulso ha una lunghezza maggiore della distanza tra i due oggetti A e B. Quando arriva su A, incontra contemporaneamente anche B e non li distingue, "pensa" che ci sia un solo oggetto. La risoluzione assiale è maggiore nel caso a).

Che c’entra lambda?

La lunghezza d'onda è un parametro dell'onda legata alla velocità e alla frequenza: lunghezza d'onda e frequenza sono inversamente proporzionali. Crescendo la frequenza, diminuisce la lunghezza d'onda. Ad elevata frequenza, gli impulsi hanno piccole lunghezze d'onda.

Perché è il limite teorico?

Per frequenze comprese tra 1 e 15 MHz, la lunghezza d'onda varia da 1.5 mm a 0.1 mm. Assumendo sempre v = 1500 m/s:

• Per f = 1 MHz, λ = 1.5 mm
• Per f = 15 MHz, λ = 0.1 mm

Ora, se i due oggetti A e B sono distanti meno di 0.1 mm, è possibile che non vengano rilevati come distinti. Ma se hanno una distanza maggiore, tipo 0.25 mm (almeno il doppio del valore della risoluzione spaziale, in questo modo infatti, non si ha sovrapposizione tra le onde riflesse dai due oggetti, che possono essere rilevate senza ambiguità), allora vengono rilevati.

Un altro fattore limitante è ovviamente la durata dell'impulso. Nel caso b), l'impulso ha una durata elevata, se fosse più...